Math.random() 在中奖概率计算中的安全问题

问题

使用 Math.random() 计算中奖概率是否存在安全风险？什么场景下应该使用 crypto.getRandomValues()？

解答

Math.random() 的适用场景

对于普通的随机需求，Math.random() 完全够用：

生成随机 ID：

document.body.id = ('_' + Math.random()).replace('0.', '');

随机排序：

[1, 2, 3, 4, 5].sort(_ => Math.random() - .5);

Math.random() 的安全风险

Math.random() 不安全的原因与”伪随机”无关（getRandomValues() 也是伪随机），而是其实现机制导致的：

底层实现机制：

• V8 引擎使用 xorshift128+ 算法生成随机数
• 为了性能，一次生成 64 个随机数并缓存
• 算法公开且源码可见，可被其他语言模拟

安全隐患：

攻击者如果获知当前随机生成器的状态，就能推算出缓存中的所有随机数。在抽奖、加密等场景中，这会导致严重的安全问题。

使用 crypto.getRandomValues()

基本用法：

let randNumber = self.crypto.getRandomValues(new Uint32Array(1))[0];
// 返回一个随机整数，通常 10 位
console.log(randNumber);

语法：

crypto.getRandomValues(typedArray)

支持的类型数组：Int8Array、Uint8Array、Int16Array、Uint16Array、Int32Array、Uint32Array

优化封装：

Math.randomValue = function () {
    return self.crypto.getRandomValues(new Uint32Array(1))[0];
};

getRandomValues() 的特点

更安全的随机源：

• 使用系统层面的无序源（部分硬件自带随机种子）
• 实时生成，无缓存机制
• 不同浏览器实现可能不同

性能考虑：

由于实时生成，性能比 Math.random() 差。高并发场景下，如果随机数仅用于普通随机（非安全相关），应优先使用 Math.random()。

使用建议

必须使用 getRandomValues() 的场景：

• 生成密钥、token
• 抽奖活动
• 涉及金钱的随机计算
• Node.js 服务端加密操作

可以使用 Math.random() 的场景：

• 随机 ID 生成
• 数组随机排序
• UI 动画随机效果
• 其他与安全无关的随机需求

关键点

• Math.random() 使用缓存机制，算法公开可预测，不适合安全场景
• crypto.getRandomValues() 实时生成随机数，使用系统级随机源，更安全但性能较差
• 涉及金钱、加密、抽奖等场景必须使用 getRandomValues()
• 普通随机需求（如随机 ID、排序）使用 Math.random() 即可
• 前端几乎不存在高并发问题，可以放心使用 getRandomValues()