导读:本文包含了随机数产生器论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:随机数,产生器,激光器,量子,混沌,数据采集,外差。
随机数产生器论文文献综述
刘日鹏[1]（2019）在《基于真空态高熵量子随机数产生及熵源量化研究》一文中研究指出经典和量子理论中,物理的随机性是信息技术及密码学应用中的要素之一,因为安全的加密及通信体制是建立在真随机性的基础之上,高速真随机数发生器为密码学系统和安全保密通信提供必要前提。量子随机数最大的特点是其内禀的信息论可证的随机性,其物理真随机性基于量子物理的内禀不确定性,单次测量结果是完全随机、不可预测的,且遵循量子力学的基本原理。在过去的二十年中,各类的量子随机数发生器应运而生,相关研究迅速发展。然而,由于量子随机数的产生方法源于对光场微观量子特性的测量,受物理熵源和探测带宽的限制,产生速率低于现行光纤通信的传输速率,与光纤通信速率难以兼容,成为实际量子密钥分发及通信应用中的一大障碍。故如何有效提高量子随机数的产生速率就成为亟待解决的问题之一。在已有的量子随机数产生方案中,基于真空态的量子涨落产生设备无关的量子随机数方法显现出独特的优势。真空态是纯净的具有最低能量且独立于外部物理量的量子态。它不被攻击者关联或控制,因此可以通过测量真空正交振幅分量来产生唯一的真随机数。同时真空态量子噪声是一种理想的白噪声,原理上具有无限带宽,且不同频谱之间无关联;此外被测量的真空正交振幅分量为连续变量,被测量更新无限快,单次测量就可提取大量的随机比特。因此,利用真空态量子噪声可以获得具有单值性、不可复制、不可关联操控的真随机数,并且基于真空态正交分量起伏噪声提取量子随机数的方法仍具有较大的提速空间,在量子通讯中有着良好的应用前景和发展潜力。此外,由于其较精简的实验装置,且平衡零拍探测器可以在室温条件下高量子效率的工作,探测带宽提高,限制条件降低,可操作性强,这使得其更易于集成,从而可应用于实际芯片化生产。随机序列的熵含量是衡量其随机性,即不可预测性的量化标准,同时也是从原始信号提取随机特性的重要参数。但目前评测随机数的方法都是针对“0”、“1”的二进制数字信号进行的数字域内的随机数测试,而通过计算机算法产生的伪随机数同样可以通过上述测试,尚缺少针对物理随机性生成过程量化与评测,故如何通过对原始物理信号评判量化随机数是否来自物理熵源,就显得尤为重要。此外,宏观上的高维混沌激光由于宽频谱、高强度起伏和长期不可预测的特性,以及宏观水平光学探测系统的高度成熟而用于高速的物理随机数产生,但如何实时量化和提取宏观高维混沌激光的随机性也是亟待解决的问题之一。因此,对物理熵源的实时量化与安全监控在随机数产生与保密通信应用中就显得尤为重要。针对上述问题,本文主要工作如下:1)搭建真空态量子涨落平衡零拍探测系统,理论和实验上分析连续变量量子噪声的测量结果、评估量子随机性的最小条件熵,以及有效提高及提取量子噪声熵含量。从增强量子熵的角度出发,理论和实验分析零差增益在最佳动态模数转换范围条件下量子熵的增长过程,从而显着提高量子随机比特速率;2)理论和实验上对物理熵源的原始微观量子散粒噪声,宏观高维混沌模拟信号进行量化评估,提出一种熵率度量随机性方法,直接探测度量了物理熵源的熵增长速率;另外,由于在利用混沌激光产生随机数的过程中,存在外腔时间延迟特征,并需要对其进行有效抑制以利于混沌随机数产生及保密通信的应用需求。实验及理论证明频带提取可有效抑制混沌激光的时延特征,抑制比相较原始混沌达到95%,时延特征值降低到0.015。实验研究了不同衰减强度、偏置电流条件下对频带提取后的混沌激光熵率及时延特征的变化关系。该熵率度量方法,为实时量化物理熵源随机性提供了一种可行方案。(本文来源于《太原理工大学》期刊2019-06-01）
