排出std :: random_device的熵

Question

我正在使用std::random_device，并希望检查其剩余的熵。根据cppreference.com：

  

std::random_device::entropy

double entropy() const noexcept;

     

[...]

     

返回值

     

设备熵的值；如果不适用，则为零。

     

注释

     

此功能在某些标准库中未完全实现。例如，即使设备不确定，LLVM libc ++始终返回零。相比之下，Microsoft Visual C ++实现始终返回32，而boost.random返回10。

     

可以使用ioctl RNDGETENTCNT获得Linux内核设备/ dev / urandom的熵-这是GNU libstdc ++自8.1版本起使用的std :: random_device :: entropy（）

因此在Linux ang g ++> = 8.1下，我应该很好...但我不是：

#include <random>
#include <iostream>

void drain_entropy(std::random_device& rd, std::size_t count = 1)
{
    while (count --> 0) {
        volatile const int discard = rd();
        (void) discard;
    }
}

int main()
{
    std::random_device rd;
    std::cout << "Entropy: " << rd.entropy() << '\n'; // Entropy: 32
    drain_entropy(rd, 1'000'000);
    std::cout << "Entropy: " << rd.entropy() << '\n'; // Entropy: 32
}

Live demo on Coliru (which runs under Linux, right?)

我期望从设备生成数字会消耗其熵。但事实并非如此。

发生了什么事？

Answer 1

该库返回的熵值不会大于其结果类型中的位数（在这种情况下为32）。

请参见libstd code：

const int max = sizeof(result_type) * __CHAR_BIT__;
if (ent > max)
  ent = max;

您链接到的文档对此进行了解释：

  

获得随机数设备熵的估计值，该熵是介于0和log 2（max（）+ 1）之间的浮点值（等于std :: numeric_limits :: digits）。

Answer 2

您可以了解here如何实现.entropy()。

基本上，entropy()调用ioctl(fd, RNDGETENTCNT, &ent)并返回ent（在根据需要将其限制为目标类型的最大位数之后）。

碰巧的是，它在您进行drain_entropy通话后没有改变。

您可以手动实现此方法，并观察其行为是否相同。 即使消除了夹紧，熵也几乎没有受到影响（甚至可能增加）。