The generating random sequences with the increased cryptographic strength

Random sequences are used in various applications in construction of cryptographicsystems or formations of noise-type signals. For these tasks there is used the program generator of random sequences which is the determined device. Such a generator, as a rule, has special requirements concerning the quality of the numbers formation sequence. In cryptographic systems, the most often used are linearly –congruent generators, the main disadvantage of which is the short period of formation of pseudo-random number sequences. For this reason, in the article there is proposed the use of chaos generators as the period of the formed selection in this case depends on the size of digit net of the used computing system. It is obvious that the quality of the chaos generator has to be estimated through a system of the NIST tests. Therefore, detailed assessment of their statistical characteristics is necessary for practical application of chaos generators in cryptographic systems. In the article there are considered various generators and there is also given the qualitative assessment of the formation based on the binary random sequence. Considered are also the features of testing random number generators using the system. It is determinedthat not all chaos generators meet the requirements of the NIST tests. The article proposed the methods for improvingstatistical properties of chaos generators. The method of comparative analysis of random number generators based on NIST statistical tests is proposed, which allows to select generators with the best statistical properties. Proposed are also methods for improving the statistical characteristics of binary sequences, which are formed on the basis of various chaos generators.

Sekwencje losowe wykorzystywane są do tworzenia systemów kryptograficznych lub do formowania sygnałów zakłócających. Do tych zadań wykorzystywany jest generator sekwencji losowych, który jest urządzeniem deterministycznym. Taki generator z reguły ma specjalne wymagania dotyczące jakości tworzenia sekwencji liczbowej. W systemach kryptograficznych najczęściej stosuje się generatory liniowo-przystające, których główną wadą jest krótki okres formowania pseudolosowych sekwencji liczbowych. Z tego powodu w artykule zaproponowano użycie generatora chaotycznego, jako że okres próbkowania w tym przypadku zależy od rozmiaru siatki bitowej w używanym systemie obliczeniowym. Oczywistym jest, że należy oszacować jakość generatora chaotycznego za pomocą systemu testów NIST, dlatego też do praktycznego zastosowania generatorów chaotycznych w systemach kryptograficznych wymagana jest szczegółowa ocena ich cech statystycznych. W artykule rozważono różne generatory, a także podano ocenę jakościową procesu formacji na podstawie losowej sekwencji binarnej. Rozważano również funkcje testowania generatorów liczbowych przy użyciu systemu. Stwierdzono, że nie wszystkie generatory chaotyczne spełniają wymagania testów NIST. W artykule zaproponowano metody poprawy właściwości statystycznych generatorów chaotycznych, tak jak również metodę analizy porównawczej generatorów liczb losowych, która oparta jest na testach statystycznych NIST, i która pozwala wybrać generatory o najlepszych cechach statystycznych. Przedstawiono także metody poprawy właściwości statystycznych sekwencji binarnych, które powstają na podstawie różnych generatorów chaotycznych.