專利名稱：高效真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方法及裝置，特別是一種可以應(yīng)用于信息產(chǎn)業(yè)和日常生活中需要使用高質(zhì)量真隨機(jī)數(shù)的高效真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方法及裝置。
背景技術(shù)：
隨機(jī)數(shù)在信息安全、仿真模擬、博彩抽簽等科學(xué)技術(shù)和日常生活的許多領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用。隨機(jī)數(shù)可分偽隨機(jī)數(shù)和真隨機(jī)數(shù)兩種類型。偽隨機(jī)數(shù)一般是由某種計(jì)算機(jī)算法產(chǎn)生的，因此有一定的規(guī)律可循，可被預(yù)測(cè)。相應(yīng)的，真隨機(jī)數(shù)基于某種自然噪聲，它具有均勻的外部特征，完全沒有規(guī)律可循，是完全不可預(yù)測(cè)的，因而在許多領(lǐng)域都獲得了廣泛的應(yīng)用。
根據(jù)獲得隨機(jī)數(shù)的方法的原理的不同，目前主要有三種類型的方法1、由某一隨機(jī)算法控制的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方法這一類隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方法是目前最常見的一類隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方法，它依據(jù)某一事先確定的隨機(jī)算法或者隨機(jī)數(shù)表來產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)。但是，由于算法自身的特征(對(duì)于給定的輸入，有確定的輸出)。因此，從理論上講，任何算法所產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)都是可以被預(yù)測(cè)的。這類隨機(jī)數(shù)被稱為“偽隨機(jī)數(shù)”，它只能用在對(duì)隨機(jī)性要求很低的場(chǎng)合；2、人工方法這類方法通過擲硬幣、扔骰子等隨機(jī)方式獲得具有高質(zhì)量的隨機(jī)數(shù)。它是目前被公認(rèn)的最安全的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方法之一。由這類方法能夠產(chǎn)生具有較高的熵值，均勻的外部特征，完全沒有規(guī)律可循，并能夠避免可預(yù)測(cè)性的高質(zhì)量的真隨機(jī)數(shù)，因而在許多領(lǐng)域都獲得了廣泛的應(yīng)用，但是這類方法使用起來非常繁瑣。例如為了利用擲硬幣來產(chǎn)生一個(gè)商業(yè)基本安全標(biāo)準(zhǔn)所需要的1024位長(zhǎng)度的隨機(jī)數(shù)，人們需要擲1024次硬幣，顯然，這是非常不實(shí)用的，不能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)對(duì)大批量的、高質(zhì)量隨機(jī)數(shù)的需求。因此，除了在極少數(shù)非常重要的場(chǎng)合，一般不用這種方法來獲得隨機(jī)數(shù)；3、隨機(jī)噪聲發(fā)生檢測(cè)方法這類隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方法通過產(chǎn)生、測(cè)量自然界的具有高度隨機(jī)性的噪聲信號(hào)，以獲得所需要的、具有較高的熵值，均勻的外部特征，完全沒有規(guī)律可循，并能夠避免可預(yù)測(cè)性的高質(zhì)量的真隨機(jī)數(shù)。目前這類真隨機(jī)信號(hào)發(fā)生裝置大多通過是通過裝置本身所攜帶的噪聲源來產(chǎn)生和檢測(cè)放射性衰變、微弱放射線、粒子軌跡、半導(dǎo)體熱噪聲、石英振蕩器等噪聲源來獲得較為理想的真隨機(jī)數(shù)。由于這些裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作繁瑣，價(jià)格昂貴，產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的速度較慢，并且裝置本身就具有一定的危險(xiǎn)性，因而目前的這類隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方法既不方便，也不很實(shí)用，需要改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方法所存在的問題，其目的是提供一種高效真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方法及裝置，解決人們生產(chǎn)生活中各領(lǐng)域，特別是信息安全和保密通信等領(lǐng)域中，對(duì)大量的、高質(zhì)量的真隨機(jī)數(shù)的需求問題。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的特點(diǎn)是利用自然界中的無線電電磁信號(hào)中的白噪聲作為產(chǎn)生真隨機(jī)數(shù)裝置的信號(hào)源。
本發(fā)明還提供了一種利用無線電電磁信號(hào)中的白噪聲作為真隨機(jī)數(shù)的噪聲源來產(chǎn)生真隨機(jī)數(shù)的裝置，所述裝置包括電磁波白噪聲傳感器單元獲取無線電電磁信號(hào)中的白噪聲；隨機(jī)數(shù)發(fā)生單元利用傳感器單元所獲取的無線電電磁信號(hào)中的白噪聲，生成真隨機(jī)數(shù)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于裝置本身不帶噪聲源，它通過利用自然界中無處不在的無線電電磁信號(hào)中的白噪聲作為真隨機(jī)數(shù)的噪聲源，能夠快速獲得大量的、可靠安全的、具有較高的熵值和均勻的外部特征，完全沒有規(guī)律可循，能夠避免可預(yù)測(cè)性的高質(zhì)量的真隨機(jī)數(shù)，從而避免使用復(fù)雜昂貴的諸如粒子軌跡檢測(cè)、放射源衰變之類的真隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器。與現(xiàn)有各種隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方法相比，本裝置利用自然界中無處不在的無線電電磁信號(hào)中的白噪聲作為真隨機(jī)數(shù)的噪聲源，自身不需要附加復(fù)雜的隨機(jī)噪聲振蕩發(fā)生源，以及手工操作的繁瑣過程，就能夠獲得具有較高的熵值和高度的隨機(jī)性，難以預(yù)測(cè)的真隨機(jī)數(shù)。此外，本裝置成本低廉、環(huán)保衛(wèi)生、操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、使用安全，因此具有很好的實(shí)用價(jià)值。


圖1為本發(fā)明的真隨機(jī)數(shù)發(fā)生裝置的整體結(jié)構(gòu)的示意方框圖。
圖2為本發(fā)明的真隨機(jī)數(shù)發(fā)生裝置實(shí)施例的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但該實(shí)施例不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
本發(fā)明利用自然界中無處不在的無線電電磁信號(hào)中的白噪聲作為真隨機(jī)數(shù)的噪聲源(見圖1)。
本發(fā)明的裝置實(shí)施例高效真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置如圖2所示。
本發(fā)明選擇SONY公司生產(chǎn)的CXA1238S單芯收音電路作為電磁波白噪聲傳感器單元，用于采集無線電電磁信號(hào)中的白噪聲，在連接時(shí)需要注意的是將自動(dòng)增益和自動(dòng)頻率電路關(guān)閉(9，10號(hào)管腳)。對(duì)于隨機(jī)數(shù)發(fā)生單元，可以選擇美國MAXIM公司生產(chǎn)的16位單電源、低功耗、單/雙極性轉(zhuǎn)換的高精度串行逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器MAX1132。這是因?yàn)樵撔酒瑑H需單一+5V供電，同時(shí)帶有內(nèi)部基準(zhǔn)電壓參考電壓及時(shí)鐘，內(nèi)置跟蹤/保持及校準(zhǔn)電路，而且內(nèi)置串行輸入/輸出接口和編程接口，外圍電路簡(jiǎn)單，因而可簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)和控制設(shè)計(jì)，大大降低產(chǎn)品的成本。
很明顯，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，而是司以在不脫離發(fā)明范圍和思想的情況下進(jìn)行變化和修改。
本說明書未作詳細(xì)描述的內(nèi)容，屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種高效真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方法，其特征在于利用自然界中的無線電電磁信號(hào)中的白噪聲作為產(chǎn)生真隨機(jī)數(shù)裝置的信號(hào)源。
2.一種高效真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，其特征在于所述裝置包括電磁波白噪聲傳感器單元獲取無線電電磁信號(hào)中的白噪聲；隨機(jī)數(shù)發(fā)生單元利用傳感器單元所獲取的無線電電磁信號(hào)中的白噪聲，生成真隨機(jī)數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高效真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方法及裝置，其方法是利用自然界中的無線電電磁信號(hào)中的白噪聲作為產(chǎn)生真隨機(jī)數(shù)裝置的信號(hào)源。其裝置包括電磁波白噪聲傳感器單元獲取無線電電磁信號(hào)中的白噪聲；隨機(jī)數(shù)發(fā)生單元利用傳感器單元所獲取的無線電電磁信號(hào)中的白噪聲，生成真隨機(jī)數(shù)。與現(xiàn)有各種隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方法相比，本裝置利用自然界中無處不在的無線電電磁信號(hào)中的白噪聲作為真隨機(jī)數(shù)的噪聲源，自身不需要附加復(fù)雜的隨機(jī)噪聲振蕩發(fā)生源，以及手工操作的繁瑣過程，就能夠獲得具有較高的熵值和高度的隨機(jī)性，難以預(yù)測(cè)的真隨機(jī)數(shù)。此外，本裝置成本低廉、環(huán)保衛(wèi)生、操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、使用安全，因此具有很好的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G07C15/00GK1710617SQ200510018918
公開日2005年12月21日 申請(qǐng)日期2005年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月16日
發(fā)明者周祖德, 肖攸安, 劉泉, 李方敏 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)