如何安装针对linux的真随机数生成器:pandom

2017-05-18 17:50:00
Angela
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2017-05-17 译者:FSSlc Linux中国

本文将解释如何安装 pandom,这是一个由 ncomputers.org 维护的定时抖动真随机数生成器。

-- Oliver


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  • -简介                                                                                                                    02%

  • -1 pandom 的安装                                                                                                07%

    • -1.1 获得 root 权限                                                                                          07%

    • -1.2 安装编译所需的依赖                                                                                 08%

    • -1.3 下载并析出源码                                                                                        14%

    • -1.4 在安装前进行测试 (推荐)                                                                          17%

    • -1.5 确定系统的初始化程序                                                                              19%

    • -1.6 安装 pandom                                                                                            22%

  • -2 checkme 文件的分析                                                                                         27%

    • -2.1 获取 root 权限                                                                                           32%

    • -2.2 安装编译所需的依赖                                                                                  34%

    • -2.3 下载并析出源码                                                                                         39%

    • -2.4 安装 entropyarray                                                                                     43%

    • -2.5 分析 checkme 文件                                                                                   49%

    • -2.6 卸载 entropyarray (可选)                                                                           55%

  • -3 使用 debian 的软件仓库来进行安装                                                                   58%

    • -3.1 获取 root 权限                                                                                           59%

    • -3.2 安装密钥                                                                                                    61%

    • -3.3 安装软件源列表                                                                                         63%

    • -3.4 升级软件源列表                                                                                         71%

    • -3.5 测试 pandom                                                                                             73%

    • -3.6 安装 pandom                                                                                             77%

  • -4 管理 pandom                                                                                                     78%

    • -4.1 性能测试                                                                                                    79%

    • -4.2 熵和序列相关性检验                                                                                   81%

    • -4.3 系统服务                                                                                                     83%

  • -5 增强不可预测性或者性能                                                                                     87%

    • -5.1 编辑源文件                                                                                                  89%

    • -5.2 测试不可预测性                                                                                           91%

    • -5.3 安装定制的 pandom                                                                                    93%



本教程只针对 amd64/x86_64 架构 Linux 内核版本大于等于 2.6.9 的系统。本文将解释如何安装 pandom[1],这是一个由 ncomputers.org 维护的定时抖动真随机数生成器。


简介


在现在的计算机状况下,比如说配置了固态硬盘(SSD)的个人电脑和虚拟专用服务器(VPS)的环境中,Linux 内核内置的真随机数发生器提供的吞吐量很低。

而出于各种不同的加密目的使得对真随机数的需求持续增长,从而使得这个低吞吐量问题在 Linux 实现中变得越来越严重。

在与上述相同的物理或者虚拟环境下,并假设没有其它进程以 root 身份向 /dev/random 进行写操作的话,64 ubits[2]/64 bits 的 pandom 可以以 8 KiB/s 的速率生成随机数。


1 pandom 的安装

1.1 获得 root 权限


Pandom 必须以 root 身份来安装,所以在必要的时候请运行如下命令:

  1. su -

1.2 安装编译所需的依赖


为了下载并安装 pandom,你需要 GNU as 汇编器、GNU make、GNU tar 和 GNU wget (最后两个工具通常已被安装)。随后你可以按照你的意愿卸载它们。

基于 Arch 的系统:

  1. pacman -S binutils make

基于 Debian 的系统:

  1. apt-get install binutils make

基于 Red Hat 的系统:

  1. dnf install binutils make
  2. yum install binutils make

基于 SUSE 的系统:

  1. zypper install binutils make

1.3 下载并析出源码


下面的命令将使用 wget 和 tar 从 ncomputers.org 下载 pandom 的源代码并将它们解压出来:

  1. wget http://ncomputers.org/pandom.tar.gz
  2. tar xf pandom.tar.gz
  3. cd pandom/amd64-linux

1.4 在安装前进行测试 (推荐)


这个被推荐的测试将花费大约 8 分钟的时间,它将检查内核支持情况并生成一个名为 checkme 的文件(在下一节中将被分析)。

  1. make check

1.5 确定系统的初始化程序


在安装 pandom 之前,你需要知道你的系统使用的是哪个初始化程序。假如下面命令的输出中包含 running,则意味着你的系统使用了 systemd,否则你的系统则可能使用了一个 init.d 的实现(例如 upstart、sysvinit)。

  1. systemctlis-system-running
  2. running

1.6 安装 pandom


一旦你知道了你的系统使用何种 Linux 实现,那么你就可以相应地安装 pandom 了。

使用基于 init.d 作为初始化程序(如: upstart、sysvinit)的系统:

