5 Dziwne i zwariowane techniki generatora liczb losowych

Czy wiesz, że możesz być winien bezpieczeństwo karty kredytowej ścianie lamp lawowych? Ten hałas atmosferyczny mógł być powodem, dla którego wygrałeś swoją ostatnią nagrodę w loterii? Lub ten rozkład radioaktywny może chronić twoją tożsamość? Oto niektóre z najdziwniejszych i najdziwniejszych metod rzeczywistego, których generatory liczb losowych używają, aby zachować nieprzewidywalne.

Dlaczego prawdziwe generatory liczb losowych potrzebują rzeczywistych nasion

Jeśli chcesz wygenerować liczbę losową do gry lub zdecydować, kto zamierza wyjąć artykuły spożywcze w tym tygodniu, możesz użyć metody wypróbowanej i pozbawienia wolności, takiego. Ale jeśli chcesz chronić prywatność i bezpieczeństwo ludzi w Internecie, potrzebujesz znacznie silniejszego sposobu wyboru losowych liczb.

Aby kryptografia była wystarczająco silna, aby powstrzymać złodziei i hakerów, musi to być nieprzewidywalne. A komputery są bardzo złe w nieprzewidywalności. W rzeczywistości są one zaprogramowane tak, aby były tak niezawodne, jak to możliwe, więc za każdym razem, gdy komputer uruchamia program, działa w ten sam sposób. Podczas komputera Móc wygeneruj liczbę losową, należy ją poinstruować Jak zrobić to. I każdy, kto zna te instrukcje, może przewidzieć liczby, które wymyśli program.

Aby być bezpiecznym, prawdziwe generatory liczb losowych (TRNG) muszą użyć nieprzewidywalnego elementu, czego haker nie może zgadywać, nawet jeśli zna kod programu. Aby to zrobić, TRNG zwykle bierze coś z rzeczywistego świata, aby „wysiewać” losowe liczby, które komputer wybiera.

Oto niektóre z najdziwniejszych nasion rzeczywistych, których generatory liczb losowych używają do udaremnia hakerów:

1. Ściana lamp lawowych

Jak ściana lamp lawowych zabezpieczyła Internet. Obraz (c) obrazy EMAC / getty obrazy

Cloudflare to firma, która według ich strony internetowej „zasila prawie 10% wszystkich żądań Internetu na więcej niż 2.8 miliardów ludzi na całym świecie.„Między innymi chronią strony internetowe przed atakami DDOS i innymi hackami. Nie trzeba więc dodawać, że ich szyfrowanie musi być nienaganne. Muszą zaszczepić swoje programy szyfrowania prawdziwie przypadkowym, nielokalnym numerem - ale jak?

Przez długi czas używany Cloudflare, wierz lub nie, ściana lamp lawowych zwanych Lavarand, aby wysiewać ich losowy generator liczb.

Lavarand brzmi zwariowane, ale działało dobrze. Kamera skierowana na Lavarand wziął karmę wideo o wysoce niepredyktywnym przepływie lawy i podał go do „Pseudorandomowych generatorów liczb kryptograficznych.„Wynik był jeszcze bardziej nieprzewidywalny niż generator liczby losowej w systemie operacyjnym Linux.Zapewniło to dodatkową warstwę bezpieczeństwa ponad 10 000 000 aplikacji i interfejsów API, które chroni CloudFlare.

2. Burze

Błyskawicy uderza w losowy generator liczb losowych.org.  Zdjęcie (c) Beau van der Graaf / Eyeem / Getty Images

Jedno z najłatwiejszych w użyciu i najbardziej wiarygodne źródła prawdziwych liczb losowych jest losowe.org. Ich losowe generatory liczb, które są używane do rysunków loterii i loterii, gier online i wielu innych, są zasilane burzami.

Losowy.Org wykorzystuje radiotelefony, które są dostrojone między stacją, aby podnieść różnice w hałasu atmosferycznym, na które wpływają głównie burze i uderzenia pioruna. Każdego dnia na całym świecie jest około 3 miliardów uderzeń błyskawicy, więc jest dużo odmian.

Losowy.ORG mierzy hałas atmosferyczny w różnych lokalizacjach na całym świecie z dużą dokładnością, co sprawia, że ​​bardzo trudno jest przewidzieć. W rzeczywistości musiałbyś być w stanie monitorować każdą cząsteczkę w atmosferze Ziemi, aby to zrobić.

