本文關(guān)鍵詞：一種組合式隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的設(shè)計與實現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 隨機(jī)數(shù)生成器 安全性 偽隨機(jī)數(shù) 真隨機(jī)數(shù)

【摘要】：目前,隨機(jī)數(shù)發(fā)生器在密碼學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛,隨著加密技術(shù)的發(fā)展,解密技術(shù)也迅速地發(fā)展著,有一些解密公司甚至聲稱只要有足夠的時間和金錢就可以解密所有的加密芯片,本文設(shè)計的是可以具有成本效益且安全的隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊。本文設(shè)計了一種組合隨機(jī)數(shù)序發(fā)生器,利用硬件電路和單片機(jī)STM32來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采樣、算法和數(shù)據(jù)處理功能,本文對隨機(jī)序列的生成原理和相關(guān)的測試方法及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了深入的研究和討論。在硬件電路方面,利用了振蕩采樣法和直接放大法組合的方式來產(chǎn)生真隨機(jī)數(shù),在算法方面,首先,由真隨機(jī)數(shù)模塊提供隨機(jī)的初始種子和參數(shù);然后利用主算法生成“0”和“1”等概率的序列;其次,對產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行重新排序;最后,SHA_512安全散列算法是用來進(jìn)一步發(fā)散序列,為序列增強隨機(jī)性。該算法引入不確定度和高速轉(zhuǎn)換,根據(jù)數(shù)據(jù)的奇偶性得到一組不規(guī)則的“0”和“1”序列,并減少了生成的數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性,最后提出了一種輸出機(jī)制,采用多種方式輸出,利用數(shù)據(jù)緩存的方式,串行地輸出兩種生成方式不一的隨機(jī)序列,提升了輸出數(shù)據(jù)的不可測性,同時也能提升了隨機(jī)數(shù)輸出速率。為了評估設(shè)計隨機(jī)數(shù)發(fā)生器輸出數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性,提出了基于NIST SP 800-22國際標(biāo)準(zhǔn)檢測項目檢查的測試方案,針對系統(tǒng)內(nèi)部與外部生成的序列進(jìn)行檢測,測試結(jié)果表明所設(shè)計的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器能產(chǎn)生隨機(jī)性良好的數(shù)據(jù)。本文設(shè)計的組合式隨機(jī)數(shù)發(fā)生器在串行輸出狀態(tài)時輸出比特率達(dá)到了10Mbps,并通過了NIST SP800-22測試。除了可以滿足項目的需要,還可以被應(yīng)用在信息安全、交通安全,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),計算隨機(jī)模擬、數(shù)字系統(tǒng)內(nèi)置的檢測性能,游戲和電子政務(wù)和電子商務(wù)系統(tǒng)等領(lǐng)域。
【關(guān)鍵詞】：隨機(jī)數(shù)生成器 安全性 偽隨機(jī)數(shù) 真隨機(jī)數(shù)
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN918
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-15
• 1.1 選題背景與研究意義11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 論文的研究工作和內(nèi)容結(jié)構(gòu)安排13-15
• 第二章 隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的概念及原理15-35
• 2.1 隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的概念15-17
• 2.1.1 隨機(jī)數(shù)的概念15
• 2.1.2 隨機(jī)數(shù)發(fā)生器分類15-17
• 2.1.3 隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的特點17
• 2.2 隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的原理17-34
• 2.2.1 偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的原理17-23
• 2.2.2 真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的原理23-28
• 2.2.3 數(shù)據(jù)處理原理28-34
• 2.3 本章小結(jié)34-35
• 第三章 隨機(jī)數(shù)發(fā)生器需求分析及系統(tǒng)架構(gòu)35-45
• 3.1 隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的需求35-38
• 3.1.1 一次一證技術(shù)35-36
• 3.1.2 商品防偽認(rèn)證系統(tǒng)架構(gòu)36-38
• 3.1.3 需求分析38
• 3.2 隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的指標(biāo)38-40
• 3.3 隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的架構(gòu)設(shè)計40-45
• 3.3.1 真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的分析40-41
• 3.3.2 偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器分析41-43
• 3.3.3 系統(tǒng)架構(gòu)43-45
• 第四章 組合式隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的設(shè)計及實現(xiàn)45-70
• 4.1 熵源模塊的設(shè)計45-49
• 4.1.1 熵源模塊分析45
• 4.1.2 熵源模塊系統(tǒng)設(shè)計45-49
• 4.1.2.1 熵源模塊采樣機(jī)制46-47
• 4.1.2.2 熵源模塊的架構(gòu)設(shè)計47-49
• 4.1.2.3 熵源模塊小結(jié)49
• 4.2 算法模塊的設(shè)計49-60
• 4.2.1 初始種子提取算法設(shè)計51-53
• 4.2.1.1 初始種子庫52
• 4.2.1.2 種子提取機(jī)制52-53
• 4.2.1.3 初始種子算法模塊小結(jié)53
• 4.2.2 主算法設(shè)計53-55
• 4.2.2.1 參數(shù)選擇53-54
• 4.2.2.2 初始種子分析54
• 4.2.2.3 二進(jìn)制序列轉(zhuǎn)換54
• 4.2.2.4 主算法描述54-55
• 4.2.2.5 結(jié)果分析55
• 4.2.3 從算法設(shè)計55-58
• 4.2.3.1 參數(shù)選擇56
• 4.2.3.2 初始種子分析56
• 4.2.3.3 從算法描述56-58
• 4.2.3.4 結(jié)果分析58
• 4.2.4 組合算法設(shè)計58-60
• 4.2.4.1 組合算法描述58-59
• 4.2.4.2 結(jié)果分析59-60
• 4.2.5 算法模塊小結(jié)60
• 4.3 數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)計60-65
• 4.3.1 系統(tǒng)功能及內(nèi)部結(jié)構(gòu)60-61
• 4.3.2 熵源模塊處理方案61-63
• 4.3.2.1 系統(tǒng)架構(gòu)61-62
• 4.3.2.2 方案原理62-63
• 4.3.3 算法模塊處理方案63
• 4.3.4 輸出控制模塊設(shè)計63-65
• 4.3.5 數(shù)據(jù)處理模塊小結(jié)65
• 4.4 組合式隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的實現(xiàn)65-69
• 4.4.1 電源電路65-66
• 4.4.2 RS232總線電路66
• 4.4.3 熵源電路66-67
• 4.4.4 系統(tǒng)架構(gòu)圖67-69
• 4.5 本章小結(jié)69-70
• 第五章 組合式隨機(jī)數(shù)發(fā)生器系統(tǒng)測試70-77
• 5.1 系統(tǒng)測試概念及標(biāo)準(zhǔn)70-72
• 5.1.1 隨機(jī)性測試的概念70-71
• 5.1.2 NIST隨機(jī)數(shù)測試標(biāo)準(zhǔn)71-72
• 5.2 隨機(jī)性測試方案與結(jié)果分析72-76
• 5.2.1 總體方案72-73
• 5.2.2 測試流程及實現(xiàn)73-74
• 5.2.3 測試結(jié)果及分析74-76
• 5.3 本章小結(jié)76-77
• 第六章 總結(jié)77-78
• 致謝78-79
• 參考文獻(xiàn)79-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果82-83

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本文編號：794875