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公開番号2025134601
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-17
出願番号2024106532
出願日2024-07-02
発明の名称血液サンプルを基に乱数を生成するシステム及びそれを利用した方法
出願人ケーエヌユー-インダストリーコーポレーションファウンデーション,KNU-INDUSTRY COOPERATION FOUNDATION
代理人弁理士法人ITOH
主分類G06F 7/58 20060101AFI20250909BHJP(計算;計数)
要約【課題】高速乱数生成が可能でありながらもコストの効率性を極大化し、かつ、血液サンプルを基に生成された乱数のランダム性を向上させることで、生成された乱数の信頼性を担保するシステム及び方法を提供する。
【解決手段】血液サンプルを基に乱数を生成するシステムは、予め設定された血液サンプルを供給するサンプルローディングモジュールとサンプルローディングモジュールによって提供され、予め指定された関心領域(region of interest、ROI)に移動させた血液サンプルを対象に光を照射する光照射モジュールと、光照射モジュールを利用し、関心領域に位置する血液サンプルの画像を予め設定された方式でキャプチャすることで、原本スペックル(speckle)画像を獲得する画像生成モジュールと、画像生成モジュールから生成された原本スペックル画像を予め設定された方式で処理して乱数を生成する乱数生成モジュールと、を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
血液サンプルを基に乱数を生成するシステムであって、
予め設定された血液サンプルを供給するサンプルローディングモジュールと、
前記サンプルローディングモジュールによって提供された血液サンプルに光を照射する光照射モジュールであって、予め指定された関心領域（ＲＯＩ）に移動させた血液サンプルを対象に光を照射する光照射モジュールと、
前記光照射モジュールを利用し、前記関心領域に位置する血液サンプルの画像を予め設定された方式でキャプチャすることで、原本スペックル画像を獲得する画像生成モジュールと、
前記画像生成モジュールから生成された前記原本スペックル画像を予め設定された方式で処理して乱数を生成する乱数生成モジュールと
を含むシステム。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記乱数生成モジュールは、
前記原本スペックル画像を構成するピクセル値を対象に０または１のビットに分類する二進化過程を行い、二進化画像を生成する二進化画像生成部を含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記乱数生成モジュールは、
前記二進化画像生成部によって獲得された二進化画像を対象に、フォン・ノイマン後処理方式を適用することで第１処理画像を生成するフォン・ノイマン抽出部を更に含む、
請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記フォン・ノイマン抽出部は、
前記第１処理画像を対象に、２Ｐ－ＴＯ－ＶＮ（Ｔｗｏ－ＰａｓｓＴｕｐｌｅ－ＯｕｔｐｕｔｖｏｎＮｅｕｍａｎｎ）方式を更に適用することで第２処理画像を生成する
請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記フォン・ノイマン抽出部は、
１Ｐ－ＴＯ－ＶＮ（Ｏｎｅ－ＰａｓｓＴｕｐｌｅ－ＯｕｔｐｕｔｖｏｎＮｅｕｍａｎｎ）方式を適用し、
２つのビットを一つのセットにして予め設定された方式で処理し、前記予め設定された方式は一つのセットが同じビットの重複であれば前記セットを除去する方式である、
請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記フォン・ノイマン抽出部は、
一つのセットが同じビットの重複であって、前記セットが除去された残りのビットを基準に、互いに異なるビットでセットが構成される場合、前記セットを構成する第１及び第２ビットのうち第１または第２ビットのみを維持する、
請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記フォン・ノイマン抽出部は、
前記１Ｐ－ＴＯ－ＶＮ方式によって、除去されたセットをクアッド（Ｑｕａｄ）に更にグルーピングし、前記クアッドは第１セット及び第２セットで構成され、前記第１及び第２セットの異同に基づいて前記第１及び第２セットを除去するか又は維持するかを決定する、
請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記フォン・ノイマン抽出部は、
前記第１及び第２セットが互いに異なる場合、前記第１及び第２セットを更に復元させる、
請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記乱数生成モジュールは、
