Tạo Base64 ngẫu nhiên

Byte, ký tự và entropy

Độ mạnh của một chuỗi ngẫu nhiên được đo bằng số bit entropy. Mỗi byte ngẫu nhiên đóng góp 8 bit, nên 16 byte cho 128 bit và 32 byte cho 256 bit. Base64 chỉ thay đổi cách viết các byte đó: mỗi ký tự mang 6 bit, và cứ 3 byte trở thành 4 ký tự. Công cụ hiển thị entropy của mỗi chuỗi để bạn kiểm tra nhanh.

Với đơn vị byte, đầu ra khi giải mã cho đúng chừng ấy byte ngẫu nhiên, đây chính là điều mà khóa và khóa bí mật cần. Với đơn vị ký tự, bạn nhận được chính xác số ký tự đã đặt, mỗi ký tự được chọn ngẫu nhiên với xác suất đều nhau từ bảng 64 ký tự; hãy dùng đơn vị này khi hệ thống yêu cầu token có độ dài cố định và lưu nó dưới dạng văn bản.

Giá trị Base64 ngẫu nhiên được dùng ở đâu

• Khóa bí mật JWT. RFC 7518 yêu cầu khóa HMAC dài ít nhất bằng đầu ra của hàm băm: 32 byte cho HS256, 48 byte cho HS384 và 64 byte cho HS512. Một số thư viện dùng nguyên chuỗi bí mật, số khác lại giải mã Base64 trước, vì vậy hãy kiểm tra xem thư viện của bạn cần dạng nào. Công cụ giải mã JWT xác minh chữ ký từ HS256 đến HS512 với cả hai dạng khóa bí mật, còn công cụ tạo HMAC nhận khóa ở dạng văn bản, hex hoặc Base64.
• Khóa ứng dụng. Chẳng hạn, Laravel lưu khóa mã hóa 32 byte trong tệp .env dưới dạng APP_KEY=base64:..., đúng định dạng của một chuỗi 32 byte do công cụ này tạo ra.
• Kubernetes Secret. Giá trị trong data phải là Base64 tiêu chuẩn có phần đệm. Chuỗi được tạo theo đơn vị byte, với Biến thể Tiêu chuẩn và Phần đệm được bật, có thể đặt thẳng vào đó, và Pod sẽ nhận được các byte ngẫu nhiên thô. Nếu ứng dụng cần chính văn bản Base64, hãy đặt nó trong stringData.
• Token trong URL. Liên kết đặt lại mật khẩu, mã mời và các token khác được truyền qua URL nên dùng biến thể an toàn cho URL, vốn thay + và / bằng - và _. Xem chi tiết tại Base64URL.

Vì sao dùng crypto.getRandomValues thay vì Math.random

Math.random() là bộ sinh số ngẫu nhiên đa dụng và nhanh. Đầu ra của nó không được thiết kế để khó đoán, và với một số engine JavaScript, trạng thái bên trong có thể được khôi phục chỉ từ vài giá trị. Công cụ này dùng crypto.getRandomValues(), bộ sinh số ngẫu nhiên an toàn về mặt mật mã được hệ điều hành cung cấp hạt giống (seed), cùng loại nguồn ngẫu nhiên với openssl rand và mô-đun secrets của Python. Các giá trị được tạo trên thiết bị của bạn và không bao giờ được gửi đi hay lưu trữ.

Tạo Base64 ngẫu nhiên bằng mã

# Shell: 32 byte ngẫu nhiên dạng Base64 (44 ký tự)
openssl rand -base64 32
head -c 32 /dev/urandom | base64

# Python
import base64, secrets
base64.b64encode(secrets.token_bytes(32)).decode()
secrets.token_urlsafe(32)        # an toàn cho URL, không phần đệm, 43 ký tự

// Node.js
const crypto = require('crypto');
crypto.randomBytes(32).toString('base64');
crypto.randomBytes(32).toString('base64url');   // an toàn cho URL, không phần đệm

// Trình duyệt
const bytes = crypto.getRandomValues(new Uint8Array(32));
btoa(String.fromCharCode(...bytes));