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A new discrete Fourier transform randomness test
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作者 Meihui CHEN Hua CHEN +3 位作者 Limin FAN Shaofeng ZHU Wei XI Dengguo FENG 《中国科学:信息科学(英文版)》 SCIE EI CSCD 2019年第3期86-101,共16页
The randomness of random number generators(RNGs)is important for the reliability of cryptographic systems since the outputs of RNGs are usually utilized to construct cryptographic parameters.Statistical tests are empl... The randomness of random number generators(RNGs)is important for the reliability of cryptographic systems since the outputs of RNGs are usually utilized to construct cryptographic parameters.Statistical tests are employed to evaluate the randomness of the RNG outputs.The discrete Fourier transform(DFT)test is an important test item of the most popular statistical test suite NIST SP800-22.In the standard NIST DFT test and related improved studies,there exist accuracy and efficiency issues.First,the bit sequences generated by known good RNGs have a high probability to be rejected when the sequences are long or the sequence number is large,due to the deviation between the actual distribution of the test statistic values and the assumed normal distribution.Second,the long test time and high memory consumptions of the complex DFT test algorithm also affect its practicability.To solve these problems,we propose a new DFT test method for long sequences(10^6 or more bits).Different from the previous DFT test methods focusing on making the distribution of the test statistic values closer to the normal distribution,we reconstruct the statistic to follow the chi-square distribution.Our experiment result shows that our method has higher reliability in the two-level test,and could effectively reduce the test time and the memory consumptions.When applying our method on randomness test,the test efficiency has been increased to about 4 times for 106-bit sequences and 7 times for 10^7-bit sequences.In conclusion,our method has lower probability of making errors,and is more suitable for practical application scenarios. 展开更多
关键词 statistical RANDOMNESS TEST discrete Fourier TRANSFORM TEST NIST SP800-22 TWO-LEVEL TEST CHI-SQUARE distribution
基于随机性测试的分组密码体制识别方案
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作者 赵志诚 赵亚群 刘凤梅 《密码学报》 CSCD 2019年第2期177-190,共14页
密码体制识别是指在已知密文条件下,通过分析密文中潜在的各类特征信息达到区分或识别其加密算法的过程,是现实中开展深层次密码分析的重要前提.基于机器学习的密码体制识别方法通过提取密文特征训练机器学习算法模型构建密码体制识别... 密码体制识别是指在已知密文条件下,通过分析密文中潜在的各类特征信息达到区分或识别其加密算法的过程,是现实中开展深层次密码分析的重要前提.基于机器学习的密码体制识别方法通过提取密文特征训练机器学习算法模型构建密码体制识别分类器,具有识别准确率高、操作流程简明且实用性强的特点,目前已成为密码体制识别领域的主流方法.本文基于NIST的随机性测试标准重新设计密文特征提取方法,进而提出了一种基于随机森林分类算法的密码体制识别方案.实验表明,该方案可以有效区分明密文以及分组密码不同模式(ECB模式与CBC模式)加密的密文,并以明显高于随机的的识别准确率完成对AES、DES、3DES、IDEA、Blowfish和Camellia共计六种密码体制的两两区分实验.大多数基于随机性测试的密文特征具有识别不同密码体制加密密文的能力,与现有的密文特征相比,本文提出的部分密文特征可以在较少的数据量下达到较高识别准确率.相关研究可以为进一步探索密文特征提取技术与密码体制识别方案提供参考. 展开更多
关键词 密码体制识别 随机性测试 特征提取 随机森林
基于大气湍流光闪烁的真随机数提取研究 预览
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作者 亢立明 姚海峰 +2 位作者 陈纯毅 刘中辉 向磊 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期517-524,共8页
针对真随机数生成问题,提出基于大气湍流光闪烁图像的真随机数提取方法。利用相机获取波长为532 nm的激光经过大气湍流传输后的光斑图像,根据其闪烁特性,分别采用固定间隔选取和多步长选取的方式选取光斑图像,固定间隔选择50帧,多步长选... 针对真随机数生成问题,提出基于大气湍流光闪烁图像的真随机数提取方法。利用相机获取波长为532 nm的激光经过大气湍流传输后的光斑图像,根据其闪烁特性,分别采用固定间隔选取和多步长选取的方式选取光斑图像,固定间隔选择50帧,多步长选择30帧、70帧和100帧,得到的光斑图像相关性很弱,相关系数均小于0.3,由于湍流效应的影响,图像中的像素点发生无规则变化,通过对像素点作组合计算以提取随机序列;通过NIST(national institute of science and technology)随机性测试的方法,对提取的随机序列进行测试。实验结果表明:固定间隔选取的随机序列随机效果一般,测试结果存在 P 值小于0.01的情况,而多步长选取测试的 P 值均大于0.01,可以通过随机性测试。 展开更多
关键词 大气湍流 真随机数 固定间隔 多步长 随机性测试
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Maurer通用统计检测的优化实现研究 预览
4
作者 康红娟 杨先伟 张文科 《通信技术》 2018年第9期2194-2199,共6页
随机序列不论在密码工程还是在密码理论方面,都有着举足轻重的地位和作用。随机性检测利用概率统计法对随机序列的随机性质进行测试和分析。美国国家标准与技术研究院和我国国家密码管理局先后发布了各自的随机性检测规范,而Maurer通用... 随机序列不论在密码工程还是在密码理论方面,都有着举足轻重的地位和作用。随机性检测利用概率统计法对随机序列的随机性质进行测试和分析。美国国家标准与技术研究院和我国国家密码管理局先后发布了各自的随机性检测规范,而Maurer通用统计检测是二者共有的一个检测项。但是,该项检测的检测速度较慢。在分析研究Maurer通用统计检测的检测基本检测流程和文献[13]的快速检测算法的基础上,提出一种优化实现算法。实验结果表明,提出的优化算法的检测速度比文献[13]的检测速度提升了72.5%,可进一步加速Maurer通用统计检测的检测速度。 展开更多
关键词 二元序列 随机序列 随机性检测 Maurer通用统计检测 NISTSTS
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基于SP800—22标准的随机性测试方法研究号陕速实现 预览
