计算机：上帝不掷骰子，人类居然让我们掷骰子？

周末的深夜，Linux老大发布了紧急会议通知，召集CPU、内存、硬盘等所有硬件，以及git、 vim、浏览器、c、 Java等所有软件参会。

老大对深夜打扰大家深表歉意，表示春节快来了，到时候一定让大家好好休息，然后就进入中心议题：人类要求我们学会“掷骰子”，该怎么办？

内存表示不解：为啥？想让我们赌钱玩吗？我们这儿可没有骰子！

Linux老大：其实不是真正的掷骰子，是生成随机数，随机数在我们计算机里用途极为广泛，生成密钥，进行通信，生成盐（salt）...... 不可能指望人去手工操作。

vim笑道：生成随机数？这太简单了，让新手退出我vim就行了。

Linux老大：为啥？

vim: 哈哈，因为新手不知道怎么才能退出vim，就会瞎胡乱按一通，非常随机，这不就形成随机数了吗？！

CPU阿甘：这笑话够冷的！

（还不认识CPU阿甘的同学，可以移步《CPU阿甘》）

Linux老大：口头警告vim一次，严肃点儿，生成随机数是非常重要的事情，人类要求：

1. 要杂乱无章

2. 不能预测，不能根据已经生成的随机数，推测出下一个随机数是啥

3. 不能重现，无法重现和某一随机数列完全相同的数列

听到此处，大家都吸了一口冷气，这要求够高的！人类通过掷骰子可以达到这个要求，但是计算机里都是确定的算法和程序，这该怎么办？

C老头儿说：我提一个方案，我听说人类有个算法，叫做什么线性同余算法，似乎可以生成随机数。

C老头儿写下了一个公式：

内存想起和CPU阿甘折腾过的递归函数调用，说到：“看到递归我就头晕。”

C老头说：这个算法很简单，A, C, M 都是精心挑选的整数，使用者在生成随机数之前，先选一个种子(seed)，比如说用当前的时间戳当作种子，我们用简单的数字做个实验，让A = 11 , C =5, M = 13, seed = 15

“看看，是不是挺随机的！” C老头儿挺得意。

Java 说：“这个算法很简单嘛，效果也不错，我也实现一下，放到我的java.util.Random当中吧。”

C老头说：“我就放到我的srand函数和rand函数里。srand用来设定‘种子’，rand用来获取下一个随机数。”

srand((unsigned) time(&t));
// 输出5个随机数
for(int i=1 ;i<=5; i++){printf("%d\n", rand());
}

Java说：“看看，还是面向对象好吧，我的Random类封装了内部状态，用户只需要在创建Random对象的时候把种子传进去(不传也行，我自己默认给它设置一个)，然后就nextInt()方法就可以了。多简单！”

Random r = new Random();
for(int i=1; i<=5; i++){System.out.println(r.nextInt());
}

C老头儿正要反击自以为是的Java， CPU阿甘又发言了：“不对啊，你这个随机数不符合我们老大的要求啊，这不是真正的随机数，这是伪随机数！”

C老头儿马上把注意力转移到阿甘身上：“凭什么说这是伪随机数？”

CPU阿甘说：“老大说了，要不可预测，但是你这公式，我如果知道了上一个随机数，下一个随机数我自己代入那个公式就可以计算出来了，在我这里，一毫秒都用不了，完全可以预测。”

阿甘此言不虚，他的速度是整个计算机系统最快的。

"还有，你居然用当前时间做种子，那我也用同样的时间做种子，岂不是可以生成和你一模一样的随机数队列？完全可以重现啊。”

C老头儿连续挨了两记闷棍，嘴里嘟囔着，但也说不出话来了。

Linux老大赶紧和稀泥：“虽然是伪随机数，但是这个算法非常简单，对于那些对安全要求不高的场合，比如玩游戏的时候，还是非常有用的。我们再想想，怎么生成真正的随机数吧！”

C老头儿说到：要不这样，我们可以使用Hash函数。

R1 = hash(seed)

seed = seed + 1

R2 = hash(seed)

seed = seed + 1

R3 = hash(seed)

seed = seed + 1

R4 = hash(seed)

......

CPU阿甘说：“这个方法还行，在不知道种子(seed)的情况下，你给我一个随机数，我是无法预测下一个的，因为随机数是hash函数生成的，是个单向的过程。但是，如果我知道了种子，那就可以生成和你一模一样的随机数列，所以不满足‘不可重现’的性质。”

看来生成真正的随机数太难了，大家都沉默了。

过了良久， vim突然说到：你们以为我说的是笑话，但是思路却是可以借鉴啊？大家想想

用户敲击键盘的速度节奏是不是随机的？

用户的鼠标移动是不是随机的？

网卡每秒发送的数据量是不是随机的？

硬盘每秒写入的数据是不是随机的？

如果我们把这些随机的东西给综合起来......

Linux老大非常高兴：“没错，我们可以把它们认为是机器运行的环境噪音，我把它们收集起来放到一个池子里......”

CPU阿甘马上接口：“然后，可以用个Hash算法对这个池子中的内容做个消息摘要，结果就是真随机数了！杂乱无章，无法预测，无法重现。”

vim感觉有点不爽，这俩人也太会抢功劳了。

C老头儿也频频点头：“这个办法妙啊，我可以修改一下我的rand函数，来获得这个值......”

Linux老大：“别别，你的伪随机数还是要保留，上周码农翻身公众号刚刚说过，一切皆文件，我可以生成一个特殊的文件，就叫/dev/random吧，这样程序员就可以使用最常用的open ,read等方法来调用了！”

Linux老大说完，又感慨了一句：“终于，我们学会掷骰子了！”

一天以后。

CPU阿甘兴冲冲地跑来找Linux老大：老大，昨天忘了一件事，我的硬件就支持真正的随机数生成啊，我可以利用电阻的热噪声来生成的，是真随机数，用RdRand指令就能获得。

Linux老大：这个硬件是你出生的时候就被植入了，是个黑盒子，如果NSA在里边安装了后门，怎么办？

CPU阿甘看着自己的身体，愣住了......

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