A New Approach for Improving Pseudorandomness of Pseudorandom Sequences with Applications

摘要: 伪随机数发生器（PRNG）广泛应用于许多领域，尤其是在密码应用中。设计欠佳的PRNG生成的序列将导致其密钥较弱从而可能泄漏被隐藏的信息。基于Golomb对理想伪随机序列的假设和FIPS 140-2随机性检验准则，本文首次提出了一种改进伪随机序列伪随机性能的新方法。其次，用广义同步定理、Henon映射、logistic映射和tube射构造了一个新的8维混沌广义同步系统（8DCGSS）。然后使用8DCGSS设计了一个混沌PRNG（CPRNG）。CPRNG的密钥空间大于2^{1117}。用FIPS 140-2随机性测试规范和广义FIPS 140-2随机性测试规范分别检测了CPRNG、Matlab PRNG、RC4算法和m序列分别生成的1000条20 000比特长的密钥流的通过率，应用广义FIPS 140-2随机性测试规范分别评估了改进的密钥流流的通过率（伪随机性）。用FIPS 140-2和广义FIPS 140-2伪随机性测试规范分别评估了4个PRNG产生的1000条100 000比特长的密钥流和1000条1 000 000比特长的密钥流和改进的密钥流的通过率。结果表明，本文的方法能够显著提高四个PRNGs生成的密钥流的伪随机性。m序列伪随机数发生器生成的长度小于100 000比特的密钥流的伪随机性能不佳。