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作者 段俊红 韩炼冰 房利国 《通信技术》 2018年第8期1940-1944,共5页
随机数在密码系统中起着至关重要的作用。一个有缺陷的随机数序列,可能会导致整个密码系统被攻击者攻破。因此,测试随机数的随机性是非常重要的环节。具体地,介绍美国NIST公布的SP800—22随机数测试标准,通过同时计算多个比特数据... 随机数在密码系统中起着至关重要的作用。一个有缺陷的随机数序列,可能会导致整个密码系统被攻击者攻破。因此,测试随机数的随机性是非常重要的环节。具体地,介绍美国NIST公布的SP800—22随机数测试标准,通过同时计算多个比特数据、优化统计测试公式和降低计算复杂度等方法,对其中的部分测试项进行了基于c语言的快速实现。测试结果表明,采用该快速实现方法能显著提升随机数测试速率。 展开更多
关键词 随机数 随机性测试 SP 800—22标准 快速实现
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随机性对低均质度岩石声发射时序特征的影响
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作者 赵凯雷 段东 +1 位作者 刘文博 王兵 《矿业研究与开发》 北大核心 2018年第6期25-29,共5页
为了研究随机性对低均质度岩石声发射时序特征的影响,采用数值模拟软件RFPA。进行岩石单轴压缩破坏过程模拟。通过设计正交试验方案,以试验结果的离散系数为评价指标,衡量随机性对声发射时序特征的影响程度。对不同均质度、试件尺寸... 为了研究随机性对低均质度岩石声发射时序特征的影响,采用数值模拟软件RFPA。进行岩石单轴压缩破坏过程模拟。通过设计正交试验方案,以试验结果的离散系数为评价指标,衡量随机性对声发射时序特征的影响程度。对不同均质度、试件尺寸、加栽速率下岩石声发射的时序特征进行了研究,同时分析了随机性对声发射各阶段时序特征的影响。结果表明:均质度是随机性影响声发射试验的主要因素。随机性对声发射类型没有影响,但对事件数峰值的影响较大,离散系数大于0.15,而对声发射事件数峰值对应步数影响较小,离散系数小于0.15。声发射计数出现峰值前,随机性对岩石破裂弹性阶段的声发射时序特征的影响最小。 展开更多
关键词 随机性 声发射 正交试验 影响因素 数值模拟 试件尺寸 加载速率
高频彩票游戏开奖号码随机性检测的研究与实现 预览
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作者 康宁 《信息工程期刊:中英文版》 2016年第5期1-8,共8页
随着彩票高频游戏的快速发展,开奖号码的随机性得到了更多的关注.游戏开奖号码的质量是否符合要求、是否随机将直接影响到游戏的口碑与销量.根据开奖号码的产生过程,研究了二进制比特流随机性检测的 15 种算法,推导了一种卡方检测公式,... 随着彩票高频游戏的快速发展,开奖号码的随机性得到了更多的关注.游戏开奖号码的质量是否符合要求、是否随机将直接影响到游戏的口碑与销量.根据开奖号码的产生过程,研究了二进制比特流随机性检测的 15 种算法,推导了一种卡方检测公式,并将两种检测相结合,提出了针对开奖号码随机性的检测方法.通过对多个样本进行检测实验,证明方法是可行且有效的. 展开更多
关键词 高频彩票游戏 开奖号码 随机性 随机性检测
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随机序列的扑克检测优化研究 预览 被引量:1
8
作者 杨先伟 康红娟 廖祖华 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2016年第4期513-518,共6页
现代计算机系统的安全性依赖于二元随机序列,随机性检测利用概率统计方法对二元序列的随机性进行分析测试.我国国家密码管理局发布了随机性检测规范,扑克检测为其中一个检测项.本文通过充分分析扑克检测效率不高的原因有针对性地提出一... 现代计算机系统的安全性依赖于二元随机序列,随机性检测利用概率统计方法对二元序列的随机性进行分析测试.我国国家密码管理局发布了随机性检测规范,扑克检测为其中一个检测项.本文通过充分分析扑克检测效率不高的原因有针对性地提出一种新的快速实现算法,优化算法充分利用C P U 字长一次处理多个比特,将m 为4和8 的情况整合在一起,减少不必要的处理流程.同时精简并优化统计量的计算和判断过程,避免余不完全伽马函数的计算.分析和实验的结果表明该优化算法可以使得扑克检测的速度提升9.5倍左右. 展开更多
关键词 二元序列 随机序列 随机数发生器 随机性检测 扑克检测 密码算法 效率分析 余不完全伽玛函数
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基于SM2算法的数字证书解析及有效性验证 预览 被引量:3
