Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


Свойства псевдослучайных последовательностей, основанных на иррациональности

Работа №38258

Тип работы

Дипломные работы, ВКР

Предмет

программирование

Объем работы68
Год сдачи2019
Стоимость4900 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
350
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение 4
1. Описание теоретического материала по поставленным задачам 6
1.1. Набор тестов NIST 6
1.2. Статистический портрет генератора 9
1.3. Иррациональные числа и способы их получения 11
1.4. Методы постобработки 14
1.5. Построение модификаций последовательностей 15
1.6. Генераторы встроенные в языки программирования 15
2. Реализация 17
2.1. Обзор выбранных средств для реализации 17
2.2. Система тестирования NIST с построением статистического портрета
генератора 18
2.3. Г енераторы для п и ln2 22
2.4. Методы постобработки 24
2.5. Построение генераторов на основе иррациональности 25
2.6. Использование встроенных генераторов 27
3. Результаты экспериментов 28
4. Полученные выводы и рекомендации 37
Заключение 42
Список используемых источников 43
Приложение


Псевдослучайные последовательности являются важной составляющей современной IT-сферы. От её качества зависит защищенность наших данных, правильность построения математических моделей, результативность вероятностных алгоритмов и многое другое в зависимости от сферы применения.
Поэтому специалисты стараются создать максимально качественные генераторы псевдослучайных чисел, которые бы порождали последовательности похожие на истинно случайные. Способов генерации может быть множество, каждый из которых может значительно различаться в зависимости от некоторых входных параметров. Методы также могут комбинироваться, самое главное, чтобы на выходе мы могли получить последовательность с хорошими случайными характеристиками.
Их создание не так просто, как может показаться на первый взгляд. Случайность последовательности может не зависеть от сложности применяемых методов. Иногда, более простые способы обеспечивают лучшие характеристики, нежели некоторые сложные методы.
Поэтому прежде, чем использовать тот или иной генератор, необходимо провести тесты, которые определяют насколько последовательность близка к истинно случайной по свойствам, определяемым конкретной задачей.
Цель моей работы - исследовать возможность использования иррациональности для построения генератора псевдослучайных чисел.
Для достижения поставленной цели я ставила перед собой следующие задачи:
1. Реализовать систему тестирования NIST на случайность.
2. Изучить литературу по теме иррациональных чисел, способах их получения.
3. Запрограммировать генератор для получения последовательности битов из иррационального числа.
4. Изучить литературу по методам постобработки для генераторов.
5. Реализовать изученные методы постобработки.
6. Реализовать получение модифицированных последовательностей, основанных на иррациональности.
7. Провести тестирование построенных последовательностей на случайность с помощью реализованной системы тестов NIST.
8. Проанализировать полученные результаты.
9. Предложить рекомендации по использованию построенных генераторов.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!


Тестирование является важным моментом при использовании ПСП, поэтому важно иметь полноценную систему пригодную для данной задачи.
Мною была полностью реализована система тестирования, которую можно полноценно использовать для проведения анализа существующих генераторов ПСЧ или же для оценки новых алгоритмов. Первая задача была выполнена.
Иррациональные числа представляют потенциал для использования их в качестве основы некоторых генераторов.
Мной была изучена литература по иррациональным числам и способам получения двух из них. Данные методы были реализованы на языке программирования C++. Также для увеличения производительности данные были записаны в файлы. Вторая и третья задачи были выполнены.
На практике могут применяться методы, которые могли бы скорректировать некоторые недостатки порождаемых последовательностей. Их называют постобработкой.
Мной были изучены 2 таких преобразования, с рассмотрением их применения к физическому датчику ПСЧ. Я запрограммировала данные методы на примере файлов, полученных в результате генерации двоичных представлений чисел п и ln2. Также было реализовано получение некоторых модифицированных последовательностей на основе иррациональности.
Таким образом, задачи 4, 5 и 6 были выполнены.
Было проведено тестирование построенных датчиков, а также встроенных генераторов из Java, Pyton, C# и C++. Сделаны выводы по полученным результатам. Предложены рекомендации по использованию.



1. Bassham L. E. et al. A Statistical Test Suite for Random and Pseudorandom Number Generators for Cryptographic Applications / NIST - 2010. - №. Special Publication (NIST SP)-800-22 Rev 1a. [Электронный ресурс]. - URL: https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/legacy/sp/nistspecialpublication800- 22r1a.pdf (дата обращения 29.04.2019).
2. Потий А. Статистическое тестирование генераторов случайных и псевдослучайных чисел с использованием набора статистических тестов NIST STS [Электронный ресурс]. / Александр Потий, Светлана Орлова, Татьяна Г риненко, Харьковский государственный технический университет радиоэлектроники. - 2001. - URL: http://pnzzi.kpi.ua/2Z02_p206.pdf (дата обращения 22.04.2019).
3. David H. Bailey, The BBP Algorithm for Piх [Электронный ресурс] //. - URL: https://www.davidhbailey.com/dhbpapers/bbp-alg.pdf (дата обращения
23.04.2019) .
4. Kote V. Improved Structure of True Random Number Generator with Direct Amplification of Analog Noise [Электронный ресурс] / V. Kote, V. Mo- lata, J. Jakovenko // Electroscope. - 2012. - №6. - URL: https://dspace5.zcu.cz/bit- stream/11025/1042/1/r6c6c1.pdf (дата обращения 24.05.2019)
5. Кормен Т.Х. Алгоритмы: построение и анализ [Текст]: научнопопулярное издание / Томас Х. Кормен [и др.]; перевод с англ. И. Красикова.
- 3-е изд. - М. : ООО «И. Д. Вильямс», 2013. - Гл. 30. - С. 940-967.
6. Иванов М. А. Теория, применение и оценка качества генераторов псевдослучайных последовательностей [Текст] / М.А. Иванов, И.В.Чугунков
- М. : Кудиц-Образ, 2003. - Приложение 5. Алгоритм Берклемпа-Месси. - С. 214.
7. Бинарное возведение в степень [Электронный ресурс]. - URL: http://e-maxx.ru/algo/binary_pow (дата обращения 05.05.2019).


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2024 Cервис помощи студентам в выполнении работ