c++为伪随机数生成器生成良好的随机种子

Question

我正在尝试为伪随机数生成器生成一个好的随机种子。我想我应该得到专家的意见。让我知道这是否是一个不好的方法或者是否有更好的方法。

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <fstream>
#include <ctime>

unsigned int good_seed()
{
    unsigned int random_seed, random_seed_a, random_seed_b; 
    std::ifstream file ("/dev/random", std::ios::binary);
    if (file.is_open())
    {
        char * memblock;
        int size = sizeof(int);
        memblock = new char [size];
        file.read (memblock, size);
        file.close();
        random_seed_a = int(memblock);
        delete[] memblock;
    }// end if
    else
    {
        random_seed_a = 0;
    }
    random_seed_b = std::time(0);
    random_seed = random_seed_a xor random_seed_b;
    return random_seed;
} // end good_seed()

Answer 1

从 /dev/random 读取的代码似乎是错误的：您使用 C 风格将字符缓冲区的地址转换为 random_seed_a （此处用于 C++ 转换的插件）并忽略您实际从 /dev/random 读取的任何内容（尝试 *reinterpret_cast(memblock)。

/dev/random 应该已经是一个很好的熵源，因此如果它可用，则不可能用任何其他数据污染该值，只需直接将其用作种子即可。如果 /dev/random 中没有足够的数据，我会退回到时间并单独使用它，而不是与某些东西进行异或。

Answer 2

好的伪随机数生成器不需要“好的”种子，任何种子（每次运行都不同）都同样有效。

直接使用系统时间很好（而且很常见）。使用 /dev/random 也可以。

如果您的伪随机数生成器不好，即使选择“好”种子也无济于事。如果可以的话更换它。

建议：梅森扭曲器 非常受好评。 这里 甚至可以在最有限的系统上运行的先驱。

Answer 3

好的，这是我在考虑您的意见后所做的更改。顺便谢谢你所做的一切！

unsigned int good_seed()
{
    unsigned int random_seed, random_seed_a, random_seed_b; 
    std::ifstream file ("/dev/urandom", std::ios::binary);
    if (file.is_open())
    {
        char * memblock;
        int size = sizeof(int);
        memblock = new char [size];
        file.read (memblock, size);
        file.close();
        random_seed_a = *reinterpret_cast<int*>(memblock);
        delete[] memblock;
    }// end if
    else
    {
        random_seed_a = 0;
    }
    random_seed_b = std::time(0);
    random_seed = random_seed_a xor random_seed_b;
    std::cout << "random_seed_a = " << random_seed_a << std::endl;
    std::cout << "random_seed_b = " << random_seed_b << std::endl;
    std::cout << " random_seed =  " << random_seed << std::endl;
    return random_seed;
} // end good_seed()

Answer 4

传统上，我们使用第一或第二个用户输入来播种我们的值，因为他们响应所需的时间（抽搐到毫秒范围）是相当可变的。

Answer 5

也许您应该更喜欢 /dev/urandom/ 而不是 /dev/random。如果没有足够的可用熵，后者会在 Linux 上阻塞，如果程序在没有用户交互的机器上运行，这种情况很容易发生。如果您无法打开 /dev/urandom，您可以抛出异常而不是使用后备。

Answer 6

“好”发电机，“坏发电机”没有任何意义。
“当然，任何考虑使用算术方法产生随机数字的人都处于犯罪状态。” ——约翰·冯·诺依曼。
每个这样的生成器只是一个确定性算法。拥有能带来足够熵的初始状态（种子）非常重要。
根据您的需要，您应该测试发电机的质量。蒙特卡罗方法是一种非常好的伪随机数生成器估计器。

Answer 7

定义好。 :-)

快速找到种子重要吗？或者无论拼凑起来需要多长时间，种子都尽可能随机？

为了平衡 - 绝对不是最随机的，绝对不是最快的......

• 第一次调用时，取系统时间，以毫秒为单位。
• 通过哈希函数（如 SHA-1）运行该函数。
• 使用结果作为种子。

这将为您提供大部分随机的 160 位，即 10^50 左右的可变性。哈希值需要一瞬间才能运行，所以这不是闪电般的快，但对我来说过去是一个很好的平衡。