shell实例浅谈之三产生随机数七种方法

发布时间：2020-12-15 09:07:28 所属栏目：安全来源：网络整理

导读：一、问题 Shell下有时需要使用随机数，在此总结产生随机数的方法。计算机产生的的只是“伪随机数”，不会产生绝对的随机数（是一种理想随机数）。伪随机数在大量重现时也并不一定保持唯一，但一个好的伪随机产生算法将可以产生一个非常长的不重复的序列。二

一、问题

Shell下有时需要使用随机数，在此总结产生随机数的方法。计算机产生的的只是“伪随机数”，不会产生绝对的随机数（是一种理想随机数）。伪随机数在大量重现时也并不一定保持唯一，但一个好的伪随机产生算法将可以产生一个非常长的不重复的序列。

二、随机数

1、生成随机数的七种方法

（1）通过内部系统变量（$RANDOM）

echo $RANDOM

生成0-32767之间的整数随机数，若超过5位可以加个固定10位整数，然后进行求余。

生成400000~500000的随机数：

 
     #!/bin/bash  
    

 
     function rand(){  
    

 
     min=$ 
     1

 
     max=$(($ 
     2 
     -$min+ 
     1 
     ))  
    

 
     num=$(($RANDOM+ 
     1000000000 
     )) #增加一个 
     10 
     位的数再求余  
    

 
     echo $(($num%$max+$min))  
    

}

 
     echo $rnd  
    

 
     exit  
     0

在shell中有一个环境变量RANDOM,它的范围是0--32767
如果我们想要产生0-25范围内的数，如何做呢？如下：

$RANDOM%26
echo$RANDOM%26|bc
13

用这个环境变量对26取模，就可以得到最小是0，最大是25的数了。
如果想得到1--68范围内的数，可以这样

$RANDOM%68+1，

前面可以得到最小为0，最大为67的随机数，再加上1，很自然的就可以得到最大为1，最小为68的数了。
如果想得到6--87范围内的数。可以这样

$RANDOM%82+6,

前面可以得到最小为0，最大为81的随机数，再加上6，很自然的就可以得到最大为87，最小为6的数了。

等等，其它范围内的数一样可以用这种方法产生，用上面的三个例子，总结出规律来
可以类推其它范围内数了

（2）使用awk的随机函数

awk 'BEGIN{srand();print rand()*1000000}' #可以加上if判断，779644

（3）openssl rand产生随机数

openssl rand 用于产生指定长度个bytes的随机字符。-base64或-hex对随机字符串进行base64编码或用hex格式显示。

openssl rand -base64 8 | md5sum | cut -c1-8 #八位字母和数字的组合，3a61800e

openssl rand -base64 8 | cksum | cut -c1-8 #八位数字，10784736

（4）通过时间获得随机数（date）

date +%s%N #生成19位数字，1287764807051101270

date +%s%N | cut -c6-13 #取八位数字，21793709

date +%s%N | md5sum | head -c 8 #八位字母和数字的组合，87022fda

生成1~50的随机数：

num=$(date +%s%N)

 
     1 
     50 
     （5）通过系统内唯一数据生成随机数（/dev/random及/dev/urandom）
/dev/random存储系统当前运行的环境的实时数据，可以看作系统某时候的唯一值数据，提供优质随机数。
/dev/urandom是非阻塞的随机数产生器，读取时不会产生阻塞，速度更快、安全性较差的随机数发生器。
cat /dev/urandom | head -n 10 | md5sum | head -c 10 #32f1e953ac
cat /dev/urandom | strings -n 8 | head -n 1 #生成全字符的随机字符串，08?WU$ZU
cat /dev/urandom | sed -e 's/[^a-zA-Z0-9]//g' | strings -n 8 | head -n 1 #生成数字加字母的随机字符串，Ql2q9CXS
其中 strings -n设置字符串的字符数，head -n设置输出的行数。
head-200/dev/urandom| cksum |cut-d" "-f1 #urandom的数据很多使用cat会比较慢，在此使用head读200行，cksum将读取文件内容生成唯一的表示整型数据，cut以” “分割然后得到分割的第一个字段数据
（6）读取linux的uuid码
UUID码全称是通用唯一识别码 (Universally Unique Identifier,UUID)，UUID格式是：包含32个16进制数字，以“-”连接号分为五段，形式为8-4-4-4-12的32个字符。linux的uuid码也是有内核提供的，在/proc/sys/kernel/random/uuid这个文件内。cat/proc/sys/kernel/random/uuid每次获取到的数据都会不同。
cat /proc/sys/kernel/random/uuid| cksum | cut -f1 -d" " #获取不同的随机整数，1675034933
cat /proc/sys/kernel/random/uuid| md5sum | cut -c1-8 #数字加字母的随机数，d69a7ebf
使用linux uuid 生成100~500随机数：

?
 
     num=$(cat /proc/sys/kernel/random/uuid | cksum | awk -F  
     ' ' 
     '{print $1}' 
     )  
    
     100 
     500 
     0 
    
（7）从元素池中随机抽取取
pool=(a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10)
num=${#pool[*]}
result=${pool[$((RANDOM%num))]}
用于生成一段特定长度的有数字和字母组成的字符串，字符串中元素来自自定义的池子。

?
 
