[發(fā)明專利]一種生成隨機(jī)數(shù)的方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710978576.9
• 申請(qǐng)日: 2017-10-19
• 公開（公告）號(hào): CN107769921B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊勝天;毛松志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工商大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L9/08
• 分類號(hào): H04L9/08;G06F17/15
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種生成隨機(jī)數(shù)的方法，其特征在于，所述方法包括：

采集指定信源生成的數(shù)據(jù)，每采集一個(gè)數(shù)據(jù)樣本，依次執(zhí)行以下步驟：

步驟一、以預(yù)設(shè)的信源條件和泄密信道條件對(duì)已采集的數(shù)據(jù)序列在信息泄露情況下的信息量的置信區(qū)間進(jìn)行估計(jì)，具體為：

設(shè)信源為平穩(wěn)無記憶信源，信源字符集為信源符號(hào)x的概率為p(x)；設(shè)泄密信道為平穩(wěn)無記憶信道，信道輸入字符集為信道輸出字符集為當(dāng)信道輸入為x的條件下信道輸出為y的概率為p(y|x)；設(shè)接收到的信源數(shù)據(jù)為序列x₁,x₂,…,x_n，使用以下公式估計(jì)該序列所含信息量的置信水平為α∈(0,1)的置信區(qū)間：

式中，c＝Φ^-1((1+α)/2)，

步驟二、使用區(qū)間算法對(duì)當(dāng)前時(shí)刻所述采集的數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行處理，輸出零個(gè)或多個(gè)比特的二進(jìn)制序列，其中所述區(qū)間算法的參數(shù)設(shè)置為：輸入序列概率分布為信源概率分布，輸出序列概率分布為獨(dú)立同分布且其分布為二元均勻分布；

步驟三、使用置換函數(shù)對(duì)所述由區(qū)間算法輸出的二進(jìn)制序列進(jìn)行處理，并根據(jù)所述對(duì)已采集數(shù)據(jù)序列信息量的置信區(qū)間的估計(jì)選擇性地輸出經(jīng)置換函數(shù)處理后的二進(jìn)制序列的部分比特，其中所述置換函數(shù)可以是固定的，也可以從一組預(yù)設(shè)的置換函數(shù)中以隨機(jī)方式選取。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生成隨機(jī)數(shù)的方法，其特征在于，所述使用置換函數(shù)對(duì)所述由區(qū)間算法輸出的二進(jìn)制序列進(jìn)行處理，并根據(jù)所述對(duì)已采集數(shù)據(jù)序列信息量的置信區(qū)間的估計(jì)選擇性地輸出經(jīng)置換函數(shù)處理后的二進(jìn)制序列的部分比特的步驟具體為：

步驟一、將所述由區(qū)間算法輸出的二進(jìn)制序列依次壓入先進(jìn)先出比特隊(duì)列Q；

步驟二、設(shè)所述置換函數(shù)的輸入和輸出為w比特，設(shè)隊(duì)列Q的長(zhǎng)度為v，若v≥w，則進(jìn)入步驟三，否則，結(jié)束處理；

步驟三、使用所述置換函數(shù)對(duì)隊(duì)列Q的前w比特進(jìn)行變換，并用變換后得到的w比特替換隊(duì)列Q的前w比特；

步驟四、設(shè)l為預(yù)設(shè)的輸出分組長(zhǎng)度，T為預(yù)設(shè)的輸出選擇門限，o為已輸出比特?cái)?shù)，計(jì)算

若I≥l+T，則轉(zhuǎn)至步驟五，否則轉(zhuǎn)至步驟六，式中，h為所述對(duì)已采集數(shù)據(jù)序列信息量的置信區(qū)間估計(jì)的左端點(diǎn)，r為當(dāng)前滯留在區(qū)間算法中的數(shù)據(jù)信息的等效比特?cái)?shù)；

步驟五、彈出隊(duì)列Q的前l(fā)比特并將其輸出，更新變量o值為o+l，轉(zhuǎn)至步驟二；

步驟六、彈出隊(duì)列Q的前l(fā)比特并將其丟棄，轉(zhuǎn)至步驟二。

3.根據(jù)權(quán)利要求1、2任一所述的生成隨機(jī)數(shù)的方法，其特征在于，所述置換函數(shù)為

f(x)＝α′x^m，

式中，x,α′∈GF(2^w)，GF(2^w)表示包含2^w個(gè)元素的有限域，α′≠0，m＝2^k或2^w-2^k-1，k為小于w的非負(fù)整數(shù)，置換函數(shù)定義中的運(yùn)算均為GF(2^w)上的算術(shù)運(yùn)算。

4.一種生成隨機(jī)數(shù)的裝置，其特征在于，所述裝置包括：

數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集指定信源生成的數(shù)據(jù)；

信息估計(jì)模塊，用于以預(yù)設(shè)的信源條件和泄密信道條件對(duì)已采集的數(shù)據(jù)序列在信息泄露情況下的信息量的置信區(qū)間進(jìn)行估計(jì)，具體計(jì)算方法為：

設(shè)信源為平穩(wěn)無記憶信源，信源字符集為信源符號(hào)x的概率為p(x)；設(shè)泄密信道為平穩(wěn)無記憶信道，信道輸入字符集為信道輸出字符集為當(dāng)信道輸入為x的條件下信道輸出為y的概率為p(y|x)；設(shè)接收到的信源數(shù)據(jù)為序列x₁,x₂,…,x_n，使用以下公式估計(jì)該序列所含信息量的置信水平為α∈(0,1)的置信區(qū)間：

式中，c＝Φ^-1((1+α)/2)，

區(qū)間算法模塊，用于對(duì)所述采集的數(shù)據(jù)使用區(qū)間算法進(jìn)行處理；

置換函數(shù)模塊，用于對(duì)所述由區(qū)間算法輸出的二進(jìn)制序列使用置換函數(shù)進(jìn)行處理，并根據(jù)所述對(duì)已采集數(shù)據(jù)序列信息量的置信區(qū)間的估計(jì)選擇性地輸出經(jīng)置換函數(shù)處理后的二進(jìn)制序列的部分比特。