高速真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的開(kāi)題報(bào)告

高速真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的開(kāi)題報(bào)告一、研究背景和意義真隨機(jī)數(shù)在密碼學(xué)、計(jì)算機(jī)模擬、仿真等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)上，偽隨機(jī)數(shù)生成器是通過(guò)一些算法在一個(gè)有限的種子空間上生成偽隨機(jī)數(shù)。這些偽隨機(jī)數(shù)雖然具有一定的隨機(jī)性，但是由于其生成算法是確定性的，因此也存在著被預(yù)測(cè)的可能性。相比之下，真隨機(jī)數(shù)生成器可以生成完全不可預(yù)測(cè)的隨機(jī)數(shù)序列，能夠提高加密算法的安全性。隨機(jī)數(shù)的生成有很多種方式，要想真正地生成隨機(jī)數(shù)，必須獲得物理隨機(jī)事件，例如從天氣，電子器件的噪聲，遺傳因素或其他自然現(xiàn)象中獲得的隨機(jī)信號(hào)。因此實(shí)現(xiàn)一個(gè)高速真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)是需要考慮多方面的因素和技術(shù)的。二、研究目標(biāo)和內(nèi)容本次項(xiàng)目的主要研究目標(biāo)是設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)高速真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，實(shí)現(xiàn)一個(gè)可用于加密算法的真隨機(jī)數(shù)生成器。其具體內(nèi)容包括：1.對(duì)隨機(jī)數(shù)生成器的發(fā)展歷程進(jìn)行研究，了解不同原理的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的優(yōu)劣和應(yīng)用。2.設(shè)計(jì)針對(duì)性較強(qiáng)的隨機(jī)數(shù)生成器，通過(guò)基于物理噪聲的混沌反饋系統(tǒng)，獲取更高質(zhì)量的隨機(jī)數(shù)。3.通過(guò)硬件設(shè)計(jì)，提高隨機(jī)數(shù)的生成速度，實(shí)現(xiàn)高速產(chǎn)生真隨機(jī)數(shù)的目標(biāo)。4.開(kāi)發(fā)完整的隨機(jī)數(shù)生成器程序，包括算法實(shí)現(xiàn)、硬件驅(qū)動(dòng)和軟件接口等，使其可在實(shí)際應(yīng)用中使用。三、研究方法和流程本項(xiàng)目的研究方法主要是理論探討加實(shí)踐操作相結(jié)合的方式。1.理論探討通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研和相關(guān)書(shū)籍資料的研讀，了解隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的原理、種類(lèi)、應(yīng)用及其在加密算法中的重要性。2.實(shí)踐操作設(shè)計(jì)基于硬件的真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，主要以物理隨機(jī)信號(hào)作為輸入，獲得高質(zhì)量的隨機(jī)數(shù)。3.硬件細(xì)節(jié)通過(guò)硬件設(shè)計(jì)優(yōu)化，提高隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生速度，保證生成隨機(jī)數(shù)的高速性。4.軟件接口將生成器開(kāi)發(fā)成程序并提供軟件接口，以方便集成到其他應(yīng)用中。四、預(yù)期成果和創(chuàng)新點(diǎn)預(yù)期成果：1.設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一個(gè)高速真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，具有更高的安全性和隨機(jī)性。2.開(kāi)發(fā)了完整的軟硬件系統(tǒng)，包括算法實(shí)現(xiàn)、硬件驅(qū)動(dòng)和軟件接口等，使其可集成到其他應(yīng)用中。創(chuàng)新點(diǎn)：1.通過(guò)設(shè)計(jì)基于物理噪聲的混沌反饋系統(tǒng)，獲得更高質(zhì)量的隨機(jī)數(shù)。2.在硬件設(shè)計(jì)中通過(guò)優(yōu)化算法使得生成隨機(jī)數(shù)的速度更高。3.開(kāi)發(fā)出完整的軟硬件系統(tǒng)，可以直接在應(yīng)用中使用。五、項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃2022年5月-6月:完成論文的相關(guān)調(diào)研和閱讀，熟悉基礎(chǔ)理論和相關(guān)技術(shù)，并確定項(xiàng)目研究方向和實(shí)現(xiàn)方案。2022年7月-8月:確定真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的結(jié)構(gòu)和組成，并進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)和制作。2022年9月-10月:完成加密算法測(cè)試，對(duì)硬件隨機(jī)數(shù)生成器進(jìn)行實(shí)現(xiàn)并進(jìn)行測(cè)試檢驗(yàn)性能。2022年11月-12月:撰寫(xiě)論文，并對(duì)論文的質(zhì)量進(jìn)行提升。六、參考文獻(xiàn)1.Castro,E.,&Sánchez,J.(2003).Asurveyonrandomnumbergeneratorsforcryptography.CryptographyandCoding,11(4),1-19.2.Sewell,M.J.,&Sunar,B.(2005).Randomnumbergenerators:goodonesarehardtofind.ACMComputingSurveys(CSUR),37(4),1-30.3.Wong-Cheong,E.F.(2003).RandomnumbersandMonteCarlomethods(Vol.1).CRCpress.4.Paul,J.C.,&Venkatesan,P.(2013).Designandimplementationofatruerandomnumbergeneratorsystem.InternationalJournalofComputerApplications,63(21),32-36.5.NISTSpecialPublication800-90A.(2012).RecommendationforRandomNumberGenerationUsingDeterministicRandomBitGenerators.6.Ashby,N.,&Macklin,L.(2