Введение. 
Генераторы случайных последовательностей

Известно, что при реализации криптографических преобразований, используют псевдослучайные последовательности. Отсюда следует, что стойкость криптопреобразования напрямую зависит от алгоритма формирования случайных чисел и последовательностей, точнее от их степени случайности.

Современные компиляторы обладают собственной реализацией генератора псевдослучайных последовательностей, однако с криптографической точки зрения они являются непригодными.

Основная сложность генерации последовательности псевдослучайных чисел на компьютере в том, что компьютеры детерминистичны по своей сути. Компьютер может находиться только в конечном количестве состояний (количество состояний огромно, но все-таки конечно). Следовательно любой датчик случайных чисел по определению периодичен. Все периодическое — предсказуемо, т. е. не случайно.

Лучшее, что может произвести компьютер — это псевдослучайная последовательность. Период такой последовательности должен быть таким, чтобы конечная последовательность разумной длины не была периодической. Относительно короткие непериодические подпоследовательности должны быть как можно более неотличимы от случайных последовательностей, в частности, соответствовать различным критериям случайности.

Генератор последовательности псевдослучаен, если он выглядит случайным, т. е проходит все статистические тесты случайности Для криптографических приложений статистической случайности недостаточно, хотя это и необходимое свойство.

Последовательность называется криптографически надежной псевдослучайной последовательностью (КНПСП), если она непредсказуема, т. е. вычислительно неосуществимо предсказать следующий бит, имея полное знание алгоритма (или аппаратуры) и всех предшествующих битов потока. КНПСП тоже подвержены криптоанализу — как любой алгоритм шифрования. Сформулируем наиболее сильное определение.

Генератор последовательности называется случайным, если он не может быть достоверно воспроизведен, т. е. дважды запуская генератор с абсолютно одинаковыми исходными данными (по крайней мере, на пределе человеческих возможностей), мы получим случайные различные последовательности.

Вопрос существования случайных последовательностей — философский вопрос. Мы знаем, что на микроуровне случайность существует (квантовая механика), но сохранит ли эта случайность при переходе на макроуровень. Дополнительное свойство случайной последовательности: случайная последовательность не может быть сжата. КНПСП не может быть сжата (на практике).

При создании и эксплуатации систем криптографической защиты потока данных приходится сталкиваться с проблемой создания, хранения и распределения ключей или исходной ключевой информации, на основе которой в дальнейшем создаются непосредственно сами ключи. Повышенное внимание к решениям подобных проблем вызвано тем, что злоумышленнику бывает гораздо проще провести атаку на ключевую систему, нежели на криптографические алгоритмы. По своему назначению ключи бывают нескольких типов (в соответствии со стандартом ANSI X9.17):

для зашифрования ключей.

для зашифрования данных.

Кроме того, при использовании криптографических средств защиты межмашинного взаимодействия приходится создавать так называемые сеансовые ключи, которые применяются только в рамках одного сеанса связи. В зависимости от того, к какой категории принадлежит ключ, будут меняться и пути решения вышеперечисленных проблем.