8

Para gerar números aleatórios com PHP, existe algumas funções. Dentre elas rand, e mt_rand.

Até pouco tempo atrás, eu utilizava o mt_rand, pois como a documentação diz, ela é um "gerador melhorado de números aleatórios". Por exemplo, utilizei essa função nessa resposta.

Porém, o PHP 7 agora possui também a função chamada de random_int, que segundo a documentação:

[...] Generates cryptographically secure pseudo-random integers.

Diante de tantas opções de geração de números aleatórios, eu gostaria então de saber o seguinte:

  • Quais são as principais diferenças entre essas funções funções?
  • No caso de mt_rand, por que é considerada um "gerador de números aleatórios melhorados"?
  • E a função random_int? Ela tem possui alguma melhoria em relação as demais?
  • Em que caso de uso deveria utilizar cada uma delas?
2

2 Respostas 2

6

rand e mt_rand, segundo a documentação (aqui e aqui), não são consideradas criptograficamente seguras (para este propósito, recomenda-se o uso de random_int, sobre o qual falaremos mais abaixo).

Tanto rand quanto mt_rand funcionam de maneira similar: se forem chamadas sem parâmetros, retornam um número entre zero e um limite máximo (para rand, o limite é o número retornado por getrandmax, e para mt_rand, o limite é o número retornado por mt_getrandmax).

Se forem chamadas com um parâmetro apenas, ambas dão um warning ("expects exactly 2 parameters, 1 given" <- testei no PHP 7.3.6) e retornam NULL.

Se forem chamadas com 2 parâmetros (chamados de $min e $max), retornam um número entre $min e $max, lembrando que ambos são inclusos (em muitas linguagens o valor final não é incluso, então esse é um fator que costuma gerar muitos off-by-one errors).

Um detalhe "interessante" é que se $min for maior que $max, rand funciona, mas mt_rand não. Ou seja, rand(5, 3) retorna um número entre 3 e 5, mas mt_rand(5, 3) dá um warning ("max(3) is smaller than min(5)") e retorna FALSE.

Isso aconteceu no PHP 7.3.6 (versão que usei para testar), mesmo com a documentação dizendo que a partir do PHP 7.1 rand se tornou um alias de mt_rand. Esse comportamento é mencionado na documentação de rand:

Note: As of PHP 7.1.0, rand() uses the same random number generator as mt_rand(). To preserve backwards compatibility rand() allows max to be smaller than min as opposed to returning false as mt_rand().

Aliás, no trecho acima temos outro detalhe: a partir do PHP 7.1 ambos usam o mesmo algoritmo, que no caso é o Mersenne Twister (antes disso, rand usava o Linear Congruential Generator).


random_int possui mais diferenças. A documentação cita que é uma função criptograficamente segura (e o trade-off é ela ser mais lenta), e além disso sempre deve ser chamada com 2 argumentos, indicando os valores mínimo e máximo. Outra diferença para rand e mt_rand é que se o máximo for menor que o mínimo, é lançado um Error.

Esta função lança um Exception se não for encontrada uma fonte de randomness apropriada. Segundo a documentação, essa fonte varia conforme o ambiente:

  • no Windows, para PHP >= 7.2.0 usa-se a CNG-API, para outras versões usa-se CryptGenRandom
  • no Linux, usa-se a syscall getrandom(2), se estiver disponível
  • em outras plataformas, usa-se /dev/urandom
  • se nenhuma destas for encontrada, lança um Exception

Sobre "ser criptograficamente seguro", veja mais detalhes aqui e aqui. Mas basicamente, se você não está lidando com criptografia (por exemplo, se só quer mudar a cor de fundo do seu site aleatoriamente), não precisaria usar random_int.

6

Não entendo a fundo, mas o que vou dizer não está errado, então pode render uns pontinhos. :D

Resumo: use a random_int para tudo o que envolva segurança da informação (como transmissão e armazenamento de dados protegidos) e deixe para usar a mt_rand (preferencialmente, pois é a mais rápida) ou a rand (se performance não for um problema no seu caso) para todos os outros casos em que segurança/privacidade não forem preocupações.

Para qualquer coisa relacionada a criptografia e segurança da informação, encriptar, decriptar, gerar hashes, gerar salts, deve-se usar sempre um gerador "criptograficamente seguro", mesmo que em geral esses sejam os mais lentos. Isso porque se não tiver essa característica os mal-intencionados que estiverem de posse de alguns samples (amostras) de dados gerados a partir dele conseguem prever, estatisticamente, os números com maior probabilidade de serem gerados e têm mais chance de inutilizar a sua segurança. Portanto para esses casos sempre use essa random_int ou coisa melhor, caso surja futuramente.

Essa mt_rand pelo que entendi teve uma melhoria em relação a outros mas foi mais na questão da performance, usando o "Mersenne Twister", por isso é considerada "melhorada". Mesmo sendo mais rápido que os que eram usados antes, esse gerador ainda não é considerado criptograficamente seguro, conforme diz a documentação linkada, então evite usar em situações criptográficas. Use para gerar números da mega-sena, jogadas de dados, qual carta tirar do baralho, essas coisas mais triviais.

E por fim o rand é o piorzinho de todos, não é criptograficamente seguro e também pode não ser performático. Mas para situações triviais acho que isso não deve ser muito impactante.

Por fim tem a questão de que é essencial que o gerador criptograficamente seguro seja bem "semeado" quando é inicializado (a "semente" ou "seed" é o valor inicial no qual o gerador se baseia para começar a gerar outros valores). Senão dá para prever o que vai ser gerado até sem precisar de amostras prévias, já que o algoritmo gerador por melhor que seja em geral não escapa de ser pseudo-aleatório e determinístico (aleatoriedade real depende de equipamento do qual as pessoas normalmente não dispõem em computadores comuns). Se a biblioteca já providencia essa "semeadura" pra você de maneira segura, ótimo, senão pode ser que você tenha que se informar como providenciar na mão.

1

Você deve fazer log-in para responder a esta pergunta.

Esta não é a resposta que você está procurando? Pesquise outras perguntas com a tag .