一种基于电源的真随机数产生方法

技术领域

本发明涉及信息安全技术领域，特别是一种基于电源的真随机数产生方法。

背景技术

现有技术中，经随机发生器产生的随机数广泛运用在各种领域中。例如博彩业，通过随机数的方式来产生中奖号码；此外，随机数还在信息安全及密码产品中有很多的应用，例如生成动态密码及动态证书签名等等，极大的保证了信息安全等。

目前产生随机数的方法主要有三种，即手工法、数学法和物理法。其中，手工法是最早产生真随机的方法，通常是采用摇骰子和抽签的方法进行随机数的确定；但是随着应用规模的扩大，随机数产生的规模也随之扩大，于是人们通过手工制作随机数表格方式来获取随机数，表格中有成千上万个预先产生的真随机数，这种方法虽然能获取随机数，但效率很低，因此应用存在很大局限性。第二种方法就是数学法，这也是目前运用最广泛的一种方法，应用中在计算机上用数学方法产生某一分布的随机数，由于这些产生的随机数是依照已知的算法产生，所以不是真正的随机数，因此这种方式产生的随机数被称为伪随机数，伪随机数存在周期性和可预测性的缺点，难以确保信息加密的安全，应用也存在局限性。第三种方法是物理法，即将计算机与一种物理装置相连，将物理过程转换成随机数，例如混沌激光变化产生随机数，但此种方法对操作人员的技术要求很高，且成本较高不具备推广价值。综上所述，提供一种基于技术要求低、成本低的物理法产生真随机数的方法显得尤为必要。

发明内容

为了克服现有随机数产生的三种方法中，存在的难以确保信息加密的安全，对操作人员的技术要求很高，成本较高，不具备推广价值，应用存在很大局限性的弊端，本发明提供了通过微控制器、上位机作为随机数产生的硬件，具有成本低、使用方便、对操作人员要求不高的优点，应用中利用电源在通电时产生的热噪声从而改变电源电压的特点作为基础，微控制器通过模数转换模块采集电源改变值作为随机数，进而得到真随机数，由此实现了生产效率的提高，具有较大实际应用价值，可广泛应用于数据加密、保密通信等领域的一种基于电源的真随机数产生方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于电源的真随机数产生方法，其特征在于采用上位机、微控制器、电源模块作为随机数产生的工具，上位机内具有指令单元、格式化单元和数据收发单元，微控制器内具有数据处理单元、数据传输单元；所述指令单元、格式化单元和数据收发单元是安装在上位机内的应用软件，数据处理单元、数据传输单元是安装在微控制器内的应用软件；基于电源的真随机数产生方法步骤如下，S1:操作人员将微控制器的一个输入引脚设置为输入模式并与电源连接，将微控制器自身的模数转换模块信号输出端和上位机信号输入端经数据线相连；S2:当操作人员需要产生真随机数时经指令单元发送随机数产生指令，上位机的指令单元将操作人员需要采集的随机数个数N发送给微控制器的数据处理单元；S3:当微控制器的数据处理单元接收到上位机发送的随机数个数N数据后，微控制器调用内部自身模数转换模块先采集一次电源输入引脚P

进一步地，所述S1中，微控制器的P

进一步地，所述微控制器是型号STM32F103C8T6的单片机模块。

进一步地，所述S3中，V

进一步地，所述S4中，T

进一步地，所述S5中，r

本发明有益效果是：本发明中，利用电源发热产生热噪声特点及ADC(模数转换)技术，将微控制器、电源模块与上位机结合起来，大大提高了简化了硬件结构，使得成本降低，应用中，在上位机、微控制器、电源模块及相关软件单元共同作用下，利用电源在通电时产生的热噪声从而改变电源电压的特点作为基础，微控制器通过模数转换模块采集电源改变值作为随机数，进而得到真随机数，由此实现了生产效率的提高，具有较大实际应用价值，可广泛应用于数据加密、保密通信等领域。基于上述，本发明具有好的应用前景。

附图说明

图1是本发明硬件架构框图。

图2是本发明工作流程框图。

具体实施方式

图1、2所示，一种基于电源的真随机数产生方法，采用上位机、微控制器(型号STM32F103C8T6的单片机模块)、直流电源模块作为随机数产生的工具，上位机内具有指令单元、格式化单元和数据收发单元，微控制器内具有数据处理单元、数据传输单元；所述指令单元、格式化单元和数据收发单元是安装在上位机内的应用软件，数据处理单元、数据传输单元是安装在微控制器内的应用软件。

图1、2所示，本发明基于电源的真随机数产生方法步骤如下，S1:操作人员将微控制器的一个引脚设置为输入模式并与电源正极连接，将微控制器自身的模数转换模块信号输出端(微控制器自身的模数转换模块主要作用是在需要时采集引脚P

图1、2所示，本发明基于海森堡的不确定性原理，主要利用了电源通电时产生的热噪声是一种原子的无序运动，不能预测下一时刻的值原理，因此本发明通过采集热噪声得到的数据为真随机数。本发明中，利用电源发热产生热噪声特点及ADC(模数转换)技术，将微控制器、电源模块与上位机结合起来，大大提高了简化了硬件结构，使得成本降低，应用中，在上位机、微控制器、电源模块及相关软件单元共同作用下，利用电源在通电时产生的热噪声从而改变电源电压的特点作为基础，微控制器通过模数转换模块采集电源改变值作为随机数，进而得到真随机数，由此实现了生产效率的提高，具有较大实际应用价值，可广泛应用于数据加密、保密通信等领域。克服了现有技术中存在的难以确保信息加密的安全，对操作人员的技术要求很高，成本较高，不具备推广价值，应用存在很大局限性的弊端。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。