1. 介绍
伪随机数生成器（CSPRNG）是计算机科学中的一个重要概念，它用于生成看起来随机的数字序列。在PHP7中，引入了一个新的CSPRNG引擎，提供了更高质量和更安全的随机数生成功能。本文将详细介绍PHP7中的伪随机数生成器。
2. 为什么需要CSPRNG？
在计算机编程中，随机数的使用是非常常见的。例如，密码学算法、游戏开发、模拟等各个领域都需要生成随机数。然而，传统的伪随机数生成器（PRNG）可能存在一些问题。
PRNG是通过一定的算法和种子生成的随机数序列，但是其生成的数列具有确定性。也就是说，如果知道了PRNG的算法和种子，就可以推算出后续的随机数。这对于密码学算法来说是非常危险的，因为攻击者可以通过反推算法和种子来预测密码。
为了解决这个问题，CSPRNG引擎被引入。CSPRNG生成的随机数是“不可预测”的，并且不会被特定的算法和种子所影响。
3. PHP7中的CSPRNG
在PHP5中，可以通过rand()或mt_rand()函数生成伪随机数。这些函数使用的是PRNG引擎，存在安全性问题。
而在PHP7中，新增了random_bytes()和random_int()函数，用于生成CSPRNG。这些函数基于底层操作系统提供的安全性更高的随机数生成器。
3.1 random_bytes()
random_bytes()函数可以生成指定长度的随机字节字符串。
$randomBytes = random_bytes(16);
echo bin2hex($randomBytes);
上述代码生成了一个长度为16个字节的随机字节字符串，并将其转换为十六进制字符串进行输出。
3.2 random_int()
random_int()函数可以生成指定范围内的随机整数。
$randomInt = random_int(1, 100);
echo $randomInt;
上述代码生成一个1到100之间的随机整数。
4. CSPRNG的安全性
PHP7中的CSPRNG引擎使用的是操作系统提供的安全随机数生成器，因此可以认为其足够安全。然而，在实际使用中，还需要注意以下几点：
4.1 使用适当的熵源
在生成随机数时，需要使用到熵源。熵源是一个随机性来源，可以是硬件设备（如鼠标移动、键盘敲击等）或特定的操作系统功能（如Linux的/dev/random或/dev/urandom）。在使用random_bytes()函数时，PHP7会自动选择适当的熵源。
4.2 避免重复使用种子
种子是生成随机数的初始值，如果种子相同，那么生成的随机数序列也会相同。因此，在生成随机数时，需要避免重复使用相同的种子。
4.3 生成足够长的随机数
为了保证安全性，生成的随机数的长度应足够长，一般建议使用至少128位的随机数。
5. 使用CSPRNG的实例
下面是一个使用CSPRNG生成验证码的示例：
// 生成随机字符串
$randomString = '';
$characters = '0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ';
$characterLength = strlen($characters);
for ($i = 0; $i < 6; $i++) {
$randomString .= $characters[random_int(0, $characterLength - 1)];
}
// 输出验证码
echo $randomString;
上述代码通过循环生成一个长度为6的随机字符串，该字符串由数字和大小写字母组成。
总结
PHP7引入的CSPRNG引擎提供了更高质量和更安全的随机数生成功能。通过random_bytes()和random_int()函数，我们可以生成安全性更高的随机数，适用于密码学算法、游戏开发等各个领域。在使用CSPRNG时，需要注意熵源的选择、避免重复使用种子以及生成足够长的随机数。