javascript - 如何使用 window.crypto.getRandomValues 获取特定范围内的随机值

Question

我们一直在使用 Math.random 来获取 4000-64000 之间的随机数。:

Math.floor(Math.random() * 60000 + 4000);

我们现在必须用密码学上更安全的随机数生成器替换它。在搜索了这个问题之后，我们决定继续window.crypto.getRandomValues。我无法弄清楚如何使用它来获取特定范围之间的随机数。有人可以帮忙吗。

Answer 1

对于给定的最小值和最大值，公式 描述如果您一次请求 u 位并在返回结果会引入偏差时重试，您将平均使用多少位。

幸运的是，最佳策略是一次简单地请求 ceil(log2(max - min + 1)) 位。无论如何，我们只能使用 crypto.getRandomValues 获取完整字节，因此如果每次函数调用都调用一次 crypto.getRandomValues，我们能做的最好的事情是:

// Generate a random integer r with equal chance in  min <= r < max.
function randrange(min, max) {
    var range = max - min;
    if (range <= 0) {
        throw new Exception('max must be larger than min');
    }
    var requestBytes = Math.ceil(Math.log2(range) / 8);
    if (!requestBytes) { // No randomness required
        return min;
    }
    var maxNum = Math.pow(256, requestBytes);
    var ar = new Uint8Array(requestBytes);

    while (true) {
        window.crypto.getRandomValues(ar);

        var val = 0;
        for (var i = 0;i < requestBytes;i++) {
            val = (val << 8) + ar[i];
        }

        if (val < maxNum - maxNum % range) {
            return min + (val % range);
        }
    }
}

如果你生成很多值，你可以考虑一些优化，即提前请求更多字节(即更大的数组)。如果您的范围变小(比如您想掷硬币)，那么以基于位的方式工作也可能是有益的，即预先请求很多位，然后只用完您真正需要的随机位。