SQL Server自动生成安全随机码的实现

1. 背景介绍

在应用程序中，通常需要对数据加密处理来保证数据的安全性。加密过程中，安全随机码（Secure Random）是一个非常重要的概念。安全随机码是指一串随机生成、不可预测、足够复杂的二进制数据，用于加密和解密过程中的密钥生成和防止密码破解攻击。因此，为了确保数据安全，可靠的安全随机码的生成是非常必要的。而在SQL Server中，如何生成一个足够安全的随机码呢？

2. 安全随机码生成的原理

安全随机码生成的原理在各种操作系统中都是基本相同的。在Windows操作系统中，安全随机码生成基于CryptGenRandom API函数。该API函数使用电脑硬件和系统环境等种子值来产生高质量的随机数。

2.1 CryptGenRandom API

CryptGenRandom API函数可以生成各种类型的随机数。其中，最常用的是CRYPT_SECURE_RANDOM，这个类型的随机数是可以用于加密的随机码。其原型如下：

BOOL CryptGenRandom(
  HCRYPTPROV hProv,
  DWORD dwLen,
  BYTE *pbBuffer
);

其中，hProv参数是用于加密的密钥句柄，dwLen参数指定要生成的随机数的字节数，pbBuffer参数用来接收随机数。

2.2 安全随机码生成的实现

在SQL Server中，可以通过自定义存储过程实现安全随机码的生成。下面是基于CryptGenRandom API函数的安全随机码生成的实现代码：

CREATE PROCEDURE sp_generate_secure_random
  @length INT
AS
BEGIN
  DECLARE @randomBytes VARBINARY(1024);
  DECLARE @lengthInBits INT = @length * 8;
  
  IF @lengthInBits > 8000
  BEGIN
    RAISERROR('Maximum length is 8000 bits', 16, 1);
    RETURN;
  END
  
  IF NOT Exists(SELECT name FROM master.sys.symmetric_keys WHERE name = '##MS_Secure_Random_Key##')
  BEGIN
    CREATE MASTER KEY ENCRYPTION BY PASSWORD = 'P@ssword';
    CREATE SYMMETRIC KEY ##MS_Secure_Random_Key## WITH ALGORITHM = AES_256 ENCRYPTION BY MASTER KEY;
  END
  
  BEGIN TRY
    OPEN SYMMETRIC KEY ##MS_Secure_Random_Key##
    DECRYPT BY CERTIFICATE Encrypt_with_Password_Key
    SET @randomBytes = CAST(CryptGenRandom(NULL, @length, NULL) AS VARBINARY(1024));
    CLOSE SYMMETRIC KEY ##MS_Secure_Random_Key##
  END TRY
  BEGIN CATCH
    SELECT ERROR_MESSAGE();
  END CATCH
  
  SELECT SUBSTRING(master.dbo.fn_varbintohexstr(@randomBytes), 1, @lengthInBits / 4)
END

这里的存储过程名为sp_generate_secure_random，它需要一个整数类型的参数@length，该参数指定要生成的随机码的长度（单位为字节）。存储过程首先会检查@length参数的值，若超过了8000位，则会抛出异常信息“Maximum length is 8000 bits”。否则，存储过程会判断系统中是否已经存在了名为“##MS_Secure_Random_Key##”的密钥。如果不存在，则会创建主密钥和对称密钥；如果已存在，则会直接使用已有的对称密钥。

在 BEGIN TRY 块中使用OPEN SYMMETRIC KEY语句打开指定的对称密钥，并通过DECRYPT BY CERTIFICATE语句使用密码信息解密该密钥。随后，存储过程使用CryptGenRandom API函数生成指定位数的安全随机码，并将其转换为VARBINARY类型的数据流存储到@randomBytes变量中。最后，存储过程使用CLOSE SYMMETRIC KEY语句关闭对称密钥，并通过master.dbo.fn_varbintohexstr函数将@randomBytes变量转换为16进制字符串。

3. 结语

本文介绍了在SQL Server中生成安全随机码的实现方法。通过自定义存储过程中基于CryptGenRandom API函数的实现，可以保证生成的随机码足够安全。在实际应用中，可将生成的安全随机码用于密码学、网络安全以及数据隐私保护等方面，以提高数据的安全性。