基于环境噪声的真随机数的产生

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1、第32卷第3期计算机工程2006年2月Vol.32№3ComputerEngineeringFebruary2006·博士论文·文章编号：1000—3428(2006)03—0031—03文献标识码：A中图分类号：TP393基于环境噪声的真随机数的产生邢锦江，冯允成（北京航空航天大学经济管理学院系统仿真实验室，北京100083）摘要：为了提供一种简便和有效的真随机数生成方法，通过分析环境噪声数据的统计特性，提出同余法和正负法将声音波形数据进行处理。去除声波数据的周期性、连续性、相关性，提取其随机性。同真随机数采集系统设计相关的电路噪声问题以及采集速度问题也作了讨论

2、。用此思路构建的真随机数采集系统原型已经能够用来产生性能较佳的真随机数，证明了设计思路和处理方法的正确有效性。关键词：真随机数；同余法；正负法；噪声RealRandomNumbersGenerationBasedonEnvironmentalNoisesXINGJinjiang,FENGYuncheng(SystemSimulationLab,EconomyManagementSchool,BeijingUniversityofAeronautics&Astronautics,Beijing100083)【Abstract】Toprovideasimpleande

3、ffectivewaytogeneraterealrandomnumbers,byanalyzingthestatisticalcharacterofenvironmentalnoises,congruencemethodandpositive-negativemethodareproposedtoprocessthedataofsoundwaves.Periodicity,continuityandcorrelationofsounddataarewipedoffandrandomicityisextracted.Theproblemsofcircuitnois

4、eandcollectingspeedconcerningthedesignoftherealrandomnumbercollectingsystemarealsodiscussed.Aprototypesystemfollowingthisideahasobtainedthecapabilitytogenerateeligiblerealrandomnumbersandthedesignandprocessingmethodshavebeenprovedvalid.【Keywords】Realrandomnumber;Congruencemethod;Posit

5、ive-negativemethod;Noise传统的真随机数产生利用手工方法，测量真实物理随机采集声音数据样点生成随机数，根据系统的不同需要，过程统计量，比如投掷骰子的过程。此类过程缓慢、开销大。一般有两种基本的采样策略：(1)按一定的基准时间间隔连续随着电子系统的发展，往往需要向系统提供高速的真随机数取样点；(2)即时采集，即在需要的时候一次取若干样点生成源。就目前的理论和应用而论，电子系统的真随机数源仍必一个随机数，此方法中，从采集系统中取一个随机数事件本须有物理过程的参与。普遍的做法是利用电子设备进行物理身是一个随机到达过程。过程的数据采集，经处理后得到真

6、随机数返回给主系统。目理想的噪声是由足够多的不同音源混合起来的，幅值呈前，采集电路噪声是一种比较成熟的方法。电路中存在各种正态分布。但实际环境中的声源构成变化比较大，不严格服噪声，针对这些噪声，可以设计相应的电路进行放大，通过从正态分布。噪声在不同的环境和时间下会有不同的声源，适当的模数转换和规格化后，生成真随机数。电路噪声真随波谱随着环境的不同而表现出不同的统计特性。[1,2]机数发生器已经可以制作成板卡，甚至实现芯片化。如图1，噪声可能以规律的简单音源为主，如金属声，纠缠光子对的真随机数源是利用光子的量子力学特性设具有明显的周期，若将声音样点幅值直接转化成数字

7、，并且计的。光子在通过50%/50%的分束器时，会表现出随机的路采用基准时间间隔的采集策略，则产生的随机数也必然表现径选择特性，对两路信号分别进行0/1编码，即可形成随机出周期性。与伪随机数发生器不同，此种周期一般不是数字[3]的比特流，构造真随机数。一般地，真随机数采集中，从上的严格重复，更多的是在周期上的相关性。若样点的时间物理过程到数字的转化必须经过特定处理，消除物理过程固间隔为t，简单音源的周期为T，则产生的随机数列的相关周有的周期型、连续性、相关性和分布不稳定等消极特性，仅期为c=LCM(t,T)/t，即序列中序号相差c的子数列是正相关仅抽取其物理过程的

8、随机性。完