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混沌激光源特性对随机序列的影响

侯佳音  
【摘要】:随着全球信息化的迅速发展,特别是互联网的普及,信息安全已受到社会各界的广泛重视。在信息安全领域,随机数扮演着极为关键的角色,例如密钥生成、数字签名、身份认证、安全通信等众多对安全性要求高的场合都需要用到随机数。为满足对高速率、大容量随机数的需求,从高宽带混沌激光信号提取随机序列已成为研究的热门。 利用混沌激光信号作为随机数发生器的物理熵源时,由于混沌状态对外界变化的敏感性,确定适合随机序列产生的混沌状态成为难题。本文在理论和实际相结合的基础上,发现半导体激光器的性能和混沌激光源的外部参数都会对随机序列产生影响。具体工作包括: (1)实现宽带混沌激光源的搭建,并使之作为随机数发生器的物理熵源,之后利用软件处理的方法从混沌激光信号中提取二进制随机序列,并对其进行测试。 (2)深入研究NIST SP800-22随机数测试标准。通过对随机数测试结果的分析,将随机数测试项进行了分类,便于寻找混沌激光源特性对随机序列的影响因素。 (3)从混沌激光信号的分布、半导体激光器的性能以及外腔长度的设置三方面出发,分析了混沌激光源特性对随机序列的影响。研究结果表明: 混沌激光信号的幅值分布与随机数发生器的阈值息息相关; ●半导体激光器的弛豫振荡频率会限制随机序列产生的速率; ●外腔长度的选择会直接影响随机序列周期性的强弱。 根据上述研究结果,可以有目的的调整混沌状态,为高速、高质随机序列的获取提供理论指导。


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