МЕТОДИ ТЕСТУВАННЯ ГЕНЕРАТОРІВ ВИПАДКОВИХ І ПСЕВДОВИПАДКОВИХ ПОСЛІДОВНОСТЕЙ

Марія Некрасова

doi:10.20998/2078-9130.2025.2.346216

Автор(и)

Некрасова Марія Володимирівна Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна https://orcid.org/0009-0006-9285-0740

DOI:

https://doi.org/10.20998/2078-9130.2025.2.346216

Ключові слова:

генератори випадкових послідовностей, послідовність біт, псевдовипадкова послідовність, статистичні тести, статистичні тести NIST, випадковість, методи моделювання.

Анотація

У статті розглянуті існуючі методи оцінки якості випадкових послідовностей біт. Описані пакети статистичних тестів. За допомогою системи статистичних тестів NIST проведено дослідження статистичних властивостей сформованих розробленими генераторами псевдовипадкових послідовностей та проведено їх перевірку на випадковість за допомогою порівняння зі статистикою ідеально випадкового ряду. За результатами дослідження обрано пороговий рівень проходження тестів NIST та вироблено інженерні рекомендації щодо вибору генератора псевдовипадкових чисел з найбільшою кількістю успішно пройдених тестів. Для стендів напівнатурного моделювання асинхронних радіоелектронних систем рекомендується застосування генератора псевдовипадкових чисел на основі методу Мерсенна Твістера. Також встановлено необхідність удосконалення розроблених генераторів шляхом підбору вхідних параметрів з метою підвищення ймовірності проходження тестів.

Посилання

Random Number Generators: An Evaluation and Comparison of Random.org and SomeCommonly Used Generators (2005). Режим доступу: https://www.random.org/analysis/Analysis2005.pdf
Security Requirements For Cryptographic Modules (2001). Режим доступу: http://csrc.nist.gov/publications/fips/fips140-2/fips1402.pdf
Brown R. Dieharder: A Random Number Test Suite (2024). Режим доступа:http://www.phy.duke.edu/~rgb/General/dieharder.php
Rukhin A., Soto J., Nechvatal J. et al (2010). A statistical test suite for random and pseudorandom number generators for cryptographic application / // NIST Special Publication. 800-22 Revision la. Gaithersburgational Institute of Standards and Technology, 131 p.
Recommendation for the Entropy Sources Used for Random Bit Generation (2016). Режим доступу: http://csrc.nist.gov/publications/drafts/800-90/sp800-90b_second_draft.pdf
Recommendation for Random Bit Generator (RBG) Constructions (2012). Режим доступу: http://csrc.nist.gov/publications/drafts/800-90/draft-sp800-90c.pdf
Maksymovych, V., Shevchuk, M., & Mandrona, M. (2016). Research of pseudorandom bit sequence generators based on LFSR. Lviv Polytechnic National University. https://ena.lpnu.ua/items/215c5cc2-816a-4a46-89db-259eb7ae3be3
Poluyanenko, N. (2017). Development of the search method for nonlinear shift registers using hardware, implemented on field programmable gate arrays. European Journal of Engineering, 5(3), 45–53. https://journal.eu-jr.eu/engineering/article/view/271 https://doi.org/10.21303/2461-4262.2017.00271
Zhang, X.-F., & Fan, J.-L. (2010). Pseudo-random sequence generating method based on LFSR and chaotic system. Acta Physica Sinica, 59(3), 2289–2295. https://wulixb.iphy.ac.cn/en/article/doi/10.7498/aps.59.2289 https://doi.org/10.7498/aps.59.2289
Muhhamad, І. et al. (2020). Pseudorandom number generator (PRNG) design using hyper-chaotic modified robust logistic map (HC-MRLM). Electronics, 9(1), 104. https://www.mdpi.com/2079-9292/9/1/104 https://doi.org/10.3390/electronics9010104
Nguyen, N. T., & Bui, T. Q., et al. (2021). Designing a pseudo-random bit generator with a novel 5D-hyperchaotic system. arXiv. https://arxiv.org/abs/2105.08896
Kushnir, M. Ya., Kosovan, H. V., & Kroyalo, P. M. (2022). Properties of generators of pseudo-random sequences constructed using fuzzy logic and two-dimensional chaotic systems. Research in Cybernetics, 18(2), 112–125. https://ric.zp.edu.ua/article/view/254427
Kuzmenko O. V., Tkachenko V. A. Metody otsinky yakosti ta kryptostiikosti vypadkovykh poslidovnostei // Zakhyst informatsii. 2023. Vol. 25, No. 2. P. 45–53.
Ivanchenko I. S. Metody testuvannia psevdovypadkovykh poslidovnostei // Informatsiini tekhnolohii ta modeliuvannia. 2022. No. 1. P. 78–85.
Petrenko O. M. Analiz statystychnykh testiv vypadkovosti dlia heneratoriv chysel // Systemy obrobky informatsii. 2021. No. 3. P. 112–118.