李锟影[2]（2019）在《基于宽带混沌熵源的多通道物理随机数产生》一文中研究指出随机数在高速通信系统和计算机技术中扮演者不可或缺的角色。5G时代的浪潮推动着信息通讯、物联网、人工智能等产业的快速发展,使得各类信息量急剧增多,在要求系统大容量、高速的传输信息同时,相应的信息安全隐患也会随之到来。为了适应更快的通信网络形势,保障信息的安全,产生保密、可靠的随机数具有十分重要的意义。物理随机数具备足够高的熵、随机性好、难以破解等特征。但是,传统物理随机数发生器受到熵源带宽(单光子随机性、电子热噪声等)的限制,产生的随机数速率处于Mbps量级,不满足高速通信的绝对安全要求。近年来,混沌激光由于其高带宽、初值敏感等特性,正成为提取高速物理随机数的理想熵源。然而,现有的基于混沌激光的单路物理随机数发生器,受到电子模数转换器(ADC)抖动瓶颈的影响,其实时产生速率难以进一步得到提升。因此,我们提出了利用多模法布里-珀罗(FP)激光器结合滤波器件产生多路物理随机数的实验方案,通过并行处理方式可以降低对每一路通道的器件要求,可有效提高物理随机数的产生速率。此外,我们还提出一种基于非线性微环谐振腔的光子集成多位ADC的方案,为实现物理随机数的实时全光量化提供理论支持。具体而言,本文开展了以下工作:1.简述了随机数在超高速通信领域中的重要意义,总结了基于混沌激光的单路和多路物理随机数产生方案,此外,着重介绍了全光量化器的研究发展现状。2.提出了利用多模混沌激光实现多通道物理随机数的实验方案。搭建了光反馈多模FP激光器结合3个滤波器并行输出物理随机数的实验系统,实验对比和分析了滤波前后多模及单模混沌的频谱特性,所获的单模平坦混沌信号在40 GSa/s的采样率下,经过8-bit ADC量化,提取3位最低有效位(LSBs)的量化结果,可产生码率为3><120 Gbps(40 GSa/a×3 LSBs)的物理随机数。3.建立了光反馈多模激光器的数学模型,理论研究了多模和单模混沌信号的频谱特性,结果表明,单模混沌频谱得到平坦化的本质原因在于多模激光器模式竞争;此外,利用香农熵增长率分析了多位量化技术中,LSBs的选取对随机性的影响。4.提出并理论证了了基于非线性微环谐振腔的多位全光量化结构,探究了关键参数对量化的阈值的影响。通过将具有不同阈值数、高消光比的传输特性的量化器进行并联输出,实现1-bit、2-bit和3-bit的全光量化编码。5.对本文工作进行了总结并展望了未来可能的研究方向。(本文来源于《太原理工大学》期刊2019-06-01）
张大伟,邵英海,左垒[3]（2018）在《基于线性同余法的伪随机数产生算法》一文中研究指出随机数产生是计算机仿真领域重要的研究方向。针对物理方法产生随机数具有无法重现、费用较高等缺点,文章基于线性同余法研究伪随机数产生。首先,分析了伪随机数产生算法的要求,包括有随机性、均匀性、重现性、速度快、独立性等;然后,研究伪随机数产生算法,包括伪随机序列定义、线性同余法的概念及性质、线性同余法的解法引理、线性同余发生器产生伪随机数;最后,为了计算机编程实现,研究产生伪随机数算法程序流程。文章研究内容产生的伪随机数,具有产生速度快、输出序列周期长等特点,是一种理想的伪随机数产生算法。(本文来源于《辽东学院学报(自然科学版)》期刊2018年03期）
王龙生[4]（2017）在《白混沌的产生及其在物理随机数产生与雷达探测领域的应用》一文中研究指出混沌激光在高速物理随机数产生以及高分辨率抗干扰雷达探测等领域具有重要的应用潜力。宽带混沌光源是上述应用的关键。外腔光反馈半导体激光器因结构简单、操作灵活、易于集成等优点而成为产生混沌激光的首选方案。然而,外腔反馈结构导致混沌激光存在一些随机性缺陷,限制了实际应用:(一)外腔半导体激光器具有明显的弛豫振荡,从功率谱上观察,混沌激光的主要能量集中于弛豫振荡附近,限制了功率谱的有效带宽与平坦度。(二)外腔谐振导致混沌信号自相关函数在外腔周期处具有明显的相关峰——时延特征,该特征使得混沌信号之间具有周期性的相关。(叁)外腔半导体激光器的幅度振荡不均衡,导致幅值分布呈现明显的不对称。在物理随机数产生方面,弛豫振荡导致混沌激光带宽仅为数GHz,极大地限制了物理随机数的熵源速率;此外,时延特征与非对称幅值分布分别恶化了0、1比特的随机性与均衡比,需要利用复杂的后续处理进行优化,降低了随机数的实时输出能力,在一定程度上限制了实际应用。