Tính độc lập giữa các phép kiểm tra thống kê trong NIST SP 800-22

Authors

  • Hoang Dinh Linh
  • Do Dai Chi
  • Truong Minh Phuong

DOI:

https://doi.org/10.54654/isj.v1i13.132

Keywords:

Pearson's correlation coefficient, mutual information, statistical randomness tests, coverage

Tóm tắt

Tóm tắt—Trong bài báo này, chúng tôi nghiên cứu về sự tương quan giữa các phép kiểm tra thống kê của NIST SP 800-22. Cụ thể, dựa vào một số phương pháp thống kê lý thuyết đã biết [3], [4], [7], [8], [10] (bao gồm: hệ số tương quan Pearson, tỷ số FF, thông tin tương hỗ, độ bao phủ và độ hiệu quả bao phủ), chúng tôi đã phân tích tính tương quan giữa các phép kiểm tra thống kê của NIST SP 800-22 thông qua đánh giá từ kết quả thực nghiệm. Từ kết quả thực nghiệm, chúng tôi đã phát hiện thêm mới mối tương quan giữa một số kiểm tra thống kê trong NIST SP 800-22 trong ngữ cảnh so sánh với các kết quả nghiên cứu đã biết.

Abstract—In this paper, we analysis of the correlation between the statistical tests of NIST SP 800-22 that used as a standard in the evaluation of randomness. More precisely, based on several known theoretical statistical methods in [3], [4], [7], [8], [11] (including: Pearson correlation coefficient, FF ratio, mutual information, coverage and effectiveness of coverage), we analyzed the correlation between statistical tests of NIST SP 800-22 through evaluation of experimental results. Furthermore, our experiment results which are compared to known results show the existence of statistical dependencies between the tests in the NIST SP 800-22 that have not been previously detected.

References

Lawrence E Bassham III, Andrew L Rukhin, Juan Soto, James R Nechvatal, Miles E Smid, Elaine B Barker, Stefan D Leigh, Mark Levenson, Mark Vangel, David L Banks, et al. Sp 800-22 rev. la. a statistical test suite for random and pseudorandom number generators for cryptographic applications. National Institute of Standards & Technology, 2010.

Thomas M Cover. Elements of information theory. John Wiley & Sons, 2006.

ALI DOGANAKSOY, Fatih Sulak, MUHIDDIN UGUZ, OKAN SEKER, and Ziya Akcengiz. Mutual correlation of nist statistical randomness tests and comparison of their sensitivities on transformed sequences. Turkish Journal of Electrical Engineering & Computer Sciences, 25(2):655-665, 2017.

A Dognaksoy, Baris Ege, and Koksal Mus. Extended results for independence and sensitivity of nist randomness tests. In Information Security and Cryptography Conference, ISC Turkey, 2008.

Carmina Georgescu, Emil Simion, Alina-Petrescu Nita, and Antonela Toma. A view on nist randomness tests (in) dependence. In 2017 9th International Conference on Electronics, Computers and Artificial Intelligence (ECAI), pages 1--4. IEEE, 2017.

Peter Hellekalek and Stefan Wegenkittl. Empirical evidence concerning aes. ACM Transactions on Modeling and Computer Simulation (TOMACS), 13(4):322-333, 2003.

Jorge Augusto Karell-Albo, Carlos Miguel Legón-Pérez, Evaristo José Madarro-Capó, Omar Rojas, and Guillermo Sosa-Gomez. Measuring independence between statistical randomness tests by mutual information. Entropy, 22(7):741, 2020.

Onur Kos;ak. A unified evaluation of statistical randomness tests and experimental analysis of their relations. 2016.

Hoàng Đình Linh, Nguyễn Văn Long. Một tinh chỉnh hiệu quả cho bộ tạo đãy giả ngẫu nhiên massey-rueppel hướng phần cứng. Journal of Science and Technology on Information security, ISSN 2616-9570, 06(02):10-17, 2017.

Juan Soto and Juan Soto. Randomness testing of the advanced encryption standard candidate algorithms. US Department of Commerce, Technology Administration, 1999.

Fatih Sulak, MUHiDDiN UGUZ, Onur Kocak, and ALi DOGANAKSOY. On the independence of statistical randomness tests included in the nist test suite. Turkish Journal of Electrical Engineering & Computer Sciences, 25(5):3673-3683, 2017.

Meltem Sonmez Turan, Ali DoGanaksoy, and Serdar Bozta§. On independence and sensitivity of statistical randomness tests. In International Conference on Sequences and Their Applications, pages 18-29. Springer, 2008.

Downloads

Published

2022-01-12 — Updated on 2022-01-12

How to Cite

Linh, H. Đình, Chí, Đỗ Đại, & Phương, T. M. (2022). Tính độc lập giữa các phép kiểm tra thống kê trong NIST SP 800-22. Journal of Science and Technology on Information Security, 1(13), 21-34. https://doi.org/10.54654/isj.v1i13.132

Issue

Section

Papers