CryptoRandom 
作者 Stan Drapkin
CryptoRandom : 随机数
- .NET 随机数的正确实现
- [快速]，[线程安全]，[密码学强度]：三者兼得
- 继承并替代
System.Random - 也替代
System.Security.Cryptography.RandomNumberGenerator(链接) CryptoRandom（不同于System.Random）：- 快速（比
Random或RandomNumberGenerator快得多） - 线程安全（所有API）
- 密码学强度（有种子或无种子）
- 实现了用于有种子
CryptoRandom的快速密钥擦除随机数生成器
CryptoRandom 序列（不同于 Random）
- 对无种子模式封装了
RandomNumberGenerator（并具备额外智能）
- 实现约 ~1.3cpb（周期/字节）性能，类似于 AES-NI
- 按 CPU/Core 进行扩展
- 示例：
CryptoRandom.NextGuid()与Guid.NewGuid()[BenchmarkDotNet]： - Windows-x64 下快 4~5 倍
- Linux-x64 下快 5~30 倍
- Linux-ARM64（AWS Graviton-2）下快 4~5 倍
- 适用于 .NET 5.0+ 和 6.0+
- 广泛的测试覆盖和正确性验证（110+ 测试）
- CI 在 Linux-latest & Windows-latest 上运行，支持 .NET 5/6/7/8/9/10
CryptoRandom API:
System.Random的所有 API (链接)CryptoRandom.Shared静态共享实例，方便使用（当然线程安全）- 有种子构造函数：
CryptoRandom(ReadOnlySpanseedKey) CryptoRandom(int Seed)（类似有种子Random构造函数）byte[] NextBytes(int count)Guid NextGuid()- Windows 下比
Guid.NewGuid()快 5 倍（500%） - Linux 下比
Guid.NewGuid()快 15 倍（1500%） - 生成 128 位随机数，而不是 122 位
Guid SqlServerGuid()- 返回适合用作 SQL Server 聚集键的新 Guid
- Guid 结构为
[8 个随机字节][8 个 SQL Server 有序的 DateTime.UtcNow 字节] - 每个 Guid 应在 100 纳秒的
UtcNow精度限制内顺序生成 - 64 位熵，保证合理的不可预测性和防止在线暴力攻击
- 比
Guid.NewGuid()快约 15% long NextInt64()long NextInt64(long maxValue)long NextInt64(long minValue, long maxValue)- 随机生成
struct（确保你知道自己在做什么）: 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 - 将非托管结构体 T 转换为等效的
Span static ref T AsStruct(Span span) where T : unmanaged - 将
Span转换为等效的非托管结构体 T int StructSizer.Size - 返回结构体 T 的字节大小
快速基准测试:
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($"{sw2.Elapsed} Guid.NewGuid() [{ratio:N2}x slower]");
}
Output:
[.NET 6.0.0-rc.1.21451.13]
00:00:00.5486513 cryptoRandom.NextGuid()
00:00:02.0587652 Guid.NewGuid() [3.75x slower]
00:00:00.4117180 cryptoRandom.NextGuid()
00:00:02.0485556 Guid.NewGuid() [4.98x slower]
00:00:00.4103378 cryptoRandom.NextGuid()
00:00:02.0534771 Guid.NewGuid() [5.00x slower]
00:00:00.4100701 cryptoRandom.NextGuid()
00:00:02.0823213 Guid.NewGuid() [5.08x slower]
00:00:00.4017192 cryptoRandom.NextGuid()
00:00:02.0488105 Guid.NewGuid() [5.10x slower]Random 和 RandomNumberGenerator 有什么问题？
Random速度慢且非线程安全（在并发访问时会惨烈且无声地失败）Random实现不正确：
Random r = new Random(); // new CryptoRandom();
const int mod = 2;
int[] hist = new int[mod];
for (int i = 0; i < 10000000; i++)
{
int num = r.Next(0x55555555);
int num2 = num % 2;
++hist[num2];
}
for (int i = 0; i < mod; i++)
Console.WriteLine($"{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 无种子时速度很快（新算法），具有安全的.Shared属性，但实例不是线程安全的Random/.NET 6 有种子时退回到传统的慢速非线程安全 .NET 算法- 两种
Random实现都不针对加密强度的结果设计 - 通过智能封装和更实用的
RandomAPI，RandomNumberGenerator可以更快
吞吐量（单线程）.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吞吐量（单线程）.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 ---