在雷达探测方面,弛豫振荡限制混沌激光的探测带宽,阻碍了距离分辨率的提升;此外,时延特征泄露了外腔长度这一关键结构信息,导致雷达系统存在被重构的可能,进而无法抵御相似系统的干扰,削弱了雷达系统的安全性与抗干扰能力。针对上述问题,本论文提出通过外腔半导体激光器的光外差产生类似于白噪声的宽带混沌信号,称为白混沌。白混沌具有平坦宽带的功率谱与对称的幅值分布,且无时延特征。利用上述混沌信号作为物理熵源,改善了混沌激光在高速物理随机数产生与高分辨率抗干扰雷达领域的应用:提高了物理随机数的熵源速率,改善了随机数的随机性,简化了后续处理;提高了混沌雷达系统的距离分辨率,增强了系统的抗干扰能力。围绕上述内容,本论文开展的相关工作与取得的主要成果如下:(1)概述了混沌激光的应用背景,总结了混沌激光的典型产生方法,介绍了外腔混沌激光信号的特征与缺陷及其在物理随机数产生与雷达探测方面的应用局限。(2)提出了一种克服混沌激光缺陷的方法并从理论与实验两个方面进行了验证:通过两个外腔半导体激光器输出信号的非共振拍频产生一种类似白噪声的混沌信号——白混沌,并利用平衡探测器的外差探测将其提取出来。实验结果表明,白混沌具有宽带平坦的功率谱(3dB带宽为16.7GHz),对称的幅值分布(偏斜度仅为0.072),且无时延特征,本方法同时克服了外腔混沌激光的所有已报道缺陷。(3)从理论与实验两方面分析了白混沌的物理随机性,包括关联维、排序熵以及比特熵,证明了白混沌是一种随机性优良的高维宽带复杂信号。(4)理论与实验证明,利用白混沌作为物理熵源可提高物理随机数的产生速率,同时简化后续处理:一位提取时,理论分析熵源速率可达16Gb/s,实验验证实时获得了14Gb/s的物理随机数;多位提取时,理论分析只需抽取最低有效位而不进行其他后续处理便可获得320Gb/s的物理随机数,实验验证通过有效位抽取获得了112Gb/s的物理随机数。一位提取与多位提取时,实验速率与理论速率不一致的主要原因是模数转换器的模拟带宽与FPGA的实时处理速度受限,无法达到理论速率。(5)理论上提出并证明,以白混沌为探测信号可提高雷达系统的距离分辨率与抗干扰能力:实现无模糊的亚厘米量级分辨率的目标探测;针对不同雷达探测信号的干扰,具有良好的抗干扰能力。(本文来源于《太原理工大学》期刊2017-09-01）
钱怡[5]（2017）在《10Gbps真随机数产生器设计与验证》一文中研究指出量子密钥分发(QKD)系统对真随机数有着实时而大量的需求。且随着QKD系统升级和未来小型化发展需要,现有商用真随机数芯片与一些科研阶段的高速真随机数产生设备,均不能同时满足速度和体积的要求。为此,QKD系统升级需求提出设计具有多通道的高速真随机数产生器的半导体芯片。高速真随机数产生芯片需要满足以下需求:1.每路真随机数产生率最高数据率需要达到1 Gbps,真随机数的输出需要为定频输出,对于每一个请求(时钟),必须有一位真随机数的输出;2.单芯片需要集成10路独立的真随机数产生通道,以满足量子光源在指定发生频率时,对真随机数的并行需求;3.体积和功耗尽量控制,以方便系统的升级和集成化设计。为了实现上述目标,针对现有真随机数产生方案进行研究,并选择能容易且可靠的以半导体芯片形式实现的数字电路时钟抖动采样方案。首先对真随机产生器的结构进行了数学分析,并使用FPGA对方案进行拓扑结构原型验证;再利用半导体CMOS工艺完成了芯片设计,通过MPW形式进行了流片加工,并进行了芯片封装和测试。最后利用配套的高速真随机数验证系统采集真随机数,用于NIST随机数测试。最终,真随机数产生器原型芯片实现了如下指标,成功完成预期设计目标。1.在6mm×6mm的QFN48封装内,实现了 10通道独立的真随机数产生器,单通道支持定频最高数据率1 Gbps。2.在3.3 V IO电源和1.2 V核心电源供电,1 Gbps数据产生率,10通道全开的条件下,典型功耗为800 mW。3.在1 Gbps的数据产生率条件下,产生的真随机数可以通过NIST随机数质量验证。本论文的创新点主要表现在如下几个方面:1.在6mmX6mm的QFN48封装内,实现了 10通道独立的真随机数产生器,每通道数据产生率可达1Gbps,芯片具有高速高集成度的特点。2.建立了完备的真随机数测试平台,完成了芯片的随机性验证。测试结果表明,其真随机性能够满足NIST标准要求。3.开发了真随机数验证系统的多通道速度匹配技术,实现了各通道数据的同步获取,化简了验证工作。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2017-05-01）
