硬体乱数生成器查看源代码讨论查看历史

硬体乱数生成器 图片来自szlin

于计算机科学中，硬件随机数生成器（hardware random number generator），或真随机数生成器（True Random Number Generator, TRNG）是一种通过物理过程而不是计算机程序来生成随机数的设备。这样的设备通常是基于一些能生成低等级、统计学随机的“噪声”信号的微观现象，如热力学噪声、光电效应和量子现象。这些物理过程在理论上是完全不可预测的，并且已经得到了实验的证实。硬件随机数生成器通常由换能器、放大器和模拟数字转换器组成。其中换能器用来将物理过程中的某些效果转换为电信号，放大器及其电路用来将随机扰动的振幅放大到宏观级别，而模拟数字转换器则用来将输出变成数字，通常是二进制的零和一。通过重复采样这些随机的信号，一系列的随机数得以生成。

随机数据生成器也可以建立在“随机”的宏观过程基础上，比如基于掷硬币、骰子、轮盘和彩票摇奖机。这些现象中的不可预测性可由动力系统和混沌理论证明。虽然在经典力学中宏观过程都是决定论的，但一个设计良好的此类设备是无法在现实生活中被预测的，因为它的每次使用都依赖于敏感的初始条件。

虽然骰子传统上被用作赌博的工具或角色扮演游戏中的“随机”元素，但早在1890年，维多利亚时代科学家弗朗西斯·高尔顿就描述了一种用骰子来产生科学研究用的随机数的方法。

硬件随机数生成器通常每秒只能产生很有限的随机比特，这意味着它是相对较慢的。为了提高数据产生效率，它们都常被用来生成伪随机数生成器 的“种子”，并以此生成伪随机的输出序列。