C#中不允许使用密码随机生成器种子

Question

似乎没有办法在C#中手动为RNGCryptoServiceProvider种子。下面真的没有什么简单的方法可以在这里获得可重复的randomBytes进行调试吗？

  RNGCryptoServiceProvider rngCsp = new RNGCryptoServiceProvider();
  byte[] randomBytes = new byte[20];
  rngCsp.GetBytes(randomBytes);
  MessageBox.Show(Convert.ToBase64String(randomBytes));

我知道我可以手动输入20个字节，但这很痛苦，因为我真的需要20个以上。此外，我知道我可以使用非密码学随机数生成器，但最终，我需要最好的随机数生成器。

顺便说一句，我想有些CPU内置了真正的随机生成，在物理上不可能进行播种，但我认为我的CPU没有这种能力。我想知道是否有人确切地知道我可以用我的CPU做什么来重置RNGCryptoServiceProvider环境，并诱骗RNGCryptoServiceProvider使用先前的种子。。。我想我可以把时钟调回来，在某个地方重置一些"用户日志位"。。。我知道这并不实际，但我想知道是否有人在这方面取得过成功（尽管微软的目标可能是防止这种情况发生）。

Answer 1

没有办法为RNGCryptoServiceProvider播种。生成用于调试的确定性值的一个解决方案是从System.Security.Cryptography.RandomNumberGenerator（RNGCryptoServiceProvider的基类）派生自己的类：

class DeterministicRandomGenerator : System.Security.Cryptography.RandomNumberGenerator
{
    Random r = new Random(0);
    public override void GetBytes(byte[] data)
    {
        r.NextBytes(data);
    }
    public override void GetNonZeroBytes(byte[] data)
    {
        // simple implementation
        for (int i = 0; i < data.Length; i++)
            data[i] = (byte)r.Next(1, 256);
    }
}

请注意，该实现使用种子为0的标准Random实现，以确保结果具有确定性。现在您可以使用这个类来代替RNGCryptoServiceProvider进行调试：

    RandomNumberGenerator rngCsp = 
#if DEBUG
    new DeterministicRandomGenerator(); // get deterministic values if debugging
#else
    new RNGCryptoServiceProvider(); // otherwise, use CryptoRNG
#endif
    byte[] randomBytes = new byte[20];
    rngCsp.GetBytes(randomBytes);
    MessageBox.Show(Convert.ToBase64String(randomBytes));

编辑以添加

我想知道是否有人确切地知道我可以用我的CPU做什么来重置RNGCryptoServiceProvider环境，并诱骗RNGCryptoServiceProvider使用先前的种子

在内部，RNGCryptoServiceProvider调用Win32 CryptGenRandom函数，用加密随机值（Source和其他信息）填充缓冲区。它不是基于一颗种子。（尽管Win32 API允许调用方提供具有补充随机数据的种子，但.NET API不公开此功能。此上下文中种子的目的是提供应用程序可以访问的附加熵，而不是强制使用确定性序列。）CryptGenRandom文档指出：

为了形成随机数生成器的种子，调用应用程序提供它可能具有的位，例如鼠标或键盘定时输入，然后将这些位与存储的种子和各种系统数据以及用户数据相结合，如进程ID和线程ID、系统时钟、系统时间、系统计数器、内存状态、空闲磁盘簇，散列后的用户环境块。该结果用于对伪随机数生成器（PRNG）进行种子设定。在Windows Vista Service Pack 1（SP1）及更高版本中，使用NIST特别出版物800-90中指定的基于AES计数器模式的PRNG的实现。在Windows Vista、Windows Storage Server 2003和Windows XP中，使用联邦信息处理标准（FIPS）186-2中指定的PRNG。

结果是，从设计上讲，"重置"RNGCryptoServiceProvider以迫使其重复以前的序列不是一种实用的方法。

Answer 2

此外，我知道我可以使用非密码学随机数生成器，但最终，我需要最好的随机数生成器。

出于测试目的，使用Mersenne Twister或类似的可种子PRNG（仅在需要可重复结果的测试中），其他一切都使用RCPCryptoServiceProvider。

另一种选择是预生成一批randomBytes阵列，并将它们保存到磁盘上，以便在测试阶段使用。这提供了一个优点，即在保持RCP CSP的相同随机分布和其他特性的同时，提供了可重复性。此外，忘记删除临时代码比忘记不包含无关文件更容易。