如何安裝 pandom ： 一個針對 Linux 的真隨機數生成器

本教程只針對 amd64/x86_64 架構 Linux 內核版本大於等於 2.6.9 的系統。本文將解釋如何安裝 pandom，這是一個由 ncomputers.org 維護的定時抖動真隨機數生成器。

簡介

在現在的計算機狀況下，比如說配置了固態硬碟（SSD）的個人電腦和虛擬專用伺服器（VPS）的環境中，Linux 內核內置的真隨機數發生器提供的吞吐量很低。

而出於各種不同的加密目的使得對真隨機數的需求持續增長，從而使得這個低吞吐量問題在 Linux 實現中變得越來越嚴重。

在與上述相同的物理或者虛擬環境下，並假設沒有其它進程以 root 身份向 /dev/random 進行寫操作的話，64 ubits/64 bits 的 pandom 可以以 8 KiB/s 的速率生成隨機數。

1 pandom 的安裝

1.1 獲得 root 許可權

Pandom 必須以 root 身份來安裝，所以在必要的時候請運行如下命令：

su -

1.2 安裝編譯所需的依賴

為了下載並安裝 pandom，你需要 GNU as 彙編器、GNU make、GNU tar 和 GNU wget (最後兩個工具通常已被安裝)。隨後你可以按照你的意願卸載它們。

基於 Arch 的系統：

pacman -S binutils make

基於 Debian 的系統：

apt-get install binutils make

基於 Red Hat 的系統：

dnf install binutils make
yum install binutils make

基於 SUSE 的系統：

zypper install binutils make

1.3 下載並析出源碼

下面的命令將使用 wget 和 tar 從 ncomputers.org 下載 pandom 的源代碼並將它們解壓出來：

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

1.4 在安裝前進行測試 (推薦)

這個被推薦的測試將花費大約 8 分鐘的時間，它將檢查內核支持情況並生成一個名為 checkme 的文件（在下一節中將被分析）。

make check

1.5 確定系統的初始化程序

在安裝 pandom 之前，你需要知道你的系統使用的是哪個初始化程序。假如下面命令的輸出中包含 running，則意味著你的系統使用了 systemd，否則你的系統則可能使用了一個 init.d 的實現（例如 upstart、sysvinit）。

systemctl is-system-running
running

1.6 安裝 pandom

一旦你知道了你的系統使用何種 Linux 實現，那麼你就可以相應地安裝 pandom 了。

使用基於 init.d 作為初始化程序（如： upstart、sysvinit）的系統：

假如你的系統使用了一個 init.d 的實現（如： upstart、sysvinit），請運行下面的命令來安裝 pandom：

make install-init.d

以 systemd 作為初始化程序的系統：

假如你的系統使用 systemd，則請運行以下命令來安裝 pandom：

make install-systemd

2 checkme 文件的分析

在使用 pandom 進行加密之前，強烈建議分析一下先前在安裝過程中生成的 checkme 文件。通過分析我們便可以知道用 pandom 生成的數是否真的隨機。本節將解釋如何使用 ncomputers.org 的 shell 腳本 entropyarray 來測試由 pandom 產生的輸出的熵及序列相關性。

注：整個分析過程也可以在另一台電腦上完成，例如在一個筆記本電腦或台式機上。舉個例子：假如你正在一個資源受到限制的 VPS 上安裝 pandom 程序，或許你更傾向於將 checkme 複製到自己的個人電腦中，然後再進行分析。

2.1 獲取 root 許可權

entropyarray 程序也必須以 root 身份來安裝，所以在必要時請運行如下命令：

su -

2.2 安裝編譯所需的依賴

為了下載並安裝 entropyarray， 你需要 GNU g++ 編譯器、GNU make、GNU tar 和 GNU wget。在隨後你可以任意卸載這些依賴。

基於 Arch 的系統：

pacman -S gcc make

基於 Debian 的系統：

apt-get install g++ make

基於 Red Hat 的系統：

dnf install gcc-c++ make
yum install gcc-c++ make

基於 SUSE 的系統：

zypper install gcc-c++ make

2.3 下載並析出源碼

以下命令將使用 wget 和 tar 從 ncomputers.org 下載到 entropyarray 的源碼並進行解壓：

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

tar xf entropy.tar.gz
tar xf rearray.tar.gz
tar xf entropyarray.tar.gz

2.4 安裝 entropyarray

注：如果在編譯過程中報有關 -std=c++11 的錯誤，則說明當前系統安裝的 GNU g++ 版本不支持 ISO C++ 2011 標準，那麼你可能需要在另一個支持該標準的系統中編譯 ncomputers.org/entropy 和 ncomputers.org/rearray （例如在一個你喜愛的較新的 Linux 發行版本中來編譯）。接著使用 make install 來安裝編譯好的二進位文件，再接著你可能想繼續運行 entropyarray 程序，或者跳過運行該程序這一步驟，然而我還是建議在使用 pandom 來達到加密目地之前先分析一下 checkme 文件。

cd rearray; make install; cd ..
cd entropy; make install; cd ..
cd entropyarray; make install; cd ..

