大气噪声和生成随机数java

Posted 2023-02-14

【中文标题】大气噪声和生成随机数java

【英文标题】：atmospheric noise and generating random numbers java

【发布时间】：2012-01-08 03:03:57

【问题描述】：

我有兴趣了解如何使用大气噪声来生成真正的随机数。我知道RANDOM.ORG 做到了，但他们（当然）没有解释流程是什么以及如何实施。我想知道这个过程是如何工作的，以及它是如何在java中实现的。我已经研究了这个article，但它是针对.net 的，所以我不明白。我还研究了RANDOM.ORG article on true randomness. 如果有人能给我这个作品的大致概念以及如何实现它，将不胜感激。

【问题讨论】：

它涉及将一些传感器连接到您的计算机，该传感器能够测量随机事物（示例包括熔岩灯和放射性衰变）。除非你有这样的换能器，否则你做不到！

1.将无线电接收器连接到 pc。 2. 数字化静态 3. ??? 4. 利润。

在更简单的说明中，尝试读取系统信息，从 CPU 和/或风扇获取温度 - 并使用它来获取您的号码

“从 CPU 获取温度”是什么意思，我该怎么做？一旦我得到温度，我怎么能用它来生成随机数？

【参考方案1】：

如果您在过去一年的某个时间购买了一台计算机，那么很有可能它的 CPU 中直接嵌入了一个真正的随机数生成器。当英特尔于 2012 年 4 月开始交付基于 Ivy Bridge 的 Core 和 Xeon 处理器时，该功能就可用了。

有一个出色的article in IEEE Spectrum 描述了英特尔的数字随机数生成器的工作原理。它们基本上将两个非门连接到一个循环中，从而创建了一个固有的不可预测的电路，由于热噪声的随机效应，该电路会进入 0 或 1 状态。热噪声只是随机的原子振动，这与 RANDOM.ORG 在采样“大气噪声”时使用的基本物理现象几乎相同。

有关英特尔 RNG 及其输出质量的真正深入分析，请参阅this PDF document from Cryptography Research，尤其是第 7 页。

英特尔添加了一个名为RDRAND 的新 x86 指令，允许程序直接检索这些硬件生成的随机数。从 Java 7 开始，JVM 还没有为这条指令添加原生支持（如果有的话）。

但是，可以使用 JNI 从 Java 调用 RDRAND。这是我对drnglib project 采取的方法。例如：

DigitalRandom random = new DigitalRandom();
System.out.println(random.nextInt());

nextInt() 方法实现为调用 RDRAND 的 JNI 本机调用。这是相关的调用堆栈：

C:RdRandEngine.rdrand32() Java：RdRandEngine.engineNextInt() Java：DigitalRandom.nextInt()

RDRAND 的性能非常好。使用具有 8 个线程的 drnglib 会产生约 760 MB/秒的随机数据。

【讨论】：

这是一个构造精良的答案！但是，如果没有最近购买的计算机，有什么选择？是唯一的选择大气噪音还是有其他选择？

还有其他选择，但从理论或实践的角度来看，它们更难。链接到关于硬件随机数生成器的***文章的其他答案之一。整篇文章很有启发性，但请查看section on using observed events，尤其是/dev/random 的讨论，其中有own article。 /dev/random 为加密目的提供足够的随机性所付出的努力是惊人的。

基本上，从环境中收集随机性是很困难的。这就是 RANDOM.ORG 这样的网站存在的原因，也是英特尔花费数年时间设计和构建 RDRAND 的原因。这是yet another wikipedia article 的主题。

【参考方案2】：

您必须将无线电接收器连接到您的机器（例如： 飞利浦 FM1236/F 电视调谐器/FM 收音机/视频 PCI 采集卡）。

将它插入一个免费的 PCI 插槽，您应该能够使用一些音频收听设备（如 VLC 播放器）测试它的工作原理。

然后您将其调至非发送频率，并让您的程序连接到其代表的设备以进行音频捕获（这样做的正确方法取决于您使用的卡，但这会有所帮助：http://docs.oracle.com/javase/tutorial/sound/capturing.html )

然后您以最简单的方式处理音频捕获：将其作为波形存储到您的磁盘上并逐字节读取。

【讨论】：

你的第一个链接失效了，你会再做一个吗？

@gekkostate 你去：ebay.com/itm/…我把名字写到我的答案中，所以没有链接可以过时了。

【参考方案3】：

来自random.org 网站：

2009 年底，RANDOM.ORG 进行了一次重大重组，以应对客户数量的增加以及他们对良好可靠性和性能的需求。现在有一个分布式配置，其中不同地理位置的多个节点生成随机性，对其进行统计测试，然后将提取的随机位流式传输到运行 RANDOM.ORG 服务的云托管服务。这种新架构提高了服务的可靠性和性能，并有助于使 RANDOM.ORG 适用于现在提供的严肃应用程序（例如，彩票绘图）。经过验证，随机数仍然是由大气噪声产生的，但今天使用的硬件和软件与 Radio Shack 于 1997 年推出的 10 美元接收器相去甚远。

他们没有测量大气噪声节点的图片，但他们有无线电噪声节点的图片。

【参考方案4】：

***有一个有趣的页面，标题为Hardware random number generators。 看看这个。 写得很好，并提供了到各个制造商的有用链接。 不过，他们的一些产品并不便宜。