Небезопасно ли создавать одноразовый номер с помощью генератора случайных чисел и алгоритма хеширования с секретным ключом, таким как HMAC?

Я создаю проект на микроконтроллере Arduino Mega, и мне нужен генератор одноразовых номеров для обмена вызовами и ответами. Но мне не удалось найти генераторы буквенно-цифровых строк. Тогда мне пришла в голову идея сделать его с помощью случайный() функция, которая генерирует случайное целое число в ограничении, которое вы даете, и хеширует это целое число с помощью HMAC, используя другой секретный ключ (тот, который может быть автоматически сгенерирован при запуске, поскольку он не должен быть согласованным).

Делает ли этот подход мой nonce менее безопасным?

случайный() это мусор. Посмотреть некоторые исходники здесь.

Лучший способ генерировать одноразовые номера — использовать настоящий генератор случайных чисел, если только вы не хотите> 10 000 одноразовых номеров в секунду, что маловероятно в ситуации с микроконтроллером. Вы можете сделать это без какого-либо дополнительного оборудования, используя Библиотека энтропии Arduino. Библиотека использует естественный джиттер между часами AVR и сторожевым таймером. Это хорошо изученная область конструкции TRNG, обычно используемая в кольцевых генераторах. Или сверните свой собственный вариант (это не так сложно, если вы просмотрите исходный код).

Это не очень быстро (64 бита в секунду), но это даст вам действительно случайный 96-битный одноразовый номер менее чем за две секунды. Таким образом, вам не нужно отслеживать используемые одноразовые номера. И это доказательство перезагрузки.

Подход, который вы используете, зависит от требований одноразового номера. В случае, когда вы описываете протокол вызов-ответ, требования к одноразовому номеру обычно заключаются в том, что он уникален и никогда не используется повторно. Однако существуют и другие ситуации, когда одноразовый номер также должен быть непредсказуемым, например, если вы используете режим CBC для шифрования.

Вы можете использовать HMAC с этим, и для использования с ним хеш-функции я бы рекомендовал SHA-256. Однако я бы не рекомендовал генерировать значение в HMAC, используя случайный потому что это может повториться, а затем и ваш одноразовый номер. В общем, вы не можете полагаться на качество PRNG в стандарте C и POSIX. Вместо этого вы можете использовать монотонно увеличивающийся счетчик, который гарантирует, что он никогда не будет повторяться, но вам нужно будет каким-то образом сохранять счетчик между использованиями.