Generador números aleatorios

Este generador de números aleatorios crea un número entero aleatorio. Puedes trabajar con números enteros muy grandes de hasta unos pocos miles de dígitos.

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¿Qué son los números aleatorios?

Un número aleatorio es un número elegido de un grupo de números limitados o ilimitados que no tiene un patrón discernible para la predicción. El conjunto de números casi siempre es independiente entre sí. Sin embargo, el conjunto de números puede seguir una distribución específica. Por ejemplo, la altura de los estudiantes en una escuela tiende a seguir una distribución normal alrededor de la altura media.

Si la altura de un estudiante se elige al azar, el número elegido tiene más probabilidades de estar más cerca de la altura media que si se clasifica como muy alto o muy bajo. Los generadores de números aleatorios anteriores suponen que los números generados son independientes entre sí y se distribuirán uniformemente en todo el rango de valores posibles.

Un generador de números aleatorios, como los anteriores, es un dispositivo que puede generar uno o muchos números aleatorios dentro de un alcance definido. Los generadores de números aleatorios pueden estar basados ​​en hardware o generadores de números pseudoaleatorios. Los generadores de números aleatorios basados ​​en hardware pueden implicar el uso de un dado, una moneda para lanzar o muchos otros dispositivos.

Un generador de números pseudoaleatorios es un algoritmo para generar una secuencia de números cuyas propiedades se aproximan a las propiedades de secuencias de números aleatorios. Los generadores de números aleatorios basados ​​en computadora son casi siempre generadores de números pseudoaleatorios.

Sin embargo, los números generados por generadores de números pseudoaleatorios no son verdaderamente aleatorios. Asimismo, nuestros generadores anteriores también son generadores de números pseudoaleatorios.

Los números aleatorios generados son suficientes para la mayoría de las aplicaciones, pero no deben utilizarse con fines criptográficos. Los verdaderos números aleatorios se basan en fenómenos físicos como el ruido atmosférico, el ruido térmico y otros fenómenos cuánticos. Los métodos que generan números aleatorios verdaderos también implican la compensación de posibles sesgos causados ​​por el proceso de medición.

Aplicaciones y usos prácticos de los números aleatorios

Los generadores de números aleatorios tienen aplicaciones en juegos de azar , muestreo estadístico , simulación por computadora , criptografía , diseño completamente aleatorio y otras áreas donde es deseable producir un resultado impredecible. Generalmente, en aplicaciones que tienen la imprevisibilidad como característica primordial, como en las aplicaciones de seguridad, los generadores de hardware generalmente se prefieren a los algoritmos pseudoaleatorios, cuando es factible.

Los generadores de números aleatorios son muy útiles en el desarrollo de simulaciones del método Monte Carlo , ya que la depuración se ve facilitada por la capacidad de ejecutar la misma secuencia de números aleatorios de nuevo partiendo de la misma semilla aleatoria . También se utilizan en criptografía, siempre que la semilla sea ​​secreta. El remitente y el receptor pueden generar el mismo conjunto de números automáticamente para usarlos como claves.

La generación de números pseudoaleatorios es una tarea importante y común en la programación de computadoras. Si bien la criptografía y ciertos algoritmos numéricos requieren un grado muy alto de aleatoriedad aparente , muchas otras operaciones solo necesitan una cantidad modesta de imprevisibilidad. Algunos ejemplos simples podrían ser presentar a un usuario una «cita aleatoria del día» o determinar en qué dirección podría moverse un adversario controlado por computadora en un juego de computadora. Se utilizan formas más débiles de aleatoriedad en algoritmos hash y en la creación de algoritmos de búsqueda y clasificación amortizados .

Algunas aplicaciones que a primera vista parecen adecuadas para la aleatorización , de hecho, no son tan sencillas. Por ejemplo, un sistema que selecciona «aleatoriamente» pistas de música para un sistema de música de fondo solo debe aparecer al azar, e incluso puede tener formas de controlar la selección de música: un verdadero sistema aleatorio no tendría restricciones para que el mismo elemento aparezca dos o tres veces seguidas.

¿Qué son los números pseudoaleatorios?

Como alternativa a los números aleatorios «verdaderos», el segundo método para generar números aleatorios implica algoritmos computacionales que pueden producir resultados aparentemente aleatorios.

¿Por qué aparentemente al azar? Porque los resultados finales obtenidos están de hecho completamente determinados por un valor inicial también conocido como valor semilla o clave . Por lo tanto, si conociera el valor de la clave y cómo funciona el algoritmo, podría reproducir estos resultados aparentemente aleatorios.

Los generadores de números aleatorios de este tipo se denominan con frecuencia generadores de números pseudoaleatorios y, como resultado, generan números pseudoaleatorios.

Aunque este tipo de generador normalmente no recopila datos de fuentes de aleatoriedad natural, dicha recopilación de claves puede hacerse posible cuando sea necesario.

Comparemos algunos aspectos de los verdaderos generadores de números aleatorios o TRNG y los generadores de números pseudoaleatorios o PRNG .

Los PRNG son más rápidos que los TRNG. Debido a su naturaleza determinista, son útiles cuando necesita reproducir una secuencia de eventos aleatorios. Esto ayuda mucho en las pruebas de código, por ejemplo.

Por otro lado, los TRNG no son periódicos y funcionan mejor en roles sensibles a la seguridad, como el cifrado.

Un período es el número de iteraciones por las que pasa un PRNG antes de que comience a repetirse. Por lo tanto, en igualdad de condiciones, un PRNG con un período más largo requeriría más recursos informáticos para predecir y descifrar.

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