CN103092566B - 伪随机数种子、伪随机数生成的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种伪随机数种子、伪随机数生成的方法和装置，通过从原始伪随机数种子生成模块当前生成的原始伪随机数种子中读取一组原始伪随机数种子；并从存储模块中读取上一次生成的伪随机数种子；然后将二者进行比较处理以判断二者是否相同，如相同，则重新从原始伪随机数种子生成模块中读取一组原始伪随机数种子进行比较处理；如不相同，则基于当前读取的原始伪随机数种子计算得到伪随机数种子，并将得到的伪随机数种子存储于所述存储模块，因此可保证当前生成的伪随机数种子与上次生成的伪随机数种子不同，提高产生的伪随机数种子的随机性，进而提高根据该伪随机数种子生成的伪随机数的随机性，进而加强信息安全保护的安全性。

Description

伪随机数种子、伪随机数生成的方法和装置

技术领域

本发明涉及信息安全领域，具体涉及一种伪随机数种子生成的方法、装置及一种伪随机数生成的方法、装置。

背景技术

在目前通讯技术中，为了确保通讯的信息安全性，需要对通讯数据进行加密，加密的过程需要利用随机数；在非接触芯片通讯的过程中，为了提高反碰撞的成功率，也需要利用随机数。现在利用各种方法产生的伪随机数的随机性并不理想，例如：公开号为CN101673351A、公开日为2010-03-17的中国专利申请文件《一种射频识别标签芯片的伪随机数产生电路及其产生方法》就提出一种在射频识别标签芯片中利用上电后未被复位的计数器的初始态作为伪随机数种子产生伪随机数的电路及方法。具体为利用片上振荡器在上电初始时震荡频率不稳定以及复位信号在不同上电过程中产生时间、保持时间不固定的特点产生伪随机数发生器的种子，但是由于上电引起的不定态不一定每次都会不同，所以会存在当前上电的初始结果与上一次上电的初始结果一致的情况，导致该当前产生的伪随机数种子与上一次产生的伪随机数种子相同，进而导致产生的伪随机数也相同，降低了伪随机数的随机性，进而降低了信息保护的安全性。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是，提供一种伪随机数种子、伪随机数生成的方法和装置，提高伪随机数种子的随机性，进而提高产生的伪随机数的随机性，加强信息安全保护的安全性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种伪随机数种子生成方法，包括：

读取一组原始伪随机数种子；

读取上一次生成的伪随机数种子；

将当前读取的所述原始伪随机数种子与所述上一次生成的伪随机数种子进行比较处理，判断二者是否相同，如相同，则重新读取一组原始伪随机数种子进行所述比较处理；如不相同，则基于当前读取的所述原始伪随机数种子生成伪随机数种子，并存储得到的伪随机数种子。

在本发明的一种实施例中，若当前读取的所述原始伪随机数种子与上一次生成的伪随机数种子不相同，则取当前读取的所述原始伪随机数种子作为伪随机数种子。

在本发明的一种实施例中，若当前读取的所述原始伪随机数种子与上一次生成的伪随机数种子不相同，则将当前读取的所述原始伪随机数种子与上一次生成的伪随机数种子进行运算得到校验值，将所述校验值作为伪随机数种子。

在本发明的一种实施例中，将当前读取的所述原始伪随机数种子与上一次生成的伪随机数种子进行运算得到校验值包括：将当前读取的所述原始伪随机数种子与上一次生成的伪随机数种子进行异或或同或运算。

在本发明的一种实施例中，将当前读取的所述原始伪随机数种子与上一次生成的伪随机数种子进行比较处理，判断二者是否相同包括：

将当前读取的所述原始伪随机数种子与上一次生成的伪随机数种子进行异或或同或运算，得到校验值，根据所述校验值判断当前读取的所述原始伪随机数种子与上一次生成的伪随机数种子是否相同。

在本发明的一种实施例中，当前读取的所述原始伪随机数种子与上一次生成的伪随机数种子不相同时，基于当前读取的所述原始伪随机数种子计算得到伪随机数种子具体为：取所述校验值作为伪随机数种子；或取当前读取的所述原始伪随机数种子为伪随机数种子。