Poziom dokładności jest ważny, ponieważ większa dokładność jest trudniejsza do odgadnięcia lub przewidywania. Na przykład łatwo jest zgadnąć, że temperatura w słonecznym dniu wynosi w latach 80. O wiele trudniej jest zgadnąć, że ma 82.17 stopni.

Jeśli mierzysz z wysoką dokładnością, a następnie używasz tylko liczb dziesiętnych, twój generator liczb losowych jest praktycznie niemożliwy do przewidzenia.

Jeśli chcesz wiedzieć, czy możesz zaufać wynikom, losowo.Org ma statystyczną analizę tego, czy szum atmosferyczny naprawdę działa jako generator liczb losowych.

3. Twoje własne ruchy

Ruchy myszy i klawiatury zasilają generatory liczb losowych.  Zdjęcie (c) Tom Eversley / Eyeem / Getty Images

System operacyjny systemu Linux zasila komputery, serwery, urządzenia domowe, a nawet międzynarodową stacji kosmicznej. Musi mieć wiarygodny generator liczb losowych dostępny do różnych celów. Osiąga ten cel, śledząc swoich użytkowników - a przynajmniej ich ruchy.

Jądro Linux ma dużą pulę liczb losowych. W miarę wymagania liczb losowych uzupełnia pulę liczb, śledząc ruchy myszy i wejścia klawiatury od użytkowników z wysokim stopniem dokładności, jak opisano powyżej.

Więc jeśli używasz Linuksa do generowania liczb losowych, możesz być nasieniem.

Jeśli chcesz zobaczyć ten losowy generator numerów w akcji, wypróbuj go na tym generatoru liczb losowych wskaźników myszy. Jeśli chcesz, możesz to przetestować, sprawdzając, czy każda cyfra pojawia się w przybliżeniu tak często, jak inne.

4. Rozkład radioaktywny

Rozpad radioaktywny jest jednym z najbardziej niezawodnych generatorów liczb losowych.  Zdjęcie (c) Theasis / Getty Images

Większość tych sposobów wysiewu generatorów liczb losowych jest niemożliwa do przewidzenia, ale nadal deterministyczna - co oznacza, że ​​są one przewidywalne, teoretycznie. Obecnie nie mamy mocy obliczeniowej do śledzenia każdej cząstki w atmosferze Ziemi, ale gdybyśmy to zrobili, moglibyśmy pękać losowo.Wzory hałasu atmosferycznego Org. Ale usługa Hotbits w Fourmilab w Szwajcarii wykorzystuje naprawdę losowe źródło nasion: rozkład radioaktywny.

Cząstki radioaktywne strzelają elektrony w nieprzewidywalnej prędkości. Naprawdę nieprzewidywalne. Nie chodzi tylko o to, że nie mamy know-how, aby oszacować, kiedy kolejna cząstka zostanie zwolniona. „Nawet biorąc pod uwagę pełną wiedzę na temat praw fizyki, a także początkowych warunków atomu”, możesz w najlepszym razie wymyślić prawdopodobieństwo, kiedy następny elektron zostanie wydany, zgodnie z artykułem na temat amerykańskiego naukowca.

Generatory liczb losowych, takie jak Hotbits, używają licznika Geigera do pomiaru, gdy elektrony są emitowane, aby wymyślić prawdziwie losowe liczby.

5. Lasery

Lasery to kolejna forma naprawdę losowego generowania liczb.  Zdjęcie (c) Mathias Joschika / Eyeem / Getty Images

Lasery to kolejny sposób generowania prawdziwie losowych liczb, z dodatkową korzyścią, którą można ich użyć bez potrzebnego i niebezpiecznego materiału radioaktywnego. Lasery mają dodatkową zaletę, że bardzo szybko dostarczają liczby losowych.

Na przykład naukowcy opracowali układ, który śledzi protony, które lasery losowo emitują. Szybkość, z jaką emituje laser protony, jest tak losowa, jak szybkość, z jaką radioaktywność emituje elektrony. Chip następnie zamienia wyniki w napięcie elektryczne, które można zmierzyć i przekonwertować na liczby losowe.

Wniosek

Generatory liczb losowych mają kluczowe znaczenie dla sposobu, w jaki działają nasze internet, sposób przyznawania nagród w prezentach, sposobu, w jaki chronimy naszą tożsamość i nasze informacje finansowe. Korzystając z innowacyjnych, nieoczekiwanych, a nawet zwariowanych metod, aby zapewnić, że liczby są naprawdę losowe, utrzymujemy wszystkie te istotne działania, tak jak powinny.