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作者 欧海文 王誉晓 +1 位作者 欧阳琛 谢绒娜 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2016年第A01期46-48,94共4页
我国正逐步推广SM2密码算法数字证书在电子政务等方面的应用,该类证书的解析和验证工具还不很完善。以"基于SM2密码算法的数字证书格式规范"为依据,采用与以Asn1View工具打开的公钥和签名数据进行对比的方法,研究验证SM2数字证书格式... 我国正逐步推广SM2密码算法数字证书在电子政务等方面的应用,该类证书的解析和验证工具还不很完善。以"基于SM2密码算法的数字证书格式规范"为依据,采用与以Asn1View工具打开的公钥和签名数据进行对比的方法,研究验证SM2数字证书格式的规范性及其解析数据的正确性;又从公钥有效性、私钥随机性、证书有效期、证书关系、证书吊销列表(CRL)五个方面研究验证数字证书的有效性。 展开更多
关键词 SM2证书 证书解析 有效性验证 随机性检测
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八维广义同步系统在伪随机数发生器中的应用 预览 被引量:1
10
作者 韩丹丹 闵乐泉 赵耿 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期1158-1165,共8页
该文提出一类4维离散系统。利用系统平衡点处Jacobi矩阵的特征值来分析系统在平衡点处的稳定性,建立了一个判别这类系统为周期或混沌的定理。依据该定理构造了一个新的4维离散系统。该系统具有正的Lyapunov指数,数值模拟显示该系统的动... 该文提出一类4维离散系统。利用系统平衡点处Jacobi矩阵的特征值来分析系统在平衡点处的稳定性,建立了一个判别这类系统为周期或混沌的定理。依据该定理构造了一个新的4维离散系统。该系统具有正的Lyapunov指数,数值模拟显示该系统的动力学行为具有混沌特性。结合该系统和系统广义同步定理构造了一个8维广义同步混沌系统。利用该系统构造了一个16 bit混沌伪随机数发生器(CPRNG),其密钥空间大于2^1245。利用FIPS 140-2检测/广义FIPS 140-2检测判别标准分别检测由CPRNG,Narendra RBG,RC4 PRNG和ZUC PRNG生成的1000个长度为20000 bit的密钥流的随机性。检测结果表明,分别有100%/99%,100%/82.9%,99.9%/98.8%和100%/97.9%密钥流通过FIPS 140-2检测/广义FIPS 140-2检测标准。数值仿真显示不同密钥流之间有平均50.004%不同码。结果说明设计的伪随机数发生器有好的随机性,可以抵抗穷尽攻击。该文提出的CPRNG为密码安全的研究与发展提供了新的工具。 展开更多
关键词 伪随机数发生器 混沌系统 收敛性 广义同步 随机性检测
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基于密文随机性度量值分布特征的分组密码算法识别方案 预览 被引量:6
11
作者 吴杨 王韬 +1 位作者 邢萌 李进东 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期146-155,共10页
在研究现有加密算法识别方案局限性的基础上,提出了基于密文随机性度量值分布特征的分组密码算法识别方案。首先,基于码元频数检测、块内频数检测及游程检测对AES、Camellia、DES、3DES及SMS4密文的随机性度量值取值个数进行了统计分... 在研究现有加密算法识别方案局限性的基础上,提出了基于密文随机性度量值分布特征的分组密码算法识别方案。首先,基于码元频数检测、块内频数检测及游程检测对AES、Camellia、DES、3DES及SMS4密文的随机性度量值取值个数进行了统计分析,采用k-means算法对其进行了初始聚类划分。其次,针对相同聚类中的分组密码算法识别问题,基于降低特征向量间相似度的原则,求解了码元频数检测、块内频数检测及游程检测对应的密文随机性度量值特征向量维数。最后,对AES、Camellia、DES、3DES及SMS4算法的实验结果表明,提出方案在已知密文条件下,实现了对以上典型分组密码算法的识别,相关成果可为进一步探索基于密文随机性度量值分布特征的加密算法识别提供参考。 展开更多
关键词 随机性度量 密文随机性 加密算法识别 游程检测 特征向量
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一种提高链路层加密比特流识别率的新方法 预览 被引量:1
12