假如你的系统使用了一个 init.d 的实现(如: upstart、sysvinit),请运行下面的命令来安装 pandom:

  1. make install-init.d

以 systemd 作为初始化程序的系统:

假如你的系统使用 systemd,则请运行以下命令来安装 pandom:

  1. make install-systemd

2 checkme 文件的分析


在使用 pandom 进行加密之前,强烈建议分析一下先前在安装过程中生成的 checkme 文件。通过分析我们便可以知道用 pandom 生成的数是否真的随机。本节将解释如何使用 ncomputers.org 的 shell 脚本 entropyarray 来测试由 pandom 产生的输出的熵及序列相关性。

:整个分析过程也可以在另一台电脑上完成,例如在一个笔记本电脑或台式机上。举个例子:假如你正在一个资源受到限制的 VPS 上安装 pandom 程序,或许你更倾向于将 checkme 复制到自己的个人电脑中,然后再进行分析。


2.1 获取 root 权限


entropyarray 程序也必须以 root 身份来安装,所以在必要时请运行如下命令:

  1. su-

2.2 安装编译所需的依赖


为了下载并安装 entropyarray, 你需要 GNU g++ 编译器、GNU make、GNU tar 和 GNU wget。在随后你可以任意卸载这些依赖。

基于 Arch 的系统:

  1. pacman -S gcc make

基于 Debian 的系统:

  1. apt-get install g++ make

基于 Red Hat 的系统:

  1. dnf install gcc-c++make
  2. yum install gcc-c++make

基于 SUSE 的系统:

  1. zypper install gcc-c++ make

2.3 下载并析出源码


以下命令将使用 wget 和 tar 从 ncomputers.org 下载到 entropyarray 的源码并进行解压:

  1. wget http://ncomputers.org/rearray.tar.gz
  2. wget http://ncomputers.org/entropy.tar.gz
  3. wget http://ncomputers.org/entropyarray.tar.gz

  4. tar xf entropy.tar.gz
  5. tar xf rearray.tar.gz
  6. tar xf entropyarray.tar.gz

2.4 安装 entropyarray


:如果在编译过程中报有关 -std=c++11 的错误,则说明当前系统安装的 GNU g++ 版本不支持 ISO C++ 2011 标准,那么你可能需要在另一个支持该标准的系统中编译 ncomputers.org/entropy 和 ncomputers.org/rearray (例如在一个你喜爱的较新的 Linux 发行版本中来编译)。接着使用 make install 来安装编译好的二进制文件,再接着你可能想继续运行 entropyarray 程序,或者跳过运行该程序这一步骤,然而我还是建议在使用 pandom 来达到加密目地之前先分析一下 checkme 文件。

  1. cd rearray; make install; cd ..

  2. cd entropy; make install; cd ..
  3. cd entropyarray; make install; cd ..

2.5 分析 checkme 文件


:64 ubits[3] / 64 bits 的 pandom 实现所生成的结果中熵应该高于 15.977且 max 字段低于 70。假如你的结果与之相差巨大,或许你应该按照下面第 5 节介绍的那样增加你的 pandom 实现的不可预测性。假如你跳过了生成 checkme文件的那一步,你也可以使用其他的工具来进行测试,例如 伪随机数序列测试[4]

  1. entropyarray checkme

  2. entropyarray in/tmp/tmp.mbCopmzqsg
  3. 15.977339
  4. min:12
  5. med:32
  6. max:56
  7. 15.977368
  8. min:11
  9. med:32
  10. max:58
  11. 15.977489
  12. min:11
  13. med:32
  14. max:59
  15. 15.977077
  16. min:12
  17. med:32
  18. max:60
  19. 15.977439
  20. min:8
  21. med:32
  22. max:59
  23. 15.977374
  24. min:13
  25. med:32
  26. max:60
  27. 15.977312
  28. min:12
  29. med:32
  30. max:67

2.6 卸载 entropyarray (可选)


假如你打算不再使用 entropyarray,那么你可以按照你自己的需求卸载它:

  1. cd entropyarray;make uninstall;cd..
  2. cd entropy;make uninstall;cd..
  3. cd rearray;make uninstall;cd..

