Windows系统下快速生成随机数的技巧

在日常工作中，有很多场合需要用到随机数。做实验的时候，可能需要一些随机数进行测试；很多产品厂商需要给自己的产品分配随机序列号，或者给VIP用户卡分配随机卡号。所以，在Windows环境下，

怎样才能自动生成符合自己需求的随机数？

1.特定区间内普通随机数的生成

如果我们在实验过程中需要生成一个特定区间的随机数，可以先通过大家熟悉的Excel软件创建。主要利用RAND和RANDBETWEEN函数实现。

例如，函数“=RAND()”可用于生成0到1范围内的随机数。要生成0到10之间的随机数，可以使用函数表达式“=rand()* 10”；如果你需要一个1到10之间的随机数，

使用表达式“RAND()*(10-1) 1”。同样，如果需要0到100之间的随机数，使用“RAND()*100”函数表达式；1到100之间的随机数，

使用“RAND()*(100-1) 2”函数表达式(图1)。

我们注意到上面的随机数是十进制的。那么，如果你想生成整数呢？有两种方式，一种是对生成的小数随机数进行四舍五入，另一种是直接生成整数随机数。

例如，第一个示例将TRUNC()函数添加到表达式“RAND()*(100-1) 2”中，以生成1到100之间的随机整数。

整个表达式表示为“=trunc(rand()*(100-1)2)”；第二个可以直接使用RANDBETWEEN()函数，用表达式“=RANDBETWEEN(0，10)”生成0到10之间的随机整数。

表达式“=RANDBETWEEN(50，9999)”生成一个介于50和9999之间的随机整数(图2)。可以看出，RANDBETWEEN()函数更加形象，使用起来也更加简单。

如果你觉得用以上方式生成区间随机数比较麻烦，可以用第三方工具软件实现。比如使用随机数生成器，方便设置随机数区域，限制条件，从而自动生成符合条件的随机数。

软件运行后，在左上方的间隔后的两个框中输入由随机数生成的范围值，在小数点后的位数后输入截断的小数位数。

在要生成的位数后输入每次生成的随机数个数。之后，单击“生成整数”按钮生成指定数量的随机整数。

单击Generate decimal生成相应的随机小数(图3)。

在设置好生成随机数的条件后，也可以通过快捷键来完成创建随机数的操作。按功能键F1创建指定范围的整数，按F2生成指定范围的小数，按F4清除随机数列表。如果要产生大量的随机数，

要查找某个特定的随机数是否存在，可以使用Find按钮查找，找到后自动定位该随机数(图4)。如果想中途停止随机数的生成，可以按Esc。

提示：如果要生成不重复的随机数，请选中“下一个随机数不等于当前随机数”复选框。如果您想要复制生成的随机数或随机数列表，

使用软件窗口左下角的几个按钮进行操作。

2.特定格式的产品序列号的生成

作为产品厂商的工作人员，有两种方式可以为自己的软硬件产品安排序列号，或者让厂商为客户的VIP卡配置序列号。

首先，可以使用Excel的随机函数表达式。假设你要生成一个随机数序列号，形状为“123-456”，由两个三位数和连字符组成。

可以使用“=RANDBETWEEN(100,999) ' - ' RANDBETWEEN(100,999)”函数表达式。其中的“”符号连接前后结果，而“-”表示以指定连字符连接前后两段随机数。

可使用“=RANDBETWEEN(100000,999999) ' - ' RANDBETWEEN(100000,999999) ' - ' ' - ' RANDBETWEEN(100000,999999) ' - ' RANDBETWEEN(100000,999999) ' - ' RANDBETWEEN(100000,999999) ' - ' RANDBETWEEN(100000,999999)”函数表达式（图5）。

序列号的生成还可以使用第三方专用工具，如Portable Abluescarab Software CD-Key Generator软件。首次使用该软件弹出提示，需要进行参数配置，

配置参数主要有序列号的段数和每段的字符数两个参数（图6）。

进入序列号生成器的主窗口后，先通过下拉列表，在使用数字、字符、数字+字符3种方式中选择一种，再通过下面的复选框选择是否使用小写字母，然后点击Generate按钮，即可建立一组序列号（图7）。

小提示：虽然该软件为CD-Key而设计，但生成其他产品序列号同样适用。

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相关阅读：

一、c语言中的算法采用线性同余算法产生，首先要设置seed（），线性同余算法的随机性很差，不能满足加密的要求

二、windows下随机数的生成：

有两种方法可以生产随机数，包括：线性适配随机发生器和不可预测随机数发生器。

线性适配随机发生器：

在许多程序设计中，都简单地调用了相关的随机函数。比如windows下Microsoft Visual C++6.0 中的rand（），在C 运行库（C Run Time lib，CRT）中，

其定义类似如下（为了简洁起见，n省略了多线程程序部分等）。

int holdrand=1;

int _cdecl rand(void)

{ return ((holdrand=holdrand*214013L+25310112)16)0x7fff}; }

该类型的函数被称为线性适配函数（linear congruential function）。 此类函数的一个的缺点就是可预测性，因为上一个随机数是下个随机数的种子，具有很强的相关性。

