PHP中的随机性——你觉得自己幸运吗?
本文分析了生成用于加密的随机数的相关问题。 PHP 5没有提供一种简单的机制来生成密码学上强壮的随机数,但是PHP 7通过引入几个CSPRNG函数来解决了这个问题。
什么是CSPRNG
引用维基百科,一个密码学上安全的伪随机数发生器Cryptographically Secure Pseudorandom Number Generator 缩写CSPRNG)是一个伪随机数生成器PRNG),其生成的伪随机数适用于密码学算法。
CSPRNG可能主要用于:
-
密钥生成例如,生成复杂的密钥)
-
为新用户产生随机的密码
-
加密系统
获得高级别安全性的一个关键方面就是高品质的随机性
PHP7 中的CSPRNG
PHP 7引入了两个新函数可以用来实现CSPRNG: random_bytes 和 random_int。
random_bytes 函数返回一个字符串,接受一个int型入参代表返回结果的字节数。
例子:
<ol class="dp-j"><li class="alt"><span><span>$bytes = random_bytes(</span><span class="string">'10'</span><span>); </span></span></li><li><span>var_dump(bin2hex($bytes)); </span></li><li class="alt"><span><span class="comment">//possible ouput: string(20) "7dfab0af960d359388e6"</span><span> </span></span></li></ol>
random_int 函数返回一个指定范围内的int型数字。
例子:
<ol class="dp-j"><li class="alt"><span><span>var_dump(random_int(</span><span class="number">1</span><span>, </span><span class="number">100</span><span>)); </span></span></li><li><span><span class="comment">//possible output: 27</span><span> </span></span></li></ol>
后台运行环境
以上函数的随机性不同的取决于环境:
-
在window上,CryptGenRandom()总是被使用。
-
在其他平台,arc4random_buf()如果可用会被使用在BSD系列或者具有libbsd的系统上成立)
-
以上都不成立的话,一个linux系统调用getrandom(2)会被使用。
-
如果还不行,/dev/urandom 会被作为最后一个可使用的工具
-
如果以上都不行,系统会抛出错误
一个简单的测试
一个好的随机数生成系统保证合适的产生“质量”。为了检查这个质量, 通常要执行一连串的统计测试。不需要深入研究复杂的统计主题,比较一个已知的行为和数字生成器的结果可以帮助质量评价。
一个简单的测试是骰子游戏。假设掷1个骰子1次得到结果为6的概率是1/6,那么如果我同时掷3个骰子100次,得到的结果粗略如下:
-
0 个6 = 57.9 次
-
1 个6 = 34.7次
-
2 个6 = 6.9次
-
3 个6 = 0.5次
以下是是实现实现掷骰子1,000,000次的代码:
<ol class="dp-j"><li class="alt"><span><span>$times = </span><span class="number">1000000</span><span>; </span></span></li><li><span>$result = []; </span></li><li class="alt"><span><span class="keyword">for</span><span> ($i=</span><span class="number">0</span><span>; $i<$times; $i++){ </span></span></li><li><span> $dieRoll = array(<span class="number">6</span><span> => </span><span class="number">0</span><span>); </span><span class="comment">//initializes just the six counting to zero</span><span> </span></span></li><li class="alt"><span> $dieRoll[roll()] += <span class="number">1</span><span>; </span><span class="comment">//first die</span><span> </span></span></li><li><span> $dieRoll[roll()] += <span class="number">1</span><span>; </span><span class="comment">//second die</span><span> </span></span></li><li class="alt"><span> $dieRoll[roll()] += <span class="number">1</span><span>; </span><span class="comment">//third die</span><span> </span></span></li><li><span> $result[$dieRoll[<span class="number">6</span><span>]] += </span><span class="number">1</span><span>; </span><span class="comment">//counts the sixes</span><span> </span></span></li><li class="alt"><span>} </span></li><li><span>function roll(){ </span></li><li class="alt"><span> <span class="keyword">return</span><span> random_int(</span><span class="number">1</span><span>,</span><span class="number">6</span><span>); </span></span></li><li><span>} </span></li><li class="alt"><span>var_dump($result); </span></li></ol>
用PHP7 的 random_int 和简单的 rand 函数可能得到如下结果
Sixes |
expected |
random_int |
0 |
579000 |
579430 |
1 |
347000 |
346927 |
2 |
69000 |
68985 |
3 |
5000 |
4658 |
如果先看到rand 和 random_int 更好的比较我们可以应用一个公式把结果画在图上。公式是:(php结果-期待的结果)/期待结果的0.5次方。
结果图如下:
接近0的值更好)
尽管3个6的结果表现不好,并且这个测试对实际应用来说太过简单我们仍可以看出 random_int 表现优于 rand.
进一步,我们的应用的安全级别由于不可预测性和随机数发生器的可重复行为而得到提升。
PHP5 呢
缺省情况下,PHP5 不提供强壮的随机数发生器。实际上,还是有选择的比如 openssl_random_pseudo_bytes(), mcrypt_create_iv() 或者直接使用fread()函数来使用 /dev/random 或 /dev/urandom 设备。也有一些包比如 RandomLib 或 libsodium.
如果你想要开始使用一个更好的随机数发生器并且同时准备好使用PHP7,你可以使用Paragon Initiative Enterprises random_compat 库。 random_compat 库允许你在 PHP 5.x project.使用 random_bytes() and random_int()
这个库可以通过Composer安装:
<ol class="dp-j"><li class="alt"><span><span>composer require paragonie/random_compat </span></span></li><li><span> </span></li><li class="alt"><span>require <span class="string">'vendor/autoload.php'</span><span>; </span></span></li><li><span>$string = random_bytes(<span class="number">32</span><span>); </span></span></li><li class="alt"><span>var_dump(bin2hex($string)); </span></li><li><span><span class="comment">// string(64) "8757a27ce421b3b9363b7825104f8bc8cf27c4c3036573e5f0d4a91ad2aaec6f"</span><span> </span></span></li><li class="alt"><span>$<span class="keyword">int</span><span> = random_int(</span><span class="number">0</span><span>,</span><span class="number">255</span><span>); </span></span></li><li><span>var_dump($<span class="keyword">int</span><span>); </span></span></li><li class="alt"><span><span class="comment">// int(81)</span><span> </span></span></li></ol>
random_compat 库和PHP7使用不同的顺序:
<ol class="dp-j"><li class="alt"><span><span>fread() /dev/urandom </span><span class="keyword">if</span><span> available </span></span></li><li><span>mcrypt_create_iv($bytes, MCRYPT_CREATE_IV) </span></li><li class="alt"><span>COM(<span class="string">'CAPICOM.Utilities.1'</span><span>)->GetRandom() </span></span></li><li><span>openssl_random_pseudo_bytes() </span></li></ol>
想知道为什么是这个顺序建议阅读 documentation.
这个库的一个简单应用用来产生密码:
<ol class="dp-j"><li class="alt"><span><span>$passwordChar = </span><span class="string">'0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ'</span><span>; </span></span></li><li><span>$passwordLength = <span class="number">8</span><span>; </span></span></li><li class="alt"><span>$max = strlen($passwordChar) - <span class="number">1</span><span>; </span></span></li><li><span>$password = <span class="string">''</span><span>; </span></span></li><li class="alt"><span><span class="keyword">for</span><span> ($i = </span><span class="number">0</span><span>; $i < $passwordLength; ++$i) { </span></span></li><li><span> $password .= $passwordChar[random_int(<span class="number">0</span><span>, $max)]; </span></span></li><li class="alt"><span>} </span></li><li><span>echo $password; </span></li><li class="alt"><span><span class="comment">//possible output: 7rgG8GHu</span><span> </span></span></li></ol>
总结
你总是应该使用一个密码学上安全的伪随机数生成器,random_compat 库提供了一种好的实现。
如果你想要使用可靠的随机数据源,如你在本文所见,建议尽快使用 random_int 和 random_bytes.
译文链接:http://www.codeceo.com/article/php-random.html
英文原文:Randomness in PHP – Do You Feel Lucky?

