ሀሰተኛ- የዘፈቀደ ቁጥር በልዩ ጄኔሬተር የሚፈጠር ልዩ ቁጥር ነው። Deterministic Random Bit Generator (PRNG)፣ እንዲሁም Deterministic Random Bit Generator (DRBG) በመባልም የሚታወቀው፣ ንብረታቸው የነሲብ ቁጥር ቅደም ተከተሎችን ባህሪያት የሚገመግም የቁጥሮችን ቅደም ተከተል ለማመንጨት ስልተ ቀመር ነው። የመነጨው PRNG ቅደም ተከተል በትክክል በዘፈቀደ አይደለም፣ ምክንያቱም ሙሉ በሙሉ የሚወሰነው በ PRNG ዘር በተባለው የዘር እሴት ነው፣ እሱም በእውነት የዘፈቀደ እሴቶችን ሊያካትት ይችላል። ምንም እንኳን ከዘፈቀደ ጋር የሚቀራረቡ ቅደም ተከተሎች በሃርድዌር የዘፈቀደ ቁጥር ጄነሬተሮች ሊፈጠሩ ቢችሉም ፣ የውሸት-ራንደም ቁጥር ማመንጫዎች በተግባር ለቁጥር ማመንጨት ፍጥነት እና እንደገና መባዛት አስፈላጊ ናቸው።
መተግበሪያ
PRNGs እንደ ማስመሰል (ለምሳሌ ለሞንቴ ካርሎ)፣ የኤሌክትሮኒክስ ጨዋታዎች (ለምሳሌ ለሥርዓት ትውልድ) እና ምስጠራ ላሉ መተግበሪያዎች ማዕከላዊ ናቸው። ክሪፕቶግራፊክ አፕሊኬሽኖች ውጤቱን ይጠይቃሉ።መረጃው ከቀድሞው መረጃ ሊተነበይ አልቻለም። የቀላል PRNGዎችን መስመር የማይወርሱ ይበልጥ ውስብስብ ስልተ ቀመሮች ያስፈልጋሉ።
ደንቦች እና ሁኔታዎች
ጥሩ ስታቲስቲካዊ ንብረቶች PRNG ለማግኘት ማዕከላዊ መስፈርት ናቸው። በአጠቃላይ፣ RNG ለታለመለት ጥቅም ተስማሚ እንዲሆኑ በዘፈቀደ የሚጠጉ ቁጥሮችን እንደሚያመነጭ ለማረጋገጥ ጥንቃቄ የተሞላበት የሂሳብ ትንተና ያስፈልጋል።
ጆን ቮን ኑማን PRNGን እንደ እውነተኛ የዘፈቀደ ጄነሬተር በተሳሳተ መንገድ ከመተርጎም አስጠንቅቋል እና "ማንኛውም ሰው የዘፈቀደ ቁጥሮችን ለማመንጨት የሂሳብ ዘዴዎችን የሚቆጥር ሰው በእርግጠኝነት በኃጢአት ውስጥ ነው" ሲል ቀለደ።
ተጠቀም
PRNG በዘፈቀደ የመጀመርያ ሁኔታ ሊጀመር ይችላል። በዚህ ሁኔታ ሲጀመር ሁልጊዜ ተመሳሳይ ቅደም ተከተል ይፈጥራል. የ PRNG ጊዜ በሚከተለው መልኩ ይገለጻል፡ ከፍተኛው በሁሉም የመጀመሪያ ግዛቶች የማይደጋገም ተከታታይ ቅድመ ቅጥያ ርዝመት። ወቅቱ በግዛቶች ብዛት የተገደበ ነው፣ ብዙ ጊዜ የሚለካው በቢት ነው። የፔሬድ ርዝማኔው በእያንዳንዱ "ግዛት" ትንሽ ሲጨመር በእጥፍ ሊጨምር ስለሚችል ለብዙ ተግባራዊ መተግበሪያዎች በቂ ጊዜ ያላቸው PRNGs መፍጠር ቀላል ነው።
የ PRNG ውስጣዊ ሁኔታ n ቢትስ ከያዘ፣ ጊዜው ከ2n በላይ ሊሆን አይችልም፣ በጣም አጭር ነው። ለአንዳንድ PRNGዎች የቆይታ ጊዜውን ሙሉውን ክፍለ ጊዜ ሳያልፉ ሊሰላ ይችላል። መስመራዊ ግብረ መልስ Shift ተመዝጋቢዎች (LFSRs) በተለምዶ ናቸው።የሚመረጡት ከ2n - 1.
