討厭的人類居然讓我們擲骰子，這實(shí)在太難了！
周末的深夜，Linux老大發(fā)布了緊急會(huì)議通知，召集CPU、內(nèi)存、硬盤等所有硬件，以及git、 vim、瀏覽器、c、 Java等所有軟件參會(huì)。
老大對(duì)深夜打擾大家深表歉意，表示春節(jié)快來(lái)了，到時(shí)候一定讓大家好好休息，然后就進(jìn)入中心議題：人類要求我們學(xué)會(huì)“擲骰子”，該怎么辦?
內(nèi)存表示不解：為啥?想讓我們賭錢玩嗎?我們這兒可沒(méi)有骰子!
Linux老大：其實(shí)不是真正的擲骰子，是生成隨機(jī)數(shù)，隨機(jī)數(shù)在我們計(jì)算機(jī)里用途極為廣泛，生成密鑰，進(jìn)行通信，生成鹽(salt)...... 不可能指望人去手工操作。
vim笑道：生成隨機(jī)數(shù)? 這太簡(jiǎn)單了，讓新手退出我vim就行了。
Linux老大：為啥?
vim: 哈哈，因?yàn)樾率植恢涝趺床拍芡顺鰒im，就會(huì)瞎胡亂按一通， 非常隨機(jī)，這不就形成隨機(jī)數(shù)了嗎?!
CPU阿甘：這笑話夠冷的!
Linux老大：口頭警告vim一次，嚴(yán)肅點(diǎn)兒， 生成隨機(jī)數(shù)是非常重要的事情，人類要求：
1. 要雜亂無(wú)章
2. 不能預(yù)測(cè)，不能根據(jù)已經(jīng)生成的隨機(jī)數(shù)，推測(cè)出下一個(gè)隨機(jī)數(shù)是啥
3. 不能重現(xiàn)， 無(wú)法重現(xiàn)和某一隨機(jī)數(shù)列完全相同的數(shù)列
聽(tīng)到此處，大家都吸了一口冷氣，這要求夠高的!人類通過(guò)擲骰子可以達(dá)到這個(gè)要求，但是計(jì)算機(jī)里都是確定的算法和程序，這該怎么辦?
C老頭兒說(shuō)：我提一個(gè)方案，我聽(tīng)說(shuō)人類有個(gè)算法，叫做什么線性同余算法，似乎可以生成隨機(jī)數(shù)。
C老頭兒寫下了一個(gè)公式：
內(nèi)存想起和CPU阿甘折騰過(guò)的遞歸函數(shù)調(diào)用，說(shuō)到：“看到遞歸我就頭暈。”
C老頭說(shuō)：這個(gè)算法很簡(jiǎn)單，A, C, M 都是精心挑選的整數(shù)，使用者在生成隨機(jī)數(shù)之前，先選一個(gè)種子(seed)，比如說(shuō)用當(dāng)前的時(shí)間戳當(dāng)作種子，我們用簡(jiǎn)單的數(shù)字做個(gè)實(shí)驗(yàn)， 讓A = 11 , C =5, M = 13, seed = 15
“看看，是不是挺隨機(jī)的!” C老頭兒挺得意。
Java 說(shuō)：“這個(gè)算法很簡(jiǎn)單嘛，效果也不錯(cuò)，我也實(shí)現(xiàn)一下，放到我的java.util.Random當(dāng)中吧。”
C老頭說(shuō)：“我就放到我的srand函數(shù)和rand函數(shù)里。srand用來(lái)設(shè)定‘種子’，rand用來(lái)獲取下一個(gè)隨機(jī)數(shù)。”
- srand((unsigned) time(&t));
- // 輸出5個(gè)隨機(jī)數(shù)
- for(int i=1 ;i<=5; i++){
- printf("%d\n", rand());
- }
Java說(shuō)：“看看，還是面向?qū)ο蠛冒?，我的Random類封裝了內(nèi)部狀態(tài)，用戶只需要在創(chuàng)建Random對(duì)象的時(shí)候把種子傳進(jìn)去(不傳也行，我自己默認(rèn)給它設(shè)置一個(gè))，然后就nextInt()方法就可以了。多簡(jiǎn)單!”
- Random r = new Random();
- for(int i=1; i<=5; i++){
- System.out.println(r.nextInt());
- }
C老頭兒正要反擊自以為是的Java， CPU阿甘又發(fā)言了：“不對(duì)啊，你這個(gè)隨機(jī)數(shù)不符合我們老大的要求啊，這不是真正的隨機(jī)數(shù)，這是偽隨機(jī)數(shù)!”