白永昕,段相辉[6]（2016）在《连续性随机变量随机数产生的机理》一文中研究指出在连续型随机数的产生的机理中,真随机数一般用伪随机数来代替.利用一般的算法(如平方取中法、线性同余法和组合法)来产生均匀分布的随机数,同时也介绍了常见分布随机数产生的一些方法,如复合抽样法、逆变换法、筛选抽样法.然后主要探讨了线性同余法的理论原理.通过均匀随机数产生其他分布的随机数,并讨论各个算法的优缺点.在R软件中实现了均匀分布随机数的产生,产生随机数的合理性也可以通过检验验证.(本文来源于《宜宾学院学报》期刊2016年06期）
李飞,刘宗斌,章庆隆,林璟锵[7]（2015）在《DSP平台上基于PUF的两种真随机数产生方法研究》一文中研究指出随机数模块作为信息安全系统的核心,真随机数相比伪随机数具有更好的独立性、均匀分布性、不可再生性等特点。因此产生安全可靠的真随机数对于保障数据安全和用户隐私起着至关重要的作用。DSP嵌入式系统被广泛应用于数字信号处理等多媒体领域,随着人们对于信息安全的要求越来越高,DSP平台上的语音视频等资源的数据安全也越来越重要。文章利用TMS320C6678平台在不使用额外设备的情况下,基于PUF(物理不可克隆函数)技术从SRAM和Flask两种设备来提取真随机数,结果均符合NIST随机数标准,满足了DSP嵌入式系统对于真随机数的需求。(本文来源于《第30次全国计算机安全学术交流会论文集》期刊2015-09-17）
李飞,刘宗斌,章庆隆,林璟锵[8]（2015）在《DSP平台上基于PUF的两种真随机数产生方法研究》一文中研究指出随机数模块作为信息安全系统的核心,真随机数相比伪随机数具有更好的独立性、均匀分布性、不可再生性等特点。因此产生安全可靠的真随机数对于保障数据安全和用户隐私起着至关重要的作用。DSP嵌入式系统被广泛应用于数字信号处理等多媒体领域,随着人们对于信息安全的要求越来越高,DSP平台上的语音视频等资源的数据安全也越来越重要。文章利用TMS320C6678平台在不使用额外设备的情况下,基于PUF(物理不可克隆函数)技术从SRAM和Flash两种设备来提取真随机数,结果均符合NIST随机数标准,满足了DSP嵌入式系统对于真随机数的需求。(本文来源于《信息网络安全》期刊2015年09期）
王建民,谢天宇,张鸿飞,谢超,杨东旭[9]（2015）在《无后处理高速量子随机数产生器设计》一文中研究指出利用光学量子随机源中光子的随机性,设计了一种无需后处理的随机数产生器。在设计中,用弱光源进行单光子水平的探测,利用单光子水平的光源在半导体探测器上一定周期内探测到的脉冲个数服从泊松分布的基本原理,而元器件和读出电子学造成理想泊松分布的变形,通过控制平均计数消除偏差,达到统计学上的无偏。本设计具有自动纠偏功能,产生无后处理的高质量高速真随机数,并通过了NIST、Diehard等多种技术测试标准。(本文来源于《核电子学与探测技术》期刊2015年01期）
鲍龙,刘宏立[10]（2014）在《新的基于D-序列的随机数产生器》一文中研究指出针对现有随机数产生器计算消耗大和占用空间多的问题,提出了一种新的基于D-序列的随机数序列产生器。通过在现有D-序列的产生过程中引入随机变量来产生更长的任意进制的新的随机D-序列。它不仅继承了原有D-序列结构简单,计算复杂度低,存储需求少和随机特性好的特点。还克服了原有D-序列长度有限的运用限制。通过自相关性、互相关性和概率分布分析证明了该新D-序列的随机特性比现有D-序列更优良。这些特性使它比现有的其他复杂随机数产生器(如混沌随机数产生器和硬件随机数产生器)更适合于具有节点计算能力有限,存储空间有限和能量有限的无线传感网络。(本文来源于《计算机应用》期刊2014年07期）
