[发明专利]真随机数源及生成真随机数的方法

说明书

技术领域

本发明涉及真随机数源及生成真随机数的方法，特别涉及一种可以产生具有高稳定性和均匀性的随机数序列的真随机数源及生成真随机数的方法。

背景技术

高质量的随机数在信息安全领域具有重要的意义，其直接应用于加密解密、身份认证、数字签名等领域，另外，商业上的彩票和赌博机也同样需要随机数来实现不可预测性。以信息安全领域的加密算法为例，其本质上便是一个随机数发生器产生随机的密钥序列，然后用这个密钥序列通过某种运算来对明文信息进行加密。因此，随机数质量的好坏直接影响到信息的安全性。如果随机数的质量不高，其呈现某种程度的可预测性，这样黑客或者其他非法用户便可以在技术上找到规律，从而破译密码。

目前，计算机以及互联网安全系统均采用伪随机数发生器，其是给定一个随机种子，然后基于某种随机算法而产生的随机序列。这种方法产生的不是真正的随机数，因为，当随机种子和随机算法给定后，所产生的每一个随机数都是确定的，可以从算法中计算出；另外，这种依靠算法的伪随机数发生器所产生的随机序列经过一定长度后会出现重复现象，随机性也就降低了。对于需要高度安全的系统来说，伪随机数在随机性和安全性方面都不够好。

目前，有些厂商或者研究机构利用自然界的随机物理现象研制和开发了各种真随机数产生设备和方法。这种方法依赖于某种物理现象的不可预测性，例如噪声、量子随机性等。中科院信息安全实验室的物理噪声源芯片DCS&DSTWNG-4便利用了电路的热燥声、接触噪声等随机噪声。目前的方法都是规定一个鉴别幅值，然后对物理噪声源进行采样，如果采样得到的信号高于规定的鉴别幅值，则输出1，否则输出0。由于物理噪声源很容易受到温度、压力等环境因素的影响，抗干扰能力比较差，其产生随机序列的均匀性和稳定性都很难控制。

发明内容

因此，本发明的任务是克服现有技术的缺陷，从而提供一种生成真随机数的方法。

本发明的另一目的是提供一种真随机数源。

一方面，本发明提供了一种生成真随机数的方法，该方法对二进制真随机数序列发生装置输出的二进制随机数序列进行如下处理：

a)获取所述二进制随机数序列中的一个片段，该片段中，首位和末位为0或1中的一个，而其余位都为0或1中的另一个；

b)根据所述片段的位数来输出二进制随机数0或1；

c)重复循环步骤a)和b)，直至得到足够多的随机数为止。

上述方法中，优选所述步骤b)中输出二进制随机数的规则为：规则i)如果所述片段的位数为偶数，则输出二进制随机数0；规则ii)如果所述片段的位数为奇数，则输出二进制随机数1。

或者，优选所述步骤b)中输出二进制随机数的规则为：规则i)如果所述片段的位数为偶数，则输出二进制随机数1；规则ii)如果所述片段的位数为奇数，则输出二进制随机数0。

进一步地，根据本发明的一个实施例，上述方法中，在循环过程中还优选包括以下步骤：根据循环次数而交换步骤b)中输出二进制随机数0和1的规则i)和规则ii)。

上述方法中，优选所述二进制随机数序列，使得所述片段首位的二进制数的采样率小于1/10。

另一方面，本发明还提供了一种真随机数源，包括二进制真随机数序列发生装置、采样装置、计数器和控制装置，其中，

所述采样装置根据所述二进制真随机数序列发生装置输出的二进制随机数序列，截取二进制随机数片段，且所述二进制随机数片段中，首位和末位为0或1中的一个，其余位为0或1中的另一个；

所述计数器用于计算所述二进制随机数片段的位数；

所述控制装置根据所述计数器的结果来输出二进制随机数0或1。

上述真随机数源中，优选所述控制装置根据下述规则输出二进制随机数：

规则i)如果所述片段的位数为偶数，则输出二进制随机数1；规则ii)如果所述片段的位数为奇数，则输出二进制随机数0。

或者，优选所述控制装置根据下述规则输出二进制随机数：

规则i)如果所述片段的位数为偶数，则输出二进制随机数0；规则ii)如果所述片段的位数为奇数，则输出二进制随机数1。

进一步地，所述真随机数源每次输出一位二进制随机数后，都交换所述规则i)和规则ii)。

上述真随机数源中，优选所述二进制真随机数序列发生装置，使其输出的二进制随机数序列中，所截取的片段的首位的二进制数字的采样率优选小于1/10。

上述真随机数源中，所述二进制真随机数序列发生装置优选利用物理噪声的真随机数发生器。

本发明的优点在于：