CN1710617A - 高效真随机数产生方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高效真随机数产生方法及装置，其方法是：利用自然界中的无线电电磁信号中的白噪声作为产生真随机数装置的信号源。其装置包括：电磁波白噪声传感器单元：获取无线电电磁信号中的白噪声；随机数发生单元：利用传感器单元所获取的无线电电磁信号中的白噪声，生成真随机数。与现有各种随机数产生方法相比，本装置利用自然界中无处不在的无线电电磁信号中的白噪声作为真随机数的噪声源，自身不需要附加复杂的随机噪声振荡发生源，以及手工操作的繁琐过程，就能够获得具有较高的熵值和高度的随机性，难以预测的真随机数。此外，本装置成本低廉、环保卫生、操作简单、经济实用、使用安全，因此具有很好的实用价值。

Description

高效真随机数产生方法及装置

                         技术领域

本发明涉及一种产生随机数的方法及装置，特别是一种可以应用于信息产业和日常生活中需要使用高质量真随机数的高效真随机数产生方法及装置。

                         背景技术

随机数在信息安全、仿真模拟、博彩抽签等科学技术和日常生活的许多领域具有非常重要的应用。随机数可分伪随机数和真随机数两种类型。伪随机数一般是由某种计算机算法产生的，因此有一定的规律可循，可被预测。相应的，真随机数基于某种自然噪声，它具有均匀的外部特征，完全没有规律可循，是完全不可预测的，因而在许多领域都获得了广泛的应用。

根据获得随机数的方法的原理的不同，目前主要有三种类型的方法：1、由某一随机算法控制的随机数产生方法：这一类随机数产生方法是目前最常见的一类随机数产生方法，它依据某一事先确定的随机算法或者随机数表来产生随机数。但是，由于算法自身的特征(对于给定的输入，有确定的输出)。因此，从理论上讲，任何算法所产生的随机数都是可以被预测的。这类随机数被称为“伪随机数”，它只能用在对随机性要求很低的场合；2、人工方法：这类方法通过掷硬币、扔骰子等随机方式获得具有高质量的随机数。它是目前被公认的最安全的随机数产生方法之一。由这类方法能够产生具有较高的熵值，均匀的外部特征，完全没有规律可循，并能够避免可预测性的高质量的真随机数，因而在许多领域都获得了广泛的应用，但是这类方法使用起来非常繁琐。例如：为了利用掷硬币来产生一个商业基本安全标准所需要的1024位长度的随机数，人们需要掷1024次硬币，显然，这是非常不实用的，不能适应现代社会对大批量的、高质量随机数的需求。因此，除了在极少数非常重要的场合，一般不用这种方法来获得随机数；3、随机噪声发生检测方法：这类随机数产生方法通过产生、测量自然界的具有高度随机性的噪声信号，以获得所需要的、具有较高的熵值，均匀的外部特征，完全没有规律可循，并能够避免可预测性的高质量的真随机数。目前这类真随机信号发生装置大多通过是通过装置本身所携带的噪声源来产生和检测放射性衰变、微弱放射线、粒子轨迹、半导体热噪声、石英振荡器等噪声源来获得较为理想的真随机数。由于这些装置的结构复杂，操作繁琐，价格昂贵，产生随机数的速度较慢，并且装置本身就具有一定的危险性，因而目前的这类随机数产生方法既不方便，也不很实用，需要改进。

                         发明内容

本发明针对现有随机数产生方法所存在的问题，其目的是提供一种高效真随机数产生方法及装置，解决人们生产生活中各领域，特别是信息安全和保密通信等领域中，对大量的、高质量的真随机数的需求问题。

为了实现上述目的，本发明的特点是：利用自然界中的无线电电磁信号中的白噪声作为产生真随机数装置的信号源。

本发明还提供了一种利用无线电电磁信号中的白噪声作为真随机数的噪声源来产生真随机数的装置，所述装置包括：

电磁波白噪声传感器单元：获取无线电电磁信号中的白噪声；

随机数发生单元：利用传感器单元所获取的无线电电磁信号中的白噪声，生成真随机数。

本发明的优点在于装置本身不带噪声源，它通过利用自然界中无处不在的无线电电磁信号中的白噪声作为真随机数的噪声源，能够快速获得大量的、可靠安全的、具有较高的熵值和均匀的外部特征，完全没有规律可循，能够避免可预测性的高质量的真随机数，从而避免使用复杂昂贵的诸如粒子轨迹检测、放射源衰变之类的真随机信号发生器。与现有各种随机数产生方法相比，本装置利用自然界中无处不在的无线电电磁信号中的白噪声作为真随机数的噪声源，自身不需要附加复杂的随机噪声振荡发生源，以及手工操作的繁琐过程，就能够获得具有较高的熵值和高度的随机性，难以预测的真随机数。此外，本装置成本低廉、环保卫生、操作简单、经济实用、使用安全，因此具有很好的实用价值。

                        附图说明

图1为本发明的真随机数发生装置的整体结构的示意方框图。

图2为本发明的真随机数发生装置实施例的电路原理图。

                      具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。

本发明利用自然界中无处不在的无线电电磁信号中的白噪声作为真随机数的噪声源(见图1)。

本发明的装置实施例：

高效真随机数产生装置如图2所示。

本发明选择SONY公司生产的CXA1238S单芯收音电路作为电磁波白噪声传感器单元，用于采集无线电电磁信号中的白噪声，在连接时需要注意的是将自动增益和自动频率电路关闭(9，10号管脚)。对于随机数发生单元，可以选择美国MAXIM公司生产的16位单电源、低功耗、单/双极性转换的高精度串行逐次逼近型模数转换器MAX1132。这是因为该芯片仅需单一+5V供电，同时带有内部基准电压参考电压及时钟，内置跟踪/保持及校准电路，而且内置串行输入/输出接口和编程接口，外围电路简单，因而可简化电路设计和控制设计，大大降低产品的成本。

很明显，本发明并不局限于上述实施例，而是司以在不脱离发明范围和思想的情况下进行变化和修改。

本说明书未作详细描述的内容，属于本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (2)

1、一种高效真随机数产生方法，其特征在于：利用自然界中的无线电电磁信号中的白噪声作为产生真随机数装置的信号源。

2、一种高效真随机数产生装置，其特征在于：所述装置包括：

电磁波白噪声传感器单元：获取无线电电磁信号中的白噪声；

随机数发生单元：利用传感器单元所获取的无线电电磁信号中的白噪声，生成真随机数。