智能移动终端上的基于视频输入的随机数生成方法

技术领域

本发明属于随机数生成领域，具体涉及一种智能移动终端上的基于视频输入的随机数生成方法。

背景技术

现今计算机对于随机数的需求是越来越多，如互联网中的金融安全、电子商务的安全、信息的加密、游戏的设置以及对于复杂系统的模拟等等，这些都需要随机数，其中对随机数需求最大的是信息安全业，包括RSA加解密算法中公共密钥和私有密钥的生成、建立一次安全通讯需要的随机会话密钥等都需要用到随机数。在加解密的过程中随机数起着相当重要的作用。对密码系统的安全性来说，每个组件都是很重要的，一个组件设计的失败可能使其他所有组件崩溃，所以对于每一个组件来说，使用一个好的随机数发生器是必要的。密码随机数常常被用作密钥，具有补充信息，辅助信息和初始化向量等功能。

对于随机数还不能给出一个很严格的定义，但它具有几个最基本的特点：均匀分布性、独立性、不可预测性。常见的随机数发生器有两种：使用数学算法的伪随机数发生器和以物理随机量作为发生源的真随机数发生器。

随机数对于一切都是按照规则的计算机来说，单靠它自身是无法产生的，所以，传统的在计算机上，通过计算机产生随机数时，采用的是伪随机数生成器。伪随机数发生器用于在系统需要随机数的时候，通过一系列种子值计算出来的伪随机数。因为生成一个真正意义上的“随机数”对于计算机来说是不可能的，伪随机数也只是尽可能地接近其应具有的随机性，但是因为有“种子值”，所以伪随机数在一定程度上是可控可预测的。生成伪随机数常用的方法有线性同余法、移位寄存器以及组合发生器等方法。

真随机数的产生一般是利用噪声的随机性，随着电子技术的发展，电路的噪声成为最容易获得的噪声，所以随机数最好的来源是硬件，它的随机性来自自然，并且生成的速度足够快。真随机数因其随机性强，在数据加密、信息辅助、智能决策和初始化向量方面有着广泛的应用。

虽然伪随机数在周期足够长，并通过一系列检验的情况下，在一定范围内可当作真随机数使用，但是伪随机数序列本身存在的缺陷为信息的安全埋下了隐患。在伪随机数生成器中，作为“种子”的数在最开始作为初始整数传给函数，这样返回的每一个值完全由前一个返回值所决定，最终，该种子决定了一切。这样，如果获得了生成过程中的任何一个返回值，那么就可以算出从这个生成器返回的下一个值，过后生成的数据就可以全部推算出了。所以对于传统的伪随机数生成器，如果知道种子和算法就可以很容易的推算出这个序列，中间返回值的泄露也会导致序列的大部分泄露。

除了上述缺陷外，计算机使用算法模拟出来的伪随机数，这个过程并不涉及到物理过程，所以自然不可能具有真随机数的特性，其结果是确定的，是可见的，且具有周期性。只不过这个规律周期比较长，但还是可以预测的。

相对比于伪随机数，真随机数的性质更好，但在背景技术方案中可以看到，生成真随机数需要硬件的支持，不可软件实现，且对技术要求比较高。对于硬件实现，其成本高，需要投入一般较大。除此之外，在系统原有的硬件之外，额外加入硬件来生成随机数，也是对系统资源和空间的一种额外开销和浪费。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何提供一种智能移动终端上的基于视频输入的随机数生成方法，以解决高效产生高质量随机数的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种智能移动终端上的基于视频输入的随机数生成方法，该方法包括如下步骤：

S1、在移动智能终端中开辟一块空间存储随机数，作为随机数存储池；

S2、当随机数存储池不满或者每隔指定时间随机数存储池需要更新时，将移动终端的摄像头启动以采集到的随机的图像，对随机的图像进行数字化处理，将其转换成数字图像数据；

S3、将数字图像数据经过杂凑函数以生成随机数，将其存入随机数存储池中；

S4、当用户或者系统需要随机数时，直接从随机数存储池中调用即可。

(三)有益效果

本发明提出一种智能移动终端上的基于视频输入的随机数生成方法，考虑到伪随机数序列本身的缺陷，本发明的目的是生成真随机数，本发明针对智能终端，不采用传统的硬件方式产生真随机数，而是有效利用智能终端中现有的资源，采用软件实现，以摄像头获取图像的方式来获取真随机数以供后续使用，不额外增加硬件资源，可以减少成本，有效地利用现有资源。

