Durchbruch: Informatiker generieren echte Zufallszahlen am Rechner

Die meisten Menschen dürften eine Nachricht von der University of Texas eher mit gelangweiltem Schulterzucken hinnehmen - diverse Informatiker und Kryptographie-Experten sind hingegen ziemlich aufgeregt: Es ist gelungen, mit überschaubarem Aufwand echte Zufallszahlen mit dem Computer zu erzeugen.
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Zufallszahlen werden für verschiedene Anwendungen benötigt - unter anderem auch, um eine sichere Verschlüsselung hinzubekommen. In der Vergangenheit sind bereits reihenweise Krypto-Verfahren geknackt worden, weil sie mit einem Zufallsgenerator arbeiteten, dessen Ergebnisse dann doch irgendwie vorhersehbar waren.

Denn auch wenn die Erzeugung einer zufälligen Zahl uns trivial erscheint, da wir dafür lediglich einen Würfel werfen müssen, ist dies in der Informatik ein hochkompliziertes Problem. Denn Computer folgen stets strikt einem Programm und berechnen beispielsweise einen vorgegeben Algorithmus. Von ihrer grundlegenden Natur her, sind die Maschinen daher schlicht nicht dafür gemacht, ein zufälliges Ergebnis auszuwerfen.

Bisher gab es daher zwei Lösungen, die beide auch ihre Nachteile mit sich brachten. So konnte man einen Pseudo-Random Number Generator (PRNG) einsetzen, dessen Ergebnisse zumindest zufällig wirkten. Die Frage war hier, ob der Algorithmus kompliziert genug ist, um zu verhindern, dass ein Angreifer letztlich doch nachvollziehen kann, wie die Ergebnisse zustande kommen. True Random Number Generators (TRNGs), echte Zufallszahlen, holte man hingegen meist aus einem externen Prozess - beispielsweise, indem man den Nutzer zufällige Mausbewegungen vollführen ließ. Das erforderte aber eben eine Interaktion mit Anwendern und in manchen Bereichen ist dies schlicht nicht möglich.

Ergebnis von 20 Jahren Forschung

Der Informatik-Professor David Zuckerman will nun aber in Zusammenarbeit mit seinem Studenten Eshan Chattopadhyay ein neues Verfahren gefunden haben, mit dem sich mit recht geringem Aufwand echte Zufallszahlen mit dem Computer generieren lassen sollen. Ihre Arbeit wurde schon vor einigen Wochen präsentiert, hat inzwischen aber auch die Prüfungen durch verschiedene andere Fachleute bestanden. Der Tenor ist einhellige Begeisterung.

In dem Verfahren werden im Grunde zwei verschiedene Quellen für Pseudo-Zufallszahlen herangezogen. Diese werden dann so miteinander kombiniert, dass eine Sequenz von Nummern entsteht, die als echte Zufallszahlen angesehen werden können. Sprich: Es ist bewiesenermaßen nicht möglich, vorherzusagen, welcher Wert an der nächsten Stelle kommt. Wie Zuckerman ausführte, habe er sich seit 20 Jahren immer wieder mit dem Problem befasst. "Ich bin begeistert, es nun gelöst zu haben", sagte er.

Durch das neue Verfahren soll es nicht nur möglich werden, wesentlich bessere Kryptographie-Systeme zu entwickeln. Die Zufallszahlen werden auch in anderen Bereichen dringend benötigt - etwa bei der Simulation von Systemen, bei denen an der Basis viele kleine Zufälle zusammenwirken - wie beispielsweise bei der Entwicklung des Wetters. Zahlen, Glücksspiel, Lotto PolytronikDigital