在本发明的一种实施例中，重新从所述原始伪随机数种子生成模块中读取一组原始伪随机数种子之前，还包括判断比较处理的次数是否达到预设的最大处理次数，如达到预设的最大处理次数，则基于当前从原始伪随机数种子生成模块中读取的原始伪随机数种子按预设规则生成伪随机数种子。

在本发明的一种实施例中，所述预设规则为取反或移位。

在本发明的一种实施例中，将当前读取的所述原始伪随机数种子与上一次生成的伪随机数种子进行所述比较处理之前，还包括判断该原始伪随机数种子是否为0，如是，则重新从所述原始伪随机数种子生成模块中读取一组原始伪随机数种子进行所述比较处理。

在本发明的一种实施例中，从所述原始伪随机数种子生成模块中读取原始伪随机数种子之前，还包括读取所述存储模块，判断所述存储模块中是否存储有伪随机数种子，如否，则将此次从原始伪随机数种子生成模块中读取的一组原始伪随机数种子作为伪随机数种子，并将其存储于所述存储模块中。

本发明还提供了一种伪随机数生成方法，根据如上所述的方法得到伪随机数种子后，根据得到的伪随机数种子生成伪随机数。

本发明还提供了一种生成伪随机数种子的装置，包括依次连接的原始伪随机数种子生成模块、处理器和存储模块，其中：

所述原始伪随机数种子生成模块用于生成原始伪随机数种子；

所述存储模块用于存储上一次生成的伪随机数种子；

所述处理器用于从所述原始伪随机数种子生成模块当前生成的原始伪随机数种子中读取一组原始伪随机数种子，从存储模块中读取上一次生成的伪随机数种子，并将二者进行比较处理，根据比较处理的结果生成伪随机数种子，并将生成的伪随机数种子存储于所述存储模块。

在本发明的一种实施例中，所述原始伪随机数种子生成模块为可读写临时存储器。

本发明还提供了一种生成伪随机数的装置，包括依次连接的原始伪随机数种子生成模块、处理器和存储模块，还包括与所述处理器连接的伪随机数产生模块，其中：

所述原始伪随机数种子生成模块用于生成原始伪随机数种子；

所述存储模块用于存储上一次生成的伪随机数种子；

所述处理器用于从所述原始伪随机数种子生成模块当前生成的原始伪随机数种子中读取一组原始伪随机数种子，从存储模块中读取上一次生成的伪随机数种子，并将二者进行比较处理，根据比较处理的结果生成伪随机数种子，并将生成的伪随机数种子存储于所述存储模块；

所述伪随机数产生模块，用于接收到伪随机数种子后，根据接收到的伪随机数种子生成伪随机数。

本发明的有益效果是：本发明通过从原始伪随机数种子生成模块当前生成的原始伪随机数种子中读取一组原始伪随机数种子；并从存储模块中读取上一次生成的伪随机数种子；然后将二者进行比较处理以判断二者是否相同，如相同，则重新从原始伪随机数种子生成模块中读取一组原始伪随机数种子进行比较处理；如不相同，则基于当前读取的原始伪随机数种子计算得到伪随机数种子，并将得到的伪随机数种子存储于所述存储模块。即本发明将从当前原始伪随机数种子生成模块读取的原始伪随机数种子与上一次产生的伪随机数种子进行比较，只有在二者不同的情况下才基于该原始伪随机数种子计算生成伪随机数种子，因此可保证当前生成的伪随机数种子与上次生成的伪随机数种子不同，提高产生的伪随机数种子的随机性，进而提高根据该伪随机数种子生成的伪随机数的随机性，进而加强信息安全保护的安全性。

附图说明

图1为本发明一种实施例的伪随机数种子生成装置结构示意图；

图2为本发明一种实施例的伪随机数生成装置结构示意图；

图3为本发明一种实施例的伪随机数种子生成方法的流程示意图；

图4为本发明另一种实施例的伪随机数生成装置结构示意图；

图5为本发明另一种实施例的伪随机数生成方法的流程示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

请参见图1，本例中的伪随机数种子生成装置包括依次连接的原始伪随机数种子生成模块、处理器和存储模块，其中：

原始伪随机数种子生成模块用于生成原始伪随机数种子；

存储模块用于存储上一次生成的伪随机数种子；

处理器用于从原始伪随机数种子生成模块当前生成的原始伪随机数种子中读取一组原始伪随机数种子，并从存储模块中读取上一次生成的伪随机数种子，将二者进行比较处理以判断二者是否相同，如相同，则重新从原始伪随机数种子生成模块中读取一组原始伪随机数种子进行比较处理；如不相同，则基于当前读取的原始伪随机数种子计算得到伪随机数种子，并将得到的伪随机数种子存储于所述存储模块。

