Bachelor's Thesis

Security of Random Number Generators

Final Thesis 2.34 MB

Author of thesis: Kryštof Mikeska

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: prof. Ing. Jan Hajný, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. Lukáš Malina, Ph.D.

Abstract:

The topic of this bachelor’s thesis is the testing of quantum random number generators using statistical test batteries. The thesis focuses on the description and installation of the tested devices Quantis USB 4M, Quantis PCIe 240M, and Quantis Appliance, as well as the used testing tools, followed by testing, evaluation of the device outputs, and their mutual comparison.

Keywords:

QRNG, RNG, random number generator, Quantis, NIST STS, Dieharder, TestU01, BoolTest, CoolTest

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student prezentoval výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Student obhájil bakalářskou práci a odpověděl na otázky členů komise a oponenta. Otázky: Z jakého důvodu selhal Sstring Run test u testování souborů 1000 MB? Existují na trhu i jiné dostupné QRNG od jiných výrobců než od společnosti ID Quantique? Uveďte případně další zařízení a jejich základní parametry.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Information Security (BPC-IBE)

Composition of Committee

prof. Ing. Jan Hajný, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Pavel Mašek, Ph.D. (místopředseda)
Mgr. Václav Stupka, Ph.D. (člen)
Ing. Adrián Tomašov, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Dvořák, Ph.D. (člen)
Ing. David Kohout, Ph.D. (člen)
Ing. Vojtěch Sikora (člen)

Supervisor’s report
prof. Ing. Jan Hajný, Ph.D.

Bakalářská práce je zaměřena na oblast kvantových generátorů náhodných čísel. Úkolem bylo zprovoznit a otestovat tři druhy generátorů a vzájemně je porovnat. Cíle práce považuji za zcela splněné.

Práce má logickou strukturu, obsahuje všechny podstatné části, je dobře čitelná a bez výrazných formálních nedostatků. Výsledky jsou vhodně prezentovány, k testování byly využity všechny běžné testy a jejich výsledky jsou přehledně shrnuté.

Student pracoval samostatně, výsledky pravidelně konzultoval. Rozsah práce je velmi nadprůměrný, zejména díky přílohám obsahující podrobnosti k testování. Výsledky jsou velmi dobře použitelné pro další výzkum a vývoj. Práce s literaturou odpovídá požadavkům na tento typ dokumentu.

Celkově považuji práci za velmi zdařilou a navrhuji hodnocení A/95b. Points proposed by supervisor: 95

Grade proposed by supervisor: A

Bakalářská práce se zabývá testováním a ověřováním generátorů náhodných čísel (RNG) se zaměřením na kvantové generátory QRNG. V práci jsou výstižně popsány základní pojmy a principy generátorů TRNG, PRNG a QRNG. Dále jsou představena testovaná zařízení pro generování náhodných čísel, jejich funkce a postup instalace. V práci jsou představeny i standardizované testovací baterie NIST SP 800-22, Dieharder, TestU01 i nástroje, které jsou využity v rámci praktického ověření generátorů, které je představeno v 4. kapitole. Vzhledem k praktické povaze práce je celkový rozsah dokumentu dostačující a podrobné výsledky jsou pak umístěny v příloze.

Formální úprava práce je velmi dobrá. V práci se občas vyskytují pouze chyby v interpunkci a menší formální nedostatky. Jazyková úroveň je velmi dobrá. Práce s literaturou je na dobré úrovni. Práce je spíše praktická a obsahuje celkově 24 referencí.

Dosažené výsledky měření rychlosti generování dat a úspěšnosti jednotlivých generátorů v testovacích sadách jsou prezentovány formou tabulek. Tabulky ve 4. kapitole často obsahují stejné hodnoty. Avšak ojedinělá selhání by bylo dobré barevně odlišit pro zlepšení orientace. Tabulky v podkapitole 4.3 u Quantis Appliance změnily rozložení, což mírně snížilo přehlednost. Celková odborná úroveň práce je ale velmi dobrá a výsledky představují praktické parametry generátorů QRNG.

Celkově se jedná o kvalitní bakalářskou práci, kterou doporučuji k obhajobě s celkovým hodnocením 90 bodů / A. Topics for thesis defence:
  1. Z jakého důvodu selhal Sstring Run test u testování souborů 1000 MB?
  2. Existují na trhu i jiné dostupné QRNG od jiných výrobců než od společnosti ID Quantique? Uveďte případně další zařízení a jejich základní parametry.
Points proposed by reviewer: 90

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová