[其他] 跟踪CMD中的随机数%random%

vsbat

【内容已更新】

%random% 是个CMD(bat)中的一个系统变量用途就如他的名字一样返回给出一个随机数，比如 echo %random%,就是显示一个随机数.
见batman的探讨(http://bbs.bathome.net/thread-10141-1-1.html)，于是也好奇就大致跟踪了一下CMD的处理过程。
前边不说，当CMD识别 random 这个关键字之后，直接调用位于 msvcrt.lib 中的 函数 rand();
；--------------------------------------------------------------
49E82D20 > \68 3C2DE849 PUSH cmd.49E82D3C ; UNICODE "RANDOM"
49E82D25 . FF75 08 PUSH DWORD PTR SS:[EBP+8] ; 这里是我们的关键字"random"
49E82D28 . FFD3 CALL EBX ;一个比较字符串的函数
49E82D2A . 59 POP ECX
49E82D2B . 59 POP ECX
49E82D2C . 85C0 TEST EAX,EAX
49E82D2E . 0F84 AF250100 JE cmd.49E952E3 ;若返回值为0 则跳转，跳转后就是到了下面这条
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
49E952E3 > \FF15 AC10E849 CALL DWORD PTR DS:[<&msvcrt.rand>] ; 这里就是调用msvcrt.dll里的rand函数,看的出这个函数无参数
；--------------------------------------------------------------

下面我们到msvcrt.dll里看看这个rand函数到底做了什么. 下面这个就是rand函数

msvcrt&rand()函数  ;以下就是msvcrt&rand函数，简化下给大家看

push 1
call FlsGetValue  ;返回值eax 是一个结构的指针（这个结构与纤程有关，我们不管其具体含义）
mov ecx,[eax + 14h]  ;[eax + 14h]对我们的随机数 至关重要 ！从计算过程可以看出,它直接影响随机数的计算！
imul ecx,ecx,343FDh  ;ecx里就是从[eax + 14h]取出来的值，看它在计算了
add ecx,269EC3h
mov [eax + 14h],ecx  ;这里更新了 [eax + 14h]，这样下次我们再取随机数，再用到[eax + 14h]，那么他已经不是原来的值了
mov eax,ecx   ;这样每一次的数值才可能不同
shr eax,10h
and eax,7FFFh  ;与运算保证了随机数的范围0~32767。此时的eax中的值就是 我们最后 得到的%random%的值
复制代码

上哪个面说了 [eax + 14h] 里的内容对我们随机数至关重要，那么它的初始值是多少呢？ 也就是说 一个随机数没取呢，rand函数
没有改变过它呢
cmd.exe把它置为多少呢？？ 其实它就是我们的 随机数种子 ，产生伪随机数的原因就是种子未与时间关联。
那么我们的cmd.exe最初把[eax + 14h]置为了与时间有关的量了吗？？？
答案是：是的。（原谅我上次轻率地说与时间无关）
经过又一轮苦苦的跟踪调试，终于找到了以下两个函数，大家一看函数名字就明白了 ~~~哈哈
这两个函数的执行时在 系统初始化完后，cmd.exe进程自身初始化时主动调用的:
他们就是:
;===============================================================
49F457E0   .  56            PUSH ESI                                      ; /timer
49F457E1   .  FF15 8410F449 CALL DWORD PTR DS:[<&msvcrt.time>]            ; \time
49F457E7   .  50            PUSH EAX                                      ; /seed
49F457E8   .  FF15 8810F449 CALL DWORD PTR DS:[<&msvcrt.srand>]           ; \srand
;===============================================================
看哪！ 是 time 函数 和 srand 函数，一个是内部调用API GetSystemTimeAsFileTime（获取当前的系统时间和日期)
并进行一系列运算返回一个值
一个是把刚刚返回的值作为参数，并修改 [eax + 14h]。综合起来就是以时间作为随机数种子！
好了，到这里我们认识到了，cmd.exe初始化时调用msvcrt.dll里的time和srand函数作为随机数种子
之后若用户使用 %random% 则调用msvcrt.dll 里的 rand 函数。
这与C里的rand（）函数就很类似了！因此
若真要比就是 大同小异。
我们的 %random% 很不错啊！
;/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
总结:

1。当多次双击时实质是打开多个CMD.EXE进程，这些进程之间是不相关的，无联系，但是为什么它们的随机数这么接近？
     原因可能就是 打开时间接近 随机数种子 接近，导致随机数接近
2。在同一个进程中，多次调用%random%结果可以说肯定是随机的，因为MOV DWORD PTR DS:[EAX+14],ECX 改变了随机数种子，
     每一次都将它变化.
3。对于for语句内部的确是与预处理有关，就如这个

@echo off
for /l %%a in (1,1,10) do echo %random%
pause>nul
复制代码

它的执行是，执行时处理%random%然后就echo random的值10次，其间不再调用 msvcrt.dll 里的 rand 函数，大家知道，这就意味着，
它只负责把变量处理一次，然后自己找个地方存起来，以后for里面do后的命令都用它自己存起来的这个值，不再重新获得变量的值！
而开启了 变量延迟 的是：每次 都重新 调用 msvcrt.dll 里的 rand 函数，即每次系统都主动更新变量，不自己存储。

【内容 已更新，找到了随机数种子 ~~~ 就是 时间 】

[ 本帖最后由 vsbat 于 2010-12-2 00:12 编辑 ]

vsbat

汇编看着可能比较乱 ~~~ 排版不知道怎么就这样了
想看的可以复制到 记事本里 效果好点，加了 code 标签后更乱了，就没加

另:

