CN103294447A - 一种生成随机数的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生成随机数的方法和装置,属于计算机领域。所述方法包括:采集外界环境内的声音,将采集的声音转换为第一数字信号;根据所述第一数字信号生成随机数。所述装置包括:转换模块和生成模块。本发明可以降低生成随机数的成本,并且还可以提高生成的随机数的随机性。
Description
技术领域
本发明涉及计算机领域,特别涉及一种生成随机数的方法和装置。
背景技术
随机数在计算机系统中有重要用途,例如,为了保证某个信息的保密性,用户需要对该信息进行加密,而该信息的保密性取决于密钥,该密钥是由随机数生成的,所以生成随机数的方法成为目前广泛关注的问题之一。
目前,存在一种生成随机数的方法,具体为:将随机数生成电路连接计算机的并口,该随机数生成电路包括白噪声发生器电路和放大器电路。白噪声发生器电路产生模拟的噪声信号,将该模拟的噪声信号通过放大器电路转换为数字的噪声信号,根据数字的噪声信号生成随机数。
在实现本发明的过程中,发明人发现现有技术至少存在以下问题:
现有技术需要提供额外的随机数生成电路连接计算机的并口,该随机数生成电路需要用计算机的并口数据引脚供电,需要对计算机硬件做改装,并且现有技术生成的随机数的随机性较低。
发明内容
为了解决现有技术的问题,本发明实施例提供了一种生成随机数的方法和装置。所述技术方案如下:
第一方面,一种生成随机数的方法,所述方法包括:
采集外界环境内的声音,将采集的声音转换为第一数字信号;
根据所述第一数字信号生成随机数。
结合第一方面,在第一方面的第一种可能的实现方式中,所述将采集的声音转换为第一数字信号,包括:
根据采样频率和采样时长,对采集的声音进行采样,得到采样信号;
根据采样位数对所述采样信号进行量化,得到量化信号;
对所述量化信号进行编码,得到第一数字信号。
结合第一方面,在第一方面的第二种可能的实现方式中,所述根据所述第一数字信号生成随机数,包括:
将所述第一数字信号和已存储的随机数进行串联,得到第二数字信号;
将所述第二数字信号进行哈希运算,并将哈希运算的结果确定为随机数。
结合第一方面的第一种可能的实现方式,在第一方面的第三种可能的实现方式中,所述根据采样频率和采样时长,对采集的声音进行采样之前,还包括:
设置采样频率、采样位数和采样时长。
结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式至第一方面的第三种可能的实现方式中的任意一种可能的实现方式,在第一方面的第四种可能的实现方式中,所述将所述第一数字信号和已存储的随机数进行串联之前,还包括:
接收用户输入的随机数,并存储接收的随机数。
结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式至第一方面的第四种可能的实现方式中的任意一种可能的实现方式,在第一方面的第五种可能的实现方式中,所述根据所述第一数字信号生成随机数之后,还包括:
将已存储的随机数更新为生成的随机数。
第二方面,一种生成随机数的装置,所述装置包括:
转换模块,用于采集外界环境内的声音,将采集的声音转换为第一数字信号;
生成模块,用于根据所述第一数字信号生成随机数。
结合第二方面,在第二方面的第一种可能的实现方式中,所述转换模块包括:
采样单元,用于根据采样频率和采样时长,对采集的声音进行采样,得到采样信号;
量化单元,用于根据采样位数对所述采样信号进行量化,得到量化信号;
编码单元,用于对所述量化信号进行编码,得到第一数字信号。
结合第二方面,在第二方面的第一种可能的实现方式中,所述生成模块包括:
串联单元,用于将所述第一数字信号和已存储的随机数进行串联,得到第二数字信号;
确定单元,用于将所述第二数字信号进行哈希运算,并将哈希运算的结果确定为随机数。
结合第二方面的第一种可能的实现方式,在第二方面的第三种可能的实现方式中,所述转换模块还包括:
设置单元,用于设置采样频率、采样位数和采样时长。
结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式至第二方面的第三种可能的实现方式中的任意一种可能的实现方式,在第二方面的第四种可能的实现方式中,所述生成模块还包括:
存储单元,用于接收用户输入的随机数,并存储接收的随机数。