ጋር እኩል የሆነ ጊዜ እንዲኖራቸው ነው።
የመስመር ተጓዳኝ ጀነሬተሮች ፋክተሪንግ በመጠቀም ሊሰሉ የሚችሉ ወቅቶች አሏቸው። ምንም እንኳን PPP ውጤቱን ወደ ጊዜው መጨረሻ ከደረሱ በኋላ ይደግማል, ተደጋጋሚ ውጤት ግን የወቅቱ መጨረሻ ላይ ደርሷል ማለት አይደለም, ምክንያቱም ውስጣዊ ሁኔታው ከውጤቱ የበለጠ ሊሆን ስለሚችል; ይህ በተለይ ነጠላ ቢት ውፅዓት ላላቸው PRNGዎች ግልፅ ነው።
ሊሆኑ የሚችሉ ስህተቶች
በጉድለት PRNGs የተገኙ ስህተቶች ከስውር (እና የማይታወቁ) እስከ ግልጽ የሆኑ ይደርሳሉ። ለምሳሌ የRANDU የዘፈቀደ ቁጥር አልጎሪዝም ነው፣ እሱም በዋና ፍሬሞች ላይ ለብዙ አሥርተ ዓመታት ጥቅም ላይ ውሏል። ከባድ ጉድለት ነበር፣ ግን በቂ አለመሆኑ ለረጅም ጊዜ ሳይስተዋል ቀረ።
በብዙ አካባቢዎች፣ በዘፈቀደ ምርጫ፣ በሞንቴ ካርሎ ሲሙሌሽን ወይም RNG ላይ የተመሰረቱ ሌሎች ዘዴዎችን የተጠቀሙ የምርምር ጥናቶች ጥራት የሌለው የጂኤንፒጂ ውጤት ሊሆን ከሚችለው እጅግ ያነሰ አስተማማኝ ነው። በአለም አቀፍ የስታቲስቲካል ሳይንስ ኢንሳይክሎፔዲያ (2010) ማስጠንቀቂያ እንደሚታየው ዛሬም ቢሆን አንዳንድ ጊዜ ጥንቃቄ ያስፈልጋል።
የተሳካ ጥናት
እንደ ምሳሌ፣ በሰፊው ጥቅም ላይ የዋለውን የጃቫ ፕሮግራሚንግ ቋንቋ አስቡበት። እ.ኤ.አ. ከ2017 ጀምሮ ጃቫ አሁንም በሊኒያር ኮንግሩየንታል ጀነሬተር (LCG) ለ PRNG ነው።
ይተማመናል።
ታሪክ
ከከባድ ችግሮችን ለማስወገድ የመጀመሪያው PRNG እና አሁንም በጣም በፍጥነት ይሰራል፣በ1998 የታተመው መርሴኔ ትዊስተር (ከዚህ በታች ተብራርቷል) ነበር። ከዚያን ጊዜ ጀምሮ ሌሎች ከፍተኛ ጥራት ያላቸው PRNGs ተዘጋጅተዋል።
ነገር ግን የውሸት-የዘፈቀደ ቁጥሮች ታሪክ በዚህ ብቻ አያበቃም። በ 20 ኛው ክፍለ ዘመን ሁለተኛ አጋማሽ ላይ ለ PRNGs ጥቅም ላይ የዋለው መደበኛ የአልጎሪዝም ክፍል የመስመር ተያያዥ ጄነሬተሮችን ያካትታል። የኤልሲጂው ጥራት በቂ እንዳልሆነ ቢታወቅም የተሻሉ ዘዴዎች ግን አልተገኙም። ፕሬስ እና ሌሎች (2007) ውጤቱን እንደሚከተለው ገልፀውታል፡- "በ[LCGs እና ተዛማጅ] ውጤታቸው አጠራጣሪ የሆኑ ሳይንሳዊ ወረቀቶች በሙሉ ከቤተመፃህፍት መደርደሪያ ላይ ቢጠፉ በእያንዳንዱ መደርደሪያ ላይ የቡጢህን መጠን ክፍተት ይፈጠር ነበር።"
የሐሰት-ነሲብ ጀነሬተሮችን በመፍጠር ረገድ ዋነኛው ስኬት በሁለት-ኤለመንቶች መስክ ውስጥ በመስመራዊ ተደጋጋሚነት ላይ የተመሰረቱ ዘዴዎችን ማስተዋወቅ ነው። እንደዚህ ያሉ ኦስሴለተሮች ከመስመር ግብረ መልስ ፈረቃ መዝገቦች ጋር ይጣመራሉ። ለሐሰተኛ የዘፈቀደ ቁጥር ዳሳሾች ፈጠራ መሠረት ሆነው አገልግለዋል።
