NIST SP 800-90Ar1 Recommendation for Random Number Generation ... 分析与摘选之一

本文分析了NISTSP800-90系列文档，涵盖随机数生成器的确定性算法、熵源使用推荐及构造指南。深入探讨了DRBG的工作模型，包括关键输入参数如熵输入、nonce、个性化字符串等，以及核心功能如实例化、生成、重新设定和健康测试。

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摘要：本文档对随机数发生器文档NIST SP 800-90系列（包括NIST SP 800-90Ar1、SP 800-90B、SP 800-90C）进行简要分析记录。

关键词：密码模块，随机数发生器，密码算法，工作模式，CTR，杂凑算法，HMAC，熵，密码边界。

NIST SP 800-90系列包括

NIST SP 800-90Ar1 Recommendation for Random Number Generation Using Deterministic Random Bit Generators
NIST SP 800-90B Recommendation for the Entropy Sources Used for Random Bit Generation
NIST SP 800-90C Recommendation for Random Bit Generator (RBG) Constructions

DRBG 模型如图1。

图1 DRBG Functional Model

模块的输入参数

Entropy Input：
1. Instantiate和generate时的输入.
2. 应视为关键安全参数。
3. 从本密码模块内获得，或从另一个密码模块获得（但数据传输需经过安全通道）
Nonce：DRBG
1. 实例化时可选输入.
2. 应具有唯一性，
3. 无需保密
4. 应视为关键安全参数
5. 在密码模块边界内生成（不能出密码模块）
Personalization string:.
1. 实例化时的可选参数（即可为空串），
2. 确保唯一性
3. 从密码模块内部或密码模块外部获取
Additional input：reseed和输出随机比特时的可选输入
1. reseed和generate时的可选参数（即可为空串），
2. 从密码模块内部或密码模块外部获取

模块的五个函数

Instantiate function: DRBG实例化。输入entropy input、nonce、personalization string创建seed，seed创建DRBG内部状态。
generate function：生成随机比特，利用输入的additional input 和当前状态生成所需的随机比特，同时更新内部状态。
reseed function：重新设定DRBG内部状态。输入新的entropy input、additional input，并与当前内部状态一起生成新的seed，再由seed创建新的内部状态。
uninstantiate function：反初始化，清除内部状态。

health test function：测试DRBG正确性。