[发明专利]一种真随机数发生器最大熵速率的测试方法

摘要

本发明属于信息安全和真随机数发生器技术领域，具体为一种真随机数发生器最大熵速率的测试方法。本发明公开的真随机数发生器最大熵速率的测试方法，包括：参数选取、数据采集、分块计算和分析拟合四个步骤。本发明利用随机数据流分块后计算得到的平均熵速率随着数据块长度的减小和数据率的提高而发生饱和的特性，对饱和熵速率与数据块长度关系曲线进行线性拟合，拟合直线当数据块长度为1时对应的函数值即为最大熵速率。本发明能够有效解决真随机数发生器的测试中最大熵速率无法唯一确定的问题。

主权项

一种真随机数发生器最大熵速率的测试方法，其特征在于，包括：参数选取(S1)、数据采集(S2)、分块计算(S3)和分析拟合(S4)四个步骤；(1)参数选取(S1)：选取一组采样速率组成数据率集合F＝{Ri}(i＝1,2,...,r)，选取一组数据块长度组成块长度集合L＝{Kj}(j＝1,2,...,k)；(2)数据采集(S2)：选取数据率集合F中的一个元素Ri作为采样速率，对真随机数据发生器输出的随机数据流进行采样，得到总长度为M的采集数据Di；遍历数据率集合F中所有的元素，得到r组采集数据{Xi}(i＝1,2,...,r)；(3)分块计算(S3)：遍历数据率集合F和块长度集合L中元素的所有组合{(Ri,Kj)}，重复子步骤S3‑1到S3‑4，计算得到r*k个平均熵速率：S3‑1：以Kj为块长度将数据率为Ri、总长度为M的采集数据Di分成不交叠的N块数据，组成集合X＝{xn}(n＝1,2,...,N)，根据关系式1计算块数N；关系式1：S3‑2：根据关系式2计算第n块数据xn的信息熵H(xn)；关系式2：H(xn)＝‑(p0×log2p0+p1×log2p1)；关系式2中p0和p1分别是在长度为Kj的数据块中“0”和“1”所占的比例；S3‑3：根据关系式3计算N块数据的平均信息熵Have(X)；关系式3：S3‑4：根据关系式4计算在数据率Ri、块长度Kj条件下采集数据Di的平均熵速率H’ave(X)；关系式4：H'ave(X)＝Ri×Have(X)；(4)分析拟合(S4)：以块长度({Kj})为参数，作出平均熵速率H’ave(X)与数据率的一族共k条关系曲线1；关系曲线1具有平均熵速率随着数据率的提高而饱和的特性，从而可以得到以块长度为变量的一组共k个饱和熵速率H’sat(X)；作出饱和熵速率H’sat(X)与块长度({Kj})的关系曲线2；对关系曲线2进行线性拟合，得到的拟合直线当块长度等于1时对应的函数值即为最大熵速率H’max(X)。