Node.js -如何使用crypto.randomBytes在特定范围内生成随机数

Question

如何使用crypto.randomBytes在特定范围内生成随机数？

我希望能够生成这样的随机数：

console.log(random(55, 956)); // where 55 is minimum and 956 is maximum

我被限制使用crypto.randomBytes只在随机函数中生成这个范围内的随机数。

我知道如何将生成的字节从randomBytes转换为十六进制或十进制，但我不知道如何从数学上从随机字节得到特定范围内的随机数。

Answer 1

感谢@Mustafamg的回答和@CodesInChaos的巨大帮助，我设法解决了这个问题。我做了一些调整，增加幅度最大256^6-1或281,474,976,710,655.范围可以增加更多，但您需要为大整数使用额外的库，因为256^7-1超出了Number.MAX_SAFE_INTEGER限制。

如果有人有同样的问题，可以随意使用。

​

var crypto = require('crypto');

/*
Generating random numbers in specific range using crypto.randomBytes from crypto library
Maximum available range is 281474976710655 or 256^6-1
Maximum number for range must be equal or less than Number.MAX_SAFE_INTEGER (usually 9007199254740991)
Usage examples:
cryptoRandomNumber(0, 350);
cryptoRandomNumber(556, 1250425);
cryptoRandomNumber(0, 281474976710655);
cryptoRandomNumber((Number.MAX_SAFE_INTEGER-281474976710655), Number.MAX_SAFE_INTEGER);

Tested and working on 64bit Windows and Unix operation systems.
*/

function cryptoRandomNumber(minimum, maximum){
	var distance = maximum-minimum;
	
	if(minimum>=maximum){
		console.log('Minimum number should be less than maximum');
		return false;
	} else if(distance>281474976710655){
		console.log('You can not get all possible random numbers if range is greater than 256^6-1');
		return false;
	} else if(maximum>Number.MAX_SAFE_INTEGER){
		console.log('Maximum number should be safe integer limit');
		return false;
	} else {
		var maxBytes = 6;
		var maxDec = 281474976710656;
		
		// To avoid huge mathematical operations and increase function performance for small ranges, you can uncomment following script
		/*
		if(distance<256){
			maxBytes = 1;
			maxDec = 256;
		} else if(distance<65536){
			maxBytes = 2;
			maxDec = 65536;
		} else if(distance<16777216){
			maxBytes = 3;
			maxDec = 16777216;
		} else if(distance<4294967296){
			maxBytes = 4;
			maxDec = 4294967296;
		} else if(distance<1099511627776){
			maxBytes = 4;
			maxDec = 1099511627776;
		}
		*/
		
		var randbytes = parseInt(crypto.randomBytes(maxBytes).toString('hex'), 16);
		var result = Math.floor(randbytes/maxDec*(maximum-minimum+1)+minimum);
		
		if(result>maximum){
			result = maximum;
		}
		return result;
	}
}

​

到目前为止，它运行良好，您可以使用它作为非常好的随机数生成器，但我严格地不建议在任何加密服务中使用该函数。如果你愿意的话，你可以冒险使用它。

欢迎所有的评论，建议和批评！

Answer 2

要在一定范围内生成随机数，可以使用以下公式

Math.random() * (high - low) + low

但是您希望使用crypto.randomBytes而不是Math.random()，这个函数返回一个带有随机生成字节的缓冲区。反过来，您需要将此函数的结果从字节转换为十进制。这可以使用biguint格式的包来完成。要安装此软件包，只需使用以下命令：

npm install biguint-format --save

现在您需要将crypto.randomBytes的结果转换为十进制，您可以这样做：

var x= crypto.randomBytes(1);
return format(x, 'dec');

现在您可以创建随机函数，如下所示：

var crypto = require('crypto'),
    format = require('biguint-format');

function randomC (qty) {
    var x= crypto.randomBytes(qty);
    return format(x, 'dec');
}
function random (low, high) {
    return randomC(4)/Math.pow(2,4*8-1) * (high - low) + low;
}
console.log(random(50,1000));

Answer 3

以生成范围在55 .956，首先在0范围内生成一个随机数。901，其中901 =956-55。然后把55加到你刚刚生成的数字上。

在0范围内生成一个数字。901，选择两个随机字节并屏蔽6位。这会给你一个在0范围内的10位随机数。1023.如果这个数字是<= 901，那么您就完成了。如果它大于901，则丢弃它，再得到两个随机字节。不要试图使用MOD，使数字进入正确的范围，这将扭曲输出，使其非随机。

ETA:减少不得不丢弃生成的数字的机会。

因为我们从RNG中取了两个字节，所以我们得到了0范围内的一个数字..65535。现在65535 MOD 902是591。因此，如果我们的两个字节随机数小于(65535 - 591)，即小于64944，我们可以安全地使用MOD运算符，因为每个数字在0范围内。901现在也同样有可能。任何两个字节的数字>= 64944仍然必须被丢弃，因为使用它会使输出偏离随机。以前，不得不拒绝一个数字的机会是(1024-901)/ 1024 = 12%。现在被拒绝的几率是(65535 - 64944) / 65535 = 1%。我们不太可能拒绝随机生成的数字。

running <- true
while running
  num <- two byte random
  if (num < 64944)
    result <- num MOD 902
    running <- false
  endif
endwhile
return result + 55