结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式至第二方面的第四种可能的实现方式中的任意一种可能的实现方式,在第二方面的第五种可能的实现方式中,所述装置还包括:
更新模块,用于将已存储的随机数更新为生成的随机数。
第三方面,一种生成随机数的装置,所述装置包括存储器和处理器,用于执行所述的一种生成随机数的方法。
在本发明实施例中,不用提供额外的硬件电路作为随机数产生源,而是将外界环境音作为随机数产生源,如此可以降低生成随机数的成本;并且外界环境音是难以预测的,根据外界环境音生成随机数,可以提高生成的随机数的随机性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种生成随机数的方法流程图;
图2是本发明实施例提供的另一种生成随机数的方法流程图;
图3是本发明实施例提供的一种生成随机数的装置结构示意图;
图4是本发明实施例提供的另一种生成随机数的装置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种生成随机数的方法,参见图1,该方法包括:
步骤101:采集外界环境内的声音,将采集的声音转换为第一数字信号;
步骤102:根据所述第一数字信号生成随机数。
其中,所述将采集的声音转换为第一数字信号,包括:
根据采样频率和采样时长,对采集的声音进行采样,得到采样信号;
根据采样位数对所述采样信号进行量化,得到量化信号;
对所述量化信号进行编码,得到第一数字信号。
其中,所述根据所述第一数字信号生成随机数,包括:
将所述第一数字信号和已存储的随机数进行串联,得到第二数字信号;
将所述第二数字信号进行哈希运算,并将哈希运算的结果确定为随机数。
进一步地,所述根据采样频率和采样时长,对采集的声音进行采样之前,还包括:
设置采样频率、采样位数和采样时长。
进一步地,所述将所述第一数字信号和已存储的随机数进行串联之前,还包括:
接收用户输入的随机数,并存储接收的随机数。
进一步地,所述根据所述第一数字信号生成随机数之后,还包括:
将已存储的随机数更新为生成的随机数。
在本发明实施例中,不用提供额外的硬件电路作为随机数产生源,而是将外界环境音作为随机数产生源,如此可以降低生成随机数的成本;并且外界环境音是难以预测的,根据外界环境音生成随机数,可以提高生成的随机数的随机性。
本发明实施例提供了一种生成随机数的方法,参见图2,该方法包括:
步骤201:设置采样频率、采样位数和采样时长;
其中,在本发明实施例中,可以通过终端的声卡采集终端所在外界环境内的声音,而当今主流声卡的采样频率一般分为22.05KHz、44.1KHz和48KHz三个等级;采样位数是16位。
其中,采样时长越长获得外界环境内的声音数据就越多,计算得到的随机数的随机性就越高。
步骤202:接收用户输入的随机数,并存储接收的随机数;
其中,用户输入一个随机数,并将输入的随机数提交给终端。终端接收用户输入的随机数,并将接收的随机数存储在缓存区中。
其中,缓存区的长度与哈希函数计算得到的哈希值的长度相等。
步骤203:采集外界环境内的声音,根据设置的采样频率和采样时长,对采集的声音进行采样,得到采样信号;
其中,可以通过终端的声卡外接采集声音的设备采集外界环境内的声音。
具体地,采集外界环境内的声音,获取外界环境内的声音的模拟信号,根据设置的采样频率和采样时长,对外界环境内的声音的模拟信号进行采样,得到采样信号。
可选地,在对采集的声音进行采样之前,判断是否需要调整采样时长,如果需要调整采样时长,则根据调整因子,对该采样时长进行调整,否则,执行步骤204。
其中,在每次采样时调整采样时长,可以增强所采集外界环境内的声音的随机性,进而可以增强生成的随机数的随机性。
步骤204:根据采样位数对该采样信号进行量化,得到量化信号;
其中,根据采样位数,将该采样信号量化为一个个离散的数值,该离散的数值构成该量化信号。
步骤205:对该量化信号进行编码,得到第一数字信号;
其中,对该量化信号进行编码,得到的第一数字信号为一个二进制数值。
其中,当设置采样频率、采样位数和采样时长之后,还可以设置声卡的声道数,一般声道数包括单声道、立体声、准立体声、4声道环绕和5.1声道。设置了声卡的声道数之后,根据采样频率、采样位数、采样时长和声道数,按照如下公式计算存储第一数字信号占用的比特数。
