真隨機(jī)數(shù)的生成及其在圖像加密中的應(yīng)用.pdf

1、真隨機(jī)數(shù)比偽隨機(jī)數(shù)具有更好的獨(dú)立性、均勻分布性、不可再生性，近年來(lái)在信息安全，特別是網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域起著不可或缺的作用，因此對(duì)它的研究越顯迫切，成為國(guó)內(nèi)外眾多院校和研究機(jī)構(gòu)目前的研究熱點(diǎn)之一。高質(zhì)量的真隨機(jī)數(shù)今后將在不同領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。
　　 本文提出了一種基于FPGA平臺(tái)的真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方法，探討了利用真隨機(jī)數(shù)對(duì)圖像進(jìn)行加密的可行性。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，利用觸發(fā)器的亞穩(wěn)態(tài)產(chǎn)生的隨機(jī)序列可通過(guò)NIST測(cè)試，隨機(jī)性符合設(shè)計(jì)要求，實(shí)驗(yàn)表明真隨

2、機(jī)數(shù)應(yīng)用于圖像加密，顯著減小了像素相關(guān)性，提高了抗剪切和抗噪聲性能。
　　 本文研究工作為以下幾部分:
　　 1.對(duì)隨機(jī)數(shù)應(yīng)該滿足的條件和產(chǎn)生方法進(jìn)行分析，研究了產(chǎn)生偽隨機(jī)數(shù)和真隨機(jī)數(shù)的方法，以及基于硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)真隨機(jī)數(shù)生成器的原理，提出一種新型的將觸發(fā)器的亞穩(wěn)態(tài)作為隨機(jī)源的真隨機(jī)數(shù)生成器。
　　 (1)對(duì)可編程邏輯器件的設(shè)計(jì)方法和流程進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究，利用Verilog-HDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)RS觸發(fā)器，調(diào)整時(shí)序使得觸發(fā)

3、器處于亞穩(wěn)態(tài)，為真隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生提供了熵源，對(duì)多個(gè)觸發(fā)器的輸出進(jìn)行異或操作，初步改善序列的隨機(jī)性，構(gòu)成隨機(jī)源模塊。
　　 (2)引入后處理模塊來(lái)提高隨機(jī)序列的質(zhì)量和增加每比特的熵，該模塊采用四級(jí)異或鏈與小m序列生成器進(jìn)行異或的結(jié)構(gòu)，構(gòu)造簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
　　 2.采用美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所(NIST)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和軟件，對(duì)產(chǎn)生的真隨機(jī)數(shù)進(jìn)行隨機(jī)性能測(cè)試，對(duì)每組10M比特序列進(jìn)行15項(xiàng)的隨機(jī)性能指標(biāo)檢測(cè)。
　　 3.