2.5 分析 checkme 文件

注：64 ubits / 64 bits 的 pandom 實現所生成的結果中熵應該高於 15.977 且 max 欄位低於 70。假如你的結果與之相差巨大，或許你應該按照下面第 5 節介紹的那樣增加你的 pandom 實現的不可預測性。假如你跳過了生成 checkme 文件的那一步，你也可以使用其他的工具來進行測試，例如 偽隨機數序列測試。

entropyarray checkme

entropyarray in /tmp/tmp.mbCopmzqsg
15.977339
min:12
med:32
max:56
15.977368
min:11
med:32
max:58
15.977489
min:11
med:32
max:59
15.977077
min:12
med:32
max:60
15.977439
min:8
med:32
max:59
15.977374
min:13
med:32
max:60
15.977312
min:12
med:32
max:67

2.6 卸載 entropyarray (可選)

假如你打算不再使用 entropyarray，那麼你可以按照你自己的需求卸載它：

cd entropyarray; make uninstall; cd ..
cd entropy; make uninstall; cd ..
cd rearray; make uninstall; cd ..

3 使用 debian 的軟體倉庫來進行安裝

假如你想在你基於 debian 的系統中讓 pandom 保持更新，則你可以使用 ncomputers.org 的 debian 軟體倉庫來安裝或者重新安裝它。

3.1 獲取 root 許可權

以下的 debian 軟體包必須以 root 身份來安裝，所以在必要時請運行下面這個命令：

su -

3.2 安裝密鑰

下面的 debian 軟體包中包含 ncomputers.org debian 軟體倉庫的公匙密鑰：

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

3.3 安裝軟體源列表

下面這些 debian 軟體包含有 ncomputers.org debian 軟體倉庫的軟體源列表，這些軟體源列表對應最新的 debian 發行版本(截至 2017 年)。

注：你也可以將下面的以 # 注釋的行加入 /etc/apt/sources.list 文件中，而不是為你的 debian 發行版本安裝對應的 debian 軟體包。但假如這些源在將來改變了，你就需要手動更新它們。

Wheezy：

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

Jessie：

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

Stretch：

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

3.4 升級軟體源列表

一旦密鑰和軟體源列表安裝完成，則可以使用下面的命令來更新：

apt-get update

3.5 測試 pandom

測試完畢後，你可以隨意卸載下面的軟體包。

注：假如你已經在你的 Linux 中測試了 pandom ， 則你可以跳過這一步。

apt-get install pandom-test
pandom-test

generating checkme file, please wait around 8 minutes ...
entropyarray in /tmp/tmp.5SkiYsYG3h
15.977366
min:12
med:32
max:57
15.977367
min:13
med:32
max:57
15.977328
min:12
med:32
max:61
15.977431
min:12
med:32
max:59
15.977437
min:11
med:32
max:57
15.977298
min:11
med:32
max:59
15.977196
min:10
med:32
max:57

3.6 安裝 pandom

apt-get install pandom

4 管理 pandom

在 pandom 安裝完成後，你可能想對它進行管理。

4.1 性能測試

pandom 提供大約 8 kB/s 的隨機數生成速率，但它的性能可能根據環境而有所差異。

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

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

4.2 熵和序列相關性檢驗

除了 ncomputers.org/entropyarray，還存在更多的測試，例如 Ilja Gerhardt 的 NIST 測試套件。

entropyarray /dev/random 1M

4.3 系統服務

pandom 還可以以系統服務的形式運行。

基於 init.d 的初始化系統（如 upstart、sysvinit）：

/etc/init.d/random status
/etc/init.d/random start
/etc/init.d/random stop
/etc/init.d/random restart

以 systemd 作為初始化程序的系統：

systemctl status random
systemctl start random
systemctl stop random
systemctl restart random

5 增強不可預測性或者性能

假如你想增加你編譯的 pandom 程序的不可預測性或者性能，你可以嘗試增加或刪減 CPU 時間測量選項。

5.1 編輯源文件

請按照自己的意願，在源文件 test.s 和 tRNG.s 中增加或者移除 measurement blocks 欄位。

#measurement block
mov $35,%rax
syscall
rdtsc
[...]

#measurement block
mov $35,%rax
syscall
rdtsc
[...]

5.2 測試不可預測性

我們總是建議在使用個人定製的 pandom 實現來用於加密目地之前，先進行一些測試。

make check

5.3 安裝定製的 pandom

假如你對測試的結果很滿意，你就可以使用下面的命令來安裝你的 pandom 實現。

make install

更多額外信息及更新詳見 http://ncomputers.org/pandom 。

（題圖：Pixabay，CC0）

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

作者：Oliver 譯者：FSSlc 校對：wxy

本文由 LCTT 原創編譯，Linux中國 榮譽推出

本文轉載來自 Linux 中國: https://github.com/Linux-CN/archive