信息安全研究 ›› 2019, Vol. 5 ›› Issue (1): 39-49.

• 密码应用安全专题 • 上一篇    下一篇

随机数发生器的设计与检测

马原1,陈天宇1,吴鑫莹2,杨静2,林璟锵2,荆继武2   

  1. 1. 中国科学院数据与通信保护研究教育中心
    2. 中国科学院大学网络空间安全学院
  • 收稿日期:2019-01-08 出版日期:2019-01-15 发布日期:2019-01-08
  • 通讯作者: 马原
  • 作者简介:马原 副研究员,主要研究方向为随机数发生器设计与检测、密码算法高速实现. yma@is.ac.cn 陈天宇 助理研究员,主要研究方向为随机数发生器设计与检测. tychen@is.ac.cn 中国科学院数据与通信保护研究教育中心 吴鑫莹 博士研究生,主要研究方向为随机数发生器设计与检测. wuxinying@is.ac.cn 中国科学院大学网络空间安全学院 杨静 博士研究生,主要研究方向为随机数发生器设计与评估. yangjing@is.ac.cn 林璟锵 研究员,主要研究方向为应用密码学、数据安全与隐私、网络与系统安全. linjq@is.ac.cn 荆继武 研究员,主要研究方向为网络空间安全、身份管理与网络信任技术、系统安全理论与技术. jing@is.ac.cn

Design, Implementation and Testing of Random Number Generators

  • Received:2019-01-08 Online:2019-01-15 Published:2019-01-08

摘要: 随机数发生器(random number generator, RNG)在现代密码学中发挥着不可替代的作用,其生成随机数的不可预测性为密码算法和安全协议等密码应用提供基本的安全保障.一旦随机数的质量无法满足预期,则会导致密码应用存在严重的安全性风险.从RNG设计和检测的角度,对RNG的研究工作进行了全面系统的调研总结.在设计和实现方面,介绍了硬件和软件形式的TRNG研究工作;在检测方面,介绍了黑盒统计检测、熵估计方法和在线测试等RNG检测技术的研究进展.

关键词: 随机数发生器, 设计, 实现, 熵评估, 统计测试

Abstract: Random number generator (RNG) is indispensable for modern cryptography. The unpredictability of the generated random number provides basic security for cryptographic applications, such as cryptographic algorithms and security protocols. Once the quality of the random number cannot satisfy the security requirements as expected, it may lead to the existing of serious security risks in these applications. In this paper, it gives a systematic investigation and summary for the studies of RNGs from the view of design, and testing. On the design and implementation aspect, we introduce the researches on the hardware TRNGs and software TRNGs. On the testing aspect, it includes the research progress of RNG (blackbox) statistical tests, entropy estimation and online tests.

Key words: random number generator (RNG), design, implementation, entropy estimation, statistical test