Использование

Интерфейс /dev/random считается устаревшим, во всех случаях предпочтительно использовать /dev/urandom; исключением являются приложения, которым нужны произвольные байты во время загрузки системы; в таких приложениях нужно использовать getrandom(2), так как этот вызов выполняет блокировку для ожидания наполнения пула энтропии.

Если файл начальных чисел (seed file) сохраняется между перезагрузками как рекомендуется далее (во всех основных дистрибутивах Linux это делается начиная с 2000 года), то результат шифрования стоек от атакующего, не имеющего локально привилегированного доступа, до перезагрузки машины, и вполне подходит для ключей шифрования сетевых сеансов. Так как чтение из /dev/random может привести к блокировке, пользователи хотели бы открывать его в неблокирующем режиме (или выполнять чтение с задержкой), и иметь механизм оповещения, если желаемый уровень энтропии в данный момент недоступен.

Настройка

Если в системе нет /dev/random и /dev/urandom, то их можно создать следующими командами:

mknod -m 666 /dev/random c 1 8
mknod -m 666 /dev/urandom c 1 9
chown root:root /dev/random /dev/urandom

Когда Linux-система запускается без участия человека, пул энтропии может оказаться в довольно предсказуемом состоянии. Это снижает значимый объём шума в пуле энтропии ниже оцениваемого. Для преодоления этого эффекта можно сохранять информацию пула энтропии во время выключения и восстанавливать во время запуска системы. Для этого добавьте строки в сценарий, который выполняется при запуске Linux-системы:

echo "Инициализация генератора случайных чисел…"
random_seed=/var/run/random-seed
#  перенос случайного начального числа от запуска к запуску
# загрузка и сохранение всего пула энтропии
if [ -f $random_seed ]; then

    cat $random_seed >/dev/urandom
else

    touch $random_seed
fi
chmod 600 $random_seed
poolfile=/proc/sys/kernel/random/poolsize
[ -r $poolfile ] && bits=$(cat $poolfile) || bits=4096
bytes=$(expr $bits / 8)
dd if=/dev/urandom of=$random_seed count=1 bs=$bytes

Также добавьте следующие строки в сценарий, который выполняется при завершении работы Linux-системы:

# перенос случайного начального числа от выключения до запуска
# сохранение всего пула энтропии
echo "Сохранение случайного начального числа…"
random_seed=/var/run/random-seed
touch $random_seed
chmod 600 $random_seed
poolfile=/proc/sys/kernel/random/poolsize
[ -r $poolfile ] && bits=$(cat $poolfile) || bits=4096
bytes=$(expr $bits / 8)
dd if=/dev/urandom of=$random_seed count=1 bs=$bytes

В примерах выше мы предполагаем, что используется ядро Linux 2.6.0 или новее, в котором /proc/sys/kernel/random/poolsize содержит размер пула энтропии в битах (смотрите ниже).

Интерфейсы /proc

Файлы в каталоге /proc/sys/kernel/random (начиная с 2.3.16) предоставляют дополнительную информацию об устройстве /dev/random:

entropy_avail

Файл доступен только для чтения и показывает количество бит доступной энтропии. Данное число находится в диапазоне от 0 до 4096.

poolsize

Файл содержит размер пула энтропии. Формат файла зависит от версии ядра:

read_wakeup_threshold

В файле содержится количество бит энтропии, требуемое для пробуждения процессов, которые спят в ожидании энтропии из /dev/random. Значение по умолчанию равно 64.

write_wakeup_threshold

В файле содержится количество бит энтропии, менее которого мы пробуждаем процессы, которые выполнили вызовы select(2) или poll(2) для ожидания записи в /dev/random. Эти значения можно изменить, записав новые числа в эти файлы.

uuid и boot_id

Эти файлы, доступные только для чтения, содержат произвольные строки вида 6fd5a44b-35f4-4ad4-a9b9-6b9be13e1fe9. Значение первого генерируется заново при каждом чтении, а значение второго генерируется только один раз.

Интерфейс ioctl(2)

Для файловых дескрипторов, соединённых с файлами /dev/random и /dev/urandom, определены запросы ioctl(2), перечисленные ниже. Все выполняемые запросы обращаются к входному пулу энтропии, который относится к и к /dev/random, и к /dev/urandom. Для выполнения всех запросов (кроме RNDGETENTCNT) требуется мандат CAP_SYS_ADMIN.

RNDGETENTCNT

Возвращает счётчик энтропии входного пула, возвращается содержимое из файла entropy_avail в proc. Результат сохраняется в int, указанный в параметре.

RNDADDTOENTCNT

Увеличивает или уменьшает счётчик энтропии входного пула на значение аргумента.

RNDGETPOOL

Удалён из Linux 2.6.9.

RNDADDENTROPY

Вносит дополнительную энтропию во входной пул, увеличивая счётчик энтропии. Запись в /dev/random или /dev/urandom добавляет только данные, но не увеличивает счётчик энтропии (в этом отличие). Используется следующая структура:

struct rand_pool_info {

    int    entropy_count;

    int    buf_size;

    __u32  buf[0];
};

Здесь entropy_count — добавляемое (или вычитаемое) значение к счётчику энтропии, а buf — буфер с размером buf_size, из которого в пул энтропии добавляются данные.

RNDZAPENTCNT, RNDCLEARPOOL

Обнуляет счётчики всех пулов и добавляет в них некоторые системные данные (такие как время).