
【計】 pseudo-random sequence
bogus; fake; false; puppet
【醫】 pseud-; pseudo-
【計】 random series; stochastic sequence
僞隨機序列(Pseudo-Random Sequence)是一種通過确定性算法生成的數字序列,其統計特性接近真隨機序列,但在足夠長的周期内可被重複預測。該概念在通信系統、密碼學及信號處理領域具有重要應用,例如CDMA技術中用于區分用戶信道,以及加密算法中生成密鑰流。
從數學角度可定義為:若序列${a_n}$滿足遞推公式$an = f(a{n-1}, a{n-2}, ..., a{n-k})$,其中$f$為有限域上的線性或非線性函數,則該序列稱為僞隨機序列。典型實例包括基于線性反饋移位寄存器(LFSR)生成的m序列,其周期為$2^N-1$(N為寄存器級數)。
核心特征包含三個方面:
需注意與真隨機的本質區别:僞隨機序列可通過初始種子和生成算法完全複現,這一特性使其在衛星導航系統(如GPS的C/A碼)和硬件測試模闆生成中得到廣泛應用。當前國際标準ISO/IEC 18033-4與NIST SP 800-90A均對僞隨機序列的安全強度測試方法做出明确規定。
(參考文獻:IEEE Xplore數字圖書館、Springer《通信系統工程》、NIST特别出版物庫)
僞隨機序列是一種通過确定性算法生成的數字序列,表面呈現隨機性特征,但實際具有可重複性和周期性。其核心特點與價值在于可控的隨機性,廣泛應用于通信、密碼學、信號處理等領域。
确定性生成
由數學公式或固定規則(如線性反饋移位寄存器)産生,初始條件(種子值)相同則序列完全一緻。例如,設定相同種子時,計算機的僞隨機數生成器會輸出相同結果。
統計近似隨機性
序列滿足均勻分布、低相關性等統計特性,例如:
有限周期性
與真隨機序列不同,僞隨機序列存在固定周期,例如m序列的周期為( 2^n - 1 )(n為寄存器級數)。
特征 | 僞隨機序列 | 真隨機序列 |
---|---|---|
生成方式 | 算法或硬件電路 | 物理現象(如熱噪聲) |
可預測性 | 已知種子時可預測 | 完全不可預測 |
周期性 | 有固定周期 | 無周期 |
應用場景 | 需重複性的場景 | 高安全性加密等場景 |
僞隨機序列的局限性在于其安全性依賴種子保密性。若種子洩露或算法被破解(如線性同餘法的缺陷),序列可能被預測,因此高安全場景需結合真隨機數。
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