Użycie¶

Jeśli plik puli losowej jest przechowywany pomiędzy ponownymi uruchomieniami, zgodnie z poniższymi zaleceniami (czynią to wszystkie główne dystrybucje Linuksa od co najmniej 2000 roku), 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. 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.

Generator liczb losowych jądra jest zaprojektowany do tworzenia niewielkiej ilości ziarna (ang. seed) o wysokiej jakości, do użycia z kryptograficznym generatorem liczb pseudolosowych (ang. cryptographic pseudo-random number generator - CPRNG). Głównym celem było bezpieczeństwo, nie szybkość, i jest on kiepsko przystosowany do tworzenia dużej ilości danych losowych. Użytkownicy powinni odczytywać niewielkie ilości ziarna z /dev/urandom (i /dev/random) - niepotrzebne odczytywanie dużych ilości danych z tych urządzeń będzie miało negatywny wpływ na innych użytkowników urządzeń.

Ilość ziarna potrzebna do wygenerowania klucza kryptograficznego zależy od efektywnego rozmiaru klucza. Na przykład, 3072-bitowy klucz prywatny RSA lub Diffiego-Hellmana ma efektywny rozmiar klucza 128-bitów (wymaga około 2^128 operacji do złamania), więc generator klucza potrzebuje jedynie 128 bitów (16 bajtów) ziarna z /dev/random.

O ile niewielki margines bezpieczeństwa powyżej tego minimum jest zrozumiały, jako ochrona przed słabościami algorytmu CPRNG, nie istnieje aktualnie algorytm kryptograficzny zdolny zapewnić więcej niż 256 bitów bezpieczeństwa, więc jeśli jakiś program odczytuje więcej niż 256 bitów (32 bajtów) z losowego ziarna jądra na pojedyncze wywołanie lub na rozsądny interwał ponownego tworzenia ziarna (co najmniej minuta), to jest to oznaka, że jego kryptografia nie jest umiejętnie zaimplementowana.

Konfiguracja¶

    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).

Interfejs /proc¶

Plik z prawami tylko do odczytu entropy_avail dostarcza dostępną pulę losową. Zazwyczaj będzie to 4096 (bitów), całość dostępnej puli.

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

Plik read_wakeup_threshold zawiera liczbę bitów entropii potrzebnej do obudzenia procesu, który zasnął, czekając na entropię z pliku /dev/random. Domyślnie - 64. Plik write_wakeup_threshold 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.

Pliki tylko do odczytu uuid i boot_id 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)¶

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 entropii, buf to bufor o wielkości wiel_buf dodawany do puli entropii.

RNDZAPENTCNT, RNDCLEARPOOL

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