GNU-Linux隨機(jī)特性及其在隨機(jī)數(shù)生成中的應(yīng)用.pdf

1、在計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)不斷發(fā)展的大趨勢下，計算機(jī)系統(tǒng)的性能始終是工業(yè)界和學(xué)術(shù)界關(guān)注的重點。目前多核處理器已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在不同的計算機(jī)平臺上，同時也引入了其他一些新的技術(shù)手段，這使得計算機(jī)系統(tǒng)的復(fù)雜性不斷提高，隨之表現(xiàn)出來的不確定性也越來越明顯。另一方面GNU/Linux操作系統(tǒng)中的傳統(tǒng)隨機(jī)數(shù)生成器通常以硬件事件的時間波動等作為熵源，但是這種方式存在諸多缺點和不足，而且在某些情況下也不能滿足高安全領(lǐng)域（例如加密應(yīng)用）對隨機(jī)數(shù)的質(zhì)量和數(shù)量的需求

2、，因此在隨機(jī)數(shù)生成器領(lǐng)域，尋找一種新的熵源變得十分必要。
　　尼古拉斯（Nicholas Mc Guire）教授在第14屆實時Linux討論會上提出了利用計算機(jī)系統(tǒng)的固有隨機(jī)性生成真隨機(jī)數(shù)的方法，稱為ESRNG，其在競爭的基礎(chǔ)上給出了提取熵源的方法，實現(xiàn)了Galton board模型，這種方法對于尋找新的熵源來講具有重要的意義。但是實現(xiàn)過程仍存在著多個制約因素，硬件參數(shù)較多，例如在Galton board模型中，競爭發(fā)生的N值與H

3、SIZE參數(shù)的值的確定需要經(jīng)過多次實驗才能確定，每個平臺產(chǎn)生競爭所需的線程的數(shù)量也不一樣，因此平臺依賴性強。
　　本文以Linux系統(tǒng)為研究對象，對利用固有隨機(jī)性為熵源的生成隨機(jī)數(shù)的方法進(jìn)行了改進(jìn)，其中包括：在設(shè)計過程中，根據(jù)競爭發(fā)生的概率與N值的關(guān)系利用Python擬合的方法重新實現(xiàn)了一種確定N值的方法，一次實驗即可，并且只有N值一個硬件參數(shù)；DDSRNG模型在每個平臺上均使用相同的線程數(shù)量，因此消除了平臺的依賴性；重新設(shè)計實現(xiàn)