为什么要在我的 java 卡程序中使用 "setSeed()"？

Question

我写了下面的程序来在我的 java 卡中生成一个 16 字节 随机数。我使用 apdu 缓冲区作为种子 :

public class RandomNumber extends Applet {

    private RandomData rngRandom;
    public static byte[] testArray1=new byte[16];

    private RandomNumber() {
    }

    public static void install(byte bArray[], short bOffset, byte bLength)
            throws ISOException {
        new RandomNumber().register();


    }

    public void process(APDU arg0) throws ISOException {

        byte[] buffer=arg0.getBuffer();
        // CREATE RNG OBJECT
        m_rngRandom = RandomData.getInstance(RandomData.ALG_SECURE_RANDOM);
        m_rngRandom.setSeed(buffer, (short)0,(short)buffer.length );
        // GENERATE RANDOM BLOCK WITH 16 BYTES
        m_rngRandom.generateData(testArray1, (short) 0, (short)16); 

        Util.arrayCopyNonAtomic(testArray1, (short)0, buffer, (short)0,(short) testArray1.length);
        arg0.setOutgoingAndSend((short)0, (short)16);

    }

}

我用AID=01020304050607080900转换并上传到我的卡上。这对我来说可以。我重复发送 SELECT APDU 命令（所以我有一个固定的种子）并且我收到不同的数字作为随机输出：

OpenSC: opensc-tool -s 00a404000b0102030405060708090000
Using reader with a card: ACS CCID USB Reader 0
Sending: 00 A4 04 00 0B 01 02 03 04 05 06 07 08 09 00 00
Received (SW1=0x90, SW2=0x00):
C2 BA 8E 75 67 A4 5F 16 1C 82 BE 98 5B 95 88 23 ...ug._.....[..#

OpenSC: opensc-tool -s 00a404000b0102030405060708090000
Using reader with a card: ACS CCID USB Reader 0
Sending: 00 A4 04 00 0B 01 02 03 04 05 06 07 08 09 00 00
Received (SW1=0x90, SW2=0x00):
8C 95 C3 AC 26 91 97 68 84 57 D8 E9 A5 5A CF 49 ....&..h.W...Z.I

OpenSC: opensc-tool -s 00a404000b0102030405060708090000
Using reader with a card: ACS CCID USB Reader 0
Sending: 00 A4 04 00 0B 01 02 03 04 05 06 07 08 09 00 00
Received (SW1=0x90, SW2=0x00):
34 2C 20 17 80 D1 EC 10 E3 E3 08 E2 DB 82 39 CB 4, ...........9.

OpenSC: opensc-tool -s 00a404000b0102030405060708090000
Using reader with a card: ACS CCID USB Reader 0
Sending: 00 A4 04 00 0B 01 02 03 04 05 06 07 08 09 00 00
Received (SW1=0x90, SW2=0x00):
E1 F6 60 B9 07 34 F2 46 A2 B0 43 19 E3 37 35 5D ..`..4.F..C..75]

OpenSC:

现在，我从我的程序中删除 setSeed() 方法并上传新的 cap 文件。输出仍然是随机的：

OpenSC: opensc-tool -s 00a404000b0102030405060708090000
Using reader with a card: ACS CCID USB Reader 0
Sending: 00 A4 04 00 0B 01 02 03 04 05 06 07 08 09 00 00
Received (SW1=0x90, SW2=0x00):
67 1E AE 42 29 ED 4E EE 0E 8F 57 86 C8 8F A3 FF g..B).N...W.....

OpenSC: opensc-tool -s 00a404000b0102030405060708090000
Using reader with a card: ACS CCID USB Reader 0
Sending: 00 A4 04 00 0B 01 02 03 04 05 06 07 08 09 00 00
Received (SW1=0x90, SW2=0x00):
B8 D9 7F 0A EB 3B C3 E4 E0 4C 8F 04 95 E2 1B F4 .....;...L......

OpenSC: opensc-tool -s 00a404000b0102030405060708090000
Using reader with a card: ACS CCID USB Reader 0
Sending: 00 A4 04 00 0B 01 02 03 04 05 06 07 08 09 00 00
Received (SW1=0x90, SW2=0x00):
F3 34 88 E4 C2 B1 E9 D1 77 E3 69 4C 91 21 13 69 .4......w.iL.!.i

OpenSC: opensc-tool -s 00a404000b0102030405060708090000
Using reader with a card: ACS CCID USB Reader 0
Sending: 00 A4 04 00 0B 01 02 03 04 05 06 07 08 09 00 00
Received (SW1=0x90, SW2=0x00):
69 46 C7 0E C9 81 9E 48 AF 5E D4 6A 28 BF 42 E4 iF.....H.^.j(.B.

我的问题：

正如您在上面看到的，在这两种情况下（使用 setSeed() 或不使用它）我的输出都是一个随机数组。那么为什么我需要使用这种方法呢？

当我使用固定种子时，我不应该得到同样的结果吗？如果是，我为什么不呢？

固定种子和每代一次性种子有什么区别？

不使用此方法时的种子是什么？

Answer 1

我看不到你的 class RandomData 的来源，但我假设你使用的是 SecureRandom。 SecureRamdom 总是随机播种，不能强制种子取值（否则不安全！）。

以下内容摘自SecureRandom.setSeed()javadocs

public void setSeed(byte[] seed)

Reseeds this random object. The given seed supplements, rather than replaces, the existing seed. Thus, repeated calls are guaranteed never to reduce randomness.

如果您想要可重复 "randomness"，您需要使用标准 Random 对象。

Answer 2

setSeed() 补充而不是替换 Java Card RandomData 对象的种子，就像 Java SE 上的 SecureRandom 一样。然而，这在 3.0.4 之前的 API 中没有明确说明。

但是，如果您阅读常量 ALG_PSEUDO_RANDOM 的文本，您将得到：

Utility pseudo-random number generation algorithms. The random number sequence generated by this algorithm need not be the same even if seeded with the same seed data.

至于setSeed方法，你不需要调用它并且如果你调用它我希望您使用比发送到卡的 APDU 包含更多熵的源来调用它。

一般来说ALG_PSEUDO_RANDOM和ALG_SECURE_RANDOM的区别不是很明显。 ALG_PSEUDO_RANDOM 可能意味着该算法 不如 ALG_SECURE_RANDOM 安全，但也可能意味着它是 预播种确定性随机算法数字生成器.

ALG_SECURE_RANDOM也是如此。您可能会读到它是芯片上通常可用的随机数生成器（在白化后），或者它可能再次意味着它是一个 预播种确定性随机数生成器 （听起来很熟悉？）因为 NIST 之类的组织普遍认为这更安全。

如果您没看错，这确实意味着两种算法可能实际上指向相同的实现。

总而言之，您没有看到太大差异（只是随机数据）这一事实是预期的结果。如果您运行在随机数生成器上设置完整的 FIPS 集，您可能会看到差异 - 这取决于实现。

编辑：由于 ALG_PSEUDO_RANDOM 的含义和播种不清楚，我建议使用 ALG_SECURE_RANDOM 而不是 ALG_PSEUDO_RANDOM 来检索加密安全随机数。

一般来说 这两种算法中的任何一种都是通过从 CPU 的安全处理器获得的随机性来预先植入的。这意味着即使您提供了种子，您也无法使用这些算法来创建相同的结果。这很好，因为您不知道实际的算法。如果你想这样做，你可能必须自己编写流密码、DRBG 或 KDF。

为什么要在我的 java 卡程序中使用 "setSeed()"？

Why should I use "setSeed()" in my java card program?

java

random

javacard

random-seed