Go 随机数 crypto/rand 与 math/rand 怎样选择

Go 里选随机数，先问一句：这个值被猜到以后会不会造成越权、伪造或泄露？如果答案是“会”，使用 crypto/rand；如果只是模拟、抽样、洗牌或需要固定种子复现测试，使用 math/rand。两者都叫 rand，但安全目标不同，不能靠“多加几位”互相替代。

官方资料：https://pkg.go.dev/crypto/rand　https://pkg.go.dev/math/rand

先给结论：随机数需求先分安全等级

一个实用门禁是：只要结果会进入认证、授权、找回、签名或秘密材料，就不要因为性能或代码短而选 math/rand。

触发场景：哪些输入必须交给 crypto/rand

crypto/rand 提供密码学安全的随机源。生成字节串时可以直接填充缓冲区；生成有上界的整数时使用 rand.Int，它返回半开区间 [0,max) 的均匀值，并把读取失败作为错误返回。

package main

import (
	"crypto/rand"
	"encoding/hex"
	"fmt"
	"math/big"
)

func main() {
	// 令牌材料使用 crypto/rand，避免把可预测序列当成秘密。
	buf := make([]byte, 16)
	if _, err := rand.Read(buf); err != nil {
		// 安全随机源不可用时让调用方感知失败，不降级到 math/rand。
		panic(err)
	}
	fmt.Println(hex.EncodeToString(buf))

	// Int 的上界不包含在结果中；max 必须大于零。
	n, err := rand.Int(rand.Reader, big.NewInt(100))
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	fmt.Println(n.Int64())
}

注意不要把错误处理改成“失败就换 math/rand 重试”。那会把安全属性变成隐式降级；更稳妥的做法是返回错误、停止当前操作，或由上层决定是否稍后重试。

流水线阶段：math/rand 如何保留可复现序列

math/rand 产生的是伪随机序列，适合模拟、抽样、测试夹具和非安全的洗牌。需要复现时，创建局部 Rand，不要依赖包级全局状态。这样测试之间不会因为执行顺序不同而互相影响。

package main

import (
	"fmt"
	"math/rand"
)

func main() {
	// 固定种子只用于测试或模拟，生产秘密不能使用这种序列。
	r := rand.New(rand.NewSource(20261031))
	for i := 0; i 

如果代码只是从一组候选项中抽取样本，math/rand 的 Intn、Perm 和 Shuffle 更贴近需求。若测试需要同一组输入，保留种子和局部 Rand 的创建位置，比调用已弃用的全局 Seed 更清晰。

门禁规则：并发、范围和弃用 API 怎么检查

• 范围先写清楚：Intn(n) 和 crypto/rand.Int 都使用半开区间，传入零或负数会触发边界问题。
• 局部 Rand 与底层 Source 不应被多个 goroutine 无保护地共享；需要并发时，在边界处加同步或按 goroutine 分配实例。
• 不要把 math/rand.Read 当成安全随机字节接口；官方文档已建议大多数场景改用 crypto/rand.Read。
• 如果需要确定性，使用 rand.New(rand.NewSource(seed))；不要用一个全局种子控制整个进程。

这里的“安全”不是速度更快或字符串更长，而是随机源的预测难度和使用场景。测试可以可预测，令牌不可以；把两条路径分开，审查时更容易发现误用。

失败处理：从 math/rand 切到 crypto/rand 的迁移边界

迁移时先找输出的去向，而不是只搜索函数名。若输出被拼进 Cookie、密码重置 URL、验证码、邀请链接或密钥派生输入，就把生成函数替换成 crypto/rand，同时保留错误返回；若输出只用于测试夹具或模拟数据，继续使用局部 math/rand.Rand。

不要在同一个辅助函数中用布尔参数切换“安全随机”和“可复现随机”，这会让调用方很难从代码上判断属性。建议拆成两个命名明确的函数，例如 NewSecureToken 和 NewTestSampler，让权限和测试边界在接口层就可见。

通知复盘：用一张清单固定团队选择

1. 先标记结果是否属于秘密、认证或授权材料。
2. 秘密材料统一走 crypto/rand，错误向上返回，不做不安全降级。
3. 模拟、抽样、洗牌和测试数据使用局部 math/rand.Rand。
4. 需要复现就保存种子和构造方式，不依赖全局随机状态。
5. 代码审查时检查范围、并发共享和已弃用 API。

常见问题

crypto/rand 一定比 math/rand 更适合所有随机需求吗？

不是。安全随机适合秘密材料，但模拟和测试更需要可复现、可控分布；先按结果用途选择。

固定种子能不能用来生成测试令牌？

可以用于测试夹具中的非安全占位数据，但不要把测试令牌的实现直接复用到生产认证流程。