assembly - 如何在汇编中播种随机数生成器？

Question

我试图在汇编中创建一个完整的随机数，但每次我启动程序时，它都会以相同的顺序给我相同的数字。如果数字是 12、132、4113 等，每次我启动代码时它都会重复它们。

我正在尝试制作的程序有点像猜谜游戏。

    IDEAL
MODEL small
STACK 100h
DATASEG
;vars here
RNG_Seed dw ? 

CODESEG
; Generates a pseudo-random 15-bit number.
; Parameters: <none>
; Clobbers:   AX, DX
; Returns:    AX contains the random number
proc GenerateRandNum
   push bx
   push cx
   push si
   push di


   ; 32-bit multiplication in 16-bit mode (DX:AX * CX:BX == SI:DI)
   mov  ax, [RNG_Seed]
   xor  dx, dx
   mov  cx, 041C6h
   mov  bx, 04E6Dh
   xor  di, di
   push ax
   mul  bx
   mov  si, dx
   xchg di, ax
   mul  bx
   add  si, ax
   pop  ax
   mul  cx
   add  si, ax


   ; Do addition
   add  di, 3039h
   adc  si, 0


   ; Save seed
   mov [RNG_Seed], di


   ; Get result and mask bits
   mov  ax, si
   and  ah, 07Fh


   pop  di
   pop  si
   pop  cx
   pop  bx
   ret
endp GenerateRandNum

如何才能每次运行获得不同的随机数？

Answer 1

您需要用“随机”的东西初始化RNG_Seed。这对于像计算机这样的确定性机器来说实际上有点问题。

特别是如果您希望随机数足够强以进行加密，那么您只需几个小时即可研究当前的解决方案，一些行业解决方案甚至涉及带有白噪声发生器的特殊硬件芯片，用作随机值生成器。

由于您只想将其用于游戏，所以它并没有那么糟糕，但仍然有点棘手。

我只是猜测您处于实模式(因为您使用 16b 寄存器)，因此将 BIOS 从午夜开始的滴答声视为熵的来源之一:

xor ah,ah  ; ah = 0
int 1Ah    ; returns in cx:dx ticks since midnight (18.2Hz ticks)
; let's mix the cx:dx a bit together to get a bit more entropy out of it
rol cx,8
xor dx,cx
xor [RNG_Seed],dx ; "add" that entropy to the original seed

这会稍微改进它，但它仍然是一个有点糟糕的解决方案(同时运行游戏可能很容易产生相同的随机值)，所以这里是另一个关于“廉价”熵源的建议:

例如，要求玩家输入姓名(至少 3 个字符)，并在等待按键时始终执行 inc counter 来对每次击键进行计时，每次保持计数器的低 4 位(3字符 + 输入 = 4 * 4 位 = 总共 16 位)。然后再次将其“添加”(异或)到 RNG_Seed 中。

这两件事应该为游戏 RNG 产生足够的熵(但不足以满足安全目的，例如加密)。

<小时/>

编辑:如评论中所述，混合不同的种子值时，请确保它们不相关，或者使用 add 而不是 xor。我最初的想法是从午夜开始使用 BIOS 滴答声，对变量的一些随机内存进行异或运算(可能为零，顺便说一句，在 exe 加载期间由操作系统清除)，然后测量用户的击键时间，这些由 4 个击键的 4:4:4:4 位组成(无异或，只是相互附加，直到完整的 16b 准备就绪)，并在主种子上使用 xor 的最终值。由于击键与 BIOS 滴答没有任何关系，因此这不会产生干扰，并且 xor 在这种特殊情况下应该可以正常工作。

另外，为什么击键时会出现 4:4:4:4，而不是每次都进行异或运算时得到单个 16b 值。我希望您通过调用 int 16h, ah=1 来实现击键延迟计数器，因此，如果您无限循环这个计数器，并增加一些计数器，它很可能会运行超过 16 个值非常快(我猜不到千秒)。那么使用这种计数器的低 4 位就很难与用户击键的方式[快]相关。虽然在非常慢的计算机上使用完整的 16b 等待用户实际上可能会在高位中产生一些类似的位模式(即用户每次在计数器的 10000-13000 值之间敲击按键 -> 前 2 位始终为零，整个前 8 位)每次位都会非常相似)。这就是我所说的使用低 4 位，将其中的四个连接在一起形成 16b 值的意思。如果用户输入更长的名称，我什至不会使用这些进一步的击键来进行种子调整，而只会使用前四个键。我可能会做一些调试来看看它在现实中是如何工作的，也许我对结果过于乐观，并且存在一些隐藏的类似同步的问题。但我懒得实际编写并尝试(大约 20 行代码，但需要 dosbox 和一些 DOS 调试器)。