Пикуза Максим Олегович, аcпирант кафедры информационных радиотехнологий
220013, Республика Беларусь, г. Минск, ул. П. Бровки, 6тел. +375-33-650-31-78
Pikuza Maksim Olegovich, Postgraduate student at the Department of Information Radiotechnologies
220013, Republic of Belarus, Minsk, P. Brovka str., 6tel. +375-33-650-31-78
к.ф-м.н, доцент кафедры информационных радиотехнологий
г. Минск
Svetlana Yu. Mikhnevich, PhD, Assosiate Professor at the Department of Information Radiotechnologies
Minsk
Генераторы случайных чисел необходимы для работы систем криптографической защиты информации. В сфере защиты информации для корректного применения генератора необходимо, чтобы его выходная последовательность была неотличима от равномерно распределенной случайной последовательности. Для того чтобы в этом убедиться, необходимо провести тестирование выходной последовательности генератора с помощью различных наборов статистических тестов, таких как Dihard и NIST. Целью данной работы является тестирование опытного образца аппаратного генератора случайных чисел. Генератор построен на основе шумового диода ND103L и на выходе имеет случайную цифровую последовательность двоичных чисел. В опытном образце присутствует возможность регулирования величины обратного тока через шумовой диод, а также задания периода снятия данных, т. е. частоты генерации данных. В ходе работы с генератора был снят ряд последовательностей случайных чисел при различных значениях обратного тока через шумовой диод, периода снятия данных и температуры окружающей среды. Полученные последовательности были протестированы с помощью набора статистических тестов NIST. После анализа результатов тестирования был сделан вывод, что генератор относительно стабильно работает в некотором диапазоне исходных параметров, при этом ухудшение качества работы генератора за пределами этого диапазона связано с техническими характеристиками шумового диода. Также был сделан вывод, что исследуемый генератор применим в определенных приложениях, и для улучшения стабильности работы можно осуществить его доработку как в аппаратной части, так и программной. Результаты данной работы могут быть полезны разработчикам аппаратных генераторов случайных чисел, построенных по схожей схеме.
Random number generators are required for the operation of cryptographic information protection systems. For а correct application of the generator in the field of information security, it is necessary that its output sequence to be indistinguishable from a uniformly distributed random sequence. To verify this, it is necessary to test the generator output sequence using various statistical test suites such as Dihard and NIST. The purpose of this work is to test a prototype hardware random number generator. The generator is built on the basis of the ND103L noise diode and has a random digital sequence of binary numbers at the output. In the prototype there is a possibility of regulating the amount of reverse current through the noise diode, as well as setting the data acquisition period, i.e. data generation frequency. In the course of operation, a number of sequences of random numbers were removed from the generator at various values of the reverse current through the noise diode, the period of data acquisition and the ambient temperature. The resulting sequences were tested using the NIST statistical test suite. After analyzing the test results, it was concluded that the generator operates relatively stably in a certain range of initial parameters, while the deterioration in the quality of the generator's operation outside this range is associated with the technical characteristics of the noise diode. It was also concluded that the generator under study is applicable in certain applications and to improve the stability of its operation, it can be improved both in hardware and software. The results of this work can be useful to developers of hardware random number generators built according to a similar scheme.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.