shell实例浅谈之一产生随机数七种方法 |
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shell实例浅谈之一产生随机数七种方法
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一、问题
Shell下有时需要使用随机数，在此总结产生随机数的方法。计算机产生的的只是“伪随机数”，不会产生绝对的随机数（是一种理想随机数）。伪随机数在大量重现时也并不一定保持唯一，但一个好的伪随机产生算法将可以产生一个非常长的不重复的序列。 二、生成随机数的七种方法 （1）通过内部系统变量（$RANDOM） [gin@Gin ~]$ echo $RANDOM 6936 [gin@Gin ~]$ echo $RANDOM 28058 [gin@Gin ~]$ echo $RANDOM 21427生成0-32767之间的整数随机数，若超过5位可以加个固定10位整数，然后进行求余。 生成400000~500000的随机数： #!/bin/bash function rand(){ min=$1 max=$(($2-$min+1)) num=$(($RANDOM+1000000000)) #增加一个10位的数再求余 echo $(($num%$max+$min)) } rnd=$(rand 400000 500000) echo $rnd exit 0 （2）使用awk的随机函数 [root@Gin scripts]# awk 'BEGIN{srand();print rand()*1000000}' ##可以加上if判断，779644 918520 [root@Gin scripts]# awk 'BEGIN{srand();print rand()*1000000}' 379242 （3）openssl rand产生随机数openssl rand 用于产生指定长度个bytes的随机字符。-base64或-hex对随机字符串进行base64编码或用hex格式显示。 [root@Gin scripts]# openssl rand -base64 8 wBroG6n//3c= [root@Gin scripts]# openssl rand -base64 8|md5sum 99b965644182c16b04472ed5f922c5c2 - [root@Gin scripts]# openssl rand -base64 8|md5sum|cut -c 1-8 #八位字母和数字的组合 567f5d54 [root@Gin scripts]# openssl rand -base64 8|cksum|cut -c 1-8 #八位数字 70083590 （4）通过时间获得随机数（date） [root@Gin scripts]# date +%s%N #生成19位数字 1486113479463684835 [root@Gin scripts]# date +%s%N|cut -c 6-13 #取八位数字 13578053 [root@Gin scripts]# date +%s%N|md5sum|head -c 8 #八位字母和数字的组合 11f60e3a生成1~50的随机数： function rand(){ min=$1 max=$(($2-$min+1)) num=$(date +%s%N) echo $(($num%$max+$min)) } rnd=$(rand 1 50) echo $rnd exit 0 （5）通过系统内唯一数据生成随机数（/dev/random及/dev/urandom）/dev/random存储系统当前运行的环境的实时数据，可以看作系统某时候的唯一值数据，提供优质随机数。 /dev/urandom是非阻塞的随机数产生器，读取时不会产生阻塞，速度更快、安全性较差的随机数发生器。 [root@Gin scripts]# cat /dev/urandom|head -n 10|md5sum|head -c 10 dc32c5047f [root@Gin scripts]# cat /dev/urandom|strings -n 8|head -n 1 #生成全字符的随机字符串 }pFYi%%D~ [root@Gin scripts]# cat /dev/urandom|strings -n 8|head -n 1 M(,FG+= [root@Gin scripts]# cat /dev/urandom|strings -n 8|head -n 1 |NR{$LY% [root@Gin scripts]# cat /dev/urandom|sed -e 's#[^a-zA-Z0-9]##g'|strings -n 8|head -n 1 aPdKtMod #生成数字加字母的随机字符串，其中 strings -n设置字符串的字符数，head -n设置输出的行数。 [root@Gin scripts]# head -200 /dev/urandom|cksum|cut -d " " -f1 1182233652 #urandom的数据很多使用cat会比较慢，在此使用head读200行，cksum将读取文件内容生成唯一的表示整型数据，cut以” “分割然后得到分割的第一个字段数据 （6）读取Linux的uuid码UUID码全称是通用唯一识别码 (Universally Unique Identifier, UUID)，UUID格式是：包含32个16进制数字，以“-”连接号分为五段，形式为8-4-4-4-12的32个字符。linux的uuid码也是有内核提供的，在/proc/sys/kernel/random/uuid这个文件内。cat/proc/sys/kernel/random/uuid每次获取到的数据都会不同。 [root@Gin scripts]# cat /proc/sys/kernel/random/uuid |cksum|cut -f1 -d " " #获取不同的随机整数 3838247832 [root@Gin scripts]# cat /proc/sys/kernel/random/uuid |md5sum|cut -c 1-8 #数字加字母的随机数 6092539b使用linux uuid 生成100~500随机数： function rand(){ min=$1 max=$(($2-$min+1)) num=$(cat /proc/sys/kernel/random/uuid | cksum | awk -F ' ' '{print $1}') echo $(($num%$max+$min)) } rnd=$(rand 100 500) echo $rnd exit 0 （7）从元素池中随机抽取取 pool=(a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10) num=${#pool[*]} result=${pool[$((RANDOM%num))]}用于生成一段特定长度的有数字和字母组成的字符串，字符串中元素来自自定义的池子。 #!/bin/bash length=8 i=1 seq=(0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z) num_seq=${#seq[@]} while [ "$i" -le "$length" ] do seqrand[$i]=${seq[$((RANDOM%num_seq))]} let "i=i+1" done echo "The random string is:" for j in ${seqrand[@]} do echo -n $j done echo执行该脚本得到以下结果： [root@Gin scripts]# sh seqrand.sh The random string is: aOvZcYOZ [root@Gin scripts]# sh seqrand.sh The random string is: Eylv8JHr [root@Gin scripts]# sh seqrand.sh The random string is: 1sJd2GT8 三、随机数应用（1）随机数在互联网中应用广泛如计算机仿真模拟、数据加密、网络游戏等，在登录某些论坛或游戏时，系统会产生一个由随机数字和字母组成的图片，用户必须正确输入，这是防止恶意攻击的很好的方法，因比较难破解图片格式的字符。其关键技术就是产生随机数，再使用ASP.NET等工具将这些字符串封装成图片格式以作为验证图片。
（2）网络游戏中也常利用随机数完成一些功能，比如掷骰子、发扑克牌等。以下是连续掷1000次骰子，然后统计出1～6点的次数： #!/bin/bash #RANDOM=$$ PIPS=6 MAX=1000 throw=1 one=0 two=0 three=0 four=0 five=0 six=0 count() { case "$1" in 0) let "one=one+1";; 1) let "two=two+1";; 2) let "three=three+1";; 3) let "four=four+1";; 4) let "five=five+1";; 5) let "six=six+1";; esac } while [ "$throw" -le "$MAX" ] do let "dice=RANDOM % $PIPS" count $dice let "throw=throw+1" done echo "The statistics results are as follows:" echo "one=$one" echo "two=$two" echo "three=$three" echo "four=$four" echo "five=$five" echo "six=$six"RANDOM产生的随机数基本在平均值左右浮动（即方差较小）。 （3）批量创建10个系统帐号，密码随机 先看看指定用户密码的脚本： #!/bin/bash #批量创建10个系统帐号并设置密码，帐号和密码相同 for name in `seq -w 10` do #非交互式的输入密码 useradd linux$name && echo "linux$name" | passwd --stdin linux$name done10个用户用户名和密码相同都从linux-01到linux-10，再看看用户密码随机生成的脚本： #!/bin/bash #批量创建10个系统帐号并设置密码 rm -f user.log for name in `seq -w 10` do #非交互式的输入随机密码 password=`echo $RANDOM | md5sum | cut -c1-8` #可以使用password=`echo "date $RANDOM" | md5sum | cut -c3-11` #也可以使用password=`penssl rand -base64 8 | md5sum | cut -c1-8` useradd linux$name && echo password | passwd --stdin linux$name echo -e "user=linux$name \t passwd=$password" >> user.log #保存用户名密码以查阅 done对比可以看出，随机生成密码的灵活性和保密性，管理员可以打开user.log文件，记录刚创建的十个用户的信息。 四、总结（1）Shell产生伪随机数的函数$RANDOM，能方便地产生分布较平均的伪随机数，能满足大部分应用的需求。 （2）产生随机数的方法还有很多并且可以扩展，扩展思路才能选择最近的方式。
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