NIST隨機(jī)數(shù)檢測軟件使用

目錄一、NIST簡介二、博主錯(cuò)誤記錄三、測試程序四、NIST的使用一、NIST簡介NIST是評判偽隨機(jī)序列隨機(jī)性的一種方法，包含16個(gè)測試，測試內(nèi)容看這篇/lafu5137/article/details/79593845因?yàn)镹IST需要在Linux環(huán)境下運(yùn)行，所以我們需要下載Cygwin去模擬LInux環(huán)境，下載教程看這幾篇NIST下載教程（比較新）Cygwin安裝教程（比較全）NIST下載、安裝及使用（比較全）二、博主錯(cuò)誤記錄標(biāo)注一個(gè)自己下載過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤：在下載完Cygwin和NIST后，在Cygwin終端運(yùn)行NIST，一定要輸入正確的地址，我當(dāng)時(shí)直接cd+win中make.file的路徑直接復(fù)制然后回車，會提示：Nosuchfileordirectory的錯(cuò)誤，然后百度無果，認(rèn)為是安裝兩軟件出現(xiàn)問題，然后查詢相關(guān)解決辦法，又認(rèn)為自己是沒有安裝make文件并且又去官網(wǎng)下載最新的文件，發(fā)現(xiàn)問題還是沒有解決，又認(rèn)為是Cygwin需要編譯環(huán)境，又去安裝gcc編譯環(huán)境，問題依然沒有解決，最后突然發(fā)現(xiàn)我們這塊要輸入不是cdD:\cygwin64\sts-2.1.2\sts-2.1.2，而是cdD:/cygwin64/sts-2.1.2/sts-2.1.2，看到差異了嗎\和/，前者是windows中直接復(fù)制的，后者是需要我們?nèi)刻鎿Q的可以在linux中識別的路徑在以上輸入正確路徑后，我們再輸入make命令，NIST軟件就會安裝，這時(shí)候在相同路徑下會產(chǎn)生一個(gè)asses.exe可執(zhí)行文件，這意味著NIST安裝成功。三、測試程序1.為了測試該程序是否正常工作，需要生成一個(gè)測試序列，博主使用matlab隨手生成了一個(gè)二進(jìn)制偽隨機(jī)序列tent_ode.m'''functionret=tent_ode(x,u,M)ret=zeros(M,1);ret(1)=x;fori=2:Mifret(i-1)<0.5ret(i)=2uret(i-1);endifret(i-1)>=0.5ret(i)=2u(1-ret(i-1));endend'''tent_out.m'''closeall;clear;M=102400;ret=tent_ode(0.1,0.99,M);rand_bin_stream=floor(mod(ret100,2));fid=fopen("rbs","w");tmp=0;fori=1:Mif(mod(i,8))tmp=tmp+rand_bin_stream(i)power(2,8-(mod(i,8)));elsetmp=tmp+rand_bin_stream(i);fwrite(fid,tmp);tmp=0;endendfclose(fid);'''2.博主使用的是帳篷映射來產(chǎn)生偽隨機(jī)序列，為了盡可能的去除序列中的相關(guān)性，博主又截取了小數(shù)點(diǎn)后面若干位作為二進(jìn)制偽隨機(jī)序列，這里會生成一個(gè)102400長度的二進(jìn)制偽隨機(jī)序列。這段代碼里面需要注意的是，偽隨機(jī)序列是一個(gè)二進(jìn)制比特流，這也是NIST唯一支持的格式。博主這里使用的是二進(jìn)制方式保存二進(jìn)制比特流，NIST也支持以ASCII方式保存的二進(jìn)制比特流運(yùn)行這段代碼，打開輸出的rbs文件3.如圖，腳本生成了102400長度的偽隨機(jī)二進(jìn)制序列，且正確保存在了rbs中（注意，這個(gè)長度只能是32的整數(shù)倍，否則會出現(xiàn)一大堆igamc:underflow報(bào)錯(cuò)，有能力的可以看一下NIST原碼，找一下原因）（此處存疑，應(yīng)該是輸入數(shù)據(jù)長度不夠?qū)е碌模?.將rbs文件復(fù)制到linux下的當(dāng)前目錄中去（也可以是別的目錄，NIST支持絕對路徑），在終端中輸入命令5.