A aleatoriedade está relacionada ao conceito de **imprevisibilidade**: dado um número (ou sequência de números) você ser incapaz de prever qual será o próximo número. Além disso, outros requisitos podem estar presentes, como a probabilidade de cada número dentro do domínio ser sorteado (que, em geral, deve ser a mesma).

Os computadores em geral são **determinísticos**, ou seja: o mesmo programa executado duas vezes com todas as entradas idênticas irão produzir duas saídas idênticas. Por essa razão, uma **fonte externa** é necessária para se produzir resultados realmente aleatórios. Isso não é algo que o computador consiga produzir por si só.

Como uma fonte dessas raramente está presente, diversos algoritmos foram concebidos para produzir sequências de números que são - [até certo grau][1] - indistinguíveis de uma sequência aleatória, a partir de um único valor de partida (semente, ou *seed*). Esse valor de partida tem de ser diferente a cada invocação do programa, mas não precisa necessariamente ser aleatório, por isso uma fonte muito utilizada é o relógio do sistema. Algoritmos desse tipo são chamados de **[Geradores de Números Pseudo-Aleatórios (PRNG)][2]**.

Algumas aplicações, como criptografia, exigem que as sequências geradas sejam realmente imprevisíveis sem o conhecimento da(s) fonte(s) externa(s). Um PRNG comum pode ter sua semente "adivinhada" após a observação de um número finito (e computacionalmente falando, não muito grande) de números gerados anteriormente. Isso não é um problema em domínios como simulações (pois basta que a sequência *pareça* aleatória), mas quando a segurança de um sistema e/ou a confidencialidade de uma comunicação depende dessa aleatoriedade, um algoritmo mais sofisticado se faz necessário (um [CSPRNG][3] - PRNG Criptogtraficamente Seguro).

Uma forma de se fazer isso é gerar uma sequência de números pseudo-aleatórios usando como semente uma chave secreta. Isso é feito através de um simples contador (zero, um, dois...) onde cada elemento é criptografado ou hasheado com o auxílio dessa chave. Essa é, inclusive, a maneira como a maioria das [cifras de fluxo (*stream cipher*)][4] funcionam: gere uma sequência aleatória de bytes, e combine essa sequência com os dados usando XOR.

Quando uma semente secreta não está disponível, então só resta recorrer a outras fontes externas, como mencionado anteriormente. Vários eventos do próprio computador podem ser considerados "imprevisíveis", como: a) as teclas digitadas pelo usuário ou o movimento do mouse; b) a data de criação dos diversos arquivos (ou mesmo seu conteúdo); c) os dados históricos de utilização da CPU; etc. Nem sempre a **entropia** (desordem, imprevisibilidade) desses eventos é suficiente, mas sua combinação com um PRNG pode aumentar amplamente a qualidade do mesmo. Como mencionado em [outra resposta][5], os números gerador por um PRNG comum começam a repetir após um determinado período. Se o mesmo for combinado com dados de fontes externas ([mistura, ou *mixing*][6]) esse período pode ser bastante alongado - o que é suficiente para muitas aplicações práticas.

Por fim, se nada disso for suficiente, só resta o uso de módulos de hardware (provavelmente envolvendo mecânica quântica) ou dados de sistemas externos. O site [random.org][7], por exemplo, gera uma sequência de números aleatórios baseado em informações atmosféricas (*atmospheric noise*) - que são tão imprevisíveis com a tecnologia atual que podem ser considerados "realmente aleatórios". Naturalmente, não se deve usá-los para operações confidenciais (como a geração de senhas e chaves) pois eles provém de terceiros, mas para aplicações científicas ou talvez sorteios em jogos de azar, eles podem ser uma boa alternativa.


  [1]: http://en.wikipedia.org/wiki/Randomness_test
  [2]: http://pt.wikipedia.org/wiki/Gerador_de_n%C3%BAmeros_pseudoaleat%C3%B3rios
  [3]: http://pt.wikipedia.org/wiki/CSPRNG
  [4]: http://pt.wikipedia.org/wiki/Cifra_de_fluxo
  [5]: https://pt.stackoverflow.com/a/9030/215
  [6]: http://ieeexplore.ieee.org/xpl/login.jsp?tp=&arnumber=5711011&url=http://ieeexplore.ieee.org/iel5/92/4359553/05711011.pdf?arnumber=5711011
  [7]: http://www.random.org/