b=f*w*s*t
其中,在上述公式中,b为存储第一数字信号占用的比特数,f为采样频率,w为采样位数,s为声道数,t为采样时长。
步骤206:将第一数字信号和已存储的随机数进行串联,得到第二数字信号;
其中,已存储的随机数是一个二进制数值,在本发明实施例中将第一数字信号和已存储的随机数进行串联,得到第二数字信号可以为:
将第一数字信号包括的最后一位比特和已存储的随机数包括的第一位比特进行拼接,得到第二数字信号;或者,将已存储的随机数包括的最后一位比特和第一数字信号包括的第一位比特进行拼接,得到第二数字信号。
其中,第二数字信号为一个二进制数值。
其中,将第一数字信号和已存储的随机数进行串联,得到第二数字信号,如此,可以当外界环境内无声音变化时,第一数字信号为空,此时第二数字信号还可以包括已存储的随机数,通过本发明实施例提供的方法还可以根据第二数字信号产生一个随机数。并且,在本发明实施例中将第一数字信号和已存储的随机数进行串联,可以增加生成的随机数的随机性。
例如,第一数字信号为01001110100,已存储的随机数为01001,将第一数字信号包括的最后一位比特0和已存储的随机数包括的第一位比特0进行拼接,得到的第二数字信号为0100111010001001;或者,将已存储的随机数包括的最后一位比特1和第一数字信号包括的第一位比特0进行拼接,得到的第二数字信号为0100101001110100。
步骤207:将第二数字信号进行哈希运算,并将哈希运算的结果确定为随机数。
具体地,将第二数字信号进行哈希运算,得到哈希运算的结果为第二数字信号的哈希值,将得到的哈希值确定为随机数。
进一步地,将已存储的随机数更新为生成的随机数;其中,为了保证在每个采样时长都能生成随机数,将与当前采样时长最近的上一个采样时长生成的随机数和当前采样时长内得到的第二数字信号进行串联,产生一个新的随机数。
其中,将已存储的随机数更新为生成的随机数之后,判断是否还需要产生随机数,如果还需要产生随机数,则返回执行步骤203,否则,结束操作。
其中,在本发明实施例中,不仅可以通过声卡驱动程序采集外界环境内的声音而产生随机数,还可以通过Windows系统上的DirectSound开发包提供的DirectSoundCapture组件从声卡采集外界环境内的声音而产生随机数。
在本发明实施例中,不用提供额外的硬件电路作为随机数产生源,而是将外界环境音作为随机数产生源,如此可以降低生成随机数的成本;并且外界环境音是难以预测的,根据外界环境音生成随机数,可以提高生成的随机数的随机性。
参见图3,本发明实施例提供了一种生成随机数的装置,该装置包括:
转换模块301,用于采集外界环境内的声音,将采集的声音转换为第一数字信号;
生成模块302,用于根据第一数字信号生成随机数。
其中,转换模块301包括:
采样单元,用于根据采样频率和采样时长,对采集的声音进行采样,得到采样信号;
可选地,在对采集的声音进行采样之前,判断是否需要调整采样时长,如果需要调整采样时长,则根据调整因子,对该采样时长进行调整,否则,执行量化单元。
其中,在每次采样时调整采样时长,可以增强所采集外界环境内的声音的随机性,进而可以增强生成的随机数的随机性。
量化单元,用于根据采样位数对采样信号进行量化,得到量化信号;
其中,根据采样位数,将该采样信号量化为一个个离散的数值,该离散的数值构成该量化信号。
编码单元,用于对该量化信号进行编码,得到第一数字信号。
其中,对该量化信号进行编码,得到的第一数字信号为一个二进制数值。
其中,当设置采样频率、采样位数和采样时长之后,还可以设置声卡的声道数,一般声道数包括单声道、立体声、准立体声、4声道环绕和5.1声道。设置了声卡的声道数之后,根据采样频率、采样位数、采样时长和声道数,按照如下公式计算存储第一数字信号占用的比特数。
b=f*w*s*t
其中,在上述公式中,b为存储第一数字信号占用的比特数,f为采样频率,w为采样位数,s为声道数,t为采样时长。
其中,生成模块302包括:
串联单元,用于将第一数字信号和已存储的随机数进行串联,得到第二数字信号;
其中,已存储的随机数是一个二进制数值,在本发明实施例中将第一数字信号和已存储的随机数进行串联,得到第二数字信号可以为:
将第一数字信号包括的最后一比特和已存储的随机数包括的第一比特进行拼接,得到第二数字信号;或者,将已存储的随机数包括的最后一比特和第一数字信号包括的第一比特进行拼接,得到第二数字信号。
