iOS上のarc4randomの代わりに暗号的に安全な方法はありますか？

Question

arc4random_uniform()のようなPRNGを使用したいと思います。しかし、Wikipedia seems to think that rc4 is insecure。私は自分自身を確認するための資金を持っていませんが、セキュリティは私のユースケースの要件です。

Answer 1

arc4random_uniformは、「暗号擬似乱数ジェネレータ」として文書化されているため、この目的には問題ありません。 RC4のセキュリティ上の問題をarc4randomと混同しないでください。詳細はZaph's answerを参照してください。 （私は以前これを研究していましたが、arc4randomは他のアプローチと同じくらい安全ですが、私は自分の記憶を信頼する以上にザフを信頼しています）。

あなたが緊張していたら、使用はSecRandomCopyBytesです（代替として/dev/randomから読み取ることができます。これは正確にはSecRandomCopyBytesの仕様です）。

SecRandomCopyBytesからランダムな値を取得するのは難しいですが、それほど難しくありません。ここでは、あなたは非常に一般的な方法（スウィフト3）でそれを行う方法は次のとおりです。

extension Integer { 
    static func makeRandom() -> Self { 
     var result: Self = 0 
     withUnsafeMutablePointer(to: &result) { resultPtr in 
      resultPtr.withMemoryRebound(to: UInt8.self, capacity: MemoryLayout<Self>.size) { bytePtr in 
       SecRandomCopyBytes(nil, MemoryLayout<Self>.size, bytePtr) 
      } 
     } 
     return result 
    } 
} 

これはどのInteger上で動作します。基本的には、ランダムなバイトの束をIntegerと解釈します。 （このアプローチは浮動小数点値ではほとんど同じように機能しませんが、実際には可能ですが、浮動小数点ではすべてのビットパターンが実際には数値であるわけではないので、少し複雑です）

バイアスを導入せずに範囲内の値を取得したいとします。ちょうどx % limitと言うと、modulo biasが作成されます。それをしないでください。正しい方法は、arc4random_uniformが行うことです。それはopen sourceだから、ちょうどそれを見ることができます。 Integerには.maxプロパティがありませんので、我々はIntegerでこれを構築することはできません

extension Int { 
    static func makeRandom(betweenZeroAnd limit: Int) -> Int { 
     assert(limit > 0) 

     // Convert our range from [0, Int.max) to [Int.max % limit, Int.max) 
     // This way, when we later % limit, there will be no bias 
     let minValue = Int.max % limit 

     var value = 0 

     // Keep guessing until we're in the range. 
     // In theory this could loop forever. It won't. A couple of times at worst 
     // (mostly because we'll pick some negatives that we'll throw away) 
     repeat { 
      value = makeRandom() 
     } while value < minValue 

     return value % limit 
    } 
} 

：スウィフトで同じアプローチを適用するように見えます。スウィフト4では

このすべてFixedWidthIntegerでクリーンアップされ、そして私たちは、これがより一般的にすることができます。

extension FixedWidthInteger { 
    static func makeRandom() -> Self { 
     var result: Self = 0 
     withUnsafeMutablePointer(to: &result) { resultPtr in 
      resultPtr.withMemoryRebound(to: UInt8.self, capacity: MemoryLayout<Self>.size) { bytePtr in 
       SecRandomCopyBytes(nil, MemoryLayout<Self>.size, bytePtr) 
      } 
     } 
     return result 
    } 

    static func makeRandom(betweenZeroAnd limit: Self) -> Self { 
     assert(limit > 0) 

     // Convert our range from [0, Int.max) to [Int.max % limit, Int.max) 
     // This way, when we later % limit, there will be no bias 
     let minValue = Self.max % limit 

     var value: Self = 0 

     // Keep guessing until we're in the range. 
     // In theory this could loop forever. It won't. A couple of times at worst 
     // (mostly because we'll pick some negatives that we'll throw away) 
     repeat { 
      value = makeRandom() 
     } while value < minValue 

     return value % limit 
    } 
}