[发明专利]一种单比特频数检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及数据通信和信息安全领域，尤其是涉及一种单比特频数检测方法。

背景技术

随机序列在密码应用技术中占有非常重要的地位，香农的完善保密系统以及现代密码系统都将随机序列视为安全算法的根本。现在的计算机安全系统大量使用随机序列，如密钥的产生、数字签名、身份认证等，这充分体现了随机数的应用价值。在应用密码学中，随机性检测的目的是采用概率统计方法分析测试随机数发生器等生成的序列的随机性，判断待检序列在统计上是否难以和真随机数区分开。不同的检测算法从不同的角度刻画待检序列与真随机序列之间的差距。在经过多年的研究和发展后随机性检测已经取得了丰硕的成果，目前已有大量的随机性检测算法，并且新的检测算法还在不断涌现。

美国国家标准与技术研究院(NationalInstituteofStandardsandTechnology，NIST)发布的SP800-22标准建议了16种用于随机性测试的统计检验方法，2009年，我国国家密码管理局发布了《随机性检测规范》建议了15种用于随机性测试的统计检验方法，其中单比特频数检测是二者共有的检测项。单比特频数检测的目的是检验待n比特的待检序列中0、1比特是否服从均匀分布，即保证0、1比特的个数大致相同。单比特频数检测是随机性测试的基础，应首先进行。如果该检测都无法通过，那么不用进行其他测试即可表明该序列不随机。因此，这两种检测具有非常重要的作用，必须具备极高的检测效率，以便快速剔除那些明显不满足随机性特征的待检样本。

现有单比特频数检测的方法是：先将输入的待检数据的比特0和1分别转为-1和1表示，然后计算统计量累加和——0和1个数的差值，接着以此为基础计算P值，并与显著水平α比较，判断检序列是否通过检测。现有单比特频数检测算法中，需要计算n比特序列的累加和需要执行n次查表和n次加法，另外还需计算统计量的余差函数。大量的测试表明该检测算法的效率并不高，实际检测工作中需要更加高效快捷的检测系统，进而大大提高整个随机性检测规范的检测效率。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种单比特频数检测方法，解决计算机在执行现有单比特频数检测方法时，效率低的问题。

本发明的发明目的通过以下技术方案来实现：

一种单比特频数检测方法，其特征在于，该方法包括步骤：

(1)将待检序列按长度w划分为非重叠的子序列，利用查表法计算每个子序列中比特1的个数N_i；

(2)利用查表得到的N_i计算累积和

(3)计算统计值V=|Sn|/n;]]>

(4)根据公式计算P值，若P大于等于显著水平α，则认为待检序列通过检测。

作为进一步的技术方案，所述查表法为：对每个子序列，从头至尾依序取连续w个比特数，并利用查表直接得出这连续w个比特中比特1的个数。

作为进一步的技术方案，所述查表法的w值取8最合适：8比特是完整的一个字节，无需进行字节间的拼接或拆分；并且此时表的规模仅为256字节，适和绝大部分处理系统。

一种单比特频数检测方法，其特征在于，该方法包括步骤：

(1)将待检序列的逐比特转换为X_i，转换方式为：比特0和1分别转化为-1和1；

(2)对转换后的序列求和，得到累积和

(3)先计算出P＝erfc(|S_n|/(2n)^1/2)≥α时|S_n|的阈值(上界)s，然后比较|S_n|和阈值s，若|S_n|≤s，则认为待检序列通过检测。

作为进一步的技术方案，所述查表法为：对每个子序列，从头至尾依序取连续w个比特数，并利用查表直接得出这连续w个比特中比特1的个数。

作为进一步的技术方案，所述查表法的w值取8最合适：8比特是完整的一个字节，无需进行字节间的拼接或拆分；并且此时表的规模仅为256字节，适和绝大部分处理系统。