blog

Генерация псевдослучайных чисел – это создание произвольной числовой последовательности с помощью заданного детерминированного алгоритма, элементы которой хотя и подчиняются некоторому распределению, но, тем не менее, в большинстве ситуаций могут быть использованы в качестве случайных.

Наличие класса псевдослучайных чисел связано с тем, что программно создаваемые генераторы случайных чисел устроены так, что при их многократном вызове рано или поздно будет начинать прослеживаться некоторая закономерность в появлении каждого последующего случайного числа (что вызвано зацикливаемостью алгоритмов и зачастую предсказуемостью используемых в них формул для генерации этих чисел). Поэтому истинно случайными они уже не будут являться, и их называют псевдослучайными числами.

В целом назначение этих чисел такое же, как и у случайных чисел (последовательности которых невозможно предугадать и вообще повторно воспроизвести), поэтому по своим свойствам псевдослучайные числа должны быть максимально приближены к истинно случайным числам и иметь схожие с ними статистические свойства.

В алгоритмах генерации псевдослучайных чисел принято использовать некое случайное начальное значение – seed («зерно»), от которого по специальной формуле начинает вычисляться вся последовательность, в то время как для создания последовательности истинно случайных чисел такое «зерно» (то есть входные данные алгоритма) каждый раз заново производится с помощью аппаратных генераторов или программно-аппаратными средствами, такими как различные устройства компьютера. Например, в качестве источников при создании случайной последовательности чисел можно использовать шумы центрального процессора, различные движения компьютерной мыши, интервалы по времени между нажатиями клавиш и, в особенности, системное время. Но скорость получения таких последовательностей обычно бывает медленной, тем более при генерации достаточно больших по объёму последовательностей.

Поэтому на практике обыкновенно используются именно псевдослучайные числа. Но выбор во многом зависит от специфики решаемой задачи. В частности, в задачах из области web-безопасности, связанных с шифрованием и созданием паролей, целесообразнее использовать истинно случайные числа. Тем не менее, при моделировании виртуальной реальности и создании в компьютерных играх эффекта непредсказуемости, а также при решении многих задач криптографии будет удобнее работать именно с псевдослучайными числами.

Источник