请参见图2，本例中的伪随机数生成装置在图1所示的装置基础上，还包括与处理器连接的伪随机数产生模块，处理器还用于将当前产生的伪随机数种子发送给伪随机数产生模块，伪随机数产生模块接收到该伪随机数种子后，根据接收到的伪随机数种子生成伪随机数。

具体的，本例中伪随机数种子生成方法包括以下步骤，请参见图3：

从原始伪随机数种子生成模块当前生成的原始伪随机数种子中读取一组原始伪随机数种子；

从存储模块中读取上一次生成的伪随机数种子；

将当前读取的原始伪随机数种子与上一次生成的伪随机数种子进行比较处理，判断二者是否相同，如相同，则重新从原始伪随机数种子生成模块中读取下一组原始伪随机数种子进行比较处理；如不相同，则基于当前读取的原始伪随机数种子计算得到伪随机数种子，并将得到的伪随机数种子存储于所述存储模块。

由上可知，本例中将从当前原始伪随机数种子生成模块读取的原始伪随机数种子与上一次产生的伪随机数种子进行比较，在二者不同的情况下才基于该原始伪随机数种子计算生成伪随机数种子，可保证当前生成的伪随机数种子与上次生成的伪随机数种子不同，可提高产生的伪随机数种子的随机性。

本例中，当当前读取的原始伪随机数种子与上一次生成的伪随机数种子不相同时，基于该原始伪随机数种子计算得到伪随机数种子的方法包括多种，例如：

可直接选取该原始伪随机数种子为伪随机数种子；或对该原始伪随机数种子进行移位处理后，将处理后得到的数值作为当前产生的伪随机数种子等。而为了增加当前产生的伪随机数种子与上次产生的伪随机数种子之间的差异性，以进一步提高产生的伪随机数的随机性，本例中在判断出当前读取的原始伪随机数种子与上一次生成的伪随机数种子不相同时，可将该原始伪随机数种子与上一次生成的伪随机数种子进行异或处理得到校验值，将得到的校验值作为伪随机数种子。

本例中将当前读取的原始伪随机数种子与上一次生成的伪随机数种子进行比较处理，判断二者是否相同的方法包括多种，例如可对二者进行同或，看同或得到的校验值是否全为1；也可对二者进行异或，下面以异或为例具体说明：

将读取的原始伪随机数种子与上一次生成的伪随机数种子进行异或处理得到校验值，判断所述校验值是否为0，如为0，则表明当前读取的原始伪随机数种子与上一次生成的伪随机数种子相同；否则，表明当前读取的原始伪随机数种子与上一次生成的伪随机数种子不相同，此时可取该不为0的校验值作为伪随机数种子，以增加此次产生的伪随机数种子与上一次产生的伪随机数种子之间的差异性，也可选择当前读取的原始伪随机数种子为伪随机数种子。

类似的，本例中当将读取的原始伪随机数种子与上一次生成的伪随机数种子进行同或处理得到校验值不全为1，且也不全为0时，也可选择该校验值为作为伪随机数种子；或者经同或处理判断出二者不相同时，再将二者进行异或处理，将异或处理得到的校验值作为伪随机数种子，或直接取当前读取的原始伪随机数种子为伪随机数种子，而不再进行异或处理。

值得注意的是，本例中当当前读取的原始伪随机数种子与上一次生成的伪随机数种子相同时，重新从原始伪随机数种子生成模块中读取一组原始伪随机数种子之前，还包括判断比较处理的次数是否已经达到预设的最大处理次数，如达到预设的最大处理次数，则基于当前从原始伪随机数种子生成模块中读取的一组原始伪随机数种子按预设规则计算得到伪随机数种子，该预设规则可包括取反、移位等操作；还可将当前异或处理得到的校验值取反后作为伪随机数种子。

