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2020
12-10

shell产生随机数七种方法的实现

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、随机数

1、生成随机数的七种方法

（1）通过内部系统变量（$RANDOM）

echo $RANDOM

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

awk 'BEGIN{srand();print rand()*1000000}' #可以加上if判断

（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。

openssl rand -base64 8 | md5sum | cut -c1-8 #八位字母和数字的组合，3a61800e
openssl rand -base64 8 | cksum | cut -c1-8  #八位数字，10784736

（4）通过时间获得随机数（date）

date +%s%N #生成19位数字，1287764807051101270
date +%s%N | cut -c6-13 #取八位数字，21793709
date +%s%N | md5sum | head -c 8 #八位字母和数字的组合，87022fda

生成1~50的随机数：

#!/bin/bash 
 
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。

cat /dev/urandom | head -n 10 | md5sum | head -c 10  #32f1e953ac
cat /dev/urandom | strings -n 8 | head -n 1  #生成全字符的随机字符串，08?WU$ZU
cat /dev/urandom | sed -e 's/[^a-zA-Z0-9]//g' | strings -n 8 | head -n 1 #生成数字加字母的随机字符串，Ql2q9CXS，其中 strings -n设置字符串的字符数，head -n设置输出的行数。
head-200/dev/urandom| cksum |cut-d" " -f1 #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。

 cat /proc/sys/kernel/random/uuid| cksum | cut -f1 -d" " #获取不同的随机整数，1675034933
 cat /proc/sys/kernel/random/uuid| md5sum | cut -c1-8 #数字加字母的随机数，d69a7ebf

使用linux uuid 生成100~500随机数：

#!/bin/bash 
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

2、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 
done

10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。

三、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。

到此这篇关于shell产生随机数七种方法的实现的文章就介绍到这了,更多相关shell 随机数内容请搜索自学编程网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持自学编程网！

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