JVM 参数 java.security.egd 详解

1. 概述

在启动 Java 虚拟机（JVM）时，我们可以通过设置各种系统属性来调整其行为。其中有一个不太常见但非常关键的参数是 java.security.egd。

本文将带你深入了解这个参数的作用、使用方式以及它对 SecureRandom 类的影响。

2. 什么是 java.security.egd？

java.security.egd 是一个 JVM 系统属性，用于控制 SecureRandom 类的初始化行为。

和其他 JVM 属性一样，它通过 -D 参数在启动命令中指定：

java -Djava.security.egd=file:/dev/urandom -cp . com.baeldung.java.security.JavaSecurityEgdTester

⚠️ 注意：如果你使用的是 Java 8 或更高版本，并且运行在 Linux 上，JVM 默认已经使用 file:/dev/urandom，所以这个参数可能不会产生明显效果。

3. java.security.egd 有什么作用？

当我们第一次调用 SecureRandom.nextBytes() 时，JVM 会读取配置文件 java.security，其中包含如下配置项：

securerandom.source=file:/dev/random

✅ 安全提供者（如默认的 sun.security.provider.Sun）在初始化时会读取这个配置。

当我们设置了 java.security.egd 后，它可能会覆盖 securerandom.source 的值，从而影响熵源（Entropy Gathering Device, EGD）的选择。

📌 熵源是 SecureRandom 生成随机数时用来获取种子数据的来源。

在 Java 8 及以前，配置文件路径为：

$JAVA_HOME/jre/lib/security/java.security

Java 9 及以后变为：

$JAVA_HOME/conf/security/java.security

⚠️ 但注意：这个参数是否生效，取决于具体的安全提供者的实现。

4. java.security.egd 可以设置哪些值？

常见的取值如下，以 URL 格式表示：

• file:/dev/random
• file:/dev/urandom
• file:/dev/./urandom

这些值在 Unix-like 系统中对应内核提供的熵设备：

• /dev/random：阻塞式熵源，等待足够熵数据才返回
• /dev/urandom：非阻塞式熵源，使用已有熵生成伪随机数

📌 不同平台、Java 版本、安全配置下，这些值的效果可能不同。

5. 为什么 file:/dev/./urandom 很特别？

首先我们来区分一下 /dev/random 和 /dev/urandom：

特性	/dev/random	/dev/urandom
阻塞	✅ 是	❌ 否
使用场景	高安全性，如密钥生成	日常加密用途

在 Java 中，如果使用 file:/dev/random 或 file:/dev/urandom，SeedGenerator 会调用平台本地实现。

但 file:/dev/./urandom 这种写法（注意中间的 ./）会让 JVM 视为一个普通 URL，绕过某些平台特定的行为。

✅ 在 Linux 上，它等价于 /dev/urandom，并且不会阻塞。

❌ 但在 Windows 上没有这个文件，会导致 JVM 退化到备用机制，初始化可能延迟 5 秒。

6. SecureRandom 的演进历史

随着 Java 版本的演进，java.security.egd 的行为也在变化：

• Java 1.4

  • 存在 /dev/random 阻塞问题（JDK-4705093）

• Java 5

  • 修复上述问题
  • 引入 NativePRNG，但需手动配置
  • SHA1PRNG 可能阻塞，除非使用 file:/dev/urandom

• Java 8

  • JEP 123：可配置的安全随机数生成
  • 新增 SecureRandom.getInstanceStrong()
  • ✅ 不再需要 file:/dev/./urandom 这种绕过方式

