CN1710618A - 基于嵌入式的高效真随机信号产生方法及装置 - Google Patents

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Inventor
周祖德
肖攸安
刘泉
李方敏
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Wuhan University of Technology WUT
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Wuhan University of Technology WUT
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Abstract

本发明涉及一种基于嵌入式的高效真随机数产生方法及装置，其方法为利用电力线电流白噪声作为产生真随机数装置的信号源。所述装置包括：电力线电流白噪声传感器单元：获取电力线电流信号中的白噪声；随机数发生单元：利用传感器单元所获取的电力线电流白噪声，基于嵌入式技术生成真随机信号。与现有各种随机信号发生方法相比，本发明利用随处可得的电力线电流白噪声作为真随机数的噪声信号源，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，难以预测的真随机信号。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，因而具有很好的实用价值。

Description

基于嵌入式的高效真随机信号产生方法及装置
                       技术领域
本发明属于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基于嵌入式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普通安全标准所需要的2048位长度的随机数，人们需要掷2048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，其目的是提供一种基于嵌入式的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：利用电力线电流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电力线电流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：
电力线电流白噪声传感器单元：获取电力线电流信号中的白噪声；
随机数发生单元：利用传感器单元所获取的电力线电流白噪声，基于嵌入式技术生成真随机信号。
与现有各种随机信号发生方法相比，本发明利用随处可得的电力线电流白噪声作为真随机数的噪声信号源，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，难以预测的真随机信号。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，因而具有很好的实用价值。
                       附图说明
图1为本发明的真随机信号发生装置的整体结构的示意方框图。
图2为本发明实施例中传感器单元电路示意图。
                      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。
本发明利用电力线电流白噪声作为真随机数的噪声源(见图1)。
实施例：
电力白噪声传感器单元(见图2)：
其中R为金属氧化自适应变阻抗器，其阻抗值能随着加载在其两端的电压大小而变化，用于保护后级电路。此外选择C1＝50μF，C2＝0.2μF。该电路通过比较对电力线进行高通滤波前后的信号，获取电力白噪声。
随机数发生单元：
选择三星公司生产的嵌入式处理器S3C4510B芯片，利用该芯片对所采集的电力白噪声信号进行杂凑编码，即可获得稳定的白噪声输出。
很明显，本发明并不局限于上述实施例，而是可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、一种基于嵌入式的高效真随机数产生方法，其特征在于：利用电力线电流白噪声作为产生真随机数装置的信号源。
2、一种基于嵌入式的高效真随机数产生装置，其特征在于：所述装置包括：
电力线电流白噪声传感器单元：获取电力线电流信号中的白噪声；
随机数发生单元：利用传感器单元所获取的电力线电流白噪声，基于嵌入式技术生成真随机信号。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110647312A (zh) * 2019-08-20 2020-01-03 广东电网有限责任公司电力调度控制中心 一种基于电力系统的随机数产生方法

Cited By (2)

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