
【计】 pseudo-random sequence
bogus; fake; false; puppet
【医】 pseud-; pseudo-
【计】 random series; stochastic sequence
伪随机序列(Pseudo-Random Sequence)是一种通过确定性算法生成的数字序列,其统计特性接近真随机序列,但在足够长的周期内可被重复预测。该概念在通信系统、密码学及信号处理领域具有重要应用,例如CDMA技术中用于区分用户信道,以及加密算法中生成密钥流。
从数学角度可定义为:若序列${a_n}$满足递推公式$an = f(a{n-1}, a{n-2}, ..., a{n-k})$,其中$f$为有限域上的线性或非线性函数,则该序列称为伪随机序列。典型实例包括基于线性反馈移位寄存器(LFSR)生成的m序列,其周期为$2^N-1$(N为寄存器级数)。
核心特征包含三个方面:
需注意与真随机的本质区别:伪随机序列可通过初始种子和生成算法完全复现,这一特性使其在卫星导航系统(如GPS的C/A码)和硬件测试模板生成中得到广泛应用。当前国际标准ISO/IEC 18033-4与NIST SP 800-90A均对伪随机序列的安全强度测试方法做出明确规定。
(参考文献:IEEE Xplore数字图书馆、Springer《通信系统工程》、NIST特别出版物库)
伪随机序列是一种通过确定性算法生成的数字序列,表面呈现随机性特征,但实际具有可重复性和周期性。其核心特点与价值在于可控的随机性,广泛应用于通信、密码学、信号处理等领域。
确定性生成
由数学公式或固定规则(如线性反馈移位寄存器)产生,初始条件(种子值)相同则序列完全一致。例如,设定相同种子时,计算机的伪随机数生成器会输出相同结果。
统计近似随机性
序列满足均匀分布、低相关性等统计特性,例如:
有限周期性
与真随机序列不同,伪随机序列存在固定周期,例如m序列的周期为( 2^n - 1 )(n为寄存器级数)。
特征 | 伪随机序列 | 真随机序列 |
---|---|---|
生成方式 | 算法或硬件电路 | 物理现象(如热噪声) |
可预测性 | 已知种子时可预测 | 完全不可预测 |
周期性 | 有固定周期 | 无周期 |
应用场景 | 需重复性的场景 | 高安全性加密等场景 |
伪随机序列的局限性在于其安全性依赖种子保密性。若种子泄露或算法被破解(如线性同余法的缺陷),序列可能被预测,因此高安全场景需结合真随机数。
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