[发明专利]一种块内频数检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及数据通信和信息安全领域，尤其是涉及一种块内频数检测方法。

背景技术

随机序列在密码应用技术中占有非常重要的地位，香农的完善保密系统以及现代 密码系统都将随机序列视为安全算法的根本。现在的计算机安全系统大量使用随机序列， 如密钥的产生、数字签名、身份认证等，这充分体现了随机数的应用价值。在应用密码学中， 随机性检测的目的是采用概率统计方法分析测试随机数发生器等生成的序列的随机性，判 断待检序列在统计上是否难以和真随机数区分开。不同的检测算法从不同的角度刻画待检 序列与真随机序列之间的差距。在经过多年的研究和发展后随机性检测已经取得了丰硕的 成果，目前已有大量的随机性检测算法，并且新的检测算法还在不断涌现。

美国国家标准与技术研究院(NationalInstituteofStandardsand Technology，NIST)发布的SP800‐22标准建议了16种用于随机性测试的统计检验方法。 2009年，我国国家密码管理局发布了《随机性检测规范》建议了15种用于随机性测试的统计 检验方法，其中块内频数检测是二者共有的检测项。块内频数检测是检测n比特的待检序列 的分组长度为m的子序列中1所占的比例。如果1的比例接近于一半，则可以认为序列是随机 的。当m取1时，块内频数检测退化为单比特频数检测。块内频率测试是随机性测试的基础， 应首先进行。如果块内频率检测都无法通过,那么不用进行其他测试即可表明该序列不随 机。因此，这种检测具有非常重要的作用。必须具备极高的检测效率，以便快速剔除那些明 显不满足随机性特征的待检样本。

现有块内频数检测的方法是：将待检序列按长度m划分为N个非重叠的子序列，多 余比特舍弃，然后计算各子序列中比特1所占的个数N_i(比例π_i)，接着将所有子序列中比特1 所占的比例进行累加，得到统计量V＝4m∑_{i＝1,2,...,N}(π_i-1/2)²，随后利用余不完全伽马函数 igamc计算P＝igamc(N/2,V/2)，并将P与显著水平α比较，判断检序列是否通过检测。我国 《随机性检测规范》规定待检序列为n＝1000000比特，子序列比特长度m＝100。块内频数检 测算法中为了算出统计量需要执行N次减法、N次平方、N次除法、mN+N次加法和2次乘法，其 中N为完整的子序列的个数。以上计算量说明该检测算法的效率并不高，实际检测工作中需 要更加高效快捷的检测系统，进而大大提高整个随机性检测规范的检测效率。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种块内频数快速检测方法， 解决计算机在执行现有块内频数检测方法时，效率低的问题。

本发明的发明目的通过以下技术方案来实现：

一种块内频数检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)将待检序列按长度m划分为N个非重叠的子序列，多余比特舍弃；

(2)对每个子序列利用查表法得出子序列中比特1的个数N_i；

(3)根据公式V=4mΣi=1N(Ni/m-1/2)2,]]>计算统计量V；

(4)计算P＝igamc(N/2,V/2)，如果P≥α，则认为待检序列通过检测。

作为进一步的技术方案，所述查表法为：对每个子序列，从头至尾依序取连续w个 比特-，并利用查表直接得出这连续w个比特中比特1的个数，反复多次查表可得到每个子序 列中比特1的个数N_i。