Użycie¶

Urządzenie /dev/random jest uważane za przestarzały interfejs, a /dev/urandom jest preferowany i wystarczający we wszystkich przypadkach, z wyjątkiem aplikacji wymagających losowości we wczesnej fazie rozruchu, które muszą korzystać z getrandom(2), blokującego się do czasu zainicjowania puli losowej.

Jeśli plik puli losowej jest przechowywany pomiędzy ponownymi uruchomieniami, zgodnie z poniższymi zaleceniami, wyjście jest kryptograficznie bezpieczne w stosunku do atakujących bez dostępu do lokalnego roota, zaraz po przeładowaniu go w sekwencji rozruchowej i odnosi się w całości do sieciowych kluczy szyfrujących sesji (wszystkie główne dystrybucje Linuksa zachowują plik puli losowej pomiędzy rozruchami od co najmniej 2000 roku). Ponieważ odczyt z /dev/random może nie być płynny, użytkownicy będą go z reguły chcieli otworzyć w trybie nieblokującym (lub przeprowadzać odczyt z czasem oczekiwania) i udostępniać jakiś typ powiadomienia dla użytkownika, jeśli oczekiwana losowość nie jest od razu dostępna.

Konfiguracja¶

Jeśli w systemie nie ma plików /dev/random i /dev/urandom, można je utworzyć przy użyciu następujących poleceń:

mknod -m 666 /dev/random c 1 8
mknod -m 666 /dev/urandom c 1 9
chown root:root /dev/random /dev/urandom

Gdy Linux uruchamiany jest przy niewielkim udziale operatora, pula losowa może być w dość przewidywalnym stanie. Faktyczna ilość szumu w puli losowej jest wówczas poniżej ilości szacowanej. Aby przeciwdziałać temu efektowi, pomocne jest zapamiętywanie informacji o puli losowej pomiędzy kolejnymi uruchomieniami systemu. Aby działo się to automatycznie, należy dodać wiersze do stosownych skryptów startowych Linuksa:

echo "Inicjowanie generatora liczb losowych..."
random_seed=/var/run/random-seed
# Przechowanie wartości losowej od jednego startu systemu
# do kolejnego startu. Ładowanie oraz późniejsze zachowywanie
# całej puli losowej.
if [ -f $random_seed ]; then


    cat $random_seed >/dev/urandom
else


    touch $random_seed
fi
chmod 600 $random_seed
poolfile=/proc/sys/kernel/random/poolsize
[ -r $poolfile ] && bits=$(cat $poolfile) || bits=4096
bytes=$(expr $bits / 8)
dd if=/dev/urandom of=$random_seed count=1 bs=$bytes

Trzeba również dodać następujące wiersze do stosownego skryptu uruchamianego podczas zamykania systemu Linuksa:

# Przechowanie losowych danych pomiędzy wyłączeniem a włączeniem
# komputera. Zachowywanie puli losowej generatora.
echo "Zachowywanie puli losowej..."
random_seed=/var/run/random-seed
touch $random_seed
chmod 600 $random_seed
poolfile=/proc/sys/kernel/random/poolsize
[ -r $poolfile ] && bits=$(cat $poolfile) || bits=4096
bytes=$(expr $bits / 8)
dd if=/dev/urandom of=$random_seed count=1 bs=$bytes

W powyższych przykładach zakładamy, że Linux jest w wersji 2.6.0 lub nowszej, gdzie /proc/sys/kernel/random/poolsize zwraca rozmiar puli entropii w bitach (zob. niżej).

Interfejsy /proc¶

Pliki w katalogu /proc/sys/kernel/random (obecnym od Linuksa 2.3.16) udostępniają dodatkowe informacje o urządzeniu /dev/random:

entropy_avail

Plik z prawami tylko do odczytu, dostarcza dostępną entropię, w bitach. Będzie to wielkość w zakresie od 0 do 4096.

poolsize

Plik zawiera rozmiar puli losowej. Format tego pliku zależy od wersji jądra:

read_wakeup_threshold

Plik zawiera liczbę bitów entropii wymaganej do obudzenia procesu, który zasnął w oczekiwaniu na entropię z urządzenia /dev/random. Domyślna wartość do 64.

write_wakeup_threshold

Plik zawiera liczbę bitów entropii poniżej której zostanie uśpiony proces, który wykona select(2) lub poll(2), aby otworzyć do zapisu urządzenie /dev/random. Wartości te mogą być zmienione przez zapis do tych plików.

uuid i boot_id

Pliki te zawierają losowe łańcuchy znaków, takie jak 6fd5a44b-35f4-4ad4-a9b9-6b9be13e1fe9. Pierwszy z tych plików jest generowany na nowo przy każdym odczycie, a drugi jest generowany tylko raz.

Interfejs ioctl(2)¶

Następujące żądania ioctl(2) są zdefiniowane na deskryptorach plików połączonych z /dev/random lub /dev/urandom. Wszystkie przeprowadzone żądania wpływają na wejściową pulę entropii zarówno /dev/random jak i /dev/urandom. Możliwość CAP_SYS_ADMIN jest wymagana przez wszystkie żądania za wyjątkiem RNDGETENTCNT.

RNDGETENTCNT

Zbiera wartość entropii z puli wejściowej, zawartość będzie taka sama jak pliku entropy_avail w katalogu proc. Wyniki zostaną przechowane w liczbie całkowitej wskazanej przez argument.

RNDADDTOENTCNT

Zwiększa lub zmniejsza wartość entropii z puli wejściowej o wartość wskazaną przez argument.

RNDGETPOOL

Usunięte w Linuksie 2.6.9

RNDADDENTROPY

Dodaje dodatkową entropię do puli wejściowej, zwiększając wartość entropii. Różni się to od zapisu do /dev/random lub /dev/urandom, które dodaje pewne dane, lecz nie zwiększa wartości entropii. Używana jest poniższa struktura:

struct rand_pool_info {


    int    wartość_entropii;


    int    wiel_buf;


    __u32  buf[0];
};
    

Wartość_entropii to wartość dodawana (lub odejmowana) od wartości losowej, buf to bufor o wielkości wiel_buf dodawany do puli losowej.

RNDZAPENTCNT, RNDCLEARPOOL

Zeruje wielkość entropii we wszystkich pulach i dodaje do nich pewne dane systemowe (np. rzeczywisty czas trwania - tzw. wall clock).