NIST數字測試套件使用說明

原創

zkkzpp258

2018-09-17 07:18

NIST 測試套件是由15個測試組成的統計軟件包，這些是爲了測試隨機（任意長度）由基於硬件或軟件的密碼隨機或僞隨機數生成器產生的二進制序列。測試關注於各種不同類型的已存在的非隨機序列。有些測試可以分成各種子測試。

15個測試主要是（屬於密碼算法安全測試方法）：

頻率（單比特）測試
塊內頻數測試（Frequency Test within a Block）
動向（Run）測試
最大遊程檢測
二進制矩陣秩（Binary Matrix Rand）測試
頻譜測試
非重疊字匹配測試
重疊字匹配測試
Maurer通用統計檢測

10、線性複雜度測試

11、系列（Serial）測試

12、近似熵測試

13、累積和測試

14、隨機遊程（Random Excursions）測試

15、隨機遊程變量（Random Excursions Variant）測試

這裏沒有依賴性（擴散與混亂）---完備性與雪崩效應測試、自相關測試和Lempel-Ziv壓縮測試。

下載的軟件sts-2.1.2壓縮包中，解壓後源文件中有上述的密碼算法安全測試的源碼，如下

若在windows下，由於該軟件是基於linux環境開發的，裏面的源文件由makefile控制，要想在windows下使用，則需要藉助另一軟件Cygwin。

Cygwin官網下載地址：http://www.cygwin.com/

安裝使用該軟件參考：http://www.programarts.com/cfree_ch/doc/help/UsingCF/CompilerSupport/Cygwin/Cygwin1.htm

上面有詳細講說，但對於這個隨機數測試包需要注意的主要是一下幾點：

1、下載安裝的時候一定注意要把組件都勾上，特別是gcc一定要勾上，如果不知道怎麼選，那就有gcc的地方全勾上吧。因爲需要gcc這個編譯器。
2、運行Cygwin，進入該軟件包sts-2.1.1中包含makefile文件的文件夾，輸入：make命令，該軟件就在安裝了，完後之後會發現多了一個文件（assess.exe），那個就是可執行文件了。有了它就安裝成功了。

還可以參考一下鏈接：https://wenku.baidu.com/view/dc0ada02eff9aef8941e0644.html

由於本機本身裝有虛擬機及ubuntu系統，所以直接在Linux操作系統下安裝。步驟如下：

打開已經安裝好的ubuntu系統，在管理員權限進入系統，把已經下好的數字測試套件包拷貝到Home目錄下
對包進行解壓縮，解壓在該目錄下。
進入到解壓縮的該目錄下（輸入命令cd 文件名）
輸入make進行編譯makefile文件，得到assess文件（編譯成功後該目錄下會有assess文件）
在該目錄下輸入./assess <datalength>，datalength爲測試的數據長度。

下面舉例說明

進入軟件界面後，有基本操作指示（生成器選項）

基本測試用matlab寫一個隨機數矩陣（x = randsrc(1,32e3,[0,1]);

）把數據複製到txt文本中，然後把隨機數矩陣的文本array.txt複製到該目錄下，

根據生成器提示選擇0輸入文件，輸入array.txt，之後則是選擇測試類型，即上面的15種測試類型。

或者測試全部，它有一個提示可以測試上述15種測試，即Enter Choice輸入1

How many bitstreams? 輸入流個數；這個流個數和第一步中的文件位長度存在這樣關係：

位長度*bitstreamsnum=文件總位長度。一般隨機數文件在32M以內（2G內存支持），bitstreamsnum默認輸入1，第一步輸入文件總bit長度。如果文件超過32M那麼計算過程中內從不足，因此需要第一步輸入文件總長度的1/8、1/16...，然後在此處輸入8、16，等價於把源文件劃分爲等長的幾條流，來做隨機性檢查。