本发明设计的随机数发生器生成的是真随机数，且不需要在智能终端中额外安装硬件，是基于现有条件实现的，利用软件实现，降低了硬件成本，稳定性高，对一些价格敏感的使用场合，如金融、通信、娱乐等场合有较大的应用意义。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

现代信息技术的高速发展对信息安全要求越来越高，如何高效产生高质量随机数是一个重要的课题。根据上述背景技术方案可以看到，伪随机数本身存在着一定的缺陷，真随机性质好，但是生成真随机数对技术要求比较高，而且需要额外的硬件资源，成本较高。针对背景方案的缺陷问题，本发明提出了一种针对于移动智能终端的真随机数发生器，不需要额外的硬件资源，可以软件实现，以达到减少成本，有效利用现有资源的目的。

此处首先介绍本发明利用到的杂凑函数和数字图像的概念，然后在此基础之上介绍本发明的方案。

杂凑函数是信息安全中一个非常重要的工具,该函数用任意长度的消息作为输入，通过函数中的数学变换将原消息压缩为固定长度的输出。密码杂凑函数又称为消息摘要函数、杂凑函数、散列函数或哈希函数，该函数不一定使用到密钥，但和许多重要的密码算法相关。杂凑函数具有单向性，逆向操作难以完成，而且碰撞(两个不同的输入产生相同的杂凑值)发生的机率非常小。

由于真随机数要求是均匀分布的，本发明利用了到杂凑函数的随机性(对任意的输入，输出是和在所属区间中随机选取的比特在计算上是不可区分的)来达到该要求，该性质保证了输出的杂凑值在杂凑值空间中是均匀分布的。

数字图像，又称数码图像或数位图像，是二维图像用有限数字数值像素的表示。由数组或矩阵表示，其光照位置和强度都是离散的。数字图像是由模拟图像数字化得到的、以像素为基本元素的、可以用数字计算机或数字电路存储和处理的图像。数字图像数据可以用矩阵来表示，因此可以采用矩阵理论和矩阵算法对数字图像进行分析和处理。在本发明中，会将采集的图像会进行数字化以方便后续对其的运算处理。

基于上述两个概念，本发明的具体方案如下：

S1、在移动智能终端中开辟一块空间存储随机数，作为随机数存储池。

S2、当随机数存储池不满或者每隔指定时间随机数存储池需要更新(以保证安全)时，将移动终端的摄像头启动以采集到的随机的图像，对随机的图像进行数字化处理，将其转换成数字图像数据。

其中，指定时间为24h。

其中，摄像头启动是在用户知情同意的情况下自动启动。

其中，摄像头启动是受控启动。

其中，用移动智能终端自带的图像处理软件对随机的图像进行数字化处理。

其中，数字图像数据用矩阵来表示。

S3、将数字图像数据经过杂凑函数以生成随机数，将其存入随机数存储池中。

其中，将数字图像数据矩阵转化成序列全部输入杂凑函数。

其中，杂凑函数的输出为256位。

其中，杂凑函数的输出为512位。

其中，本领域通用的杂凑函数均可以选择

S4、当用户或者系统需要随机数时，直接从随机数存储池中调用即可。

其中，按顺序从随机数存储池中调用。

考虑到伪随机数序列本身的缺陷，本发明的目的是生成真随机数，本发明针对智能终端，不采用传统的硬件方式产生真随机数，而是有效利用智能终端中现有的资源，采用软件实现，以摄像头获取图像的方式来获取真随机数以供后续使用，不额外增加硬件资源，可以减少成本，有效地利用现有资源。

本发明设计的随机数发生器生成的是真随机数，且不需要在智能终端中额外安装硬件，是基于现有条件实现的，利用软件实现，降低了硬件成本，稳定性高，对一些价格敏感的使用场合，如金融、通信、娱乐等场合有较大的应用意义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。