• Java 9

  • JEP 273：基于 DRBG 的 SecureRandom 实现
  • 支持 NIST 推荐的确定性随机数生成器

📌 了解这些历史有助于你判断当前 Java 版本下 java.security.egd 是否有效。

7. 实战测试 java.security.egd 的效果

最好的验证方式是跑一下代码。我们写一个测试类：

public class JavaSecurityEgdTester {
    public static final double NANOSECS = 1000000000.0;

    public static void main(String[] args) {
        SecureRandom secureRandom = new SecureRandom();
        long start = System.nanoTime();
        byte[] randomBytes = new byte[256];
        secureRandom.nextBytes(randomBytes);
        double duration = (System.nanoTime() - start) / NANOSECS;

        System.out.println("java.security.egd = " + System.getProperty("java.security.egd") + " took " + duration + " seconds and used the " + secureRandom.getAlgorithm() + " algorithm");
    }
}

然后运行测试：

java -Djava.security.egd=file:/dev/random -cp . com.baeldung.java.security.JavaSecurityEgdTester

输出示例：

java.security.egd=file:/dev/random took 0.692 seconds and used the SHA1PRNG algorithm

继续测试不同值：

java -Djava.security.egd=file:/dev/urandom -cp . com.baeldung.java.security.JavaSecurityEgdTester
java -Djava.security.egd=file:/dev/./urandom -cp . com.baeldung.java.security.JavaSecurityEgdTester
java -Djava.security.egd=baeldung -cp . com.baeldung.java.security.JavaSecurityEgdTester

📌 在 Windows 上，使用 file:/dev/random 或 file:/dev/urandom 通常很快，但使用其他值（如 baeldung）会卡 5 秒以上。

8. 使用 SecureRandom.getInstanceStrong() 会怎样？

Java 8 引入了 SecureRandom.getInstanceStrong() 方法，它会返回平台最强的随机数生成器。

我们替换一下代码：

SecureRandom secureRandom = SecureRandom.getInstanceStrong();

再次运行测试：

java -Djava.security.egd=file:/dev/random -cp . com.baeldung.java.security.JavaSecurityEgdTester

📌 在 Windows 上，即使设置 java.security.egd=baeldung，也会快速返回，且算法变为 Windows-PRNG：

java.security.egd=baeldung took 0.003 seconds and used the Windows-PRNG algorithm

9. 如何为算法提供种子？

加密中的随机数必须是不可预测的，否则会带来安全隐患。

✅ SecureRandom 通过收集系统熵（如鼠标、键盘输入）来生成种子。

在 Linux 上，熵源通常积累在 /dev/random 中。

❌ Windows 没有 /dev/random 文件。如果设置 -Djava.security.egd=file:/dev/random，默认算法 SHA1PRNG 会使用微软的加密 API 来获取熵。

10. 虚拟机环境下的问题

在虚拟机（VM）中，熵源可能严重不足：

• VM 没有物理设备（如鼠标、键盘）
• /dev/random 的熵积累缓慢
• ❌ SecureRandom 初始化可能被阻塞

🔧 解决方案：

• 在 Red Hat Linux 上，可以配置 virtio-rng 设备，从宿主机获取熵
• 或者使用 haveged、rng-tools 等工具增强熵源

11. 故障排查建议

如果你的应用在生成随机数时卡住，特别是使用了如下技术栈：

• Spring Boot + 内嵌 Tomcat
• Tomcat 用 SecureRandom 生成 session ID

⚠️ 当你看到类似日志：

Creation of SecureRandom instance for session ID generation using [SHA1PRNG] took [5,123] milliseconds.

📌 立即尝试设置 -Djava.security.egd=file:/dev/./urandom 或其他非阻塞值。

12. 总结

java.security.egd 是一个影响 SecureRandom 行为的 JVM 参数，尤其在 Linux 和低版本 Java 中更为关键。

📌 要点回顾：

• 它影响熵源的选择
• 在不同平台、Java 版本中表现不同
• 虚拟机环境需要特别注意熵源不足问题
• 使用 getInstanceStrong() 时，该参数可能无效

📚 更多资料：

• JCA 参考指南 - SecureRandom 部分
• SecureRandom API 文档
• 关于 urandom 的常见误解

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