网络安全技术 二元序列随机性检测方法

一、核心指标体系梳理

• 频数检验：P值阈值≥0.01，显著性水平α固定为0.01
• 块内频数检验：块长M限定为100或200，子块数b≥8，单块P值判定同频数检验
• 游程检验：期望分布偏差容限≤0.05，卡方统计量需低于临界值χ²₀.₀₁
• 矩阵秩检验：秩偏差绝对值Δ≤2，满秩概率≥99.8%，模2行列式校验通过
• 频谱检验：DFT超限频点比例阈值N_limit=0.05N，N为有效比特长度
• 模板匹配检验：重叠与非重叠模板长度m∈[6,10]，匹配频次Z值服从标准正态分布
• 线性复杂度检验：Lempel-Ziv复杂度偏离阈值δ≤0.05，收敛比R≥0.95

二、关键参数精准释义

注：全量检测均建立在原假设H₀为独立同分布均匀随机源的前提之上。

三、参数合格区间界定

1. 单参数合规域：P值∈[0.01,1.00)为合格；游程卡方值严格小于χ²临界值。频谱超限比必须≤0.05。
2. 样本量约束：有效输入长度n≥10⁶ bit。n<10⁵时禁止启用频谱与模板检验，矩阵检验降维至32阶。
3. 组合通过准则：全十五项检测综合通过率≥99%。允许单参数P值∈[0.005,0.01)临界漂移，漂移项总数≤2。
4. 强制不合格线：频数统计量|Vₙ|/√n大于3.525，或频谱比大于0.06，或复杂度比L/n小于0.45，立即终止并标记失效。

四、参数管控实操建议

• 数据预处理：二进制流强制按字节边界截取，尾部补零对齐，严禁直接截断高频位以防范频谱泄漏。
• 滑动窗口监控：长序列采用非重叠分块计算，块长固定为十的六次方，记录P值极差与标准差。极差大于0.15触发源端复核。
• 偏差定位机制：P值持续小于0.02时，隔离硬件噪声熵源与后处理算法；线性复杂度异常需校验LFSR特征多项式阶跃响应。
• 基线校准策略：建立滚动P值分布库，连续批次均值漂移大于0.01时启动Mann-Whitney非参数检验，确认偏移后重置阈值基线并更新置信区间。