基于激光器陣列后處理的混沌熵源獲取高品質隨機數*

吳佳辰 宋崢 謝溢鋒 周心雨周沛2)? 穆鵬華 李念強2)?

1) (光電科學與工程學院, 蘇州納米科技協同創新中心, 蘇州大學, 蘇州 215006)

2) (江蘇省先進光學制造技術重點實驗室, 教育部/江蘇省現代光學技術重點實驗室, 蘇州大學, 蘇州 215006)

3) (光電信息科學技術學院, 煙臺大學, 煙臺 264005)

本文提出采用可集成的激光器陣列后處理光反饋半導體激光器的輸出, 進而獲得無時延特征的優質混沌熵源, 進一步獲取高速高品質隨機數序列.方案中采用常規的8位模數轉換采樣量化和多位最低有效位異或提取處理, 采用國際公認的隨機數行業測試標準(NIST SP 800-22)來檢驗產生的序列.結果表明, 通過激光器陣列后處理的混沌熵源所獲取的隨機數序列具有均勻的分布特性, 散點圖無明顯圖案, 可以成功通過NIST SP 800-22的全部測試.另外, 基于激光器陣列的可擴展性, 本方案可以拓展為可實現同時產生多路并行的高速高品質隨機數發生器.

1 引 言

隨著計算機技術、通信技術的迅速發展, 特別是互聯網的普及導致了信息量的爆炸式增長, 信息安全受到了各界的廣泛關注.在信息安全領域, 隨機數有著至關重要的地位, 密鑰管理、密碼學協議、數字簽名及身份驗證等眾多安全技術都需要用到隨機數.而且, 在目前規則下, 絕對安全的保密通訊需要滿足Shannon[1]提出的“一次一密”理論,這就要求大量、高速、安全隨機數能實時、快速地產生.近年來, 隨機數的相關研究備受國內外學者的關注, 因此各類隨……