“燕云实验室”是河北千诚电子科技有限公司成立的网络安全攻防技术研究实验室。主要研究方向为渗透测试、代码审计、逆向分析、漏洞研究、CTF对抗、威胁情报、应急响应等。
开篇
之前在身边有很多学PHP的朋友写一些小程序的时候，很多时候会使用PHP随机数函数rand()和mt_rand()函数去生成随机数
可是，随机数真的随机吗？这篇文章讲从多个实例中探讨随机数，当然，有写作不当的地方，还望斧正！
关于随机函数rand()和mt_rand()
rand()和mt_rand()两个函数皆是PHP中生成随机数的函数，可相比之下，mt_rand()的生成速度却是rand()的四倍！在没有参数的情况下，两者生成的数值范围也是不一样的。
echo mt_getrandmax()." and ".getrandmax();
可以看到页面上的输出，mt_rand()相比较rand()默认取值的范围更大。而且经过测试，在不同的PHP版本中，rand随机数种子相同的时候，随机数却不相同！
左边web页面使用的是PHP7.0.12，而右边的Powershell却是使用的PHP5.2.17。从上所述，只有mt_rand()所生成的随机数是无版本差异的！
而这两个生成随机数的时候，是可以通过srand()和mt_srand()设置随机数的种子
mt_srand(666);srand(666);echo "rand 函数在种子是666时产生的随机数序列:<br/>";for($i=1;$i<5;$i++){echo rand()."<br/>";}echo '<br/>';echo "mt_rand 函数在种子是666时产生的随机数序列:<br/>";for($i=1;$i<5;$i++){echo mt_rand()."<br/>";}
运行如下图所示
当你发现，设置的种子为666的时候，不管你刷新多少次，页面中生成的随机数值都不会变！
所以，当种子泄露的时候，随机数的安全就不堪一击了。
可有什么方法能够得到种子？
目前我们唯一能知道的就是随机数是不会变的，而之前有说过mt_srand()生成的随机数范围在0-2147483647之间，我们就可以通过最普通的爆破方式
去获取随机数的种子，这里推荐使用php_mt_seed，
项目地址:http://www.openwall.com/php_mt_seed/
这里踩到个坑，生成后的随机数分为PHP7.x版本的和5.x版本，具体原因还不知道，但是在php7.x版本以上，mt_srand()函数定义的种子将不能超过int，也就是2147483647，但可以等于该值
所以，为了更好的研究，下面将会使用PHP5.2.17的版本
首先通过mt_rand()创建一个随机数，然后利用脚本爆破
php -r "echo mt_rand();"
爆破出来的种子所生成的随机数正好是一样的
那么，页面只播种一次，生成的多个随机数也会一样吗
事实证明，一次播种，全页不愁。
竟然已经了解了随机数的相关安全性，下面就放上一些CTF中，或者在某个CMS中出现的有关随机数的审计
审计案例①(mt_rand()安全性)
此案例是出自第三届陕西网络空间安全技术大赛
error_reporting(0);function cpassword($pw_length = 10){$randpwd = "";for ($i = 0; $i < $pw_length; $i++){$randpwd .= chr(mt_rand(33, 126));}return $randpwd;}session_start();mt_srand(time());$pwd=cpassword(10);if($pwd === $_GET['pwd']){echo "Good job, you get the key is:".$pwd;}else{echo "Wrong!";}$_SESSION['userLogin']=cpassword(32).rand();
从给出的代码中可以看到
pwd=cpassword(10);程序通过时间戳播种，然后通过cpassword建立一个密码，并验证密码是否正确，否则就输出flag
通过之前研究发现mt_rand()生成的随机数是有固定的，只需要知道mt_srand(time());的结果行了
写个脚本，直接用time函数生成的时间戳设置种子，再发送数据内容过去，就能获取到flag
脚本如下
function do_get($url, $params) {$url = "{$url}?" . http_build_query ( $params );$ch = curl_init ();curl_setopt ( $ch, CURLOPT_URL, $url );curl_setopt ( $ch, CURLOPT_RETURNTRANSFER, 1 );curl_setopt ( $ch, CURLOPT_CUSTOMREQUEST, 'GET' );curl_setopt ( $ch, CURLOPT_TIMEOUT, 60 );curl_setopt ( $ch, CURLOPT_POSTFIELDS, $params );$result = curl_exec ( $ch );curl_close ( $ch );return $result;}function cpassword($pw_length = 10){$randpwd = "";for ($i = 0; $i < $pw_length; $i++){$randpwd .= chr(mt_rand(33, 126));}return $randpwd;}mt_srand(time());$pwd=cpassword(10);echo 'send:'.$pwd.'<br/>';$url="http://localhost/index.php";$params=array('pwd'=>$pwd);$result=do_get($url,$params);echo 'result:'.json_encode($result);?>
发送的密码与服务器所生成的密码是一样的！
假如按照刚才的生成密码的函数
function cpassword($pw_length = 10){$randpwd = "";for ($i = 0; $i < $pw_length; $i++){$randpwd .= chr(mt_rand(33, 126));}return $randpwd;}
这次给出生成后的密码，现在怎样才能得到mt_srand()设置的种子
生成的密码：
{|M}2x0:kW按照程序执行流程，应该先得到每个字符在chr(33)~chr(126)中的位置索引
$str = "!"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~";$ss = "{|M}2x0:kW";for($i=0;$i<strlen($ss);$i++){$pos = strpos($str,$ss[$i]);echo $pos." ".$pos." "."0 ".(strlen($str)-1)." ";//整理成方便 php_mt_seed 测试的格式//php_mt_seed VALUE_OR_MATCH_MIN [MATCH_MAX [RANGE_MIN RANGE_MAX]]}
通过这个脚本换成方便php_mt_seed测试的格式
90 90 0 93 91 91 0 93 44 44 0 93 92 92 0 93 17 17 0 93 87 87 0 93 15 15 0 93 25 25 0 93 74 74 0 93 54 54 0 93最终得到种子数1555747516
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燕云实验室
原文始发于微信公众号（燕云实验室）：浅谈PHP随机数安全的分析 ——燕云实验室
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