PHP는 현대 웹 개발, 특히 컨텐츠 관리 및 전자 상거래 플랫폼에서 중요합니다. 1) PHP는 Laravel 및 Symfony와 같은 풍부한 생태계와 강력한 프레임 워크 지원을 가지고 있습니다. 2) Opcache 및 Nginx를 통해 성능 최적화를 달성 할 수 있습니다. 3) PHP8.0은 성능을 향상시키기 위해 JIT 컴파일러를 소개합니다. 4) 클라우드 네이티브 애플리케이션은 Docker 및 Kubernetes를 통해 배포되어 유연성과 확장 성을 향상시킵니다.

PHP는 특히 빠른 개발 및 동적 컨텐츠를 처리하는 데 웹 개발에 적합하지만 데이터 과학 및 엔터프라이즈 수준의 애플리케이션에는 적합하지 않습니다. Python과 비교할 때 PHP는 웹 개발에 더 많은 장점이 있지만 데이터 과학 분야에서는 Python만큼 좋지 않습니다. Java와 비교할 때 PHP는 엔터프라이즈 레벨 애플리케이션에서 더 나빠지지만 웹 개발에서는 더 유연합니다. JavaScript와 비교할 때 PHP는 백엔드 개발에서 더 간결하지만 프론트 엔드 개발에서는 JavaScript만큼 좋지 않습니다.

