[发明专利]一种真随机数发生器及真随机数产生方法

说明书

技术领域

本发明涉及加密系统技术领域，特别是一种真随机数发生器及真随机数产生方法。

背景技术

随着信息化的高速发展，人们对信息安全的需求越来越多。人员流动、市场竞争、金融危机、敌对势力等都给企事业单位的发展带来巨大风险，内部窃密、黑客攻击、无意识泄密等窃密手段成为了人与人之间、企业与企业之间、国与国之间的安全隐患。传统的人传递信息，虽然可靠性高、但时效性低，影响信息处理等后续工作。因此加密系统的研究与发展显得尤为重要。

在加密应用中，经常用到随机数作为密钥。因此，随机数广泛应用于密码学中。在加密算法中，随机数产生至关重要，随机数的真正随机，才能保证加密数据真正安全。软件产生的随机数是依赖于软件生成，不是真正的随机数，而是伪随机数，采用软件产生的伪随机数作为密钥的加密系统的安全性较低。

发明内容

本发明的主要目的是克服现有技术的缺点，提供一种可获得高质量的真随机数，用于加密系统中安全性更高的真随机数发生器及真随机数产生方法。

本发明采用如下技术方案：

一种真随机数发生器，包括有：

作为随机数信号源的GPS定位芯片；

可通信连接GPS定位芯片、用于采集GPS定位芯片输出的NMEA信息数据并对数据进行处理、运算以产生真随机数的处理器；

以及连接于处理器用于控制随机数产生的输出控制单元。

一种真随机数产生方法，包括以下步骤：

①采集定位卫星的NMEA数据作为随机数源；

②对采集的NMEA数据进行处理，去除无效数据，获得具有N个样本值的真随机数抽样序列R；

③通过系统软件生成一组具有N个伪随机数的伪随机数抽样序列M；

④对随机数抽样序列R与伪随机数抽样序列M进行混合逻辑运算，获得具有N个真随机数的真随机数序列P。

进一步地，所述NMEA数据包括定位时间、经度、纬度、高度、定位卫星数、磁偏角、水平精度因子、垂直精度因子、可见卫星的卫星编号及仰角、方位角、载噪比。

进一步地，通过GPS定位芯片定时输出NMEA数据。

进一步地，步骤②中所述的无效数据包括空或零数据及常规命令字符。

进一步地，步骤③中以系统时间或其他任意字符或数字为种子，通过系统随机数函数生成一组具有N个伪随机数的伪随机数抽样序列M。

进一步地，步骤④中所述混合逻辑运算的算法为X(n)＝[R(n)*M(n)]％K,其中：K为1～9999的任意整数，％表示求余数运算。

由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采集定位卫星的NMEA数据作为随机数源，由于GPS定位芯片解算NMEA过程中，会出现卫星和接收机的钟差、大气传播延迟、多路径效应等误差，在定位计算时还要受到卫星广播星历误差的影响，因此，即使两个完全一样的定位芯片在相同位置、同一时间计算出的经度、纬度、高度、定位卫星数、方位角、磁偏角、位置精度因子、水平精度因子、垂直精度因子、可见卫星的卫星编号及仰角、载噪比等NMEA信息都无法一样，具有随机和不可预测等特性，由此获得的随机数为真随机数；并结合伪随机数进行混合逻辑运算对数据进行优化，可获得高质量的真随机数，用于加密系统中安全性更高。

附图说明

图1是本发明真随机数发生器的硬件结构框图；

图2是本发明产生真随机数的原理框图。

图中：1.GPS定位芯片，2.处理器，3.输出控制单元。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。

参照图1和图2，本发明的一种真随机数发生器，包括有:作为随机数信号源的GPS定位芯片1；可通信连接GPS定位芯片1、用于采集GPS定位芯片1输出的NMEA信息数据并对数据进行处理、运算以产生真随机数的处理器2；以及连接于处理器2用于控制随机数产生的输出控制单元3。

基于上述真随机数发生器的真随机数产生方法，包括以下步骤：