兰德（）真的那么糟糕吗？

Question

受General purpose random number generation的启发，我决定进行自己的测试，看看rand（）出了什么问题。使用这个程序：

srand(time(0));
for (int i = 0; i < 1000000; ++i)
{
    std::cout << rand() % 1000 << " ";
}

我使用命令在Octave中加载它：

S = load("test.txt")
hist(S)

得到了这个结果：

对我而言，结果看起来非常均匀。我预计结果会更加偏斜。我的测试错了吗？

Answer 1

您问题中的测试并未真正测试随机性。它所做的就是确保数字均匀分布。这是一个必要但不充分的条件：随机数生成器有许多其他方法可能存在缺陷。

例如，如果我给你的函数在循环中返回数字0,1,2，...，999，它也会通过你的测试。然而，任何合理的随机性定义显然都会失败。

要了解在实践中如何测试随机数生成器，请查看

• http://csrc.nist.gov/groups/ST/toolkit/rng/documents/nissc-paper.pdf
• http://www.random.org/analysis/
• http://www.random.org/analysis/Analysis2005.pdf

有关rand()的具体讨论，请查看rand() Considered Harmful。

Answer 2

您不考虑的一个重点是生成的随机序列是多么可预测。 当使用time（）作为随机种子时，如果攻击者知道 - 或多或少 - 生成种子时，他可以很容易地重现整个随机序列。

这就是为什么需要一个真正的随机源，假设您将这些随机数用于与安全相关的任何事情。

当安全真的很重要时，您还希望从真正的随机源中获取每个数字，而不依赖于PRNG。更慢但更安全。

Answer 3

这取决于您的目的，所提供的rand()对于具有可接受的分发可能性的现有使用来说是简单的，它不是为加密目的而设计的，也不是物理模拟目的。如果你想要一个加密级别或进行物理模拟，它不是一个好的选择，你可能必须得到一个特殊的实现。
计算机程序还没有产生真正的随机性。