作者 邢萌 王韬 +1 位作者 吴杨 李进东 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2015年第11期3443-3447,共5页
为识别链路层比特流是否加密,以未加密与加密数据在随机统计特性上的差异为依据,利用随机性检测的方法对加密比特流进行识别。在不同比特流长度条件下对四种典型随机性检测方法的识别率进行了比较研究。针对用户数据对未加密比特流识别... 为识别链路层比特流是否加密,以未加密与加密数据在随机统计特性上的差异为依据,利用随机性检测的方法对加密比特流进行识别。在不同比特流长度条件下对四种典型随机性检测方法的识别率进行了比较研究。针对用户数据对未加密比特流识别率影响较大的问题,提出了基于分块游程检测及块内码元频数方差的用户数据起始位估计方案,并对提出的方案进行了评估。实验结果表明,提出的方案可显著将剔除用户数据后的未加密比特流识别率由41.23%提高到92%以上。 展开更多
关键词 链路层 加密比特流 随机性检测 用户数据
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等时间间隔内光子数奇偶随机性的光量子随机源 预览 被引量:2
13
作者 鄢秋荣 赵宝升 +2 位作者 张华 廖庆洪 陈荣伶 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期172-176,共5页
提出一种基于等时间间隔内光子数奇偶随机性光量子随机源.将连续波激光二极管发射的光衰减成离散的单光子序列,利用雪崩光电二极管单光子探测模块来探测光子,通过测量等时间内探测到光子数的奇偶性来提取随机位.研制出”了基于现场... 提出一种基于等时间间隔内光子数奇偶随机性光量子随机源.将连续波激光二极管发射的光衰减成离散的单光子序列,利用雪崩光电二极管单光子探测模块来探测光子,通过测量等时间内探测到光子数的奇偶性来提取随机位.研制出”了基于现场可编程门阵列的随机位提取电路,测试和分析了时间间隔大小和单光子计数模块的性能参量对所设计随机源提取随机数性能的影响.根据系统平均计数率自动设置时间间隔大小,实现了偏差小、速度快的随机位产生器.所设计随机源工作在计数率为20Mcps,时间间隔设置为0.5μs时,可获得2Mbit/s的随机位产生速率.运用随机性检测包ENT和STS对所获得的随机位序列进行测试,表明序列的随机性满足真随机数标准,不需要后续处理. 展开更多
关键词 光量子随机源 单光子探测 随机数检测 信息熵
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利用算法对智能卡随机数的伪随机改进 预览
14
作者 孙俊 王彬 《微型机与应用》 2015年第3期86-87,91共3页
随着信息技术的发展,智能IC卡在认证、银行、交通等领域得到广泛应用,系统的真随机数的产生及其改进成为人们的研究重点之一。简单论述了真伪随机数的产生方法 ,并对其随机性进行了伪随机方法的改进。测试结果表明,经过算法处理后的随... 随着信息技术的发展,智能IC卡在认证、银行、交通等领域得到广泛应用,系统的真随机数的产生及其改进成为人们的研究重点之一。简单论述了真伪随机数的产生方法 ,并对其随机性进行了伪随机方法的改进。测试结果表明,经过算法处理后的随机性得到了较大的提高,完全通过国家商用密码管理局的随机性检测规范的测试。 展开更多
关键词 智能卡 随机数 随机性测试 算法
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基于小波分解的链路层加密数据识别方法 被引量:1
15
作者 吴杨 王韬 +1 位作者 邢萌 李进东 《华中科技大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期52-57,共6页
从链路层未加密数据与已加密数据的随机统计特性角度出发,提出了一种基于随机性检测的链路层加密数据识别方法,解决了未知网络中的链路层加密数据及未加密数据样本获得问题.在基于随机性检测的链路层加密数据识别基础上,结合小波分解的... 从链路层未加密数据与已加密数据的随机统计特性角度出发,提出了一种基于随机性检测的链路层加密数据识别方法,解决了未知网络中的链路层加密数据及未加密数据样本获得问题.在基于随机性检测的链路层加密数据识别基础上,结合小波分解的多尺度特性,提出了基于小波分解的链路层加密数据识别方法,解决了方案实施过程中小波选择、特征参数提取、模板匹配及阈值选择等关键问题.研究结果表明:提出的方法具有更好的适用性及更高的识别率.对某无线网络链路层加密与未加密数据的识别率均达到95%以上. 展开更多
关键词 链路层 加密数据 随机性检测 小波分解 识别方法
基于光电倍增管单光子脉冲幅度分布的多比特光量子随机源 被引量:2
16
作者 鄢秋荣 赵宝升 +1 位作者 张华 廖庆洪 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1394-1400,共7页
