bakalářská práce

Bezpečnost generátorů náhodných čísel

Text práce 2.34 MB

Autor práce: Bc. Kryštof Mikeska

Ak. rok: 2025/2026

Vedoucí: prof. Ing. Jan Hajný, Ph.D.

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

Abstrakt:

Tématem bakalářské práce je testování kvantových generátorů náhodných čísel pomocí statistických testovacích baterií. Práce se věnuje popisu a instalaci testovaných zařízení Quantis USB 4M, Quantis PCIe 240M a Quantis Appliance i použitých testovacích nástrojů a následnému testování, hodnocení výstupů zařízení a jejich vzájemnému porovnání.

Klíčová slova:

QRNG, RNG, generátor náhodných čísel, Quantis, NIST STS, Dieharder, TestU01, BoolTest, CoolTest

Termín obhajoby

16.06.2026

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

Průběh obhajoby

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.

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Informační bezpečnost (BPC-IBE)

Složení komise

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)

Posudek vedoucího
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. Výsledný počet bodů navržený vedoucím: 95

Známka navržená vedoucím: 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. Otázky k obhajobě:
  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.
Výsledný počet bodů navržený oponentem: 90

Známka navržená oponentem: A

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová