O‘zbеkiston rеspublikasi oliy va o‘rta maxsus ta’lim vazirligi andijon davlat univеrsitеti axborot tеxnologiyalari va kompyutеr injiniringi fakultеti axborot tеxnologiyalari kafеdrasi kurs ishi

Uskuna tasodifiy sonlar ishlab chiqaruvchisi - Hardware random number generator

Bu TLS tezlatgichi kompyuter kartasi yaratish uchun qo'shimcha qurilmalar tasodifiy sonlar generatoridan foydalanadi kriptografik kalitlar kompyuter tarmoqlari orqali yuborilgan ma'lumotlarni shifrlash uchun.

Yilda hisoblash, a apparat tasodifiy sonlar generatori (HRNG) yoki haqiqiy tasodifiy sonlar generatori (TRNG) bu moslama tasodifiy sonlarni hosil qiladi dan jismoniy jarayon, o'rniga an algoritm. Bunday qurilmalar ko'pincha past darajadagi mikroskopik hodisalarga asoslangan, statistik tasodifiy "shovqin "kabi signallar termal shovqin, fotoelektr effekti, o'z ichiga olgan a nurni ajratuvchi va boshqalar kvant hodisalar. Bular stoxastik jarayonlar, nazariy jihatdan, umuman oldindan aytib bo'lmaydigan bo'lib, nazariyaning oldindan aytib bo'lmaydiganligi haqidagi bayonotlariga bo'ysunadi tajriba sinovi. Bu odatda qo'llaniladigan psevdo-tasodifiy sonlarni yaratish paradigmasidan farq qiladi kompyuter dasturlari.
Uskuna tasodifiy sonlar generatori odatda a dan iborat transduser jismoniy hodisalarning ba'zi jihatlarini elektr signaliga o'tkazish uchun, an kuchaytirgich va tasodifiy tebranishlar amplitudasini o'lchanadigan darajaga oshirish uchun boshqa elektron sxemalar va ba'zi bir turlari analog-raqamli konvertor chiqishni raqamli raqamga aylantirish uchun, ko'pincha oddiy ikkilik raqam 0 yoki 1. Tasodifiy o'zgaruvchan signalni qayta-qayta tanlab olish orqali tasodifiy sonlar ketma-ketligi olinadi.
Elektron apparatli tasodifiy raqamlar generatorlari uchun asosiy dastur mavjud kriptografiya, bu erda ular tasodifiy ishlab chiqarish uchun ishlatiladi kriptografik kalitlar ma'lumotlarni xavfsiz uzatish uchun. Ular Internet-shifrlash protokollarida keng qo'llaniladi Transport qatlamining xavfsizligi (TLS).
Kabi qurilmalar yordamida tasodifiy raqamlar generatorlari "tasodifiy" makroskopik jarayonlardan ham qurilishi mumkin tanga aylantirish, zar, ruletka g'ildiraklar va lotereya mashinalari. Ushbu hodisalarda oldindan aytib bo'lmaydiganlikning mavjudligi nazariyasi bilan asoslanishi mumkin beqaror dinamik tizimlar va betartiblik nazariyasi. Makroskopik jarayonlar ostida deterministik bo'lsa ham Nyuton mexanikasi, rulet g'ildiragi kabi yaxshi ishlab chiqilgan qurilmaning chiqishini amalda oldindan aytib bo'lmaydi, chunki bu sezgir, mikro-detallarga bog'liq dastlabki shartlar har foydalanish.
Zarlar asosan ishlatilgan bo'lsa-da qimor va o'yinlarda "tasodifiy" elementlar sifatida (masalan. rol o'ynash o'yinlari ), the Viktoriya davri olim Frensis Galton 1890 yilda ilmiy maqsadlar uchun aniq tasodifiy sonlarni yaratish uchun zarlardan foydalanish usulini tasvirlab berdi.^[1]
Uskuna tasodifiy sonli generatorlar odatda soniyada cheklangan miqdordagi tasodifiy bitlarni ishlab chiqaradi. Mavjud chiqish ma'lumotlarining tezligini oshirish uchun ular ko'pincha "urug ' "tezroq uchun kriptografik xavfsiz pseudorandom raqamlar generatori, keyin a hosil qiladi pseudorandom ma'lumotlar tezligidan ancha yuqori chiqish ketma-ketligi.
Shuningdek qarang: Tasodifiylikning qo'llanilishi
Bashorat qilinmaydigan tasodifiy raqamlar dastlab kontekstida tekshirildi qimor va shunga o'xshash ko'plab tasodifiy qurilmalar zar, o'yin kartalarini aralashtirish va ruletka g'ildiraklar, birinchi marta bunday foydalanish uchun ishlab chiqilgan. Adolatli ishlab chiqarilgan tasodifiy raqamlar elektron qimor uchun juda muhimdir va ularni yaratish usullari ba'zan hukumat o'yin komissiyalari tomonidan tartibga solinadi.
Tasodifiy raqamlar, shuningdek, ulardan foydalanish matematik jihatdan muhim bo'lgan joylarda, masalan, namuna olish uchun, qimor o'yinlari bo'lmagan maqsadlarda ham qo'llaniladi ijtimoiy so'rovlar va adolatli vaziyatga yaqinlashadigan holatlarda tasodifiy, kabi harbiy loyiha lotereyalari va tanlash sudyalar.
Uskuna tasodifiy sonli generatorlar uchun asosiy foydalanish bu sohada ma'lumotlarni shifrlash, masalan, tasodifiy yaratish kriptografik kalitlar va nonces ma'lumotlarni shifrlash va imzolash uchun zarur. Ular xavfsizroq alternativ pseudorandom tasodifiy generatorlar (PRNGs), "tasodifiy" raqamlarni yaratish uchun kompyuterlarda keng qo'llaniladigan dasturiy ta'minot. PRNGlar a dan foydalanadi deterministik algoritm raqamli ketma-ketliklarni ishlab chiqarish. Garchi bu yolg'on tasodifiy ketma-ketliklar o'tib ketsa tasodifiylik uchun statistik naqsh testlari, "urug '" deb nomlangan algoritmni va uni ishga tushirish uchun ishlatiladigan shartlarni bilib, natijani taxmin qilish mumkin. PRNG tomonidan ishlab chiqarilgan raqamlar ketma-ketligi printsipial ravishda oldindan aytib berilishi mumkinligi sababli, psevdodandom raqamlar bilan shifrlangan ma'lumotlar potentsial zaif bo'lishi mumkin kriptanaliz. Uskunaning tasodifiy sonli generatorlari bashorat qilish mumkin emas deb taxmin qilingan raqamlar ketma-ketligini ishlab chiqaradi va shuning uchun ma'lumotlarni shifrlashda eng yuqori xavfsizlikni ta'minlaydi.
Tasodifiy raqamlarni ishlab chiqarishning dastlabki usullaridan biri o'ynash uchun ishlatiladigan bir xil mashinalarning o'zgarishi edi keno yoki tanlang lotereya raqamlar. Ularga havo bilan puf-pongda aralashtirilgan, raqamlangan to'plar, ehtimol mexanik aralashtirish bilan birlashtirilgan va aralashtirish kamerasidan to'plarni olib chiqish uchun biron bir usuldan foydalanilgan (AQSh Patenti 4 786 056 ). Ushbu usul ba'zi ma'nolarda oqilona natijalar beradi, ammo bu vositada hosil bo'lgan tasodifiy raqamlar qimmatga tushadi. Usul tabiiy ravishda sekin va ko'pgina hisoblash dasturlari uchun yaroqsiz.
1947 yil 29 aprelda, RAND korporatsiyasi "elektron rulet g'ildiragi" bilan tasodifiy raqamlarni ishlab chiqarishni boshladi, bu sekundiga bir marta doimiy chastotali impuls bilan yopilgan va besh bitli ikkilik hisoblagichga kiritilgan sekundiga 100000 ta impulsning tasodifiy chastotali impuls manbasidan iborat. Duglas Aircraft kompaniyasi Sesil Xastingning taklifini (RAND P-113) amalga oshirib, uskunani ishlab chiqardi.^[2] shovqin manbai uchun (ehtimol 6D4 miniatyura gazining taniqli harakati) tiratron naycha, magnit maydonga joylashtirilganda^[3]). Hisoblagichning mumkin bo'lgan 32 qiymatidan 20 tasi o'nlik kasrga joylashtirilgan va qolgan 12 ta hisoblagich qiymati olib tashlangan.^[4]
Filtrlangan va sinovdan o'tkazilgan RAND mashinasidan uzoq muddatli ish natijalari jadvalga aylantirildi, u 1955 yilda kitobda nashr etildi 100000 normal og'ish bilan million tasodifiy raqam. RAND jadvali tasodifiy raqamlarni etkazib berishda muhim yutuq bo'ldi, chunki bunday katta va puxta tayyorlangan jadval ilgari mavjud bo'lmagan. Bu simulyatsiya, modellashtirish va kriptografik algoritmlarda o'zboshimchalik bilan doimiylikni keltirib chiqarishda doimiylarning zararli tanlanmaganligini namoyish qilish uchun foydali manba bo'ldi. Blok shifrlari Xufu va Xafre RAND jadvalidan foydalanadigan dasturlar qatoriga kiradi.^[5] Qarang: Mening raqamlarim haqida hech narsa yo'q.