Generador de datos estadísticos no deterministas.

Un procedimiento de generación de bits aleatorios no deterministas y no periódicos que comprende las etapas de:

proporcionar una pluralidad de generadores de ruido (22);

proporcionar un disparador (20) basándose en una entrada del mundo exterior;

muestrear la señal de salida de uno de los generadores de ruido (22) al proporcionarse el disparador (20); y

generar un primer número aleatorio basándose en el valor de la señal muestreada,

caracterizado porque la identidad del generador de ruido (22) que se va a muestrear se determina basándose en un número aleatorio previo generado.

Generador de datos estadísticos no deterministas

Referencia cruzada a solicitudes relacionadas La presente solicitud está relacionada con, y reivindica la prioridad de, la solicitud de patente provisional de Estados Unidos número 60/917.096 presentada el 10 de mayo de 2007.

Campo de la invención La invención se refiere a la generación de datos estadísticos no deterministas. Más específicamente, la invención se refiere a un generador de entropía, verdaderamente aleatorio.

Antecedentes de la invención La generación de datos no determinista es una búsqueda ávida en la ciencia que se remonta a hace un siglo y medio. En algunos círculos científicos los datos verdaderamente aleatorios se consideran como una representación de la esencia de la vida y la materia misma. Aunque lentas, técnicas clandestinas de captura de datos no deterministas se encuentran en práctica actualmente en los cursos universitarios que oscilan desde el estudio de la estadística a la física del reflujo y flujo de las mareas y la mutación de los genes a lo largo de la evolución humana. Como además los seres humanos se adaptan a los ordenadores modernos para ayudar en el estudio científico, el apetito por la aleatoriedad aumenta proporcionalmente.

Cuando los números aleatorios se extraen de los datos verdaderamente no deterministas, pueden usarse en un amplio intervalo de aplicaciones de negocios que oscilan desde las loterías equitativas, los estudios estocásticos en las finanzas, las máquinas de póquer y aplicaciones de seguridad para los negocios.

En su famosa cita al respecto de la aleatoriedad, John von Neumann establece claramente que "Toda persona que considere procedimientos aritméticos para producir dígitos aleatorios está, por supuesto, en un estado de pecado. Ya que, como se ha señalado en diversas ocasiones, no hay tal cosa como un número aleatorio hay sólo procedimientos para producir números aleatorios, y un procedimiento aritmético estricto, por supuesto, no es tal procedimiento”. John von Neumann, “Various techniques used in connection with random digits", en A.S. Householder, G.E. Forsythe, y HH Germond, eds., Procedimiento Monte Carlo, National Bureau of Standards Applied Mathematics Series, 12 (Washington, D.C.: Oficina de impresión del Gobierno de los Estados Unidos, 1951) : 36-38.

Los ordenadores están diseñados a propósito para ser máquinas de estado. Hoy en día, un ordenador de escritorio promedio puede ejecutar 100 millones de instrucciones por segundo. Los programas de ordenador se basan fundamentalmente en cálculos matemáticos. Producir datos verdaderamente aleatorios desde algoritmos informáticos, sin importar cuán difícil o aparentemente complejo puede ser el algoritmo, no es posible. Los programas de ordenador son capaces de producir datos que aparecen, estadísticamente, de forma aleatoria de todas las maneras y para algunas aplicaciones bastarán estos datos pseudoaleatorios. Otras aplicaciones requieren datos para ser verdaderamente aleatorias. Los datos verdaderamente aleatorios se destilan de eventos físicos verdaderamente aleatorios. Este procedimiento de destilación no necesita basarse únicamente en un "blanqueamiento" o compensación de software para la distribución sesgada. Si se capturan desde más de un tipo de fuente física y en una pluralidad de cada tipo de fuente, la entropía puede permitirse elegir su propia ruta en términos de una distribución aleatoria. La resistencia de un flujo aleatorio de bits de esta naturaleza se obtiene de la diversidad del origen de sus semillas y de la libertad de las semillas para interactuar con un sincronismo no determinista, no periódico a lo largo del procedimiento de muestreo.

