CryptoRandom 
by Stan Drapkin
CryptoRandom : ランダム
- 正しく実装された .NET の Random
- [高速], [スレッドセーフ], [暗号学的に強力]: 3つを選択
System.Randomのサブクラスかつ置換System.Security.Cryptography.RandomNumberGeneratorの置換も可能 (リンク)CryptoRandomは（System.Randomと違い）:- 高速 (
RandomやRandomNumberGeneratorよりはるかに高速) - スレッドセーフ（すべての API）
- 暗号学的に強力（シード付きまたはシードなし）
- シード付き
CryptoRandomに対して Fast-Key-Erasure RNG を実装 - すべての .NET バージョンでシード付き
CryptoRandomの同一シーケンスを生成（Randomとは異なる） - シードなしでは（追加のスマート機能付きで）
RandomNumberGeneratorをラップ
- ~1.3cpb（バイトあたりのサイクル）性能を達成し、AES-NI と同等の速度
- CPU/Core ごとにスケーラブル
- 例：
CryptoRandom.NextGuid()とGuid.NewGuid()の比較 [BenchmarkDotNet]: - Windows-x64 で4〜5倍高速
- Linux-x64 で5〜30倍高速
- Linux-ARM64（AWS Graviton-2）で4〜5倍高速
- .NET 5.0+ および 6.0+ 向けに構築
- 広範なテストカバレッジと正確性検証（110以上のテスト）
- CI は Linux-latest と Windows-latest 上で .NET 5/6/7/8/9/10 を実行
CryptoRandom API:
System.Randomのすべての API (リンク)- 便利な静的共有インスタンス
CryptoRandom.Shared（もちろんスレッドセーフ） - シード付きコンストラクタ:
CryptoRandom(ReadOnlySpanseedKey) CryptoRandom(int Seed)（シード付きRandomのコンストラクタと同様）byte[] NextBytes(int count)Guid NextGuid()- Windows 上の
Guid.NewGuid()より5倍（500%）高速 - Linux 上の
Guid.NewGuid()より15倍（1500%）高速 - 122ビットではなく128ビットの乱数を生成
Guid SqlServerGuid()- SQLサーバークラスタキーとして適した新しいGuidを返します
- Guid構造は
[8 バイトのランダム][SQLサーバー順の DateTime.UtcNow の 8 バイト] - 各Guidは100ナノ秒の
UtcNow精度の範囲で順序付けられるべきです - 合理的な推測困難性とオンラインブルートフォース攻撃からの保護のための64ビットエントロピー
Guid.NewGuid()より約15%高速long NextInt64()long NextInt64(long maxValue)long NextInt64(long minValue, long maxValue)- ランダムな
struct（使用には注意してください）: void Next(ref T @struct) where T : unmanaged T Next() where T : unmanaged
Utils API (SecurityDriven.Core.Utils):
static SpanAsSpan (ref T @struct) where T : unmanaged - アンマネージド構造体Tを同等の
Spanにキャストします static ref T AsStruct(Span span) where T : unmanaged Spanを同等のアンマネージド構造体Tにキャストしますint StructSizer.Size - 構造体Tのバイトサイズを返します
簡易ベンチマーク:
using SecurityDriven.Core;
using System;
using System.Diagnostics;
using System.Runtime.InteropServices;
using System.Threading.Tasks;Console.WriteLine($"[{RuntimeInformation.FrameworkDescription}]");
Stopwatch sw1 = new(), sw2 = new();
const long ITER = 100_000_000, REPS = 5;
for (int i = 0; i++ < REPS;)
{
sw1.Restart();
Parallel.For(0, ITER, static i => CryptoRandom.Shared.NextGuid());
sw1.Stop();
Console.WriteLine($"{sw1.Elapsed} cryptoRandom.NextGuid()");
sw2.Restart();
Parallel.For(0, ITER, static i => Guid.NewGuid());
sw2.Stop();
var ratio = sw2.Elapsed / sw1.Elapsed;
Console.WriteLine($"{sw2.Elapsed} Guid.NewGuid() [{ratio:N2}x slower]");
}
Output:
[.NET 6.0.0-rc.1.21451.13]
00:00:00.5486513 cryptoRandom.NextGuid()
00:00:02.0587652 Guid.NewGuid() [3.75x slower]
00:00:00.4117180 cryptoRandom.NextGuid()
00:00:02.0485556 Guid.NewGuid() [4.98x slower]
00:00:00.4103378 cryptoRandom.NextGuid()
00:00:02.0534771 Guid.NewGuid() [5.00x slower]
00:00:00.4100701 cryptoRandom.NextGuid()
00:00:02.0823213 Guid.NewGuid() [5.08x slower]
00:00:00.4017192 cryptoRandom.NextGuid()
00:00:02.0488105 Guid.NewGuid() [5.10x slower]Random と RandomNumberGenerator の問題点は？
Randomは遅く、スレッドセーフではない（同時アクセス時にひどくかつ静かに失敗する）Randomは誤って実装されている：
Random r = new Random(); // new CryptoRandom();
const int mod = 2;
int[] hist = new int[mod];
for (int i = 0; i < 10000000; i++)
{
int num = r.Next(0x55555555);
int num2 = num % 2;
++hist[num2];
}
for (int i = 0; i < mod; i++)
Console.WriteLine($"{i}: {hist[i]}");
// Run this on .NET 5 or below. Surprised? Now change to CryptoRandom
// Fails on .NET 6 if you use seeded "new Random(seed)"Random/.NET 6 のシードなしは高速（新しいアルゴリズム）で、安全な.Sharedプロパティがありますが、インスタンスはスレッドセーフではありませんRandom/.NET 6 のシードありはレガシーで遅い非スレッドセーフな .NET アルゴリズムにフォールバックします- どちらの
Random実装も暗号学的に強力な結果を目指していません RandomNumberGeneratorは、賢いラッピングとより有用なRandomAPI によってはるかに高速になり得ます
スループット（単一スレッド）.NET 6：
BenchmarkDotNet=v0.13.1, OS=Windows 10.0.19042.1165 (20H2/October2020Update)
Intel Core i7-10510U CPU 1.80GHz, 1 CPU, 8 logical and 4 physical cores
.NET SDK=6.0.100-preview.7.21379.14
[Host] : .NET 6.0.0 (6.0.21.37719), X64 RyuJITスループット（シングルスレッド） .NET 5:
BenchmarkDotNet=v0.13.1, OS=Windows 10.0.19042.1165 (20H2/October2020Update)
Intel Core i7-10510U CPU 1.80GHz, 1 CPU, 8 logical and 4 physical cores
.NET SDK=6.0.100-preview.7.21379.14
[Host] : .NET 5.0.9 (5.0.921.35908), X64 RyuJIT--- Tranlated By Open Ai Tx | Last indexed: 2026-02-09 ---