由于全为0的随机数种子的随机数不是很理想，本领域一般都将其排除，不利用全为0的随机数种子产生随机数，以提高随机数的安全性。因此本例中在将当前读取的原始伪随机数种子与上一次生成的伪随机数种子进行所述比较处理之前，还包括判断该原始伪随机数种子是否为0，如是，则将其舍弃，重新从原始伪随机数种子生成模块中读取一组原始伪随机数种子进行比较处理。

本例中，从原始伪随机数种子生成模块中读取原始伪随机数种子之前，还包括判断当前所要生成的伪随机数种子是否是第一个伪随机数种子，具体可读取存储模块，判断存储模块中是否存储有伪随机数种子，如没有存储种子，则将此次从原始伪随机数种子生成模块中读取的一组原始伪随机数种子作为伪随机数种子，并将其存储于所述存储模块中；也可基于此次从原始伪随机数种子生成模块中读取的一组原始伪随机数种子按一定的规则计算得出伪随机数种子，例如，继续从原始伪随机数种子生成模中依次读取另一组原始伪随机数种子，并将二者进行异或处理，判断异或后的校验值是否为0，如为0，则重新读取进行异或处理，知道校验值不为0或直到达到预设的最大次数，校验值不为0时，则取该校验值为伪随机数种子；当到达最大次数时校验值仍未0时，则可将该校验值取反作为伪随机数种子。

本例中，根据上述方法得到伪随机数种子后，即可根据该种子生成伪随机数。

值得注意的是，本例中原始伪随机数种子生成模块的实现方式可包括多种，只要能生成原始伪随机数种子并供处理器读取即可，为了更好的理解本发明，下面以一个具体的原始伪随机数种子生成模块为例，对本发明做进一步说明。

实施例二：

本例中的原始伪随机数种子生成模块可为可读写临时存储器，这类存储器在上电后、未复位之前都存在不定态，例如指令寄存器、程序计数器、SRAM存储器，下面以SRAM存储器为例做进一步详细的说明：由于RAM结构的原因，上电后SRAM中存储的数据与上电的速度、温度以及工艺偏差有关，具有不定态，因此可利用SRAM存储器作为本例中的原始伪随机数种子生成模块，也可利用与RAM结构相同特性的其它存储器作为本例中的原始伪随机数种子生成模块。本例中将其称为原始伪随机数种子生成模块，并将实施例一中用于存储上一次产生的伪随机数种子的存储模块称为种子存储模块，请参见图4，本例中的原始伪随机数种子生成模块、处理器、种子存储模块依次相连接，且处理器还与伪随机数产生模块连接。

利用上述装置产生伪随机数的过程如下：

501：上电；

502：处理器读取种子存储模块，判断是否为第一次上电(即判断当前要产生的伪随机数种子是否为第一个伪随机数种子)，如是第一次上电，则转至步骤503；否则，读取出上一次产生的伪随机数种子，并转至步骤504；

503：处理器从原始伪随机数种子生成模块中读取一组原始伪随机数种子，并将其作为此次上电产生的伪随机数种子(还可判断该原始伪随机数种子是否为0，如为0，则重新读取，直到读取的原始伪随机数种子不为0时，才将其作为原始伪随机数种子)，并将其发送给伪随机数产生模块，以产生伪随机数，此次上电产生伪随机数流程结束，等待下一次上电。

504：处理器从原始伪随机数种子生成模块中读取一组原始伪随机数种子，并判断该随机数种子是否为0，如否，则转至步骤505；否则，重新从原始伪随机数种子生成模块中读取一组原始伪随机数种子，按上述方式判断其是否为0；

505：将从原始伪随机数种子生成模块读取的原始伪随机数种子与从种子存储模块中读取出的上一次产生的伪随机数种子进行异或处理，并判断得到的校验值是否为0，如为0，则转至步骤506；否则，转至步骤507；

506：判断异或处理次数是否超过预设的最大处理次数，如否，则转至步骤508，否则，转至步骤509；

507：取步骤505中的校验值为此次上电产生的伪随机数种子，将其存储于种子存储模块中，并将其发送给伪随机数产生模块，以产生伪随机数；此次上电产生伪随机数流程结束，等待下一次上电。

508：重新从原始伪随机数种子生成模块中读取一组原始伪随机数种子，并转入步骤505；

509：将当前读取出的原始伪随机数种子进行取反处理，并将取反后得到的数值作为此次上电产生的伪随机数种子，将其存储于种子存储模块中，并将其发送给伪随机数产生模块，以产生伪随机数；此次上电产生伪随机数流程结束，等待下一次上电。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种伪随机数种子生成方法,其特征在于包括：