其中,第二数字信号为一个二进制数值。
其中,将第一数字信号和已存储的随机数进行串联,得到第二数字信号,如此,可以当外界环境内无声音变化时,第一数字信号为空,此时第二数字信号还可以包括已存储的随机数,通过本发明实施例提供的方法还可以根据第二数字信号产生一个随机数。并且,在本发明实施例中将第一数字信号和已存储的随机数进行串联,可以增加生成的随机数的随机性。
确定单元,用于将所述第二数字信号进行哈希运算,并将哈希运算的结果确定为随机数。
具体地,确定单元具体用于:将第二数字信号进行哈希运算,得到哈希运算的结果为第二数字信号的哈希值,将得到的哈希值确定为随机数。
进一步地,转换模块301还包括:
设置单元,用于设置采样频率、采样位数和采样时长。
进一步地,生成模块302还包括:
存储单元,用于接收用户输入的随机数,并存储接收的随机数。
进一步地,该装置还包括:
更新模块,用于将已存储的随机数更新为生成的随机数。
其中,为了保证在每个采样时长都能生成随机数,将与当前采样时长最近的上一个采样时长生成的随机数和当前采样时长内得到的第二数字信号进行串联,产生一个新的随机数,如此产生的新随机数的随机性更大。
在本发明实施例中,不用提供额外的硬件电路作为随机数产生源,而是将外界环境音作为随机数产生源,如此可以降低生成随机数的成本;并且外界环境音是难以预测的,根据外界环境音生成随机数,可以提高生成的随机数的随机性。
本发明实施例提供了一种生成随机数的装置,参见图4,该装置包括:
存储器401和处理器402,用于执行如下生成随机数的方法:
采集外界环境内的声音,将采集的声音转换为第一数字信号;
根据所述第一数字信号生成随机数。
其中,所述将采集的声音转换为第一数字信号,包括:
根据采样频率和采样时长,对采集的声音进行采样,得到采样信号;
可选地,在对采集的声音进行采样之前,判断是否需要调整采样时长,如果需要调整采样时长,则根据调整因子,对该采样时长进行调整,否则,执行量化单元。
其中,在每次采样时调整采样时长,可以增强所采集外界环境内的声音的随机性,进而可以增强生成的随机数的随机性。
根据采样位数对所述采样信号进行量化,得到量化信号;
其中,根据采样位数,将该采样信号量化为一个个离散的数值,该离散的数值构成该量化信号。
对所述量化信号进行编码,得到第一数字信号。
其中,对该量化信号进行编码,得到的第一数字信号为一个二进制数值。
其中,当设置采样频率、采样位数和采样时长之后,还可以设置声卡的声道数,一般声道数包括单声道、立体声、准立体声、4声道环绕和5.1声道。设置了声卡的声道数之后,根据采样频率、采样位数、采样时长和声道数,按照如下公式计算存储第一数字信号占用的比特数。
b=f*w*s*t
其中,在上述公式中,b为存储第一数字信号占用的比特数,f为采样频率,w为采样位数,s为声道数,t为采样时长。
其中,所述根据所述第一数字信号生成随机数,包括:
将所述第一数字信号和已存储的随机数进行串联,得到第二数字信号;
其中,已存储的随机数是一个二进制数值,在本发明实施例中将第一数字信号和已存储的随机数进行串联,得到第二数字信号可以为:
将第一数字信号包括的最后一比特和已存储的随机数包括的第一比特进行拼接,得到第二数字信号;或者,将已存储的随机数包括的最后一比特和第一数字信号包括的第一比特进行拼接,得到第二数字信号。
其中,第二数字信号为一个二进制数值。
其中,将第一数字信号和已存储的随机数进行串联,得到第二数字信号,如此,可以当外界环境内无声音变化时,第一数字信号为空,此时第二数字信号还可以包括已存储的随机数,通过本发明实施例提供的方法还可以根据第二数字信号产生一个随机数。并且,在本发明实施例中将第一数字信号和已存储的随机数进行串联,可以增加生成的随机数的随机性。
将所述第二数字信号进行哈希运算,并将哈希运算的结果确定为随机数。
具体地,根据所述第二数字信号生成随机数具体可以为:将第二数字信号进行哈希运算,得到哈希运算的结果为第二数字信号的哈希值,将得到的哈希值确定为随机数。
进一步地,所述根据采样频率和采样时长,对采集的声音进行采样之前,还包括:
设置采样频率、采样位数和采样时长。
进一步地,所述将所述第一数字信号和已存储的随机数进行串联之前,还包括:
接收用户输入的随机数,并存储接收的随机数。
