Wykorzystanie funkcji skrótu do poprawy właściwości statystycznych ciągu liczb losowych

W pracy przedstawiono sposób wykorzystania funkcji skrótu, na przykładzie funkcji SHA-256 (ang. Secure Hash Algorithm), do poprawy właściwości statystycznych ciągów liczb losowych. W badaniach wykorzystano pakiet testów statystycznych NIST 800-22 do oceny właściwości wytwarzanego ciągu metodę restartów i test chi kwadrat, dzięki którym możliwe jest wykazanie, czy dany generator produkuje ciąg z przeważającymi elementami deterministycznymi czy niedeterministycznymi. Proponowany układ może być z powodzeniem zaimplementowany w każdym układzie FPGA (ang. Field Programmable Gate Array).

Random sequences play a key role in many contemporary cryptographic systems. To increase the efficiency and robustness to attacks, it is recommended to integrate a source of random numbers with a cryptographic system using these numbers. Unfortunately, the list of non-deterministic physical phenomena available in digital circuits is rather short and practically includes jitter and metastable states. It is expected that the generator produces sequences that pass all known statistical tests and that the sequences are unpredictable and attack resistant. A generator that satisfies these expectations is named a true random number generator (TRNG). This paper presents a novel method for producing random bits with the use of jitter observed in ring oscillators. The method uses a Galois ring oscillator introduced recently and the hash function. To assess the quality of output sequences, the statistical test suite prepared by National Institute of Standards and Technology (NIST) and the restart mechanism were used. The proposed system can be implemented in any Field Programmable Gate Array (FPGA).