Регулярный рандомизационный метод

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2

Рисунок 32 - Начальные данные

Рисунок 33 - Шумовой сигнал

Рисунок 34 - Ступенчатая аппроксимация

Рисунок 35 - Сумма ряда Фурье.

Рисунок 36 - Воспроизведение АИМ

Рисунок 37 - АКФ

Рисунок 38 - Спектральная плотность мощности

Рисунок 39 – Линейно кусочная аппроксимация

Рисунок 40 – Частотный спектр

Сравнение аппаратных генераторов шума с конгруэнтными методами.

Линейный конгруэнтный алгоритм обычно реализован в качестве стандартного rand() во многих библиотеках.

Плюсы:

· максимально возможный период для заданного размера переменной состояния;

· достаточно быстрый;

· часто уже реализован в библиотеке компилятора.

Минусы:

· требуется операция умножения;

· не все биты одинаково случайны.

Применения для ГСЧ могут найтись самые разные, от игрушек до серьезной криптографии. Соответственно, и требования, предъявляемые к генератору, тоже сильно варьируются. Для оценки качества (уровня «случайности») генератора существуют специальные тесты. Вот самые основные из них:

· Частотный тест. Состоит в подсчете количества нулей и единиц в последовательности битов. Единиц и нулей должно быть примерно поровну.

· Тест на последовательность одинаковых битов. Ищутся ряды одинаковых битов, вида 000...0 или 111...1. Распределение частот, с которыми встречаются ряды, в зависимости от их длины, должно соответствовать такому распределению для истинно случайного сигнала.

· Спектральный тест. К исходной последовательности применяется дискретное преобразование Фурье. Полученный спектр не должен иметь значительных пиков, которые говорили бы о наличии периодических свойств последовательности.

· Автокорреляционный тест. Подсчитывается значение корреляции между копиями последовательности, сдвинутыми друг относительно друга. Тест позволяет найти повторяющиеся участки в последовательности.

Аппаратные генераторы шума в наше время менее распространены, используются в основном радио любителями или в старых функциональных генераторах, для тестирования оборудования, или зашумления эфира.

Применение таких устройств целесообразно в офисах или лабораториях, в общем, везде, где должен сохраняться особый режим секретности. Если в какой-либо организации существует запрет на использование мобильной связи, то генератор шума в состоянии перекрыть любой сигнал и не допустить проведение переговоров. Кроме этого, можно создать устройство, которое будет генерировать так называемый “белый шум”. Это шум звукового диапазона, который может воспрепятствовать утечке информации при проведении совещаний или особо важных переговоров. Комната при этом окутывается белым шумом

Плюсы:

· Простота конструкции, возможность обходиться без микроконтроллеров и программирования.

· достаточно легкодоступность комплектующих

· Отсутствие проблем в эксплуатации и ремонте.

Минусы:

· Относительно узкий диапазон частот шумового сигнала

· Неудобное регулировка сигнала, в частности замена шумящего элемента (стабилитрона)

Заключение

В ходе работы были рассмотрены различные способы генерации ПСП,

Проанализированы полученные результаты, частотные характеристики разных методов генерации.

Сравнивая АКФ различных методов представленных на рисунках.

Рисунок 19 – АКФ линейного конгруэнтного метода

Рисунок 22 – АКФ квадратичного конгруэнтного метода

Рисунок 28 – АКФ Регулярного рандомизационного метода

Наиболее приближенный к белому шуму график у линейного конгруэнтного метода и регулярного рандомизационного метода.

Сравнивая графики частотных спектров.

Рисунок 22 - Частотный спектр линейного конгруэнтного метода.

Рисунок 31 - Частотный спектр квадратичного конгруэнтного метода.

Рисунок 40 – Частотный спектр метода регулярной рандомизации.

Можно сделать выводы, что к белому шуму не приближен не один из рассмотренных спектров, данные спектры скорее напоминают одиночный ступенчатый импульс.

После окончания сравнения, аппаратного генератора и конгруэнтных методов генерации ПСП, было выявлены недостатки аппаратного генератора на шумящем стабилитроне, в виде узкой частотной полосы, но частотные спектры конгруэнтных методов также не до конца удовлетворяют нашим требованиям, из чего можно сделать вывод, что оба способа не подходят для генерации белого шума.

⇐ Предыдущая 12