በተለይ በ1997 በመርሴን ትዊስተር የተፈለሰፈው በቀድሞ ጄነሬተሮች ብዙ ችግሮችን አስቀርቷል። የመርሴኔ ትዊስተር 219937-1 ድግግሞሽ አለው (≈4.3 × 106001)። በ(እስከ) 623 ልኬቶች (ለ 32-ቢት እሴቶች) ወጥ በሆነ መልኩ መሰራጨቱ የተረጋገጠ ሲሆን በመግቢያው ጊዜ የውሸት የዘፈቀደ የቁጥር ቅደም ተከተሎችን ከሚያመርቱ ሌሎች ስታቲስቲካዊ ድምጽ ማመንጫዎች ፈጣን ነበር።
በ2003፣ ጆርጅ ማርሳሊያ የ xorshift ጄኔሬተሮችን ቤተሰብ አስተዋወቀ እንዲሁም በመስመር መደጋገም ላይ በመመስረት። እነዚህ ጄነሬተሮች እጅግ በጣም ብዙ ናቸውፈጣን ናቸው እና - ከመስመር ውጭ ከሆኑ ኦፕሬሽን ጋር ተጣምረው - ጥብቅ ስታቲስቲካዊ ሙከራዎችን ያልፋሉ።
በ2006 የዌል ጀነሬተር ቤተሰብ ተፈጠረ። ዌል ጄኔሬተሮች በተወሰነ መልኩ የTwister Mersenneን ጥራት ያሻሽላሉ፣ እሱም ከመጠን በላይ ትልቅ ቦታ ያለው እና ከእነሱ በጣም ቀርፋፋ መልሶ ማግኛ፣ ብዙ ዜሮዎች ያላቸው የውሸት የዘፈቀደ ቁጥሮችን ይፈጥራል።
ክሪፕቶግራፊ
PRNG ለምስጠራ አፕሊኬሽኖች ተስማሚ የሆነ ምስጠራ ደህንነቱ የተጠበቀ PRNG (CSPRNG) ይባላል። የCSPRNG መስፈርት ዘሩን የማያውቅ አጥቂ የጄነሬተሩን የውጤት ቅደም ተከተል በዘፈቀደ ቅደም ተከተል በመለየት የኅዳግ ጥቅም ብቻ እንዲኖረው ማድረግ ነው። በሌላ አነጋገር፣ PRNG የሚፈለገው የተወሰኑ ስታቲስቲካዊ ፈተናዎችን ለማለፍ ብቻ ቢሆንም፣ CSPRNG በዘር መጠን በፖሊኖሚል ጊዜ የተገደቡትን ሁሉንም እስታቲስቲካዊ ፈተናዎች ማለፍ አለበት።
የዚህ ንብረት ማረጋገጫ አሁን ካለው የስሌት ውስብስብነት ንድፈ ሃሳብ ደረጃ በላይ ቢሆንም፣ CSPRNGን ወደ ከባድ ወደሚባል ችግር በመቀነስ ጠንካራ ማስረጃዎችን ማቅረብ ይቻላል፣ ልክ እንደ ኢንቲጀር ማባዛት። በአጠቃላይ፣ ስልተ ቀመር እንደ CSPRNG ከመረጋገጡ በፊት የዓመታት ግምገማ ሊያስፈልግ ይችላል።
ኤንኤስኤ ተመጣጣኝ ያልሆነ የኋላ በር በNIST በተረጋገጠ ባለሁለት_EC_DRBG የውሸት የዘፈቀደ ቁጥር ጄኔሬተር ውስጥ ሳያስገባው እንደማይቀር ታይቷል።
የይስሙላ የዘፈቀደ ስልተ ቀመሮችቁጥሮች
አብዛኞቹ የPRNG ስልተ ቀመሮች በማንኛቸውም በሁሉም ሙከራዎች በእኩል የሚሰራጩ ቅደም ተከተሎችን ያዘጋጃሉ። ይህ ግልጽ ጥያቄ ነው። በክሪፕቶግራፊ ፅንሰ-ሀሳብ እና ልምምድ ውስጥ ማዕከላዊ አንዱ ነው-ከፍተኛ ጥራት ያለው PRNG ከእውነተኛ የዘፈቀደ ቅደም ተከተል የሚለይበት መንገድ አለ? በዚህ መቼት ውስጥ፣ ፈታኙ ወይ የሚታወቅ PRNG አልጎሪዝም ጥቅም ላይ እንደዋለ ያውቃል (ነገር ግን የተጀመረበት ሁኔታ አይደለም) ወይም በእውነት የዘፈቀደ ስልተ-ቀመር ጥቅም ላይ እንደዋለ ያውቃል። በመካከላቸው መለየት አለበት።
