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GM/T 0103-2021 英語 PDF (GMT0103-2021)
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GM/T 0103-2021: 乱数ジェネレータの一般的なフレームワーク
GM/T 0103-2021
GM
暗号化業界標準
中華人民共和国
ICS35.030
CCS L80
乱数生成器の一般的なフレームワーク
発行日: 2021年10月18日
実施日: 2022年5月1日
発行者: 国家暗号管理局
目次
序文…3
1 範囲 ... 4
2 規範的参照 ... 4
3 用語と定義 ... 4
4 乱数生成器設計の全体的な枠組み ... 6
4.1 概要 ... 6
4.2 エントロピー...7
4.3 エントロピー評価 ... 8
4.4 後処理 ... 8
4.5 テスト ... 9
付録A(参考)乱数生成器の標準システムフレームワーク10
参考文献 ... 12
乱数生成器の一般的なフレームワーク
1 範囲
この文書は乱数発生器の設計に関する全体的な上位標準であり、
乱数ジェネレータの設計の全体的なフレームワークを指定します。
この文書は、ランダムな研究、開発、テストに適用されます。
番号生成器。また、関連する標準の策定を促進することもできる。
乱数ジェネレーター。
2 規範的参照
以下の文書の内容は、本契約の重要な規定を構成するものである。
文書はテキスト中の規範的な参照を通して確認される。その中で、日付の付いた参照については、
この文書には日付に対応するバージョンのみが適用されます。日付のないバージョンについては
参照されている最新バージョン(すべての修正を含む)がこの文書に適用されます。
GB/T 25069 情報セキュリティ技術 - 用語集
GB/T 32915 情報セキュリティ技術 - バイナリシーケンスのランダム性
検出方法
GM/T 0062 暗号モジュールの乱数テスト要件
GM/T 0078-2020 暗号乱数の設計ガイドライン
生成モジュール
GM/T 0105 ソフトウェアベースの乱数生成器の設計ガイド
GM/Z 4001 暗号用語
3 用語と定義
GB/T 25069、GB/T 32915、GM/T 0062、GM/Tで定義されている用語と定義
0078、GM/T 0105、GM/Z 4001、および以下の用語と定義が適用されます。
この文書。
3.1
エントロピー源
出力を生成するコンポーネント、デバイス、またはイベント。この出力がキャプチャされると
何らかの方法で処理すると、エントロピーを含むビット文字列が生成されます。
[出典: GB/T 25069-2010、2.1.31]
3.2
熱雑音
通常は不要だが、本質的に生成されるスプリアス電気信号(別名
(オペアンプ、逆バイアス回路などの)コンポーネント内の「ホワイトノイズ」と呼ばれるノイズ。
ダイオード、または抵抗器)。
注: 通常、この現象を最小限に抑えるためにあらゆる努力が払われます。しかし、
この現象の予測不可能性は、ランダムなエントロピーの源として利用することができる。
ビットストリーム生成。
[出典: GB/T 25069-2010、2.2.4.8]
3.3
カオス振動
非線形システムの複雑かつ無秩序な振動状態。
注: システムの局所的な不安定性に根ざし、初期値に対する感度として現れる。
そして本質的なランダム性。
3.4
位相ジッター
波の位相における急速で短期的なランダムな変動。これは時間的な変化によって引き起こされる。
不安定性。
3.5
量子ランダムプロセス
本質的に量子ランダム性を持つランダムな現象/プロセス。
注: そのランダムな性質は量子力学の原理によって説明され、保証されています。
乱数を生成するために使用される量子確率過程は、一般的に
単一光子経路選択、光パルスに含まれる光子の数、
隣接する光子間の時間間隔、真空の揺らぎ、レーザー位相雑音、
増幅された自然放出ノイズ。
3.6
乱数ジェネレータ
ランダムなバイナリシーケンスを生成するためのデバイスまたはプログラム。
[出典: GB/T 32915-2016、2.2]
3.7
ソフトウェアベースのRNG
ソフトウェア暗号モジュール(または
ハイブリッド暗号モジュールのソフトウェアコンポーネント)は、
ソフトウェア暗号モジュール単体、またはソフトウェアの一部として
暗号化モジュール(またはハイブリッド暗号化モジュールのソフトウェア部分)。
[出典: GM/T 0105-2021、3.13]
3.8
生の乱数列
出力をデジタル化して得られる離散ランダム値のシーケンス
エントロピー源。
3.9
乱数列
知識に基づいて各項を推測することができない数の列
その他の用語について。
[出典: GB/T 25069-2010、2.2.2.184]
4 乱数生成器設計の全体的な枠組み
4.1 概要
乱数発生器の設計フレームワークは図1の通りです。乱数発生器は、
数値生成器には通常、エントロピーソース、後処理、テストが含まれます。