随机数产生器论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
随机数在高速通信系统和计算机技术中扮演者不可或缺的角色。5G时代的浪潮推动着信息通讯、物联网、人工智能等产业的快速发展,使得各类信息量急剧增多,在要求系统大容量、高速的传输信息同时,相应的信息安全隐患也会随之到来。为了适应更快的通信网络形势,保障信息的安全,产生保密、可靠的随机数具有十分重要的意义。物理随机数具备足够高的熵、随机性好、难以破解等特征。但是,传统物理随机数发生器受到熵源带宽(单光子随机性、电子热噪声等)的限制,产生的随机数速率处于Mbps量级,不满足高速通信的绝对安全要求。近年来,混沌激光由于其高带宽、初值敏感等特性,正成为提取高速物理随机数的理想熵源。然而,现有的基于混沌激光的单路物理随机数发生器,受到电子模数转换器(ADC)抖动瓶颈的影响,其实时产生速率难以进一步得到提升。因此,我们提出了利用多模法布里-珀罗(FP)激光器结合滤波器件产生多路物理随机数的实验方案,通过并行处理方式可以降低对每一路通道的器件要求,可有效提高物理随机数的产生速率。此外,我们还提出一种基于非线性微环谐振腔的光子集成多位ADC的方案,为实现物理随机数的实时全光量化提供理论支持。具体而言,本文开展了以下工作:1.简述了随机数在超高速通信领域中的重要意义,总结了基于混沌激光的单路和多路物理随机数产生方案,此外,着重介绍了全光量化器的研究发展现状。2.提出了利用多模混沌激光实现多通道物理随机数的实验方案。搭建了光反馈多模FP激光器结合3个滤波器并行输出物理随机数的实验系统,实验对比和分析了滤波前后多模及单模混沌的频谱特性,所获的单模平坦混沌信号在40 GSa/s的采样率下,经过8-bit ADC量化,提取3位最低有效位(LSBs)的量化结果,可产生码率为3><120 Gbps(40 GSa/a×3 LSBs)的物理随机数。3.建立了光反馈多模激光器的数学模型,理论研究了多模和单模混沌信号的频谱特性,结果表明,单模混沌频谱得到平坦化的本质原因在于多模激光器模式竞争;此外,利用香农熵增长率分析了多位量化技术中,LSBs的选取对随机性的影响。4.提出并理论证了了基于非线性微环谐振腔的多位全光量化结构,探究了关键参数对量化的阈值的影响。通过将具有不同阈值数、高消光比的传输特性的量化器进行并联输出,实现1-bit、2-bit和3-bit的全光量化编码。5.对本文工作进行了总结并展望了未来可能的研究方向。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
随机数产生器论文参考文献
[1].刘日鹏.基于真空态高熵量子随机数产生及熵源量化研究[D].太原理工大学.2019
[2].李锟影.基于宽带混沌熵源的多通道物理随机数产生[D].太原理工大学.2019
[3].张大伟,邵英海,左垒.基于线性同余法的伪随机数产生算法[J].辽东学院学报(自然科学版).2018
[4].王龙生.白混沌的产生及其在物理随机数产生与雷达探测领域的应用[D].太原理工大学.2017
[5].钱怡.10Gbps真随机数产生器设计与验证[D].中国科学技术大学.2017
[6].白永昕,段相辉.连续性随机变量随机数产生的机理[J].宜宾学院学报.2016
[7].李飞,刘宗斌,章庆隆,林璟锵.DSP平台上基于PUF的两种真随机数产生方法研究[C].第30次全国计算机安全学术交流会论文集.2015
[8].李飞,刘宗斌,章庆隆,林璟锵.DSP平台上基于PUF的两种真随机数产生方法研究[J].信息网络安全.2015
[9].王建民,谢天宇,张鸿飞,谢超,杨东旭.无后处理高速量子随机数产生器设计[J].核电子学与探测技术.2015
[10].鲍龙,刘宏立.新的基于D-序列的随机数产生器[J].计算机应用.2014
论文知识图