前記二進化画像生成部によって生成された二進化画像を対象に、画像スクランブリングを行って前処理画像を生成する画像スクランブリング部を更に含み、
前記フォン・ノイマン抽出部は、
前記画像スクランブリング部によって生成された前記前処理画像を対象に第１及び第２処理画像が生成される、
請求項４に記載のシステム。
【請求項１０】
血液サンプルを基に乱数を生成する方法であって、
（ａ１）サンプルローディングモジュールによって予め設定された血液サンプルを供給するステップと、
（ａ２）光照射モジュールによって前記サンプルローディングモジュールによって提供された血液サンプルに光を照射するステップであって、予め指定された関心領域に移動させた血液サンプルを対象に光を照射するステップと、
（ａ３）前記光照射モジュールを利用し、前記関心領域に位置する血液サンプルの画像を予め設定された方式でキャプチャすることで、原本スペックル画像を獲得するステップと、
（ａ４）前記ステップ（ａ３）で生成された前記原本スペックル画像を予め設定された方式で処理して乱数を生成するステップと
を含む方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は血液サンプルを基に乱数を生成するシステム及びそれを利用した方法に関し、より詳しくは、２Ｐ－ＴＯ－ＶＮ（Ｔｗｏ－ＰａｓｓＴｕｐｌｅ－ＯｕｔｐｕｔｖｏｎＮｅｕｍａｎｎ）方式が適用された乱数生成システムに関する技術である。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
この部分に記述された内容は単に本実施例に関する背景情報を提供するだけであって、従来技術を構成するものではない。
【０００３】
インターネットをはじめとする有無線通信の使用の急速に拡大されるにつれ、通信ネットワークのセキュリティ問題は国家、企業、金融上の重要機密の保護及び個人のプライベートの保護の側面でその重要性が次第に増大しつつある。ＰＳＡなど数学的な計算複雑性に基づく暗号システムは量子コンピュータが開発されれば根本的に解読が可能であると判断されるため、その対策が求められている。
【０００４】
計算複雑性に基づく暗号システムに比べ、ワンタイムパッド（ＯｎｅＴｉｍｅＰａｄ：ＯＴＰ）を利用した暗号方式は最も安全な暗号方式と知られている。ワンタイムパッドを利用してストリーム暗号（ＳｔｒｅａｍＣｉｐｈｅｒ）を生成すれば、迅速で安全に暗号化された通信を行い得る。このようなワンタイムパッドを生成するために、乱数生成器（ＲａｎｄｏｍＮｕｍｂｅｒＧｅｎｅｒａｔｏｒ、ＲＮＧ）が使用される。
【０００５】
乱数生成器システムの進化と持続的な開発は、暗号化分野の未来のための重要な礎となっている。このようなＲＮＧシステムは予測が難しいだけでなく、殆ど不可能なキーを生成する役割のため全ての暗号化システムの中枢となっている。
【０００６】
このような予測不可能性は、今日のデジタル世界で必要な機能である高いレベルのセキュリティを保障し得る。乱数生成器には主にアルゴリズムと物理的という２つの類型がある。擬似乱数生成器（ＰｓｅｕｄｏＲａｎｄｏｍＮｕｍｂｅｒＧｅｎｅｒａｔｏｒｓ、ＰＲＮＧ）とも知られているアルゴリズム生成器は、複雑な数学公式を使用して一連の数字を生成する。
【０００７】
ＰＲＮＧは便利で効率的であるが、生成された乱数はランダム性テストを通過しても逆設計及び予測が可能であるという短所がある。それに対し、物理的（または実際）乱数生成器は確率論的物理的プロセスからランダム性を導出し得る。このようなプロセスは完全な情報で理論的に予測可能であるが、時間及び計算リソースの制限のため実質的には予測できない。
【０００８】
ＲＮＧはこのような特性のため、キーの生成、デジタル署名の生成、暗号化のための初期化ベクトル、セキュリティ保存のためのソルト値の生成をはじめとする多様なサイバーセキュリティ作業で主な役割をし、ＩｏＴドメインを超えて相互連結されたシステムのサイバーセキュリティ要求事項を解決し得る。
【０００９】
新しく浮かび上がっている関心分野のうち一つは、セキュリティ強化のために光学的物理的な複製防止機能を使用することである。ＤｉＦａｌｃｏなどの研究。シリコンチップによって促進される乱れているシステムは完璧な秘密性を備えた暗号化システムを達成するために活用され得ることを示している。
【００１０】
しかし、物理基盤のＲＮＧには固有な課題があるということに留意することが重要である。例えば、ラバランプから任意のパターンをキャプチャすることは革新的な方法であるが、帯域幅が制限されている。発光ダイオードと携帯電話のカメラを使用する他の方法は、光の量子変動からランダム性をキャプチャするが、設定が非常に複雑である。よって、ＲＮＧシステムの環境は最近数年間変化を経ており、人為的に生成された従来のＲＮＧには固有のセキュリティ脆弱点が含まれていることが明らかになっている。
（【００１１】以降は省略されています）

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