java中的SecureRandom在linux中的实现

缺乏、安全感 2022-03-21 11:08 435阅读 0赞

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今天在帮一位同学解决了一个问题——Tomcat启动超级慢，大概五六分钟。解决之后，只需要3秒钟即可启动。

问题怎么解决呢？

在Tomcat的bin目录下找到catalina.sh，然后打开它，在以下位置添加一行代码-Djava.security.egd=file:/dev/urandom。

原理：

在安全系统中，通常我们会使用securerandom去更安全的生成随机数，而默认的SecureRandom里使用的算法是SHA1PRNG。

Linux中的随机数发生器  
在Linux操作系统中，有一个特殊的设备文件，可以用作随机数发生器或伪随机数发生器。

/dev/random

在读取时，/dev/random设备会返回小于熵池噪声总数的随机字节。/dev/random可生成高随机性的公钥或一次性密码本。若熵池空了，对/dev/random的读操作将会被阻塞，直到从别的设备中收集到了足够的环境噪声为止。

当然你也可以设置成不堵塞，当你在open 的时候设置参数O\_NONBLOCK， 但是当你read的时候，如果熵池空了，会返回-1

/dev/urandom

/dev/random的一个副本是/dev/urandom （"unlocked"，非阻塞的随机数发生器\[4\]），它会重复使用熵池中的数据以产生伪随机数据。这表示对/dev/urandom的读取操作不会产生阻塞，但其输出的熵可能小于/dev/random的。它可以作为生成较低强度密码的伪随机数生成器，不建议用于生成高强度长期密码。

Linux下设置随机数  
/proc/sys/kernel/random

在此目录下，可以配置/dev/random的参数

Poolsize

The file poolsize gives the size of the entropy pool

Read-wakeup\_threadhold

The file read\_wakeup\_threshold contains the number of bits ofentropy required for waking up processes that sleep waiting for entropy from /dev/random.  The default is 64.

write\_wakeup\_threshold

The filewrite\_wakeup\_threshold contains the number of bits of entropy below which wewake up processes that do a select(2) or poll(2) for write access to /dev/random.

在JAVA中的配置发生器  
在JAVA中可以通过两种方式去设置指定的随机数发生器

1.      -Djava.security.egd=file:/dev/random或者 -Djava.security.egd=file:/dev/urandom

2.      修改配置文件java.security 在jvm\_home\\jre\\lib\\security

参数securerandom.source=file:/dev/urandom

/dev/random 是堵塞的，在读取随机数的时候，当熵池值为空的时候会堵塞影响性能，尤其是系统大并发的生成随机数的时候，如果在随机数要求不高的情况下，可以去读取/dev/urandom

整个流程如下：

JAVA中首先读取系统参数java.security.egd，如果值为空的时候，读取java.security配置文件中的参数securerandom.source, 在通常情况下，就是读取参数securerandom.source，默认值是/dev/urandom，也就是因该是不堵塞的。

但实际情况是，在测试linux环境下的时候，你会发现默认值却是堵塞的。

查看代码sun.security.provider.SeedGenerator.java

if (egdSource.equals(URL\_DEV\_RANDOM) || egdSource.equals(URL\_DEV\_URANDOM))\{    
            try \{    
                instance = new NativeSeedGenerator();    
                if (debug != null) \{    
                  debug.println("the instance:"+instance.getClass());    
                    debug.println("Using operating system seed generator");    
                \}    
            \} catch (IOException e) \{    
                if (debug != null) \{    
                    debug.println("Failed to use operating system seed "    
                                  + "generator: "+ e.toString());    
                \}    
            \}    
        \}    
else if (egdSource.length() != 0) \{    
            try \{    
                instance = new URLSeedGenerator(egdSource);    
                if (debug != null) \{    
                    debug.println("Using URL seed generator reading from "    
                                  + egdSource);    
                \}    
            \} catch (IOException e) \{    
                if (debug != null)    
                    debug.println("Failed to create seed generator with "    
                                  + egdSource + ": " + e.toString());    
            \}    
        \}

在代码中可以看到当配置值是file:/dev/random或者file:/dev/urandom的时候，启用NativeSeedGenerator, 而在linux下的NativeSeedGenerator类  
class NativeSeedGenerator extends SeedGenerator.URLSeedGenerator\{  
    NativeSeedGenerator() throws IOException \{  
   
        super();  
   
    \}  
   
\}

只是简单的继承了一下URLSeedGenerator, 而对URLSeedGenerator默认的构造函数里则强制读取了文件/dev/random  
URLSeedGenerator()throwsIOException \{  
   
            this(SeedGenerator.URL\_DEV\_RANDOM);  
   
        \}

也就是说哪怕设置了-Djava.security.egd=file:/dev/urandom,最后的结果一样是读取file:/dev/random, 不清楚究竟是代码的bug，还是有意为之？但解决办法相当的有趣，因为在上面的代码中强匹配了file:/dev/random，file:/dev/urandom的值

而对linux来说要表示urandom的路径就很多种方式了

比如file:/dev/./urandom 或者 file:/dev/../dev/urandom 这样就可以绕过JAVA的简单检查了，这应该是JAVA的一个security的bug

设置

\-Djava.security.egd=file:/dev/./urandom

就可以绕过保护，而使用URLSeedGenerator，读取文件/dev/./urandom 也就是/dev/urandom文件

Tip: 打开security的debug log  
通过设置参数

\-Djava.security.debug=all

可以控制台看到所有security的log

[https_blog.csdn.net_qing_gee_article_details_86705890]: https://blog.csdn.net/qing_gee/article/details/86705890
[https_blog.csdn.net_raintungli_article_details_42876073]: https://blog.csdn.net/raintungli/article/details/42876073