Un ejemplo de un procedimiento conocido de generación de números aleatorios de este tipo se desvela en el documento US 6 253 223 B1.

En MURRY H F: "A General Approach for Generating Natural Random Variables" IEEE TRANSACTIONS ON COMPUTERS, volumen. c-19, número 12, Diciembre de 1970 (1970-12) , páginas 1210-1213, XP002169916 IEEE SERVICE CENTER, LOS ALAMITOS, CA. ISSN: 0018-9340, hay descrito un procedimiento de generación de bits aleatorios no determinista y no periódico de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. Este documento de MURRY H F proporciona un antecedente de los generadores de números aleatorios y describe un circuito de la técnica anterior para tratar de generar números aleatorios.

Es contra estos antecedentes, y limitaciones y problemas asociados con ellos, por lo que se ha desarrollado la presente invención.

Para lograr esto, el procedimiento de generación de bits aleatorios no deterministas y no periódicos de la presente invención comprende las características de acuerdo con la parte de caracterización de la reivindicación 1.

De acuerdo con la presente invención, el procedimiento de generación de datos estadísticos aleatorios no deterministas y no periódicos comprende las etapas de proporcionar una pluralidad de generadores de ruido, proporcionar un disparador basándose en una entrada del mundo exterior; muestrear la señal de salida de uno de los generadores de ruido tras la disposición del disparador; generar un primer número aleatorio basándose en el valor de la señal muestreada; y en el que la identidad del generador de ruido que se va a muestrea se determine basándose en un número aleatorio previo generado.

Breve descripción de los dibujos La figura 1 es un diagrama generalizado de una realización preferida de la presente invención; La figura 2 es un diagrama detallado de una realización preferida de la presente invención; La figura 3 es un diagrama de un sistema que incorpora un generador de datos estadísticos no deterministas para entregar los datos estadísticos no deterministas a un ordenador cliente localizado de forma remota desde el generador de datos estadísticos no deterministas y para el almacenamiento por el cliente para su uso en un momento posterior de acuerdo con una realización de la invención; y La figura 4 es un diagrama de un circuito de la construcción de un dispositivo de acuerdo con una realización de la presente invención.

Descripción de la realización preferida Aunque esta invención es susceptible de realización en muchas formas diferentes, se muestra en los dibujos y en el presente documento se describirá en detalle realizaciones preferidas de la invención con el entendimiento de que la presente divulgación se considera como una ejemplificación de los principios de la invención y no está destinada a limitar el amplio aspecto de la invención a las realizaciones ilustradas.

La presente divulgación comprende un procedimiento, un sistema y un dispositivo para la captación de entropía imparcial estadísticamente usando múltiples bits aleatorios que destilan fuentes asíncronas, no deterministas, usando microprocesadores y múltiples algoritmos de comprobación aleatoria, y la distribución de bits aleatorios para su uso mediante sistemas informáticos remotos para cualquier procedimiento de software. En la realización preferida, el sistema emplea tres diferentes mecanismos de reloj asíncrono electrónicos. Dos de los diferentes mecanismos de reloj asíncrono electrónicos, forman parte de los detectores de radiación gamma (contadores Geiger Mueller) . Los dos mecanismos de reloj asíncrono electrónicos, sirven como salvaguardias para proporcionar redundancia a todo el sistema y para añadir un seguro de que los bits aleatorios seleccionados son verdaderamente aleatorios y para mantener cualidades no deterministas para el periodo de vida de los bits generados. Los dos mecanismos de reloj asíncrono electrónicos, sirven como disparadores para iniciar y detener el flujo de entropía de múltiples generadores de ruido aleatorio de una manera no determinista. Un tercer mecanismo de reloj asíncrono electrónico, puede proporcionarse también para cambiar el estado general del sistema de una manera no determinista aumentando así la dificultad de adivinar el estado del sistema en un momento dado.

