Есть ли существенная разница между использованием встроенного генератора случайных чисел и использованием криптографического генератора случайных чисел?

Некриптографические «случайные» источники не подходят для криптографических целей, потому что, хотя они могут давать значения, которые действительно отличаются, значения могут по крайней мере...

• возможно, иметь предсказуемое начальное число (часто время - прогнозирование запуска программы может сократить реальную энтропию до нескольких порядков значений)
• возможно, полагаться на другую низкую энтропию системы (рассмотрите клонированную виртуальную машину между запусками)
• вести себя плохо или быть логически менее сложным в разных средах (возможно, они используют size_t, а затем нацелены на 16- или 32-битный микроконтроллер)
• происходят из довольно ограниченного пула (для крайнего случая см. DOOM m_random.c)
• даже если пул велик, подмножества результатов может быть достаточно для прогнозирования предстоящих значений, если порядок всегда одинаков.
• не производиться за постоянное время (потенциально утечка информации о внутреннем состоянии)

Да

Это огромная разница.

Существует четыре класса «случайных» чисел, классифицируемых по пересечению двух основных свойств:

         insecure                secure
   ┌──────────────────┐   ┌──────────────────┐
 p │       PRNG       │   │      CSPRNG      │
 s ├──────────────────┤   ├──────────────────┤
 e │      rand()      │   │                  │
 u │       LCG        │   │   /dev/urandom   │
 d │ Mersenne Twister │ ← │   MS CryptoAPI   │
 o │    XOR Shift     │   │  (and many more) │
   │       etc        │   │                  │
   └──────────────────┘   └──────────────────┘
                                   ↑
   ┌──────────────────┐   ┌──────────────────┐
   │       TRNG       │   │      STRNG       │
 t ├──────────────────┤   ├──────────────────┤
 r │  Noise Sampling  │   │  (a TRNG that    │
 u │ Radioactive Decay│   │     has been     │
 e │ Lightning Strikes│ → │   unbiased, or   │
   │ Double Pendulums │   │    “whitened” )  │
   │       etc        │   │                  │
   └──────────────────┘   └──────────────────┘

Псевдослучайные числа — это то, о чем люди склонны думать, когда мы говорим «библиотека случайных чисел».

Небезопасные номера полезны только для таких вещей, как видеоигры и другие некритические вещи.

Однако все, что связано с безопасностью или криптографией, должно исходить от безопасной стороны. Поскольку можно исчерпать STRNG, мы используем CSPRNG практически для всего. CSPRNGS не менее безопасны, чем STRNG.

^{The arrows in the above diagram show the direction of travel for things like initialization and entropy renewal — something you probably don’t have to care about.}

Стандартная библиотека C++, за одним (возможным) исключением, представляет собой небезопасные PRNG.

Единственный CSPRNG в стандартной библиотеке (вероятно) — это std::random_device, и это отстой. (Его различные реализации значительно улучшились с момента его появления, но это все еще действительно ужасная вещь. Я так ее ненавижу, что даже написал небольшую библиотеку, чтобы заменить ее в 2017 году: https://github.com/Duthomhas/ CSPRNG )

Однако, если вы работаете с конкретным криптографическим API, придерживайтесь его. Возможно, он не особенно дружелюбен к C++, но предоставляет превосходные средства для того, что вы собираетесь с ним делать.

Если вы действительно хотите узнать больше об этом, я рекомендую пройти университетский курс где-нибудь на уровне 300. Большая часть материала, который вы можете найти в Интернете о криптографии и безопасности, разбавлена ​​чепухой, написанной людьми из лучших побуждений, которые не знают, о чем они говорят, оставляя новичкам действительно запутанное представление обо всем этом.

^[1]