其中两次与之相关的重要事件有：

Netscape Navigator浏览器早期版本的攻击可能是最著名的可预测随机攻击，其中用于其SSL(Secure Sockets Layer，安全套接字层)密钥的随机数有着很高的可预测性，

使得SSL 失去意义。

另一个就是攻击ASF软件公司的TexasHoldem Poker应用程序。这种“发牌”软件在算法中利用了Borland Delphi的随机函数。

这个随机函数是类似于上面提及的CRT中的简单线性适配函数：rand()函数。

2. 不可预测随机数发生器

2.1 随机数发生器特性

一个好（或称健壮）的随机数发生器有着一下以下三个特性： 产生平均的数； 数据不可预测； 取值范围长且完整（即：它能产生大量的不同值的随机数，而且在取值范围内的所有数值能够被生成）。

线性适配函数产生的随机数，仅满足第一个特性，第二个特性非常糟糕。换言之，rand()

函数可以生成一系列平均分布的数，但每一个数却有很强的可预测性。

2.2 不可预测随机发生器设计

它适用于Windows XP, Windows 2000 Professional, Windows NT Workstation 4.0, Windows Me, Windows 98, or Windows 95 OSR2 或更高版本，

CryptGenRandom从Windows2000的众多的资源中，

获得其随机性[也称作“熵”（entropy）]：当前进程的ID；当前线程的ID；系统引导以来的时钟数；各种高精度的性能计数器；用户环境模块的MD4（Message Digest 4，

信息摘要4）散列，包括用户名，计算机名和搜索路径等；高精度的内部CPU计算器，如RDISC,ROMSR,RDPM等；底层系统信息，如空闲时间，内检时刻，中断时间，提交限定，页面计数，缓存计数，

操作系统外部计数等。

（1） CryptGenRandom（）函数的一般使用

首先通过CryptAcquireContext 获取一个CSP (cryptographic service provider)提供的句柄，定义如下：

BOOL WINAPI CryptAcquireContext(

HCRYPTPROV* phProv,

LPCTSTR pszContainer,

LPCTSTR pszProvider,

DWORD dwProvType,

DWORD dwFlags

）

参数说明：

phProv ： 一个密码的服务提供者(cryptographic service provider，CSP)的句柄指针。

PszContainer：关键字容器的名字。当dwFlags 被设为CRYPT_VERIFYCONTEXT 时， pszContainer 必须被设为0。

一般pszContainer 为NULL时，一个缺省钥匙容器名字被使用。

例如，微软基本密码提供者（Microsoft Base Cryptographic Provider）的用户使用其当前登录名字当前作为关键字容器名字登录。

PszProvider:指定的CSP提供者的名字，是以0结尾的字符串。如果这个参数是空的，用户缺省供应商被使用。

DwProvType：指定CSP提供者的类型，取值可如下。

PROV_RSA_FULL PROV_SSL

PROV_RSA_SIG PROV_EC_ECDSA_SIG

PROV_DSS PROV_EC_ECNRA_SIG

PROV_DSS_DH PROV_EC_ECDSA_FULL

PROV_FORTEZZA PROV_EC_ECNRA_FULL

PROV_MS_EXCHANGE PROV_SPYRUS_LYNKS

PROV_RSA_SCHANNEL

其中，PROV_RSA_FULL 标识，表示提供者同时支持数字签名（Digital signatures）和数据加密（Data encryption），为通用的一般的设置（其他的具体含义，

可参看MSDN）。

DwFlags： 标志值。这个参数通常被设为零。 但是应用程序也可以设置至少一个下列标志： CRYPT_VERIFYCONTEXT，CRYPT_NEWKEYSET，

CRYPT_MACHINE_KEYSET，CRYPT_DELETEKEYSET（其具体含义，可参看MSDN）。

返回值：如果函数调用成功，返回值是非零(TRUE )；反之，为0（FALSE）。

调用CryptGenRandom（）函数，同时将产生的随机数据填充到缓存区中。

BOOL WINAPI CryptGenRandom(

HCRYPTPROV hProv,

DWORD dwLen,

BYTE* pbBuffer

);

参数说明：

hProv ：是一个由CSP（cryptographic service provider）句柄，它由CryptAcquireContext函数调用获得的。

dwLen ：缓存区的大小。

pbBuffer ：存放返回随机数据的缓存区。

返回值：

调用成功则返回TRUE；反之为FALSE。

使用完毕释放句柄和关键字容器：CryptReleaseContext()。

调用CryptReleaseContext将释放一个CSP 句柄；同时，每调用一次，引用计数（Reference count）将减1，当引用计数为零时，则CSP上下文（context）将被彻底释放，

不再能被其他应用所使用。其定义如下：

BOOL WINAPI CryptReleaseContext(

HCRYPTPROV hProv,

DWORD dwFlags

);

参数说明：

hProv ：欲释放的一个CSP 句柄

dwFlags ：保留使用，一般设为0。

返回值：调用成功则返回非零（TRUE）。