摘要：本文介绍了一种元胞自动机——二维梯可控形元胞自动机，通过对其性质特点的分析，设计了一个基于其的伪随机数生成方法，并实际编写出了一个简单的伪随机数生成器。通过对该生成器生成的为随机数序列进行随机性测试，得出了基于二维梯形元胞自动机伪的随机数生成方法所生成的随机序列具有随机性优、统计性好、周期长、速度快等特点，同时其实现方法简单，可以广泛应用在各个相关领域。63876

毕业论文关键词：元胞自动机；梯形；可控；伪随机数生成器

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title    Study on the method of pseudorandom number generation     based on cellular automata                                                

Abstract One kind of cellular automata (CA) -- two-dimensional (2D) trapezoidal controllable CA (TCCA) is introduced in this paper. A method of pseudorandom number generation based on it is designed after analyzing the properties of 2DTCCA. With the result of random test on the generator programmed on this method, the advantage that 2DTCCA has a better randomness, better statistical properties, longer period and higher speed on bit sequence generation can be concluded.

Keywords  cellular automata; trapezoidal; controllable; pseudorandom number generator

1  引言 1

1.1  研究背景 1

1.2  国内外发展现状 2

1.3  研究内容 3

1.4  本文结构 4

2  元胞自动机基本理论 5

2.1  一维元胞自动机 5

2.2  二维梯形元胞自动机 6

2.3  可控元胞自动机 7

3  元胞自动机伪随机数生成器  9

3.1  伪随机数生成器简介  9

3.2  伪随机数生成器程序说明书 10

3.3  伪随机数生成对比 16

4  实验结果分析 17

4.1  单一规则生成结果对比 17

4.2  多规则组合生成结果对比 18

4.3  其他不同参数下生成结果对比 20

结论  22

致谢  23

参考文献 24

1  引言

1．1  研究背景

如今，互联网技术越来越普及。随着这种便利所涉及的范围越来越大，网络安全也越来越受到人们的关注。加密传输是一种非常普遍的使用方法，但是因为技术的发展，早期的加密算法其可靠性已逐渐降低，不在能适应当今对安全可靠性的需求。因此，新型的可靠加密算法势在必行。论文网

在密码学中，不论是何种加密算法，产生一个长而无序的序列总是确保其好的加密性能的核心问题。然而，真正的随机数只存在于自然现象中，人们很难将其捕捉并加以应用。经由计算机显然是不可能得到真正的随机数的，而只能得到看似随机的伪随机数。但是，伪随机数并不是没有意义。当伪随机序列生成器所生成的伪随机序列，其周期足够长时，比如大于2^256位时，则可以得到相当广泛的应用，例如加密算法中的秘钥。如何通过某些模拟自然现象或者使用某种算法，得到高质量的伪随机数，使其非常接近真随机数，一直是人们研究的重点。

从密码学的角度来看，伪随机序列的应用相比于其他的大多数应用要求更为严格。密码学的随机性并不仅仅意着统计的随机性，虽然它也是其中的一部分。密码学意义上的安全伪随机序列必须具有以下性质：它是不可预测的。即给出产生序列的算法或硬件和所有以前产生的位序列的全部知识，也不可能通过计算来预测下一个随机位是什么。真正的随机序列要求：它不能重复产生，如果用完全同样的输入对序列操作两次，那么将得到两个不相关的随机序列。可见，密码学意义上安全的伪随机序列与真正的随机序列接近，因为密码学是从抵抗针对性攻击的角度出发，序列越是真随机，则越安全。