密码学常见基本概念-随机数，伪随机数产生器

来源：互联网发布：药可以在淘宝上买吗编辑：程序博客网时间：2024/05/21 21:36

    密码学都会涉及到随机数，因为许多密码系统的安全性依赖于随机数的生成。
    序列密码的保密性完全取决于密钥的随机性。如果密钥是真正的随机数，那么这种体制理论上就是不可破译的。但这种方式所需要的密钥量大的惊人，实际中是不可行的。
    目前一般采用伪随机序列来代替随机序列，也就是密钥存在的一定的循环周期。这样循环周期的长短就成了保密的关键，如果周期足够长，就会有比较好的保密性。一般周期小于10^10的序列很少被采用。
    下面这段程序，完整地阐述了计算机随机数产生的过程。

#include <stdlib.h>static unsigned int RAND_SEED;unsigned int random(void){    RAND_SEED=(RAND_SEED*123+59)%65536;    return(RAND_SEED);}void random_start(void){    int temp[2];    movedata(0x0040,0x006c,FP_SEG(temp),FP_OFF(temp),4);    RAND_SEED=temp[0];}main(){    unsigned int i,n;    random_start();    for(i=0;i<10;i++)        printf("%u\t",random());    printf("\n");}

主函数中首先调用了random_start函数，里面的一句movedata(0x0040,0x006c,FP_SEG(temp),FP_OFF(temp),4);是程序的重点。movedata用法:
void movedata(int segsrc, int offsrc, int segdest,int offdest, unsigned numbytes);

可见，temp数组中内容的改变是和0040:006c地址有关。而该地址与定时/计数器有关。所以随机数种子来源于系统时钟。

    何谓伪随机数生成器(PRNG)？假定要生成介于1~10之间的随机数，每个数出现的概率是一样的。理想情况下，应生成0~1之间的一个值，不考虑以前值，这个范围中每个值出现的概率是一样的，然后再将该值乘以10。
    由任何伪随机数生成器返回的数目都会受到0到N之间整数数目的限制。因为常见情况下，伪随机数生成器生成0到N之间的一个整数，返回的整数再除以N。可以得到的数字总是处于0到1之间。对生成器随后的调用采用第一次运行产生的整数，并将它传给一个函数，以生成0到N之间的一个新整数，然后将新整数除以N返回。
    伪随机数生成器将作为“种子”的数当做初始整数传给函数，由伪随机数生成器返回的每一个值完全由他前一个返回的值决定。因此最初的种子决定了整个随机数序列。如果知道用于计算任何一个值的那个整数，那么可以算出从这个生成器返回的下一个值。
    伪随机数生成器是一个生成完全可预料的数列(称为流)的确定性程序。一个编写的很好的PRNG可以创建一个接近真随机数序列的数列。而好的PRNG特征如，可以以相同几率在一个范围内生成任何数字，可以生成带任何统计分布的流，生成的数字流不具备可辨别的膜模。
    基于密码算法的随机数产生器:

使用软件方法的随机数产生器
一个常用的随机数产生器是属于线性拟合生成器一类的。这类生成器相当普遍，他们采用很具体的数学公式:即第N+1个数是通过第N个数经过一定线性变换再通过模c把它限制在0~c之间。(注意，a、b、c通常都是质数，模C是质数是为了更好地散射分布)
硬件方法生成，不讨论

伪随机数的评价标准:

可以通过所有随机性统计检验
不可预测
不能可靠地重复产生

0 0