测试环境 ： Win 7 Home Basic

zqz0012005

我感觉基本上所有程序员都对批处理不屑一顾，但终于偶尔发现还是有些人对这个东西有点研究。

期待更多人一起把cmd.exe彻底破解！对命令、脚本的解析原理和流程等从根本上给出解释。

netbenton

同一cmd进程里的%random%是和时间扯不上一点关系，但是很不幸的是，这个始起“随机数种子”就是与从电脑开机至今的毫秒数有关。

写一个
    aaa.bat 只有一行:
echo %random%

然后，在cmd窗口运行：
for /l %a in (1,1,100) do start aaa.bat

就可以证实，不信，你把电脑的时间改变，然后再重运行一次看看。


至于：
for /l %%a in (1,1,10) do echo %random%

的每次的结果都一样，则是批处理的预处理问题。
比如，结果都显示：12345

其实就是经预处理先扩展了%random%=12345，然后得到以下式子：

for /l %a in (1,1,10) do echo 12345

当然每次结果都一样了。

[ 本帖最后由 netbenton 于 2010-11-26 23:20 编辑 ]

netbenton

又测试了一下，发现，并不是与系统开机时间有关，而是直接与系统时间有关，

同样用上一面的aaaa.bat

再进行以下测试：
bbbb.bat

echo; 0:00:00.00 | time
ping -n 3 127.1 >nul
start aaaa.bat %time%

echo; 1:00:00.00 | time
ping -n 3 127.1 >nul
start aaaa.bat %time%

echo; 2:00:00.00 | time
ping -n 3 127.1 >nul
start aaaa.bat %time%

echo; 3:00:00.00 | time
ping -n 3 127.1 >nul
start aaaa.bat %time%

echo; 4:00:00.00 | time
ping -n 3 127.1 >nul
start aaaa.bat %time%

echo; 5:00:00.00 | time
ping -n 3 127.1 >nul
start aaaa.bat %time%

echo; 6:00:00.00 | time
ping -n 3 127.1 >nul
start aaaa.bat %time%

echo; 7:00:00.00 | time
ping -n 3 127.1 >nul
start aaaa.bat %time%

echo; 8:00:00.00 | time
ping -n 3 127.1 >nul
start aaaa.bat %time%

echo; 9:00:00.00 | time
ping -n 3 127.1 >nul
start aaaa.bat %time%

echo; 10:00:00.00 | time
ping -n 3 127.1 >nul
start aaaa.bat %time%

echo; 11:00:00.00 | time
ping -n 3 127.1 >nul
start aaaa.bat %time%
复制代码

可以看出，cmd 里第一次调用%random%绝对的和时间有关

再做一次实验，把 aaaa.bat再增加几行， 改成以下：
echo %random%
echo %random%
echo %random%

然后运行两次 bbbb.bat ，

哇~~~~

只要第一次调用 %random% 的结果相同则后面的全都对应的相同，可见，%random%是以上一次的结果进行一定运算所得。

vsbat

嗯 ~~ 我明天 继续挖挖 ~~ 是个 问题

感觉应该 与时间有关联~

[ 本帖最后由 vsbat 于 2010-11-27 00:35 编辑 ]

cjiabing

个个都是高手！~
看来上次我说的那个不幸言中：random是伪随机数，而time才是真随机数！~

vsbat

谢 netbenton ，是他催使我继续跟踪了一番~~~

以前 以为 时间种子初始值是与时间无关的 --- 但

跟踪后 发现 人家 CMD 居然 调用 了 msvcrt.dll 里的 time 函数 和 srand 函数，来实现以 时间 作为 随机数种子 ！
这就能解释 为什么连续多次 打开 同一个 echo  %random% 的bat 其显示的 数值 接近了！

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cjiabing

用时间和随机数表重新做%random%

03 47 43 73 86 36 96 47 36 61 46 99 69 81 62 
97 74 24 67 62 42 81 14 57 20 42 53 32 37 32 
16 76 02 27 66 56 50 26 71 07 32 90 79 78 53 
12 56 85 99 26 96 96 68 27 31 05 03 72 93 15 
55 59 56 35 64 38 54 82 46 22 31 62 43 09 90 
16 22 77 94 39 49 54 43 54 82 17 37 93 23 78 
84 42 17 53 31 57 24 55 06 88 77 04 74 47 67 
63 01 63 78 59 16 95 55 67 19 98 10 50 71 75 
33 21 12 34 29 78 64 56 07 82 52 42 07 44 28 
57 60 86 32 44 09 47 27 96 54 49 17 46 09 62 
18 18 07 92 46 44 17 16 58 09 79 83 86 19 62 
26 62 38 97 75 84 16 07 44 99 83 11 46 32 24 
23 42 40 54 74 82 97 77 77 81 07 45 32 14 08 
62 36 28 19 95 50 92 26 11 97 00 56 76 31 38 
37 85 94 35 12 83 39 50 08 30 42 34 07 96 88 
70 29 17 12 13 40 33 20 38 26 13 89 51 03 74 
56 62 18 37 35 96 83 50 87 75 97 12 25 93 47 
99 49 57 22 77 88 42 95 45 72 16 64 36 16 00 
16 08 15 04 72 33 27 14 34 09 45 59 34 68 49 
31 16 93 32 43 50 27 89 87 19 20 15 37 00 49 
复制代码

powerbat

计算机实现的随机算法大多为伪随机。
时间不应该是随机数吧？只是我们“获取时间”这个动作才是随机的。
（当然如果从相对论来看，时间是与物质相关的，物质的变化如果是随机的，时间就是随机的。但宇宙中的物质的变化在某些尺度（宏观）是有规律的，在另一些尺度（微观）是随机的，它们是如何影响时间的？天啊，这在我想像力之外...）

jqrung

效果不错噢  学习啦

ht河豚

看来,%random%要改进啊