Python产生token唯一值的算法性能比较

在很多场合的时候,我们都需要产生不重复的字符串来标志操作的唯一性,比如:HTTP请求中,我们需要产生SessionID,在数据存储的时候,我们也可能需要生成唯一的字符串来作为数据的ID以便我们进行索引。本文的由来是在使用tornado的时候,需要使用Session,Session需要有唯一的ID值。为了尽可能快速的生成安全可用的Session ID,而对当前的一些比较通用的生成方法进行了比较。为了方便说明,后继的所有说法均以token作为, 唯一字串等的统一表述。

在网络中比较流行的是使用uuid4().hex的方式来生成token,但另外一种声音是,uuid4().hex的安全性不高,需要使用安全性更高的算法来代替,后继出现了使用os.urandom(24),或者自行随机生成字符串的形式(使用的是os.urandom(16)),再到后来,使用OpenSSL和M2Crypto的方式来生成随机数。OpenSSL和M2Crypto需要Python安装pyOpenSSLM2Crypto。M2Crypto由于接触少,因此没有对M2Crypto进行测试。

 

测试环境:

CPU: Intel Xeon E3 3.30Hz 3.70Hz

Memory: 16GB

System: Windows 7 64-bits

# times:测试次数
# func: 要测试的函数名称
# 此方法是入口方法
# 各个算法以函数的形式定义,接受times参数即可——By MitchellChu
def crash_testx(times, func):
	import time
	print('\r\n--------------------------------------------')
	print("test function: %s" % func.func_name)
	print("begin time: %s" % time.strftime('%Y%m%d %X'))
	begin_time = time.time()
	(crashed_times, hash_data_len) = func(times)
	print("end time: %s" % time.strftime('%Y%m%d %X'))
	print("take time:%s" % (time.time() - begin_time))
	print("test times: %d, crashed times:%d, hash data length:%d" % (times, crashed_times, hash_data_len))
	print('--------------------------------------------\r\n')

 

产生方式(generate method)

长度(hash length)

组合范围

耗时(second/10million)

包含包(import packages)

base64.b64encode(os.urandom(24),['_','-']) 32 64^32 65.9289999008 base64, os
base64.b32encode(os.urandom(20)) 32 32^32 86.3580000401 base64, os
sha1(os.urandom(24)).hexdigest() 40 16^40 29.6259999275 os, hashlib
''.join(random.choice(alphabet_digits) for _ in range(32)) 32 62^32 214.484999895 random,string
binascii.b2a_base64(os.urandom(24))[:-1] 32 64^32 22.5640001297 os, binascii
(binascii.b2a_base64(os.urandom(24))[:-1]).translate(translationstr)* 32 64^32 24.5349998474 os, binascii
(binascii.b2a_base64(os.urandom(24))[:-1]).translate(translationstr)* 32 64^32 398.623999834 os, binascii
(binascii.b2a_base64(os.urandom(24))[:-1]).replace('/','_').replace('+','-')* 32 64^32 27.271999836 os, binascii
uuid4().hex 32 16^32 159.762000084 uuid
binascii.b2a_base64(OpenSSL.rand.bytes(24))[:-1] 32 64^32 61.1059999466 binascii,OpenSSL

* 星号表示的几个使用的都是binascii.b2a_base64来生成64位数据,不同的是:第一个translate中的translationstr是全局生成的,而第二个translate中的translationstr是在每次生成时生成,测试的时间来看,每次生成需要耗费大量时间。最后为了比较,使用了两个replace来进行对照。

从测试的结果来看,性能最佳的为binascii.b2a_base64

binascii.b2a_base64(os.urandom(24))[:-1]

 其次性能非常棒的是

sha1(os.urandom(24)).hexdigest()

从生成的覆盖范围来看,SHA1生成的会少于。但base64中有两个特殊字符(这需要注意传入的字节数),因此在有些时候并不适合。

uuid4().hex在测试中看来确实性能不好,仅略优于自定义token生成的方法(random.choice)。

OpenSSL生成的token安全性具体比os.urandom优多少,并无测试,也并不太清楚具体的实现细节,哪位知道,可以说明下。:P

 

结论:

  1. 可以用base64的地方,选择binascii.b2a_base64是不错的选择 —— 根据W3的Session ID的字串中对identifier的定义,Session ID中使用的是base64,但在Cookie的值内使用需要注意“=”这个特殊字符的存在;
  2. 如果要安全字符(字母数字),SHA1也是一个不错的选择,性能也不错;

 

参考:

 

 

Sunday, November 08, 2015 | 其他技术

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  一枚成分复杂的网络IT分子,常年游弋于电子商务,属于互联网行业分类中的杂牌军。当前正在待业中...