የአብዛኛዎቹ ክሪፕቶግራፊክ ስልተ ቀመሮች እና ፕሮቶኮሎች PRNGsን የሚጠቀሙት ተስማሚ PRNG አጠቃቀም እና እውነተኛ የዘፈቀደ ቅደም ተከተል አጠቃቀምን መለየት የማይቻል ነው በሚል ግምት ነው። የዚህ ጥገኝነት በጣም ቀላሉ ምሳሌዎች የዥረት ምስጢሮች ናቸው፣ ብዙውን ጊዜ ግልጽ ያልሆነውን መልእክት ከ PRNG ውፅዓት ጋር በመተው ወይም በመላክ ምስጢራዊ ጽሑፉን በማምረት ይሰራሉ። ተጨማሪ መመዘኛዎችን ማሟላት ስላለባቸው በክሪፕቶግራፊ በቂ የሆኑ PRNGዎችን መንደፍ እጅግ ከባድ ነው። የወር አበባዋ መጠን ለ PRNG ምስጠራ ተስማሚነት ወሳኝ ነገር ነው፣ ግን ብቸኛው አይደለም።
በ1946 በጆን ቮን ኑማን የቀረበ የቀድሞ ኮምፒውተር PRNG የአማካይ ካሬዎች ዘዴ በመባል ይታወቃል። አልጎሪዝም የሚከተለው ነው-ማንኛውንም ቁጥር ይውሰዱ, ካሬ ያድርጉት, የውጤቱን ቁጥር መካከለኛ አሃዞች እንደ "የዘፈቀደ ቁጥር" ያስወግዱት, ከዚያም ይህንን ቁጥር ለቀጣዩ ድግግሞሽ እንደ መነሻ ቁጥር ይጠቀሙ. ለምሳሌ, ስኩዌር ማድረግ ቁጥር 1111 ይሰጣል1234321፣ 01234321 ተብሎ ሊጻፍ የሚችል፣ ባለ 8 አሃዝ ቁጥር ባለ 4-አሃዝ ቁጥር ካሬ ነው። ይህ 2343 እንደ "ዘፈቀደ" ቁጥር ይሰጣል. ይህንን አሰራር የመድገም ውጤት 4896, ወዘተ. ቮን ኑማን ባለ 10 አሃዝ ቁጥሮች ተጠቅሟል፣ ግን ሂደቱ አንድ አይነት ነበር።
የ"መካከለኛው ካሬ"
ጉዳቶች
የ "አማካኝ ካሬ" ዘዴ ችግር ሁሉም ቅደም ተከተሎች በመጨረሻ ይደጋገማሉ, አንዳንዶቹ በጣም በፍጥነት, ለምሳሌ: 0000. ቮን ኑማን ስለዚህ ነገር ያውቅ ነበር, ነገር ግን ለዓላማው በቂ የሆነ አቀራረብ አግኝቷል, እና ተጨነቀ. የሂሳብ "ማስተካከያዎች" ስህተቶቹን ከማስወገድ ይልቅ ይደብቃሉ።
Von Neumann ሃርድዌር የዘፈቀደ እና የውሸት-የዘፈቀደ ቁጥር ማመንጫዎች ተስማሚ እንዳልሆኑ አግኝተዋል፡ የተፈጠረውን ውፅዓት ካልመዘገቡ፣ በኋላ ላይ ስህተት ካለ ሊመረመሩ አይችሉም። ውጤታቸውን ቢጽፉ የኮምፒዩተሩን ውስን ሚሞሪ እና የኮምፒዩተር ቁጥሮችን የማንበብ እና የመፃፍ አቅም ያሟጥጣሉ። ቁጥሮች በካርድ ላይ ቢጻፉ ለመጻፍ እና ለማንበብ ብዙ ጊዜ ይወስዳሉ። በተጠቀመበት ENIAC ኮምፒዩተር ላይ "መካከለኛው ካሬ" ዘዴ እና የውሸት-ራንደም ቁጥሮችን በቡጢ ካርዶች ከማንበብ በብዙ መቶ እጥፍ ፈጣን የማግኘት ሂደቱን አከናውኗል።
አማካኝ ካሬ ከዚያን ጊዜ ጀምሮ በበለጠ ውስብስብ ጄኔሬተሮች ተተክቷል።
የፈጠራ ዘዴ
የቅርብ ጊዜ ፈጠራ አማካኝ ካሬን ከ Weil ቅደም ተከተል ጋር ማጣመር ነው። ይህ ዘዴ በውስጡ ከፍተኛ ጥራት ያላቸውን ምርቶች ያረጋግጣልረጅም ጊዜ. ምርጡን የውሸት-የዘፈቀደ ቁጥር ቀመሮችን ለማግኘት ይረዳል።
