Azərbaycanca AzərbaycancaБеларускі БеларускіDansk DanskDeutsch DeutschEspañola EspañolaFrançais FrançaisIndonesia IndonesiaItaliana Italiana日本語 日本語Қазақ ҚазақLietuvos LietuvosNederlands NederlandsPortuguês PortuguêsРусский Русскийසිංහල සිංහලแบบไทย แบบไทยTürkçe TürkçeУкраїнська Українська中國人 中國人United State United StateAfrikaans Afrikaans
Підтримка
www.wikidata.uk-ua.nina.az

Апаратний генератор випадкових чисел генератор істинно випадкових чисел пристрій який генерує послідовність випадкових ч

Апаратний генератор випадкових чисел

Апаратний генератор випадкових чисел

Апаратний генератор випадкових чисел (генератор істинно випадкових чисел) — пристрій, який генерує послідовність випадкових чисел на основі вимірюваних параметрів фізичного процесу, що протікає. Робота таких пристроїв часто заснована на використанні надійних , таких як тепловий шум, фотоефект, квантові явища тощо. Ці процеси теоретично абсолютно непередбачувані, на практиці ж одержувані з них випадкові числа можна перевірити за допомогою .

image
Ця карта розширення використовує апаратний генератор випадкових чисел для створення криптографічних ключів щоб зашифровувати дані, які циркулюють у мережі

Апаратні генератори випадкових чисел головним чином застосовують щоб проводити статистичні випробування і в криптографії, де їх використовують щоб створювати криптографічні ключі для зашифрованої передачі даних. Також такі апарати широко використовуються в інтернет-казино для імітації, наприклад, рулетки. Але через складність реалізації й відносну повільність використання подібних генераторів залежить від потреб конкретної предметної області й від будови самого генератора.

Коротка історія розвитку

image
ERNIE 1
image
в Японії

Прості гральні кубики, що були в широкому вжитку в азартних іграх раніше і в настільних іграх тепер, є найпростішим істинним генератором випадкових чисел. 1890 року англійський дослідник Френсіс Гальтон описав спосіб застосування гральних кубиків, щоб генерувати випадкові числа з науковою метою.

Подальшим розвитком апаратних генераторів випадкових чисел можна вважати спеціальні пристрої — , які використовують для генерації чисел в і . Вони головним чином складаються з барабана, що перемішує кульки з числами, і пристрою, що витягає ці кульки з нього за чергою. Однак такий метод генерації є дуже повільним і непридатним для автоматичної генерації великих масивів даних.

Для прикладних завдань були необхідні великі масиви даних. 1939 року і Б. Бабінгтон-Сміт побудували першу машину, яка генерувала випадкові числа щоб побудувати [en], що містить 100 000 випадкових чисел. А через 16 років корпорація RAND з використанням спеціальних пристроїв побудувала таблицю з мільйона випадкових чисел. Попри те, що 1996 року [en] оживив табличний метод, побудувавши 650 Мбайтів випадкових чисел, коло застосування таких таблиць дуже вузьке.

Набагато більшого поширення набули генератори випадкових чисел, що генерують їх у реальному часі. 1951 року в комп'ютер [en] було включено програму, яка генерувала випадкові числа, використовуючи шум резистора. Ідея створення цієї програми належала Алану Тюрінгу. А 1957 року винайдено машину [en], четверту версію якої представлено 2004 року. Це пристрій спочатку був призначений для генерації номерів виграшних облігацій у британській лотереї.

Будова

Апаратні генератори випадкових чисел можуть ґрунтуватись на макроскопічних випадкових процесах з використанням таких предметів, як монетка, гральна кістка або колесо рулетки. Непередбачуваність даних пояснюється теорією нестійких динамічних систем і теорією хаосу. Навіть повністю визначені рівняннями Ньютона макроскопічні системи на практиці дають непередбачуваний результат, оскільки він залежить від мікроскопічних деталей початкових умов.

Генератори, що використовують фізичні випадкові процеси

Пристрої, що засновані на макроскопічних випадкових процесах, не можуть забезпечити швидкість отримання випадкових чисел, достатню для прикладних задач. Тому в основі сучасних АГВЧ лежить джерело шуму, з якого отримують випадкові біти. Джерела шуму поділяють на два типи: ті, що мають квантову природу, і ті, що не використовують квантові явища .

Наслідком законів квантової фізики є той факт, що деякі природні явища (наприклад, радіоактивний розпад атомів) абсолютно випадкові і їх неможливо в принципі передбачити (одним з перших дослідів, що доводять імовірнісну природу деяких явищ, можна вважати Дослід Девіссона — Джермера). Крім того, зі статистичної механіки випливає, що при температурі, яка не дорівнює абсолютному нулю, кожна система має випадкові флуктуації своїх параметрів.

Оскільки деякі квантово-механічні процеси абсолютно випадкові, вони є «золотим стандартом» для АГВЧ. Явища, що використовуються в генераторах, включають:

Неквантові явища простіше виявити, але АГВЧ, що засновані на них, будуть сильно залежати від температури (наприклад, величина теплового шуму пропорційна до температури навколишнього середовища). Серед процесів, що застосовують для створення АГВЧ, можна відзначити:

  • Тепловий шум у резисторі, з якого після посилення виходить генератор випадкової напруги. Зокрема, генератор чисел у комп'ютері [en] ґрунтувався на цьому явищі.
  • Атмосферний шум, що його виміряв радіоприймач; сюди ж можна віднести й прийом космічних променів за допомогою приймача, кількість яких у різні проміжки часу випадкова.
  • [en] — явище, яке полягає в тому, що хід різних годинників не буде абсолютно збігатися.

Див. також

Примітки

  1. Гальтон Ф.. «Dice for statistical experiments» журнал «Nature». — 1890. — С. 13-14.
  2. «Патент „Random number generator“»[недоступне посилання]
  3. Кнут Д. Э. «Искусство программирования. Том 2. Получисленные алгоритмы». — 2011. — С. 12-14. — .
  4. Turing A.. «Programmers' Handbook for the Manchester Electronic Computer Mark II». — 1952. — С. 25.
  5. . Архів оригіналу за 24 вересня 2015. Процитовано 23 вересня 2015.
  6. Панкратов С.. «Законы непредсказуемы» журнал «Наука и жизнь». — М. : Правда, 1988. — С. 75-77.
  7. Бобнев, 1966.
  8. Henk, 2005.
  9. Бобнев та 1 966.
  10. Marandi A., Leindecker N. C., Vodopyanov K. L., Byer. All-optical quantum random bit generation from intrinsically binary phase of parametric oscillators. — Vol. 20. — DOI:10.1364/OE.20.019322.
  11. Velichko S. Random-number generator prefers imperfect clocks. — 1996.

Література

  • Бобнев М. П.. «Генерирование случайных сигналов и измерение их параметров». — М. : Энергия, 1966. — 120 с.
  • Henk C. A. va Tilborg. Encyclopedia of Cryptography and Security. — USA : , 2005. — С. 509-514. — 45000 прим. — .
  • Schindler W. Efficient Online Test for True Random Numbers Generators // Cryptographic Hardware and Embedded Systems - CHES 2001 : сборник. — 2001. — P. 103. — ISSN 0302-9743. — .
  • Siew-Hwee Kwok, Yen-Ling Ee, Guanhan Chew, Kanghong Zheng, Khoongming Khoo, Chik-How Tan. A Comparison of Post-Processing Techniques for Biased Random Number Generators // Information Security Theory and Practice. Security and Privacy of Mobile Devices in Wireless Communication : сборник. — 2011. — P. 175-190. — .

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет

Aparatnij generator vipadkovih chisel generator istinno vipadkovih chisel pristrij yakij generuye poslidovnist vipadkovih chisel na osnovi vimiryuvanih parametriv fizichnogo procesu sho protikaye Robota takih pristroyiv chasto zasnovana na vikoristanni nadijnih takih yak teplovij shum fotoefekt kvantovi yavisha tosho Ci procesi teoretichno absolyutno neperedbachuvani na praktici zh oderzhuvani z nih vipadkovi chisla mozhna pereviriti za dopomogoyu Cya karta rozshirennya vikoristovuye aparatnij generator vipadkovih chisel dlya stvorennya kriptografichnih klyuchiv shob zashifrovuvati dani yaki cirkulyuyut u merezhi Aparatni generatori vipadkovih chisel golovnim chinom zastosovuyut shob provoditi statistichni viprobuvannya i v kriptografiyi de yih vikoristovuyut shob stvoryuvati kriptografichni klyuchi dlya zashifrovanoyi peredachi danih Takozh taki aparati shiroko vikoristovuyutsya v internet kazino dlya imitaciyi napriklad ruletki Ale cherez skladnist realizaciyi j vidnosnu povilnist vikoristannya podibnih generatoriv zalezhit vid potreb konkretnoyi predmetnoyi oblasti j vid budovi samogo generatora Korotka istoriya rozvitkuERNIE 1v Yaponiyi Prosti gralni kubiki sho buli v shirokomu vzhitku v azartnih igrah ranishe i v nastilnih igrah teper ye najprostishim istinnim generatorom vipadkovih chisel 1890 roku anglijskij doslidnik Frensis Galton opisav sposib zastosuvannya gralnih kubikiv shob generuvati vipadkovi chisla z naukovoyu metoyu Podalshim rozvitkom aparatnih generatoriv vipadkovih chisel mozhna vvazhati specialni pristroyi yaki vikoristovuyut dlya generaciyi chisel v i Voni golovnim chinom skladayutsya z barabana sho peremishuye kulki z chislami i pristroyu sho vityagaye ci kulki z nogo za chergoyu Odnak takij metod generaciyi ye duzhe povilnim i nepridatnim dlya avtomatichnoyi generaciyi velikih masiviv danih Dlya prikladnih zavdan buli neobhidni veliki masivi danih 1939 roku i B Babington Smit pobuduvali pershu mashinu yaka generuvala vipadkovi chisla shob pobuduvati en sho mistit 100 000 vipadkovih chisel A cherez 16 rokiv korporaciya RAND z vikoristannyam specialnih pristroyiv pobuduvala tablicyu z miljona vipadkovih chisel Popri te sho 1996 roku en ozhiviv tablichnij metod pobuduvavshi 650 Mbajtiv vipadkovih chisel kolo zastosuvannya takih tablic duzhe vuzke Nabagato bilshogo poshirennya nabuli generatori vipadkovih chisel sho generuyut yih u realnomu chasi 1951 roku v komp yuter en bulo vklyucheno programu yaka generuvala vipadkovi chisla vikoristovuyuchi shum rezistora Ideya stvorennya ciyeyi programi nalezhala Alanu Tyuringu A 1957 roku vinajdeno mashinu en chetvertu versiyu yakoyi predstavleno 2004 roku Ce pristrij spochatku buv priznachenij dlya generaciyi nomeriv vigrashnih obligacij u britanskij lotereyi BudovaAparatni generatori vipadkovih chisel mozhut gruntuvatis na makroskopichnih vipadkovih procesah z vikoristannyam takih predmetiv yak monetka gralna kistka abo koleso ruletki Neperedbachuvanist danih poyasnyuyetsya teoriyeyu nestijkih dinamichnih sistem i teoriyeyu haosu Navit povnistyu viznacheni rivnyannyami Nyutona makroskopichni sistemi na praktici dayut neperedbachuvanij rezultat oskilki vin zalezhit vid mikroskopichnih detalej pochatkovih umov Generatori sho vikoristovuyut fizichni vipadkovi procesi Pristroyi sho zasnovani na makroskopichnih vipadkovih procesah ne mozhut zabezpechiti shvidkist otrimannya vipadkovih chisel dostatnyu dlya prikladnih zadach Tomu v osnovi suchasnih AGVCh lezhit dzherelo shumu z yakogo otrimuyut vipadkovi biti Dzherela shumu podilyayut na dva tipi ti sho mayut