En una realización preferida, la invención emplea una pluralidad de elementos que generan números aleatorios y una pluralidad de fuentes de números aleatorios. Además, la divulgación contiene un sistema de dos microcontroladores interdependientes para recoger los datos de las fuentes de números aleatorios.

A este respecto y con referencia a la figura 1, se proporciona un primer procesador 10 y un segundo procesador 12. El primer procesador 10 comprende un temporizador 24 de ocho bits que cuenta desde 0-255. Los procesadores 10 y 12 son preferiblemente microcontroladores PICmicro 18F4xxx. Los microcontroladores muestran a los generadores de ruido usando sus convertidores A/D instalados y responden... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de generación de bits aleatorios no deterministas y no periódicos que comprende las etapas de:

proporcionar una pluralidad de generadores de ruido (22) ; proporcionar un disparador (20) basándose en una entrada del mundo exterior; muestrear la señal de salida de uno de los generadores de ruido (22) al proporcionarse el disparador (20) ; y generar un primer número aleatorio basándose en el valor de la señal muestreada, caracterizado porque la identidad del generador de ruido (22) que se va a muestrear se determina basándose en un número aleatorio previo generado.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque la entrada del mundo exterior es la detección de radiación.

3. El procedimiento de la reivindicación 2, caracterizado porque la etapa de proporcionar un disparador (20) basándose en la detección de radiación se realiza con un contador Geiger Mueller (20) .

4. El procedimiento de la reivindicación 3, caracterizado porque una salida analógica del contador Geiger Mueller

(20) se convierte a un número binario a través del muestreo digital.

5. El procedimiento de la reivindicación 3, caracterizado porque los contadores Geiger Mueller (20) están expuestos a Cs-137.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque los generadores de ruido (22) comprenden generadores de ruido (22) de semiconductor.

7. El procedimiento de la reivindicación 6, caracterizado porque los generadores de ruido (22) de semiconductor comprenden diodos zener.

8. El procedimiento de la reivindicación 7, caracterizado porque los diodos zener (22) tienen una ganancia de aproximadamente 2000x.

9. El procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque la entrada del mundo exterior es la detección de un evento de radio frecuencia.

10. El procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque la entrada del mundo exterior es la detección de una característica de un sistema climatológico.

11. El procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque el disparador (20) lo determinada un único detector (20) de la entrada del mundo exterior.

12. El procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque el disparador (20) lo determinada una pluralidad de detectores (20) de la entrada del mundo exterior.

13. El procedimiento de la reivindicación 12, caracterizado porque comprende además la etapa de, cuando uno de los disparadores (20) detecta un evento de disparo, anular la otra pluralidad de disparadores (20) .

14. El procedimiento de la reivindicación 13, caracterizado porque comprende además la etapa de, cuando uno de los disparadores (20) detecta un evento de disparo, muestrear un valor de un temporizador (24) .

15. El procedimiento de la reivindicación 14, caracterizado porque una parte de un valor de muestra del generador de ruido (22) se usa como el siguiente estado inicial del temporizador (24) .

16. El procedimiento de la reivindicación 15, caracterizado porque los ocho bits más bajos del valor de muestra del generador de ruido (22) se usan como el siguiente estado inicial del temporizador (24) .

17. El procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además las etapas de:

proporcionar una segunda pluralidad de generadores de ruido (22) ; proporcionar un segundo disparador (20) basándose en una entrada del mundo exterior; muestrear la señal de salida de uno de la segunda pluralidad de generadores de ruido (22) al proporcionarse el segundo disparador (20) ; generar un segundo número aleatorio basándose en el valor de la señal muestreada; y seleccionar un número aleatorio de salida a partir de los números aleatorios primero y segundo.

18. El procedimiento de la reivindicación 17, caracterizado porque la segunda pluralidad de generadores de ruido

(22) comprenden diodos zener.

19. El procedimiento de la reivindicación 17, caracterizado porque el segundo disparador (20) comprende un detector Geiger Mueller (20) .

cfb