提出并验证了一种基于光电倍增管单光子脉冲高度分布的多比特光量子随机源。将紫外LED发出的光衰减成离散的单光子序列,光电倍增管探测到的单光子后,输出脉冲幅度随机分布的单光子脉冲,通过数字化单光子脉冲的峰值作为熵源来提取随机数... 提出并验证了一种基于光电倍增管单光子脉冲高度分布的多比特光量子随机源。将紫外LED发出的光衰减成离散的单光子序列,光电倍增管探测到的单光子后,输出脉冲幅度随机分布的单光子脉冲,通过数字化单光子脉冲的峰值作为熵源来提取随机数,实现了一个单光子事件产生多个随机比特位。为减小所提取原始随机数存在的偏差,提出并实现了基于FPGA的SHA-256后处理方法。光量子随机源工作在500kc/s时,平均每个探测光子可提取7bit随机位,获得了3.5 Mbit/s的随机位产生速率。运用随机性测试程序ENT和STS对所获的随机位序列进行测试,测试结果表明,序列的随机性满足真随机数的标准。 展开更多
关键词 光量子随机源 单光子探测 随机性检测 信息熵
随机性检测方法在加密比特流识别中的应用研究 预览
17
作者 邢萌 王韬 +1 位作者 吴杨 李进东 《军械工程学院学报》 2014年第3期53-59,共7页
为识别链路层加密比特流,以未加密与加密数据在随机统计特性上的差异为依据,对4种典型的随机性检测方法在比特流长度不同时的识别率进行了比较研究。针对块内最长游程检测过程中出现的比特流尾部比特位不能构成完整子块的问题,提出了... 为识别链路层加密比特流,以未加密与加密数据在随机统计特性上的差异为依据,对4种典型的随机性检测方法在比特流长度不同时的识别率进行了比较研究。针对块内最长游程检测过程中出现的比特流尾部比特位不能构成完整子块的问题,提出了2种可行的处理方案。通过对块内最长游程检测门限值函数的研究,基于参数优化的方法改进了块内最长游程的检测方案,在一定程度上提高了识别率。最后,以某无线网络链路层加密比特流为识别对象,对提出方案的有效性进行了验证。 展开更多
关键词 链路层 加密比特流 随机性检测 块内最长游程检测
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NIST随机性检测方法及应用 预览 被引量:2
18
作者 张永强 李顺波 +3 位作者 屈帅 吕凯琳 刘婵 许肖茹 《电脑知识与技术》 2014年第9X期6064-6066,共3页
序列的随机性检测是密码学研究的一个重要课题,首先介绍了美国NIST测试标准,然后利用Linux系统下的makefile和sts软件两种方法对流密码ZUC生成的序列了进行随机性检测,16种测试结果表明ZUC的密钥流序列是随机的。
关键词 随机性检测 NIST 假设检验 P-VALUE 随机序列
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基于FPGA的随机数性能检测设计 预览
19
作者 范永胜 贾云 凌远仁 《电子设计工程》 2013年第11期105-108,共4页
为了满足对随机数性能有一定要求的系统能够实时检测随机数性能的需求.提出了一种基于FPGA的随机数性能检测设计方案。根据NIST的测试标准,采用基于统计的方法,在FPGA内部实现了对随机序列的频率测试、游程测试、最大游程测试、离散... 为了满足对随机数性能有一定要求的系统能够实时检测随机数性能的需求.提出了一种基于FPGA的随机数性能检测设计方案。根据NIST的测试标准,采用基于统计的方法,在FPGA内部实现了对随机序列的频率测试、游程测试、最大游程测试、离散傅里叶变换测试和二元矩阵秩测试。与现在常用的随机数性能测试软件相比,该设计方案,能灵活嵌入到需要使用随机数的系统中,实现对随机性能的实时检测。实际应用表明,该设计具有使用灵活、测试准确、实时输出结果的特点。达到了设计要求。 展开更多
关键词 随机性 实时检测 随机数 FPGA
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两种基于统计学的大规模随机数检测方法 被引量:4
20
作者 罗顺 赵新宇 杨士华 《信息安全与通信保密》 2013年第3期80-81,84共3页
文中基于统计学的方法,对随机数特别是大规模随机数的随机性质量提出了2种检测方法,实现快速、准确的检测。此外,文中建立的统计指标,能在检测不通过时指出不满足随机性检测的部分随机数,并度量出偏离的具体程度。最后文中以几个... 文中基于统计学的方法,对随机数特别是大规模随机数的随机性质量提出了2种检测方法,实现快速、准确的检测。此外,文中建立的统计指标,能在检测不通过时指出不满足随机性检测的部分随机数,并度量出偏离的具体程度。最后文中以几个简单例子对该方法进行了测试。 展开更多
关键词 随机数 统计学方法 随机性检测
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