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如果使用 Math.random() 计算中奖概率会有什么问题吗？ ​

参考答案： ​

一、引言 ​

我们日常开发经常会用到随机数，基本上我接触下来，都是使用 Math.random() 生成的。

例如生成随机ID：

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

请问这样实现有没有问题？

回答：没有问题。

例如随机排序：

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

请问这样实现有没有问题？

回答：没有问题。

但是，如果你希望实现加密操作，例如生成密钥，尤其是在 Node.js 服务层，则 Math.random() 就有问题了，会有潜在的安全风险，需要使用 crypto.getRandomValues() 方法。

二、Math.random的安全风险 ​

提到 Math.random() 的安全风险，有开发人员会说因为 Math.random() 返回的是伪随机数。

这个解释似是而非，和伪随机数没有关系，getRandomValues() 方法返回的也是伪随机数。

还有人说因为 Math.random() 返回的随机值范围不是均匀的，这个回答就不是似是而非了，而是大错特错。

那究竟为何是不安全的呢？

这个就要讲讲 Math.random() 方法的底层实现了，这里有一篇文章有深入介绍，我简述下其中的要点。

Math.random() 函数返回一个范围0-1的伪随机浮点数，其在 V8 中的实现原理是这样的：

为了保证足够的性能，Math.random() 随机数并不是实时生成的，而是直接生成一组随机数（64个），并放在缓存中。

当这一组随机数取完之后再重新生成一批，放在缓存中。

由于 Math.random() 的底层算法是公开的（xorshift128+ 算法），V8 源码可见，因此，是可以使用其他语言模拟的，这就导致，如果攻击者知道了当前随机生成器的状态，那就可以知道缓存中的所有随机数，那就很容易匹配与破解。

例如抽奖活动，使用 Math.random() 进行随机，那么就可以估算出一段时间内所有的中奖结果，从而带来非常严重且致命的损失。

此时应该使用 getRandomValues() 方法。

三、了解getRandomValues方法 ​

Crypto.getRandomValues() 方法返回的也是伪随机数，不是真随机，按照 MDN 的说法，是为了性能考虑，没有使用真随机。

实际上，按照我的认识，所有可以使用算法生成的随机数都可以看成是伪随机数，真随机数应该是存在自然界，例如粒子的起伏，声音的噪点，分子的分布等。

和 Math.random() 方法的区别在于，getRandomValues() 方法的随机种子生成器更加的无序，例如系统层面的无序源（有些硬件自带随机种子）。

然后不同浏览器下 getRandomValues() 方法生成的随机数可能是有区别的。

以及 getRandomValues() 方法的底层实现是没有缓存的，随机数都是实时生成的，因此，性能上是要比 Math.random() 差的，因此，如果是高并发的场景，同时随机数仅仅是用做随机，与安全和金钱不相关，请使用 Math.random() 而不是 getRandomValues()。

就 Web 前端而言，必须要使用 getRandomValues() 方法的场景很少，不过由于纯前端几乎不存在所谓的高并发，因此，你使用 getRandomValues() 方法也是可以的，有装逼的作用。

语法和使用 ​

js
let randNumber = self.crypto.getRandomValues(new Uint32Array(1))[0];
// 一串随机整数，通常10位
console.log(randNumber);

语法为：

js
crypto.getRandomValues(typedArray)

支持的参数 typedArray 表示整数型的类型数组，包括：Int8Array, Uint8Array, Int16Array, Uint16Array, Int32Array 或者 Uint32Array。

返回值回是所有被替换为随机数的新的数组。

不过 getRandomValues() 方法名称有些长，不利于记忆和敏捷使用，我们可以改造下，例如：

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

这样我们就可以使用 Math.randomValue() 方法返回足够安全的随机值了。

题目要点： ​

使用 Math.random() 在 JavaScript 中计算中奖概率通常是可行的，但它可能存在以下问题：

  1. 均匀性问题：虽然 Math.random() 设计用来提供一个均匀分布的伪随机数，但它的均匀性和随机性并不是完美的。对于大多数非专业的应用来说，这通常不是问题，但如果需要非常精确的随机性，可能需要更高级的随机数生成器。
  2. 种子问题：Math.random() 生成的是一个伪随机数序列，它基于一个初始种子值，但这个种子值通常是固定的或者是基于某个内部状态，这意味着每次运行程序时生成的随机数序列可能是相同的。这在需要不可预测的随机性时可能是一个问题。
  3. 安全性问题：Math.random() 不适合用于加密或安全性要求较高的场合，因为它不是加密安全的随机数生成器。

为了解决这些问题，可以考虑以下措施：

  • 使用更高质量的随机数生成器，如 crypto.getRandomValues()，它提供了更好的随机性和均匀性。
  • 对于需要高安全性和不可预测性的场景，使用专门的加密随机数生成器。
  • 对于抽奖等应用，确保算法设计公平，且考虑到随机数生成器的局限性。