Pythonのsecretsモジュールで安全な乱数とトークンを生成する方法

暗号学的に安全な乱数を生成したい場合は、Python標準ライブラリのsecretsモジュールを利用します。このモジュールは、セキュリティ強度の高いパスワードやアカウント認証用のトークンなど、機密性の高いデータを作成する際に特に有効です。

一般的なrandomモジュールは予測可能な擬似乱数を返すため、認証用途には適していません。その点、secretsモジュールはOSが提供する高品質な乱数源（CSPRNG）にアクセスします。

secretsモジュールのクラスや関数を使用するには、まずコード内でインポートします。

import secrets

乱数の生成

secretsモジュールは、オペレーティングシステムが提供する安全な乱数源へアクセスするために使用されます。乱数に関連する主なクラスと関数は以下の通りです。

クラス：secrets.SystemRandom

OSが提供する最高品質の乱数源を利用して乱数を生成するためのクラスです。

メソッド：secrets.choice(sequence)

空でないシーケンス（リストや文字列など）から要素をランダムに1つ選択して返します。

メソッド：secrets.randbelow(n)

0以上n未満（n自体は含まない）の範囲から整数を1つランダムに選んで返します。

メソッド：secrets.randbits(k)

ランダムなkビットを持つ整数を生成して返します。

トークンの生成

secretsモジュールは、安全なトークンの生成にも活用できます。この種のトークンは、パスワードリセット用の一時キーや複雑なURLの生成などに便利です。

トークン生成に関連する主なメソッドは以下の通りです。

メソッド：secrets.token_bytes([nbytes=None])

安全なトークン生成用として、nbytesバイトのランダムなバイト列を返します。nbytesが指定されない場合やNoneの場合は、デフォルト値（32バイト）が使用されます。

メソッド：secrets.token_hex([nbytes=None])

16進数形式のランダムなテキスト文字列を返します。返される文字列はnbytesバイトのランダムデータに対応し、各バイトは2桁の16進数字に変換されるため、文字列の長さはnbytes×2文字になります。nbytesを省略した場合もデフォルト値（32バイト）が適用されます。

メソッド：secrets.token_urlsafe([nbytes=None])

URLセーフなランダムなテキスト文字列を返します。テキストはBase64エンコードされており、平均して1バイトあたり約1.3文字が出力されます。

サンプルコード

import secrets
my_sequence = ['K','?','D',':','o','5','t','l','Y','0']
rand_pass = ''
for i in range(15):
   rand_char = secrets.choice(my_sequence)
   rand_pass += rand_char
print("Random Password is: " + rand_pass)
my_tok1 = secrets.token_hex(10) #長さ10のHEXトークンを生成
my_tok2 = secrets.token_hex(5)  #長さ5のHEXトークンを生成
print("First Token: " + my_tok1)
print("Second Token: " + my_tok2)

実行結果

Random Password is: YK0l:YD??lKKY?o
First Token: f3e68646dcf1082e1038
Second Token: e4ae3c2384

このように、secretsモジュールを使えば予測困難な安全な乱数やトークンを簡単に生成できます。パスワードやセッショントークンなど、セキュリティが求められる場面では、randomモジュールではなく必ずsecretsモジュールを使用しましょう。