Генераторы случайных чисел (ГСЧ) важнейший элемент многих процессов, связанных с компьютерными программами. Они используются в приложениях криптографии, в имитационном моделировании, в машинном обучении, в программах связанных с информационной безопасностью. Также ГСЧ используются и в лотереях (правильней даже сказать не только в лотереях, а вообще в гемблинге) и эта сфера их применения, пожалуй, наиболее известна.
При этом многим неясно, как генератор случайных чисел формирует выигрышные комбинации, и как вообще этот процесс выглядит. Чтобы прояснить всё это, я воспользовался приглашением Национальной лотереи и посетил место, где расположен один из ГСЧ компании.
Распределение и дублирование
Национальная лотерея использует генератор случайных чисел швейцарской компании ID Quantique, специализирующейся на исследованиях и производстве в области квантовой криптографии, мировым лидером в этой сфере.
Компания ID Quantique создана в Швейцарии, в 2001 году, четырьмя учеными из Женевского университета, работавшими над исследовательскими проектами по демонстрации возможностей квантового распределения ключей (или QKD, более известного как квантовая криптография). В конце 2003 года IDQ разработала первые продукты QKD для центров обработки данных и провела первые тестовые реализации. С 2010 года IDQ внедряет квантово-безопасные крипторешения как на коммерческих, так и на государственных рынках по всему миру. В 2014 году генератор истинных случайных чисел Quantis от IDQ стал первым QRNG, прошедшим проверку случайности немецкого BSI AIS31
ГСЧ расположен в Центре обработки данных российской технологической компании, предоставляющей услуги системной интеграции и управляемых B2B-сервисов.
Сервисные стойки в Центре обработки данных. В одной из таких стоек ГСЧ для Национальной лотереи
Благодаря сотрудничеству двух компаний обеспечивается максимальная надежность и защита данных, генерируемых ГСЧ. Также благодаря ппредоставляемому стороннему сервису гарантируется бесперебойная работа ГСЧ и возможность круглосуточного физического доступа уполномоченного от Национальной лотереи сотрудника, плюс этот процесс полностью контролируется: любое посещение протоколируется, а серверная стойка с находящимся в ней ГСЧ находится под постоянным видеонаблюдением.
Уникальное фото: тот самый ГСЧ
Принцип случайности
Существуют два типа генераторов случайных чисел – программные и аппаратные. Программные генераторы случайных чисел (PRNG) используют математические алгоритмы для генерации случайных чисел, инициализируя алгоритм «начальным» значением, полученным в результате некоторых повторяющихся операций на компьютере. Но, получить полностью случайное начальное значение чрезвычайно сложно, поскольку большинство таких операций предоставляют начальные числа только с небольшим диапазоном значений.
Аппаратные (или «истинные») генераторы случайных чисел (TRNG) не требуют начальных чисел, поскольку аппаратные случайные числа не являются вычисляемыми значениями. В данном случае числа, генерируемые оборудованием, представляют собой оцифрованные снимки естественного шума. Поскольку не существует алгоритма и повторяющихся последовательностей чисел, даже если хакер сможет определить одно число, он не сможет использовать его для предсказания каких-либо будущих чисел. По этой причине аппаратные генераторы известны как генераторы истинно случайных чисел.
Самые надежные процессы основаны на квантовой физике, которая принципиально случайна. Фактически внутренняя случайность поведения субатомных частиц на квантовом уровне является одним из немногих полностью случайных процессов в природе. Связав результат RNG со случайным поведением квантовой частицы, можно гарантировать действительно беспристрастную и непредсказуемую систему за счет живой проверки чисел и мониторинга оборудования.
Именно так, используя принцип квантовой случайности, работает ГСЧ от ID Quantique, генерируя числа для Национальной лотереи.
ГСЧ и лототроны
Понятно, что использование ГСЧ для формирования выигрышных комбинаций, для многих всё равно остается не совсем прозрачным процессом. Справедливости ради стоит признать, что даже физическая демонстрация используемого оборудования мало приближает к пониманию сути. Но, нельзя не отметить, что стремление Национальной лотереи к открытости и прозрачности дело более чем похвальное и встреча, организованная для показа ГСЧ это подтверждает.
Скоро мы расскажем и про лототроны Национальной лотереи, это будет еще более интересно!