从当前生成的原始伪随机数种子中读取一组原始伪随机数种子；

读取上一次生成的伪随机数种子；

将当前读取的所述原始伪随机数种子与所述上一次生成的伪随机数种子进行比较处理，判断二者是否相同，如相同，则重新读取一组原始伪随机数种子进行所述比较处理；如不相同，则基于当前读取的所述原始伪随机数种子生成伪随机数种子，并存储得到的伪随机数种子。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，若当前读取的所述原始伪随机数种子与上一次生成的伪随机数种子不相同，则取当前读取的所述原始伪随机数种子作为伪随机数种子。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，若当前读取的所述原始伪随机数种子与上一次生成的伪随机数种子不相同，则将当前读取的所述原始伪随机数种子与上一次生成的伪随机数种子进行运算得到校验值，将所述校验值作为伪随机数种子。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，将当前读取的所述原始伪随机数种子与上一次生成的伪随机数种子进行运算得到校验值包括：将当前读取的所述原始伪随机数种子与上一次生成的伪随机数种子进行异或或同或运算。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将当前读取的所述原始伪随机数种子与上一次生成的伪随机数种子进行比较处理，判断二者是否相同包括：

将当前读取的所述原始伪随机数种子与上一次生成的伪随机数种子进行异或或同或运算，得到校验值，根据所述校验值判断当前读取的所述原始伪随机数种子与上一次生成的伪随机数种子是否相同。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，当前读取的所述原始伪随机数种子与上一次生成的伪随机数种子不相同时，基于当前读取的所述原始伪随机数种子计算得到伪随机数种子具体为：取所述校验值作为伪随机数种子；或取当前读取的所述原始伪随机数种子为伪随机数种子。

7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，重新读取一组原始伪随机数种子进行所述比较处理之前，还包括判断比较处理的次数是否达到预设的最大处理次数，如达到预设的最大处理次数，则基于所述原始伪随机数种子按预设规则生成伪随机数种子。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述预设规则为取反或移位。

9.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，将当前读取的所述原始伪随机数种子与上一次生成的伪随机数种子进行所述比较处理之前，还包括判断该原始伪随机数种子是否为0，如是，则重新读取一组原始伪随机数种子进行所述比较处理。

10.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，读取上一次生成的伪随机数种子之前，还包括判断所述原始伪随机数种子是否是第一个伪随机数种子，若是，则将所述原始伪随机数种子作为上一次生成的伪随机数种子进行存储。

11.一种伪随机数生成方法,其特征在于，根据权利要求1-10任一项所述的方法得到伪随机数种子后，根据得到的伪随机数种子生成伪随机数。

12.一种生成伪随机数种子的装置，其特征在于，包括依次连接的原始伪随机数种子生成模块、处理器和存储模块，其中：

所述原始伪随机数种子生成模块用于生成原始伪随机数种子；

所述存储模块用于存储上一次生成的伪随机数种子；

所述处理器用于从所述原始伪随机数种子生成模块当前生成的原始伪随机数种子中读取一组原始伪随机数种子，从存储模块中读取上一次生成的伪随机数种子，并将二者进行比较处理，根据比较处理的结果生成伪随机数种子，并将生成的伪随机数种子存储于所述存储模块。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述原始伪随机数种子生成模块为可读写临时存储器。

14.一种生成伪随机数的装置，其特征在于，包括依次连接的原始伪随机数种子生成模块、处理器和存储模块，还包括与所述处理器连接的伪随机数产生模块，其中：

所述原始伪随机数种子生成模块用于生成原始伪随机数种子；

所述存储模块用于存储上一次生成的伪随机数种子；

所述处理器用于从所述原始伪随机数种子生成模块当前生成的原始伪随机数种子中读取一组原始伪随机数种子，从存储模块中读取上一次生成的伪随机数种子，并将二者进行比较处理，根据比较处理的结果生成伪随机数种子，并将生成的伪随机数种子存储于所述存储模块；

所述伪随机数产生模块，用于接收到伪随机数种子后，根据接收到的伪随机数种子生成伪随机数。