     #!/bin/bash 
    
     length= 
     8 
    
     i= 
     1 
    
     seq=( 
     0 
     2 
     3 
     4 
     5 
     6 
     7 
     8 
     9 
     a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z) 
    
     num_seq=${#seq[@]} 
    
     while 
     [  
     "$i" 
     -le  
     "$length" 
     ] 
    
     do 
    
     seqrand[$i]=${seq[$((RANDOM%num_seq))]} 
    
     let  
     "i=i+1" 
    
     done 
    
     echo  
     "The random string is:" 
    
     for 
     j in ${seqrand[@]} 
    
     do 
    
     echo -n $j 
    
     done 
    
     echo 
    
2、随机数应用（1）随机数在互联网中应用广泛如计算机仿真模拟、数据加密、网络游戏等，在登录某些论坛或游戏时，系统会产生一个由随机数字和字母组成的图片，用户必须正确输入，这是防止恶意攻击的很好的方法，因比较难破解图片格式的字符。其关键技术就是产生随机数，再使用ASP.NET等工具将这些字符串封装成图片格式以作为验证图片。<喎?"/kf/ware/vc/" target="_blank" class="keylink">vcD4KPHA+PGltZyBzcmM9"/uploadfile/Collfiles/20141012/20141012091827225.png" alt="" width="171" height="113">
（2）网络游戏中也常利用随机数完成一些功能，比如掷骰子、发扑克牌等。以下是连续掷1000次骰子，然后统计出1～6点的次数：

      20

 
     #!/bin/bash 
    

 
     #RANDOM=$$ 
    

 
     PIPS= 
     6

 
     MAX= 
     1000

 
     one= 
     0

 
     two= 
     0

 
     three= 
     0

 
     four= 
     0

 
     five= 
     0

 
     six= 
     0

 
     count() 
    

{

 
     case 
     "$1" 
     in 
    

 
     0 
     ) let  
     "one=one+1" 
     ;;

 
     "two=two+1" 
     ;;

 
     "three=three+1" 
     ;;

 
     3 
     "four=four+1" 
     ;; 
    

 
     4 
     "five=five+1" 
     ;; 
    

 
     5 
     "six=six+1" 
     ;; 
    

 
     esac 
    

}

 
     "$throw" 
     "$MAX" 
     ] 
    

do

 
     "dice=RANDOM % $PIPS" 
    

 
     count $dice 
    

 
     "throw=throw+1" 
    

 
     done 
    

 
     "The statistics results are as follows:" 
    

 
     "one=$one" 
    

 
     "two=$two" 
    

 
     "three=$three" 
    

 
     "four=$four" 
    

 
     "five=$five" 
    

 
     "six=$six" 
    

RANDOM产生的随机数基本在平均值左右浮动（即方差较小）。

（3）批量创建10个系统帐号，密码随机

先看看指定用户密码的脚本：

 
     #批量创建 
     个系统帐号并设置密码，帐号和密码相同

 
     name in `seq -w  
     `

do

 
     #非交互式的输入密码 
    

 
     useradd linux$name && echo  
     "linux$name" 
     | passwd --stdin linux$name 
    

 
     done 
    

10个用户用户名和密码相同都从linux-01到linux-10，再看看用户密码随机生成的脚本：

 
     个系统帐号并设置密码 
    

 
     rm -f user.log 
    

`

do

 
     #非交互式的输入随机密码 
    

 
     password=`echo $RANDOM | md5sum | cut -c1- 
     8 
     ` 
    

 
     #可以使用password=`echo  
     "date $RANDOM" 
     | md5sum | cut -c3- 
     11 
     ` 
    

 
     #也可以使用password=`penssl rand -base64  
     | md5sum | cut -c1- 
     ` 
    

 
     useradd linux$name && echo password | passwd --stdin linux$name 
    

 
     echo -e  
     "user=linux$name t passwd=$password" 
     >> user.log #保存用户名密码以查阅 
    

 
     对比可以看出，随机生成密码的灵活性和保密性，管理员可以打开user.log文件，记录刚创建的十个用户的信息。

三、总结（1）Shell产生伪随机数的函数$RANDOM，能方便地产生分布较平均的伪随机数，能满足大部分应用的需求。
（2）产生随机数的方法还有很多并且可以扩展，扩展思路才能选择最近的方式。
（编辑：李大同）
【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容!