进一步地,所述根据所述第一数字信号生成随机数之后,还包括:
将已存储的随机数更新为生成的随机数。
其中,为了保证在每个采样时长都能生成随机数,将与当前采样时长最近的上一个采样时长生成的随机数和当前采样时长内得到的第二数字信号进行串联,产生一个新的随机数,如此产生的新随机数的随机性更大。
在本发明实施例中,不用提供额外的硬件电路作为随机数产生源,而是将外界环境音作为随机数产生源,如此可以降低生成随机数的成本;并且外界环境音是难以预测的,根据外界环境音生成随机数,可以提高生成的随机数的随机性。
需要说明的是:上述实施例提供的生成随机数的装置在生成随机数时,仅以上述各功能模块的划分进行举例说明,实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成,即将装置的内部结构划分成不同的功能模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。另外,上述实施例提供的生成随机数的装置与生成随机数的方法实施例属于同一构思,其具体实现过程详见方法实施例,这里不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成,也可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种生成随机数的方法,其特征在于,所述方法包括:
采集外界环境内的声音,将采集的声音转换为第一数字信号;
根据所述第一数字信号生成随机数。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述将采集的声音转换为第一数字信号,包括:
根据采样频率和采样时长,对采集的声音进行采样,得到采样信号;
根据采样位数对所述采样信号进行量化,得到量化信号;
对所述量化信号进行编码,得到第一数字信号。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述第一数字信号生成随机数,包括:
将所述第一数字信号和已存储的随机数进行串联,得到第二数字信号;
将所述第二数字信号进行哈希运算,并将哈希运算的结果确定为随机数。
4.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述根据采样频率和采样时长,对采集的声音进行采样之前,还包括:
设置采样频率、采样位数和采样时长。
5.如权利要求1至4任一权利要求所述的方法,其特征在于,所述将所述第一数字信号和已存储的随机数进行串联之前,还包括:
接收用户输入的随机数,并存储接收的随机数。
6.如权利要求1至5任一权利要求所述的方法,其特征在于,所述根据所述第一数字信号生成随机数之后,还包括:
将已存储的随机数更新为生成的随机数。
7.一种生成随机数的装置,其特征在于,所述装置包括:
转换模块,用于采集外界环境内的声音,将采集的声音转换为第一数字信号;
生成模块,用于根据所述第一数字信号生成随机数。
8.如权利要求7所述的装置,其特征在于,所述转换模块包括:
采样单元,用于根据采样频率和采样时长,对采集的声音进行采样,得到采样信号;
量化单元,用于根据采样位数对所述采样信号进行量化,得到量化信号;
编码单元,用于对所述量化信号进行编码,得到第一数字信号。
9.如权利要求7所述的装置,其特征在于,所述生成模块包括:
串联单元,用于将所述第一数字信号和已存储的随机数进行串联,得到第二数字信号;
确定单元,用于将所述第二数字信号进行哈希运算,并将哈希运算的结果确定为随机数。
10.如权利要求8所述的装置,其特征在于,所述转换模块还包括:
设置单元,用于设置采样频率、采样位数和采样时长。
11.如权利要求7至10任一权利要求所述的装置,其特征在于,所述生成模块还包括:
存储单元,用于接收用户输入的随机数,并存储接收的随机数。
12.如权利要求7至11任一权利要求所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:
更新模块,用于将已存储的随机数更新为生成的随机数。
13.一种生成随机数的装置,其特征在于,所述装置包括存储器和处理器,用于执行如权利要求1至6任一权利要求所述的一种生成随机数的方法。
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