[发明专利]一种基于在线手写签名的随机数产生方法

说明书

技术领域

本发明涉及随机数产生方法，具体涉及一种基于在线手写签名的随机数产生方法。 

背景技术

随机数在信息技术特别是信息安全领域中具有非常重要的作用。对称加密算法，无论是块加密方式还是序列密码方式，其密钥必须随机产生，公开加密算法在产生密钥对时也需要较大的随机数。此外许多数字签名算法和密码协议也要求使用随机数。除了在信息安全领域外，随机数在计算机仿真以及电脑或网络游戏中也有广泛的应用。随机数由两种类型的产生器生成，即真随机数产生器和伪随机数产生器。真随机数产生器建立在现实世界中的不确定性现象基础上，如热力学噪声、空气噪声、核衰变等物理现象，对这些现象采集的数据再进行后处理，即可得到随机数。而伪随机数产生器则根据输入的随机数种子，采用确定性的算法生成随机数。 

从现有的技术来看，伪随机数产生器产生的随机数并不具有真正意义上的“随机性”，其安全性不能得到保证。而真随机数一般需要额外的电路或设备，因此从成本和便利性等方面也具有缺点。 

本发明从在线手写签名(online signature)中产生随机数，兼具真随机数发生器的安全性，同时也具有成本低和速度快的优点。 

发明内容 

本发明所要解决的技术问题在于提供一种安全性高、成本低和速度快的基于在线手写签名的随机数产生方法。 

根据本发明的一个方案，一种基于在线手写签名的随机数产生方法，其特点是：所述方法包括以下步骤： 

第一步：从手写签名上采集采样点坐标， 

第二步：将采样点转换为M*M的采样图像： 

1)首先生成一幅M*M的白色灰度图像，其全体像素的像素值为2ⁿ-1；其中n为灰度值的精度(即用几个比特来表示一个像素)；其中，M取32～1024的自然数；n取4～12的自然数； 

2)得到全体采样点中横坐标和纵坐标的最小值和最大值X_min，X_max，Y_min，Y_max； 

3)对每个采样点坐标进行线性变换处理： 

第一：将采样点的横坐标和纵坐标线性变换为1到M之间的整数； 

其中 表示不大于a的最大整数，X和Y.分别是采样点的横坐标和纵坐标，x和y是坐标经线性变换后的值； 

第二：将白色灰度图像中位置为(x，y)的像素值设置为0； 

第三步：对采样图像进行加密得到密文图像；每一轮加密包括两个步骤： 

1)对每一行进行加密； 

2)对每一列进行像素排列； 

第四步：将密文图像转换成T比特的随机数； 

1)将图像平均分成T块，每块的大小为N个像素，其中N＝M²/T；T必须为M²的因数，N≥4； 

2)对每个图像块进行计算，若该块全体像素之和为奇数，则该块对应比特1，否则对应比特0； 

3)按从左到右从上到下的顺序访问各块，连接各块对应的比特得到T比特的随机数。 

根据本发明所述的一种基于在线手写签名的随机数产生方法的优选方案，所述的对每一行进行加密包括三个步骤： 

第一：求出每行所有像素之和，再求出该和模2ⁿ的余数； 

第二：将余数与该行所有像素进行按位异或运算； 

第三：对异或后的像素进行S盒替换。 

根据本发明所述的一种基于在线手写签名的随机数产生方法的优选方案，所述的对每一列进行像素排列为：第1列保持不变，将第i列的像素循环下移i-1个位置，即第1列保持不变，第2列循环下移1个位置，...，第M列循环下移M-1个位置，其中，i为1到M之间的整数。 

本发明所述的一种基于在线手写签名的随机数产生方法的有益效果是： 

1、安全性高：随机数来源为在线手写签名，具有不可预测、不重复的优点，属于真随机数产生器；加密技术的引入使得最终的随机数对签名非常敏感，大量的实验表明产生的随机数具有很好的统计性能；随机数产生必须要有用户的实时参与才能产生随机数，也增加了其安全性；此外该随机数产生可与用户的签名认证相联系，用户只有在通过了身份认证后，产生的随机数才有效，从而进一步确保安全性。 

2、成本低：对于已配备了手写签名采集设备(如带触摸屏的智能手机或带手写板的手写签名认证系统)，本系统不需要额外的硬件随机数产生器，从而降低了系统实现的成本。