PHP와 Python은 각각 고유 한 장점이 있으며 다양한 시나리오에 적합합니다. 1.PHP는 웹 개발에 적합하며 내장 웹 서버 및 풍부한 기능 라이브러리를 제공합니다. 2. Python은 간결한 구문과 강력한 표준 라이브러리가있는 데이터 과학 및 기계 학습에 적합합니다. 선택할 때 프로젝트 요구 사항에 따라 결정해야합니다.

PHP는 서버 측에서 널리 사용되는 스크립팅 언어이며 특히 웹 개발에 적합합니다. 1.PHP는 HTML을 포함하고 HTTP 요청 및 응답을 처리 할 수 있으며 다양한 데이터베이스를 지원할 수 있습니다. 2.PHP는 강력한 커뮤니티 지원 및 오픈 소스 리소스를 통해 동적 웹 컨텐츠, 프로세스 양식 데이터, 액세스 데이터베이스 등을 생성하는 데 사용됩니다. 3. PHP는 해석 된 언어이며, 실행 프로세스에는 어휘 분석, 문법 분석, 편집 및 실행이 포함됩니다. 4. PHP는 사용자 등록 시스템과 같은 고급 응용 프로그램을 위해 MySQL과 결합 할 수 있습니다. 5. PHP를 디버깅 할 때 error_reporting () 및 var_dump ()와 같은 함수를 사용할 수 있습니다. 6. 캐싱 메커니즘을 사용하여 PHP 코드를 최적화하고 데이터베이스 쿼리를 최적화하며 내장 기능을 사용하십시오. 7

PHP가 많은 웹 사이트에서 선호되는 기술 스택 인 이유에는 사용 편의성, 강력한 커뮤니티 지원 및 광범위한 사용이 포함됩니다. 1) 배우고 사용하기 쉽고 초보자에게 적합합니다. 2) 거대한 개발자 커뮤니티와 풍부한 자원이 있습니다. 3) WordPress, Drupal 및 기타 플랫폼에서 널리 사용됩니다. 4) 웹 서버와 밀접하게 통합하여 개발 배포를 단순화합니다.

PHP는 현대적인 프로그래밍, 특히 웹 개발 분야에서 강력하고 널리 사용되는 도구로 남아 있습니다. 1) PHP는 사용하기 쉽고 데이터베이스와 완벽하게 통합되며 많은 개발자에게 가장 먼저 선택됩니다. 2) 동적 컨텐츠 생성 및 객체 지향 프로그래밍을 지원하여 웹 사이트를 신속하게 작성하고 유지 관리하는 데 적합합니다. 3) 데이터베이스 쿼리를 캐싱하고 최적화함으로써 PHP의 성능을 향상시킬 수 있으며, 광범위한 커뮤니티와 풍부한 생태계는 오늘날의 기술 스택에 여전히 중요합니다.

PHP에서는 약한 참조가 약한 회의 클래스를 통해 구현되며 쓰레기 수집가가 물체를 되 찾는 것을 방해하지 않습니다. 약한 참조는 캐싱 시스템 및 이벤트 리스너와 같은 시나리오에 적합합니다. 물체의 생존을 보장 할 수 없으며 쓰레기 수집이 지연 될 수 있음에 주목해야합니다.

\ _ \ _ 호출 메소드를 사용하면 객체를 함수처럼 호출 할 수 있습니다. 1. 객체를 호출 할 수 있도록 메소드를 호출하는 \ _ \ _ 정의하십시오. 2. $ obj (...) 구문을 사용할 때 PHP는 \ _ \ _ invoke 메소드를 실행합니다. 3. 로깅 및 계산기, 코드 유연성 및 가독성 향상과 같은 시나리오에 적합합니다.


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mPDF는 UTF-8로 인코딩된 HTML에서 PDF 파일을 생성할 수 있는 PHP 라이브러리입니다. 원저자인 Ian Back은 자신의 웹 사이트에서 "즉시" PDF 파일을 출력하고 다양한 언어를 처리하기 위해 mPDF를 작성했습니다. HTML2FPDF와 같은 원본 스크립트보다 유니코드 글꼴을 사용할 때 속도가 느리고 더 큰 파일을 생성하지만 CSS 스타일 등을 지원하고 많은 개선 사항이 있습니다. RTL(아랍어, 히브리어), CJK(중국어, 일본어, 한국어)를 포함한 거의 모든 언어를 지원합니다. 중첩된 블록 수준 요소(예: P, DIV)를 지원합니다.

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