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第1008章 随机数生成器测试优化

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七、优化后的二次 1000 次测试与效果验证

2 月 13 日 - 2 月 14 日,团队使用北京电子管厂制作的优化后原型,按原方案开展二次 1000 次测试(常态 500 次、强电磁 500 次),马工团队重新采集数据,对比初始测试指标,验证优化效果,所有指标均达标且优于目标。

分布均匀性显着提升:常态环境下,1000 组数据共 位,“0” 占比 49.99%,偏差 0.01%(≤±0.02% 目标),较初始测试降低 33%;强电磁环境下 “0” 占比 49.98%,偏差 0.02%(≤±0.03% 目标),较初始测试降低 60%,电压分压模块有效解决了输出不均衡问题,硬件优化效果显着。

游程长度全部达标:常态与强电磁环境下最长游程均为 14 位,未超目标,且超长游程出现次数从初始的 3 次降至 0 次;各长度游程数量与理论值偏差≤2%(如 1 位游程实际 8012 次,理论 8000 次,偏差 0.15%),完全符合泊松分布,屏蔽罩与滤波电容有效抵御了强电磁干扰,解决游程异常问题。

抗预测能力大幅提升:通过 “滑动窗口预测法” 测试,常态环境下预测准确率 0.00005%(≤0.0001% 目标),较初始测试降低 50%;强电磁环境下预测准确率 0.0002%,较初始测试降低 60%。进一步用 “马尔可夫链预测算法” 验证,未发现可捕捉的序列规律,“双步扰动” 算法成功打破潜在规律,抗预测能力达标。

其他指标保持稳定:优化后生成器生成速度仍为 1 次 /μs(无延迟,满足密钥更新需求),功耗实测 1.9W(≤2W 目标,未增加),电路板尺寸 9.5cm×14.5cm(≤10cm×15cm,适配设备集成),所有约束条件均满足,二次测试形成《优化后 1000 次测试报告》,附完整数据表格与波形对比图,验证优化方案成功。

八、抗预测性强化测试与环境适应性验证

为进一步确保优化效果在实战复杂场景中的可靠性,团队新增 “抗预测性强化测试” 与 “全环境适应性验证”,覆盖初始测试未涉及的极端场景,验证随机数不可预测性的稳定性与普适性。

抗预测性强化测试:李工团队设计 “基于高阶统计分析的预测算法”(模拟敌方可能使用的复杂预测手段),对优化后 1000 组随机数进行深度分析,包括 “相邻位相关性分析”“N-gram 频率统计”“熵值计算”,结果显示:相邻位相关系数≤0.001(接近理想 0),N-gram 频率分布均匀(无明显峰值),信息熵≥7.99 bit(接近 8 bit 理想值),预测准确率 0.00003%,较初始测试的 0.0005% 降低 94%,且无连续 2 次预测成功的情况,证明随机数序列无可捕捉的规律,抗预测能力达到实战安全等级。

全环境适应性验证:在 - 40℃低温、50℃高温、盐雾(模拟沿海边防场景,盐雾浓度 5%,温度 35℃)、震动(10-500Hz,加速度 10g,模拟装甲车辆机动)环境下各开展 200 次随机数生成测试(共 800 次),结果显示:所有环境下 “0”“1” 分布偏差≤±0.02%,最长游程≤14 位,抗预测准确率≤0.00005%,随机特性未因环境变化出现波动;低温下噪声源启动时间仅增加 0.01μs,高温下电容无漏液,盐雾测试后屏蔽罩无腐蚀,震动测试后焊点无脱落,环境适应性优异。

长期稳定性测试:将优化后生成器连续运行 72 小时(生成 组随机数),每小时抽样 100 组计算核心指标,结果显示:各指标均稳定在目标范围内,无漂移(如 “0” 占比始终在 49.98%-50.02% 之间,偏差≤0.02%),生成器长期运行时随机特性保持稳定,无性能衰减,满足设备长时间值守需求。

2 月 14 日晚,团队完成《随机数生成器优化效果综合验证报告》,汇总 1800 组测试数据(1000 次优化后测试 + 800 次环境验证),附 32 张示波器波形图、24 份数据统计表,确认优化后的随机数生成器完全满足设计目标,不可预测性、环境适应性、长期稳定性均达到军用标准,可集成至密钥动态生成器。

九、优化成果的集成与标准化

2 月 15 日,陈工团队将优化后的随机数生成器原型交付王工团队,与密钥动态生成器其他模块(时间戳单元、密钥运算单元)开展集成测试,重点验证接口兼容性与协同运行效果,确保优化成果无缝融入系统。

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