C老頭兒馬上把注意力轉(zhuǎn)移到阿甘身上：“憑什么說(shuō)這是偽隨機(jī)數(shù)?”
CPU阿甘說(shuō)：“老大說(shuō)了，要不可預(yù)測(cè)，但是你這公式，我如果知道了上一個(gè)隨機(jī)數(shù)，下一個(gè)隨機(jī)數(shù)我自己代入那個(gè)公式就可以計(jì)算出來(lái)了，在我這里，一毫秒都用不了，完全可以預(yù)測(cè)。”
阿甘此言不虛，他的速度是整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)最快的。
"還有，你居然用當(dāng)前時(shí)間做種子，那我也用同樣的時(shí)間做種子，豈不是可以生成和你一模一樣的隨機(jī)數(shù)隊(duì)列?完全可以重現(xiàn)啊。”
C老頭兒連續(xù)挨了兩記悶棍，嘴里嘟囔著，但也說(shuō)不出話來(lái)了。
Linux老大趕緊和稀泥：“雖然是偽隨機(jī)數(shù)，但是這個(gè)算法非常簡(jiǎn)單，對(duì)于那些對(duì)安全要求不高的場(chǎng)合，比如玩游戲的時(shí)候，還是非常有用的。我們?cè)傧胂耄趺瓷烧嬲碾S機(jī)數(shù)吧!”
C老頭兒說(shuō)到：要不這樣，我們可以使用Hash函數(shù)。
- R1 = hash(seed)
- seed = seed + 1
- R2 = hash(seed)
- seed = seed + 1
- R3 = hash(seed)
- seed = seed + 1
- R4 = hash(seed)
- ......
CPU阿甘說(shuō)：“這個(gè)方法還行，在不知道種子(seed)的情況下，你給我一個(gè)隨機(jī)數(shù)，我是無(wú)法預(yù)測(cè)下一個(gè)的，因?yàn)殡S機(jī)數(shù)是hash函數(shù)生成的，是個(gè)單向的過(guò)程。但是，如果我知道了種子，那就可以生成和你一模一樣的隨機(jī)數(shù)列，所以不滿足‘不可重現(xiàn)’的性質(zhì)。”
看來(lái)生成真正的隨機(jī)數(shù)太難了，大家都沉默了。
過(guò)了良久， vim突然說(shuō)到：你們以為我說(shuō)的是笑話，但是思路卻是可以借鑒啊?大家想想
用戶敲擊鍵盤的速度節(jié)奏是不是隨機(jī)的?
用戶的鼠標(biāo)移動(dòng)是不是隨機(jī)的?
網(wǎng)卡每秒發(fā)送的數(shù)據(jù)量是不是隨機(jī)的?
硬盤每秒寫入的數(shù)據(jù)是不是隨機(jī)的?
如果我們把這些隨機(jī)的東西給綜合起來(lái)......
Linux老大非常高興：“沒(méi)錯(cuò)，我們可以把它們認(rèn)為是機(jī)器運(yùn)行的環(huán)境噪音，我把它們收集起來(lái)放到一個(gè)池子里......”
CPU阿甘馬上接口：“然后，可以用個(gè)Hash算法對(duì)這個(gè)池子中的內(nèi)容做個(gè)消息摘要，結(jié)果就是真隨機(jī)數(shù)了!雜亂無(wú)章，無(wú)法預(yù)測(cè)，無(wú)法重現(xiàn)。”
vim感覺(jué)有點(diǎn)不爽，這倆人也太會(huì)搶功勞了。
C老頭兒也頻頻點(diǎn)頭：“這個(gè)辦法妙啊，我可以修改一下我的rand函數(shù)，來(lái)獲得這個(gè)值......”
Linux老大：“別別，你的偽隨機(jī)數(shù)還是要保留，上周碼農(nóng)翻身公眾號(hào)剛剛說(shuō)過(guò)，一切皆文件，我可以生成一個(gè)特殊的文件，就叫/dev/random吧，這樣程序員就可以使用最常用的open ,read等方法來(lái)調(diào)用了!”
Linux老大說(shuō)完，又感慨了一句：“終于，我們學(xué)會(huì)擲骰子了!”
一天以后。
CPU阿甘興沖沖地跑來(lái)找Linux老大：老大，昨天忘了一件事，我的硬件就支持真正的隨機(jī)數(shù)生成啊，我可以利用電阻的熱噪聲來(lái)生成的，是真隨機(jī)數(shù)，用RdRand指令就能獲得。
Linux老大：這個(gè)硬件是你出生的時(shí)候就被植入了，是個(gè)黑盒子，如果NSA在里邊安裝了后門，怎么辦?
CPU阿甘看著自己的身體，愣住了......
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