3 使用 debian 的软件仓库来进行安装


假如你想在你基于 debian 的系统中让 pandom 保持更新,则你可以使用 ncomputers.org 的 debian 软件仓库来安装或者重新安装它。

3.1 获取 root 权限


以下的 debian 软件包必须以 root 身份来安装,所以在必要时请运行下面这个命令:

  1. su-

3.2 安装密钥


下面的 debian 软件包中包含 ncomputers.org debian 软件仓库的公匙密钥:

  1. wget http://ncomputers.org/debian/keyring.deb
  2. dpkg -i keyring.deb
  3. rm keyring.deb

3.3 安装软件源列表


下面这些 debian 软件包含有 ncomputers.org debian 软件仓库的软件源列表,这些软件源列表对应最新的 debian 发行版本(截至 2017 年)。

:你也可以将下面的以 # 注释的行加入 /etc/apt/sources.list 文件中,而不是为你的 debian 发行版本安装对应的 debian 软件包。但假如这些源在将来改变了,你就需要手动更新它们。

Wheezy:

  1. #deb http://ncomputers.org/debian wheezy main
  2. wget http://ncomputers.org/debian/wheezy.deb
  3. dpkg -i wheezy.deb
  4. rm wheezy.deb

Jessie:

  1. #deb http://ncomputers.org/debian jessie main
  2. wget http://ncomputers.org/debian/jessie.deb
  3. dpkg -i jessie.deb
  4. rm jessie.deb

Stretch:

  1. #deb http://ncomputers.org/debian stretch main
  2. wget http://ncomputers.org/debian/stretch.deb
  3. dpkg -i stretch.deb
  4. rm stretch.deb

3.4 升级软件源列表


一旦密钥和软件源列表安装完成,则可以使用下面的命令来更新:

  1. apt-get update

3.5 测试 pandom


测试完毕后,你可以随意卸载下面的软件包。

:假如你已经在你的 Linux 中测试了 pandom , 则你可以跳过这一步。

  1. apt-get install pandom-test
  2. pandom-test

  3. generating checkme file, please wait around 8 minutes ...
  4. entropyarray in/tmp/tmp.5SkiYsYG3h
  5. 15.977366
  6. min:12
  7. med:32
  8. max:57
  9. 15.977367
  10. min:13
  11. med:32
  12. max:57
  13. 15.977328
  14. min:12
  15. med:32
  16. max:61
  17. 15.977431
  18. min:12
  19. med:32
  20. max:59
  21. 15.977437
  22. min:11
  23. med:32
  24. max:57
  25. 15.977298
  26. min:11
  27. med:32
  28. max:59
  29. 15.977196
  30. min:10
  31. med:32
  32. max:57

3.6 安装 pandom

  1. apt-get install pandom

4 管理 pandom

在 pandom 安装完成后,你可能想对它进行管理。

4.1 性能测试

pandom 提供大约 8 kB/s 的随机数生成速率,但它的性能可能根据环境而有所差异。

  1. dd if=/dev/random of=/dev/null bs=8 count=512

  2. 512+0 records in
  3. 512+0 records out
  4. 4096 bytes (4.1 kB, 4.0 KiB) copied, 0.451253 s, 9.1 kB/s

4.2 熵和序列相关性检验


除了 ncomputers.org/entropyarray,还存在更多的测试,例如 Ilja Gerhardt 的 NIST 测试套件[5]

  1. entropyarray /dev/random 1M

4.3 系统服务


pandom 还可以以系统服务的形式运行。

基于 init.d 的初始化系统(如 upstart、sysvinit):

  1. /etc/init.d/random status
  2. /etc/init.d/random start
  3. /etc/init.d/random stop
  4. /etc/init.d/random restart

以 systemd 作为初始化程序的系统:

  1. systemctl status random
  2. systemctl start random
  3. systemctl stop random
  4. systemctl restart random

5 增强不可预测性或者性能


假如你想增加你编译的 pandom 程序的不可预测性或者性能,你可以尝试增加或删减 CPU 时间测量选项。

5.1 编辑源文件


请按照自己的意愿,在源文件 test.s 和 tRNG.s 中增加或者移除 measurement blocks 字段。

  1. #measurement block
  2. mov $35,%rax
  3. syscall
  4. rdtsc
  5. [...]

  6. #measurement block
  7. mov $35,%rax
  8. syscall
  9. rdtsc
  10. [...]

5.2 测试不可预测性

我们总是建议在使用个人定制的 pandom 实现来用于加密目地之前,先进行一些测试。

  1. make check

5.3 安装定制的 pandom

假如你对测试的结果很满意,你就可以使用下面的命令来安装你的 pandom 实现。

  1. make install






更多额外信息及更新详见 http://ncomputers.org/pandom 。

(题图:Pixabay,CC0)




via: https://www.howtoforge.com/tutorial/how-to-install-pandom-a-true-random-number-generator/

作者:Oliver[6] 译者:FSSlc 校对:wxy

本文由 LCTT 原创编译,Linux中国 荣誉推出



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