需要注意的是assess的參數(shù)，博主計(jì)劃將該數(shù)據(jù)分為十組進(jìn)行測試，102400/10=10240，因此assess的參數(shù)是10240，這個(gè)10240就是./assess<長度>的參數(shù)。6、EnterChoice:0輸入0，該命令告訴app從文件中獲取測試數(shù)據(jù)UserPrescribedInputFile:rbs輸入rbs，告訴app測試數(shù)據(jù)在那個(gè)文件中7、EnterChoice:1選18、SelectTest(0tocontinue):0選09、Howmanybitstreams?10這里的參數(shù)就是你想讓你的測試數(shù)據(jù)分成多少次參與測試，博主將數(shù)據(jù)分成10組，因此這個(gè)參數(shù)就是10.這里的輸入數(shù)值與assess的輸入?yún)?shù)相乘需要等于測試數(shù)據(jù)的總長度10、選擇輸入文件的格式，博主的測試數(shù)據(jù)是二進(jìn)制保存的，因此選111、計(jì)算結(jié)果分析四、NIST的使用1.輸入./assess.exe2.輸入./assess.exe1000000表示將數(shù)據(jù)段的長度設(shè)置為1000000（bits）=1M（bits）。注意，NIST檢驗(yàn)是按數(shù)據(jù)段來檢驗(yàn)的，無論你原始的數(shù)據(jù)文件多大，都是分成小段，這里一段是一百萬個(gè)比特位也就是1M。比如128M的數(shù)據(jù)就分成128段，30M的數(shù)據(jù)就分成30段。這里每段多長是可變的，但是數(shù)據(jù)段的長度應(yīng)該至少大于1M（bits），因?yàn)橛行z驗(yàn)要求輸入的數(shù)據(jù)流至少要大于等于1M，不然后面運(yùn)行會出警告。3.輸入0，再輸入待測試文件所在的路徑（這里是絕對路徑，也就是直接到達(dá)目標(biāo)位置）04.選擇要測試的項(xiàng)目，輸入1，回車，表示16個(gè)NIST測試都要進(jìn)行5.接下來，程序詢問我們是否選擇默認(rèn)的參數(shù)設(shè)置，這里無所謂，如果你的數(shù)據(jù)足夠大的話，[1]對應(yīng)的那個(gè)128可以變大些，直接輸1然后回車就可以更改，博主改成了20000，當(dāng)然不改也可以。非常重要的是這里有個(gè)Howmanybitstreams這個(gè)問題，這里一定要與之前的數(shù)據(jù)段長度對應(yīng)，之前數(shù)據(jù)段是1M，那128M的數(shù)據(jù)就就是128個(gè)比特流，30M的數(shù)據(jù)就是30個(gè)流。128M的數(shù)據(jù)就就是128個(gè)比特流，這里就可以選一個(gè)比128小的數(shù)，比如100，代表只檢驗(yàn)前100M數(shù)據(jù)的隨機(jī)性。6.接下來，程序詢問我們待測數(shù)據(jù)的存放各式。由于我的數(shù)據(jù)文件格式是二進(jìn)制，數(shù)據(jù)文件里只有0和1，所以輸入07.具在屏幕上輸出一行英文提示：統(tǒng)計(jì)測試進(jìn)行中…。接下來，耐心等待即可，運(yùn)算時(shí)間與數(shù)據(jù)量有關(guān)。8.當(dāng)數(shù)據(jù)測試完成后，會在測試包所在目錄的experiments->AlgorithmTesting目錄下生成兩個(gè)測試報(bào)告文件，他們分別是finalAnalysisReport.txt和freq.txt。9.查看finalAnalysisReport.txt和freq.txt首先前面16個(gè)文件夾分別對應(yīng)16個(gè)檢驗(yàn)，每個(gè)文件夾里都有各自的檢驗(yàn)結(jié)果結(jié)果如下，有兩個(gè)文件stats.txt文件里會給出每個(gè)數(shù)據(jù)段通過此檢驗(yàn)的情況，success或者failurefinalAnalysisReport.txt文件是總的檢驗(yàn)結(jié)果打開之后，如下所示PROPORTION是所有數(shù)據(jù)段中通過檢驗(yàn)的比例。右邊那個(gè)是檢驗(yàn)的名稱，其中Non開頭那個(gè)比較特殊，它雖然是一個(gè)檢驗(yàn)，但會出現(xiàn)多個(gè)P-value值。當(dāng)然也是大于0.01認(rèn)為隨機(jī)。所有P-value都大于等于0.01即可認(rèn)為通過了NIST檢