Có an toàn không khi tạo nonce bằng cách sử dụng trình tạo số ngẫu nhiên và thuật toán băm bằng khóa bí mật như HMAC?

Tôi đang xây dựng một dự án trên bộ vi điều khiển Arduino Mega và tôi cần một số trình tạo nonce để trao đổi phản hồi thử thách. Nhưng tôi không tìm thấy một số trình tạo chuỗi chữ và số. Sau đó, tôi nảy ra một ý tưởng để làm một cái bằng cách sử dụng ngẫu nhiên() chức năng tạo int ngẫu nhiên trong giới hạn bạn cung cấp và băm số nguyên đó bằng HMAC bằng cách sử dụng một khóa bí mật khác (một khóa có thể được tạo tự động khi khởi động vì nó không cần phải nhất quán).

Cách tiếp cận này có làm cho nonce của tôi kém an toàn hơn theo một cách nào đó không?

ngẫu nhiên() là rác rưởi. Xem một số nguồn đây.

Cách tốt nhất để tạo nonce là thông qua một trình tạo số ngẫu nhiên thực sự, trừ khi bạn muốn >10.000 nonce mỗi giây, điều này khó xảy ra trong tình huống vi điều khiển. Bạn có thể làm điều đó mà không cần bất kỳ phần cứng bổ sung nào bằng cách sử dụng Thư viện Entropy Arduino. Thư viện sử dụng jitter tự nhiên giữa đồng hồ của AVR và bộ đếm thời gian giám sát. Đây là một lĩnh vực được nghiên cứu kỹ về thiết kế TRNG thường được sử dụng trong các bộ tạo dao động vòng. Hoặc cuộn biến thể của riêng bạn (không khó lắm nếu bạn xem lại mã gốc).

Nó không nhanh lắm, (64 bit/s) nhưng nó sẽ cung cấp cho bạn một nonce 96 bit thực sự ngẫu nhiên trong vòng chưa đầy hai giây. Bằng cách đó, bạn không cần theo dõi các nonce đã sử dụng. Và đó là bằng chứng khởi động lại.

Cách tiếp cận bạn sử dụng phụ thuộc vào yêu cầu của nonce. Trong trường hợp bạn mô tả, một giao thức phản hồi thử thách, các yêu cầu của nonce thường là giao thức đó là duy nhất và không bao giờ được sử dụng lại. Tuy nhiên, có những tình huống khác mà nonce cũng cần phải không thể đoán trước, chẳng hạn như nếu bạn đang sử dụng chế độ CBC để mã hóa.

Bạn có thể sử dụng HMAC với cái này và để sử dụng hàm băm với nó, tôi khuyên dùng SHA-256. Tuy nhiên, tôi không khuyên bạn nên tạo giá trị cho HMAC bằng cách sử dụng ngẫu nhiên bởi vì điều đó có thể lặp lại và sau đó nonce của bạn cũng vậy. Nói chung, bạn không thể dựa vào chất lượng của PRNG trong tiêu chuẩn C và POSIX. Thay vào đó, bạn có thể sử dụng bộ đếm tăng đơn điệu, điều này sẽ đảm bảo rằng nó không bao giờ lặp lại, nhưng bạn sẽ phải có một số cách để duy trì bộ đếm giữa các lần sử dụng.