論文の概要: IID-Based QPP-RNG: A Random Number Generator Utilizing Random Permutation Sorting Driven by System Jitter
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.18609v1
- Date: Tue, 25 Feb 2025 19:53:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-27 14:55:17.878584
- Title: IID-Based QPP-RNG: A Random Number Generator Utilizing Random Permutation Sorting Driven by System Jitter
- Title（参考訳）: IIDに基づくQPP-RNG:システムジッタ駆動のランダム置換ソーティングを利用した乱数発生器
- Authors: Randy Kuang, Dafu Lou,
- Abstract要約: IIDベースのQPP-RNGは、一様、独立的、同一に分散された(IID)ランダム性を実現する、画期的な乱数生成器である。
IIDベースのQPP-RNGはシステムジッタのみを使用して短命のQPPパッドを生成し、置換数から最終的な8ビット出力を導出する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8192907805418583
- License:
- Abstract: We present IID-Based QPP-RNG, a groundbreaking random number generator that achieves truly uniform, independent, and identically distributed (IID) randomness by integrating Quantum Permutation Pads (QPP) with system jitter-derived entropy. Unlike conventional RNGs that rely directly on raw timing variations, IID-Based QPP-RNG uses system jitter solely to generate ephemeral QPP pads and derives its final 8-bit outputs from permutation counts -- without the post-processing module. This design leverages the factorial complexity of random permutation-based sorting to systematically accumulate entropy from dynamic hardware interactions, ensuring non-deterministic outputs even when starting from fixed seeds. Our implementation employs a dynamic seed evolution protocol that continuously refreshes the internal state using unpredictable system jitter, decoupling the deterministic QPP sequence from the initial seed. Rigorous cross-platform validation on macOS (x86 and ARM) and Windows (x86) confirms that the generator produces uniformly distributed 8-bit outputs. Evaluations compliant with NIST SP 800-90B demonstrate exceptional statistical quality, with a Shannon entropy of 7.9999 bits per byte and a min-entropy of 7.18 bits per byte. IID-Based QPP-RNG represents a significant advancement in random number generation by bridging algorithmic complexity with system-level entropy, offering a scalable, software-only, post-quantum-secure solution for cryptographic applications in environments lacking dedicated hardware entropy sources.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,QPP(Quantum Permutation Pads)とシステムジッタ由来のエントロピーを統合することで,真の均一性,独立性,均等に分散された(IID)ランダム性を実現する,画期的な乱数生成器であるQPP-RNGを提案する。
生のタイミングに直接依存する従来のRNGとは異なり、IDPベースのQPP-RNGはシステムジッタを使用して短命なQPPパッドを生成し、後処理モジュールを使わずに置換数から最終的な8ビット出力を導出する。
この設計は、ランダムな置換に基づくソートにおいて、動的ハードウェア相互作用からエントロピーを体系的に蓄積し、固定された種から始めるときでも非決定論的出力を保証する。
本実装では,予測不能なシステムジッタを用いて内部状態を継続的に更新する動的シード進化プロトコルを用いて,初期シードから決定論的QPP配列を分離する。
macOS (x86とARM) とWindows (x86) の厳密なクロスプラットフォーム検証は、ジェネレータが均一に分散した8ビット出力を生成することを確認した。
NIST SP 800-90B に準拠した評価では、シャノンエントロピーは1バイト当たり7.9999ビット、ミンエントロピーは1バイト当たり7.18ビットである。
IIDベースのQPP-RNGは、アルゴリズム的な複雑さをシステムレベルのエントロピーにブリッジすることでランダム数生成の大幅な進歩を示し、専用ハードウェアエントロピーソースを欠いた環境において、暗号化アプリケーションのためのスケーラブルでソフトウェアのみのポスト量子セキュアソリューションを提供する。
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