NIST随机数检测软件使用

目录一、NIST简介二、博主错误记录三、测试程序四、NIST的使用一、NIST简介NIST是评判伪随机序列随机性的一种方法，包含16个测试，测试内容看这篇/lafu5137/article/details/79593845因为NIST需要在Linux环境下运行，所以我们需要下载Cygwin去模拟LInux环境，下载教程看这几篇NIST下载教程（比较新）Cygwin安装教程（比较全）NIST下载、安装及使用（比较全）二、博主错误记录标注一个自己下载过程中出现的错误：在下载完Cygwin和NIST后，在Cygwin终端运行NIST，一定要输入正确的地址，我当时直接cd+win中make.file的路径直接复制然后回车，会提示：Nosuchfileordirectory的错误，然后百度无果，认为是安装两软件出现问题，然后查询相关解决办法，又认为自己是没有安装make文件并且又去官网下载最新的文件，发现问题还是没有解决，又认为是Cygwin需要编译环境，又去安装gcc编译环境，问题依然没有解决，最后突然发现我们这块要输入不是cdD:\cygwin64\sts-2.1.2\sts-2.1.2，而是cdD:/cygwin64/sts-2.1.2/sts-2.1.2，看到差异了吗\和/，前者是windows中直接复制的，后者是需要我们全部替换的可以在linux中识别的路径在以上输入正确路径后，我们再输入make命令，NIST软件就会安装，这时候在相同路径下会产生一个asses.exe可执行文件，这意味着NIST安装成功。三、测试程序1.为了测试该程序是否正常工作，需要生成一个测试序列，博主使用matlab随手生成了一个二进制伪随机序列tent_ode.m'''functionret=tent_ode(x,u,M)ret=zeros(M,1);ret(1)=x;fori=2:Mifret(i-1)<0.5ret(i)=2uret(i-1);endifret(i-1)>=0.5ret(i)=2u(1-ret(i-1));endend'''tent_out.m'''closeall;clear;M=102400;ret=tent_ode(0.1,0.99,M);rand_bin_stream=floor(mod(ret100,2));fid=fopen("rbs","w");tmp=0;fori=1:Mif(mod(i,8))tmp=tmp+rand_bin_stream(i)power(2,8-(mod(i,8)));elsetmp=tmp+rand_bin_stream(i);fwrite(fid,tmp);tmp=0;endendfclose(fid);'''2.博主使用的是帐篷映射来产生伪随机序列，为了尽可能的去除序列中的相关性，博主又截取了小数点后面若干位作为二进制伪随机序列，这里会生成一个102400长度的二进制伪随机序列。这段代码里面需要注意的是，伪随机序列是一个二进制比特流，这也是NIST唯一支持的格式。博主这里使用的是二进制方式保存二进制比特流，NIST也支持以ASCII方式保存的二进制比特流运行这段代码，打开输出的rbs文件3.如图，脚本生成了102400长度的伪随机二进制序列，且正确保存在了rbs中（注意，这个长度只能是32的整数倍，否则会出现一大堆igamc:underflow报错，有能力的可以看一下NIST原码，找一下原因）（此处存疑，应该是输入数据长度不够导致的）4.将rbs文件复制到linux下的当前目录中去（也可以是别的目录，NIST支持绝对路径），在终端中输入命令5.需要注意的是assess的参数，博主计划将该数据分为十组进行测试，102400/10=10240，因此assess的参数是10240，这个10240就是./assess<长度>的参数。6、EnterChoice:0输入0，该命令告诉app从文件中获取测试数据UserPrescribedInputFile:rbs输入rbs，告诉app测试数据在那个文件中7、EnterChoice:1选18、SelectTest(0tocontinue):0选09、Howmanybitstreams?10这里的参数就是你想让你的测试数据分成多少次参与测试，博主将数据分成10组，因此这个参数就是10.这里的输入数值与assess的输入参数相乘需要等于测试数据的总长度10、选择输入文件的格式，博主的测试数据是二进制保存的，因此选111、计算结果分析四、NIST的使用1.输入./assess.exe2.输入./assess.exe1000000表示将数据段的长度设置为1000000（bits）=1M（bits）。注意，NIST检验是按数据段来检验的，无论你原始的数据文件多大，都是分成小段，这里一段是一百万个比特位也就是1M。比如128M的数据就分成128段，30M的数据就分成30段。这里每段多长是可变的，但是数据段的长度应该至少大于1M（bits），因为有些检验要求输入的数据流至少要大于等于1M，不然后面运行会出警告。3.输入0，再输入待测试文件所在的路径（这里是绝对路径，也就是直接到达目标位置）04.选择要测试的项目，输入1，回车，表示16个NIST测试都要进行5.接下来，程序询问我们是否选择默认的参数设置，这里无所谓，如果你的数据足够大的话，[1]对应的那个128可以变大些，直接输1然后回车就可以更改，博主改成了20000，当然不改也可以。非常重要的是这里有个Howmanybitstreams这个问题，这里一定要与之前的数据段长度对应，之前数据段是1M，那128M的数据就就是128个比特流，30M的数据就是30个流。128M的数据就就是128个比特流，这里就可以选一个比128小的数，比如100，代表只检验前100M数据的随机性。6.接下来，程序询问我们待测数据的存放各式。由于我的数据文件格式是二进制，数据文件里只有0和1，所以输入07.具在屏幕上输出一行英文提示：统计测试进行中…。接下来，耐心等待即可，运算时间与数据量有关。8.当数据测试完成后，会在测试包所在目录的experiments->AlgorithmTesting目录下生成两个测试报告文件，他们分别是finalAnalysisReport.txt和freq.txt。9.查看finalAnalysisReport.txt和freq.txt首先前面16个文件夹分别对应16个检验，每个文件夹里都有各自的检验结果结果如下，有两个文件stats.txt文件里会给出每个数据段通过此检验的情况，success或者failurefinalAnalysisReport.txt文件是总的检验结果打开之后，如下所示PROPORTION是所有数据段中通过检验的比例。右边那个是检验的名称，其中Non开头那个比较特殊，它虽然是一个检验，但会出现多个P-value值。当然也是大于0.01认为随机。所有P-value都大于等于0.01即可认为通过了NIST检