kvantovu prirodu i ti sho ne vikoristovuyut kvantovi yavisha Naslidkom zakoniv kvantovoyi fiziki ye toj fakt sho deyaki prirodni yavisha napriklad radioaktivnij rozpad atomiv absolyutno vipadkovi i yih nemozhlivo v principi peredbachiti odnim z pershih doslidiv sho dovodyat imovirnisnu prirodu deyakih yavish mozhna vvazhati Doslid Devissona Dzhermera Krim togo zi statistichnoyi mehaniki viplivaye sho pri temperaturi yaka ne dorivnyuye absolyutnomu nulyu kozhna sistema maye vipadkovi fluktuaciyi svoyih parametriv Oskilki deyaki kvantovo mehanichni procesi absolyutno vipadkovi voni ye zolotim standartom dlya AGVCh Yavisha sho vikoristovuyutsya v generatorah vklyuchayut Drobovij shum ce shum v elektrichnih lancyugah sho viklikanij diskretnistyu nosiyiv elektrichnogo zaryadu Takozh cim terminom nazivayut shum v optichnih priladah sho viklikanij diskretnistyu perenosnika svitla V nashomu vipadku yak dzherelo shumu vikoristovuyut fotoelektronnij pomnozhuvach abo elektrovakuumni fotoelementi Radioaktivnij rozpad vikoristovuyut yak dzherelo shumu oskilki dlya nogo harakterna vipadkovist kozhnogo okremogo aktu rozpadu U rezultati na prijmach napriklad lichilnik Gejgera abo scintilyacijnij lichilnik u rizni promizhki chasu potraplyaye rizna kilkist chastinok Spontanne parametrichne rozsiyannya takozh mozhna vikoristovuvati v generatorah vipadkovih chisel Nekvantovi yavisha prostishe viyaviti ale AGVCh sho zasnovani na nih budut silno zalezhati vid temperaturi napriklad velichina teplovogo shumu proporcijna do temperaturi navkolishnogo seredovisha Sered procesiv sho zastosovuyut dlya stvorennya AGVCh mozhna vidznachiti Teplovij shum u rezistori z yakogo pislya posilennya vihodit generator vipadkovoyi naprugi Zokrema generator chisel u komp yuteri en gruntuvavsya na comu yavishi Atmosfernij shum sho jogo vimiryav radioprijmach syudi zh mozhna vidnesti j prijom kosmichnih promeniv za dopomogoyu prijmacha kilkist yakih u rizni promizhki chasu vipadkova en yavishe yake polyagaye v tomu sho hid riznih godinnikiv ne bude absolyutno zbigatisya Div takozhGenerator psevdovipadkovih chisel Vipadkove proste chisloPrimitkiGalton F Dice for statistical experiments zhurnal Nature 1890 S 13 14 Patent Random number generator nedostupne posilannya Knut D E Iskusstvo programmirovaniya Tom 2 Poluchislennye algoritmy 2011 S 12 14 ISBN 978 5 8459 0081 4 Turing A Programmers Handbook for the Manchester Electronic Computer Mark II 1952 S 25 Arhiv originalu za 24 veresnya 2015 Procitovano 23 veresnya 2015 Pankratov S Zakony nepredskazuemy zhurnal Nauka i zhizn M Pravda 1988 S 75 77 Bobnev 1966 Henk 2005 Bobnev ta 1 966 Marandi A Leindecker N C Vodopyanov K L Byer All optical quantum random bit generation from intrinsically binary phase of parametric oscillators Vol 20 DOI 10 1364 OE 20 019322 Velichko S Random number generator prefers imperfect clocks 1996 LiteraturaBobnev M P Generirovanie sluchajnyh signalov i izmerenie ih parametrov M Energiya 1966 120 s Henk C A va Tilborg Encyclopedia of Cryptography and Security USA Springer Science Business Media 2005 S 509 514 45000 prim ISBN 978 0 387 23473 1 Schindler W Efficient Online Test for True Random Numbers Generators Cryptographic Hardware and Embedded Systems CHES 2001 sbornik 2001 P 103 ISSN 0302 9743 ISBN 3 540 42521 7 Siew Hwee Kwok Yen Ling Ee Guanhan Chew Kanghong Zheng Khoongming Khoo Chik How Tan A Comparison of Post Processing Techniques for Biased Random Number Generators Information Security Theory and Practice Security and Privacy of Mobile Devices in Wireless Communication sbornik 2011 P 175 190 ISBN 978 3 642 21039 6

Дата публікації:
Топ