如何從秘密字母數字密鑰生成非週期性的、理論上無限的數字序列
是否有算法可以基於字母數字密鑰創建非週期性的、理論上無限的數字序列？這個想法是從一個秘密的字母數字密鑰中產生始終相同的唯一序列，其中該序列不會洩漏有關使用的密鑰的資訊，並且從加密的立場看起來足夠隨機。如果密鑰只改變一點，則模式完全不同。有沒有一種已知的安全方法來產生這個？
這裡有很多選項，因為您基本上可以使用任何具有單個鍵輸入和可配置輸出量的算法：
- 一個 DRBG（或 CSPRNG），例如Hash_DRBG 或 CTR_DRBG；
- 流模式下的流密碼或分組密碼，例如計數器模式下的 Salsa20 或 AES；
- KBKDF，例如 HKDF；
- XOF，例如 SHAKE256 (SHA-3)。
原則上，DRBG（確定性隨機位生成器）似乎是最佳選擇。DRBG 基本上將種子轉換為隨機字節流。然而，它可能會要求重新播種，這可能是個問題。要解決此問題，只需在流中的同一點繼續為其提供相同的值或零字節，就可以了。此外，DRBG 需要明確定義；一些程式 API 會在沒有通知的情況下更改算法。這可能意味著幾乎沒有可用的實現——如果有的話，因為它們中的大多數只是為了返回不可預測的隨機數而設計的。請注意，DRBG 也稱為 CSPRNG - 一種加密安全的偽隨機數生成器，有時也稱為 PRNG。
流密碼採用對稱密鑰（可能還有 IV）並將其轉換為由幾乎無限量的字節組成的偽隨機密鑰流。這是完全確定的，不需要重新播種。請注意，此密鑰流是為加密而不是隨機創建的。計數器（CTR 或 SIC）模式加密的一個奇怪特性是它從不重複一個塊，這將它與隨機字節流區分開來。然而，隨機創建例如兩個相同的 128 位塊的機會無限小，因此這不應該造成問題。
KBKDF - 基於密鑰的密鑰派生函式 - 例如 HKDF 通常可以被視為具有提取和擴展階段。首先在提取過程中將初始密鑰中的熵放入狀態。然後使用此狀態生成幾乎無限量的字節。這稱為擴展階段。這種方法的問題是大多數 KDF 都希望預先定義輸出大小。
XOF - 可擴展輸出函式 - 可以通過使用密鑰作為 XOF 的輸入並將隨機流定義為 XOF 的輸出來使用。這可能是最容易使用的功能。輸入不必是特定的大小，並且該函式被定義為流出資訊。然而，主要的已知 XOF、SHAKE128 和 SHAKE256 是 SHA-3 規範的一部分，可能不適用於所有執行時。
要使用您的字母數字鍵，您首先需要將其轉換為您決定使用的功能可接受的鍵。首先，您將使用字元編碼（如 ASCII（或 UTF-8，相當於同一件事））將其轉換為二進制。
您可能需要使用 KDF 或散列來生成正確大小的密鑰，以防您的 DRBG 或密碼需要特定大小的密鑰。一般來說，散列的最左邊字節也足夠了。
通常，上述所有功能都是單向功能，因此您無法將它們轉換回您的字母數字鍵*，除非強制使用字母數字鍵*。它們都使用確定性（因此是可重複的）算法來生成字節流。
XOF 函式似乎是主要的競爭者，因為它們是為流式傳輸而設計的，並且可以接受任何大小的輸入數據。
計數器模式下的 AES + 作為 KDF 的散列來創建密鑰 - 是一個非常好的競爭者，如果僅僅是因為它幾乎普遍可用，那麼絕對不可能檢索密鑰並且輸出可能足夠好。