設計段階では、エントロピーソースまたはランダムソースに対してエントロピー評価が実行される。
製品のテストと使用段階では、妥当性テストまたはランダム性テストが行われます。
テストは、ランダム ソース シーケンスまたは乱数シーケンスに対して実行されます。
現実世界の不確実な事象の特性、例えば熱の測定など
ノイズレベルの値など。物理的エントロピーの理論的な確率モデルは
明確かつ合理的である。主張されている確率モデルの合理性は
収集されたサンプルデータを通じて検証された。物理的エントロピーのエントロピー
ソース出力は理論的に推定されるが、推定値は
出力が十分であることを保証するために、一定の閾値よりも大きくなければならない。
エントロピ。
b) 非物理的エントロピー源とは、非決定論的エントロピー源を指し、
マウスやキーボードの収集などの物理的なエントロピー源に属していない
非物理的なエントロピー源は、オペレーティング・システムによって提供される。
乱数ジェネレータが配置されている環境(
オペレーティングシステム、外部デバイスなど)に悪影響を与える可能性があるため、
敵が非物理的なエントロピー源を解読する可能性を減らす
(予測出力など)。エントロピー出力の十分性と安定性
非物理的なエントロピー源による影響は、モデル化や
実験。
エントロピーソースは乱数のソースであり、
乱数ジェネレータ。エントロピーソースが故障した場合、すぐに
乱数発生器によって検出された場合、対応する処理は
アラーム信号の生成など、テスト出力に応じて実行できます。
4.3 エントロピー評価
エントロピー評価は、ランダムソースシーケンスを予測し評価します。
理論的モデリング分析、統計的検定、その他の方法を用いて、
エントロピー推定。
エントロピー源のさまざまな設計原則に従って、適切なものを選択します。
エントロピー評価方法。エントロピー評価方法は合理的かつ
有効; 推定値は 0.997 などの特定のしきい値よりも大きくなければなりません。
乱数ジェネレーター内ではエントロピー評価が実装されていない可能性があります。
4.4 後処理
後処理モジュールはランダムソースシーケンスを処理し、
統計的検定を満たす乱数列を後処理によって生成する
アルゴリズム。後処理モジュールはオプションであり、実際には、
ランダム ソース シーケンスの統計特性に応じて、それを選択するかしないかを決定します。
暗号化関数の後処理など、多くの後処理アルゴリズムがあります。
ブロック暗号、ハッシュ関数、Mシーケンスなどに基づく処理方法
フォン・ノイマン補正器、XOR チェーン、パリティなどの軽い後処理方法として...
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GM/T 0103-2021: 乱数ジェネレータの一般的なフレームワーク
GM/T 0103-2021
GM
暗号化業界標準
中華人民共和国
ICS35.030
CCS L80
乱数生成器の一般的なフレームワーク
発行日: 2021年10月18日
実施日: 2022年5月1日
発行者: 国家暗号管理局
目次
序文…3
1 範囲 ... 4
2 規範的参照 ... 4
3 用語と定義 ... 4
4 乱数生成器設計の全体的な枠組み ... 6
4.1 概要 ... 6
4.2 エントロピー...7
4.3 エントロピー評価 ... 8
4.4 後処理 ... 8
4.5 テスト ... 9
付録A(参考)乱数生成器の標準システムフレームワーク10
参考文献 ... 12
乱数生成器の一般的なフレームワーク
1 範囲
この文書は乱数発生器の設計に関する全体的な上位標準であり、
乱数ジェネレータの設計の全体的なフレームワークを指定します。
この文書は、ランダムな研究、開発、テストに適用されます。
番号生成器。また、関連する標準の策定を促進することもできる。
乱数ジェネレーター。
2 規範的参照
以下の文書の内容は、本契約の重要な規定を構成するものである。
文書はテキスト中の規範的な参照を通して確認される。その中で、日付の付いた参照については、
この文書には日付に対応するバージョンのみが適用されます。日付のないバージョンについては
参照されている最新バージョン(すべての修正を含む)がこの文書に適用されます。
GB/T 25069 情報セキュリティ技術 - 用語集
GB/T 32915 情報セキュリティ技術 - バイナリシーケンスのランダム性
検出方法
GM/T 0062 暗号モジュールの乱数テスト要件
GM/T 0078-2020 暗号乱数の設計ガイドライン
生成モジュール
GM/T 0105 ソフトウェアベースの乱数生成器の設計ガイド
GM/Z 4001 暗号用語
3 用語と定義
GB/T 25069、GB/T 32915、GM/T 0062、GM/Tで定義されている用語と定義
0078、GM/T 0105、GM/Z 4001、および以下の用語と定義が適用されます。
この文書。
3.1
エントロピー源
出力を生成するコンポーネント、デバイス、またはイベント。この出力がキャプチャされると
何らかの方法で処理すると、エントロピーを含むビット文字列が生成されます。
