Professionelle Zufallsgeneratoren für kryptografisch sichere Zufallszahlen
                          IBB Ingenieurbüro Bergmann

Generieren und Analysieren von Zufallszahlen mit PRG100-Software


Diese kostenlose Windows-Software dient der Erfassung und grafischen Auswertung von Zufallszahlen mittels verschiedener Applikationen von Zufallsgeneratoren des IBB. Die statistische Bewertung von Zufallszahlen ist mit den bekannten internationalen Analyseprogrammen (NIST-Test-Suite, Diehard-Test, AIS31-Test, usw.) meist nur mit entsprechenden Fachkenntnissen möglich. Die PRG100-Software visualisiert verschiedene Arten der statistischen Verteilung von Zufallszahlen in einfachen, aussagekräftigen Darstellungen.

Generieren von Zufallszahlen  

Im Menü "Einstellungen" wählen Sie die am PC angeschlossene Applikation, die Schnittstelle und die gewünschte Nachbearbeitung der generierten Zufallszahlen (hängt von der jeweiligen Applikation ab) aus.  In der Statuszeile (unten) werden die aktuellen Einstellungen abgebildet. Eine Umschaltung zwischen deutscher und englischer Dialogsprache ist in jedem Menü jederzeit möglich. Beim Verlassen des Programms werden die aktuellen Einstellungen gespeichert.








Auf der Seite "Generator" erfolgt die Generierung der Zufallsdateien. Die Schalttaste "Selbsttest" bewirkt einen intensiven Test des Zufallsgenerators auf Basis der erzeugten Rohdaten. Die Testparameter sind so eingestellt, dass statistisch 1% aller Tests negativ sein kann. Während der Zufallsgenerierung wird das statistische 0/1-Verhältnis angezeigt. Es können automatisch bis zu 65.500 verschiedene Dateien in der angegebenen Dateigröße nacheinander erzeugt werden. Die Größe einer Datei ist nur von der freien Kapazität des jeweiligen Laufwerks abhängig.   








Eine weitere Variante der Zufallserzeugung kann für die Parametrisierung von Kryptosystemen genutzt werden. Die erzeugten Zufallszahlen können angezeigt und per Button in die Zwischenablage kopiert werden. Die generierten Zufallszahlen sind in variablen Formaten darstellbar und werden nicht durch die PRG-Applikation gespeichert.      








Die Seite "Analyse" ermöglicht auf einfache Art und Weise numerische und grafische Auswertungen von Zufallsdateien. Es können alle Darstellungen auch gleichzeitig geöffnet werden. Die zu analysierende Datei wird ausgewählt:        









Analysieren von Zufallszahlen  

Entropie

Die Auswertung der Entropie (Berechnung nach Shannon) erfolgt numerisch. Graphisch werden alle Zufallsbytes in ihrer Häufigkeit dargestellt. Das Beispiel zeigt  gleichverteilte Zufallsdaten mit einer XOR3-Nachbearbeitung des PRG310-4.




 



Bigramm-Darstellung

Bei der Bigramm-Darstellung werden zwei aufeinanderfolgende Zufallsbytes im Fenster als Punkt dargestellt. Dabei wird das erste Byte als x-Koordinate und das zweite als y-Koordinate verwendet.   Um sich die Abschnitte (eingeblendet links unter dem Fenster) der Zufallsdatei komfortabel anzusehen, kann eine automatische Anzeige mit Wahl der Geschwindigkeit aktiviert und jederzeit angehalten werden.  









Monte-Carlo-Darstellung

Bei der Monte-Carlo-Darstellung wird die x-Achse in 256 Schritte unterteilt. Im ersten Schritt der x-Achse  wird der Wert des ersten Zufallsbytes in der y-Koordinate als Punkt dargestellt. Im zweiten Schritt der des zweiten Zufallsbytes. Ist der 256. Schritt als Punkt dargestellt, wird wieder mit dem ersten Schritt auf der x-Achse fortgesetzt. Das 257. Zufallsbyte wird also im ersten Schritt der x-Achse dargestellt, usw.  Das obere Fenster zeigt bereits aufaddierte Werte mehrerer Abschnitte (hier das 21. Fenster von insgesamt 19532), das untere eine aktuelle Darstellung von 256 Schritten mit ebenso vielen Zufallswerten.    










Einfache Darstellung

Die Zufallsdatei wird in Abschnitte unterteilt und jeweils zwei aufeinanderfolgende Zufallswerte werden in einer  y-x-Koordinate als Punkt dargestellt. In der farbigen Darstellung wird jedem Zufallswert ein Farbwert zugeordnet. Beim Aktivieren der automatischen Anzeige werden je nach gewählter Geschwindigkeit alle Abschnitte der Zufallsdatei durchlaufen und angezeigt.          










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Das kostenlose WINDOWS-Programm PRG100

Benutzerhandbuch PRG100