[出典: GB/T 25069-2010、2.1.31]
3.2
熱雑音
通常は不要だが、本質的に生成されるスプリアス電気信号(別名
(オペアンプ、逆バイアス回路などの)コンポーネント内の「ホワイトノイズ」と呼ばれるノイズ。
ダイオード、または抵抗器)。
注: 通常、この現象を最小限に抑えるためにあらゆる努力が払われます。しかし、
この現象の予測不可能性は、ランダムなエントロピーの源として利用することができる。
ビットストリーム生成。
[出典: GB/T 25069-2010、2.2.4.8]
3.3
カオス振動
非線形システムの複雑かつ無秩序な振動状態。
注: システムの局所的な不安定性に根ざし、初期値に対する感度として現れる。
そして本質的なランダム性。
3.4
位相ジッター
波の位相における急速で短期的なランダムな変動。これは時間的な変化によって引き起こされる。
不安定性。
3.5
量子ランダムプロセス
本質的に量子ランダム性を持つランダムな現象/プロセス。
注: そのランダムな性質は量子力学の原理によって説明され、保証されています。
乱数を生成するために使用される量子確率過程は、一般的に
単一光子経路選択、光パルスに含まれる光子の数、
隣接する光子間の時間間隔、真空の揺らぎ、レーザー位相雑音、
増幅された自然放出ノイズ。
3.6
乱数ジェネレータ
ランダムなバイナリシーケンスを生成するためのデバイスまたはプログラム。
[出典: GB/T 32915-2016、2.2]
3.7
ソフトウェアベースのRNG
ソフトウェア暗号モジュール(または
ハイブリッド暗号モジュールのソフトウェアコンポーネント)は、
ソフトウェア暗号モジュール単体、またはソフトウェアの一部として
暗号化モジュール(またはハイブリッド暗号化モジュールのソフトウェア部分)。
[出典: GM/T 0105-2021、3.13]
3.8
生の乱数列
出力をデジタル化して得られる離散ランダム値のシーケンス
エントロピー源。
3.9
乱数列
知識に基づいて各項を推測することができない数の列
その他の用語について。
[出典: GB/T 25069-2010、2.2.2.184]
4 乱数生成器設計の全体的な枠組み
4.1 概要
乱数発生器の設計フレームワークは図1の通りです。乱数発生器は、
数値生成器には通常、エントロピーソース、後処理、テストが含まれます。
設計段階では、エントロピーソースまたはランダムソースに対してエントロピー評価が実行される。
製品のテストと使用段階では、妥当性テストまたはランダム性テストが行われます。
テストは、ランダム ソース シーケンスまたは乱数シーケンスに対して実行されます。
現実世界の不確実な事象の特性、例えば熱の測定など
ノイズレベルの値など。物理的エントロピーの理論的な確率モデルは
明確かつ合理的である。主張されている確率モデルの合理性は
収集されたサンプルデータを通じて検証された。物理的エントロピーのエントロピー
ソース出力は理論的に推定されるが、推定値は
出力が十分であることを保証するために、一定の閾値よりも大きくなければならない。
エントロピ。
b) 非物理的エントロピー源とは、非決定論的エントロピー源を指し、
マウスやキーボードの収集などの物理的なエントロピー源に属していない
非物理的なエントロピー源は、オペレーティング・システムによって提供される。
乱数ジェネレータが配置されている環境(
オペレーティングシステム、外部デバイスなど)に悪影響を与える可能性があるため、
敵が非物理的なエントロピー源を解読する可能性を減らす
(予測出力など)。エントロピー出力の十分性と安定性
非物理的なエントロピー源による影響は、モデル化や
実験。
エントロピーソースは乱数のソースであり、
乱数ジェネレータ。エントロピーソースが故障した場合、すぐに
乱数発生器によって検出された場合、対応する処理は
アラーム信号の生成など、テスト出力に応じて実行できます。
4.3 エントロピー評価
エントロピー評価は、ランダムソースシーケンスを予測し評価します。
理論的モデリング分析、統計的検定、その他の方法を用いて、
エントロピー推定。
エントロピー源のさまざまな設計原則に従って、適切なものを選択します。
エントロピー評価方法。エントロピー評価方法は合理的かつ
有効; 推定値は 0.997 などの特定のしきい値よりも大きくなければなりません。
乱数ジェネレーター内ではエントロピー評価が実装されていない可能性があります。
4.4 後処理
後処理モジュールはランダムソースシーケンスを処理し、
統計的検定を満たす乱数列を後処理によって生成する
アルゴリズム。後処理モジュールはオプションであり、実際には、
ランダム ソース シーケンスの統計特性に応じて、それを選択するかしないかを決定します。
暗号化関数の後処理など、多くの後処理アルゴリズムがあります。
ブロック暗号、ハッシュ関数、Mシーケンスなどに基づく処理方法
フォン・ノイマン補正器、XOR チェーン、パリティなどの軽い後処理方法として...
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