Коллектив Авторов - Цифровой журнал «Компьютерра» № 84

Вот таким разве образом могу я попасть в избранный круг. Но ожидаемость события – корень квадратный из минус единицы.

Другое дело не ВИПом стать, а ВЫПом. ВЫнужденным Переселенцем. Конечно, сегодня, в эту самую минуту Гвазда представляет собой место спокойное, этакий островок имени Деда Мазая, и переселенцы, спасаясь от разлива, устремляются не отсюда, а сюда. Сегодня уже не так бойко, как десять лет назад, но всё же, всё же…

Здесь они надолго остаются редко: Москва манит их, Санкт-Петербург, но в тех городах легализоваться труднее, потому переселенцы документами обзаводятся здесь и в бумажном виде живут здесь же, а в телесном – в столицах или поблизости, возвращаясь в Гвазду для продления бумаг, получения очередной порции препаратов, тормозящих развитие ВИЧ-инфекции (откуда я их истории, собственно, и узнаю), по иным нуждам.

Но это сегодня. Что будет завтра, не знаю. Может, и придётся податься в вынужденные переселенцы, в ВЫПы, или, подгоняя неблагозвучную аббревиатуру к ложу великого и могучего, в выпи. Почему нет, судьбы выпи и вынужденного переселенца во многом схожи. И первые и вторые «в суровые зимы, когда замерзают все водоёмы, гибнут», если не подадутся в края поприветливее. Причины, понуждающие добропорядочного тучного бюргера стать тощей осторожной выпью, видны из истории двадцатого, а теперь и двадцать первого века.

Но нетрудно представить и иные факторы, уже не социальные, а биологические, геофизические, наконец, астрономические. Предположим, что вероятность столкновения Земли с малой планетой в 2039 году составит не семь тысячных процента, а девяносто процентов – вот один, успевший набить оскомину, довод в пользу переселения. Или на поверхность планеты выйдут истинные обитатели Земли — магматические существа, описанные Соломоном Наффертом, и тогда жизнь существ белковых превратится в натуральный ад. Опять повод переселяться. Или же…

Впрочем, тут достаточно простора для фантазии: побудить к переселению способно и Солнце, ставшее чуточку теплее, и вулканическая деятельность, порождающая сотни Эйяфьятлайокудлей ежегодно. Но и социальные причины тоже сбрасывать не буду. Идеалисты возжелают покинуть грешную планету и основать Новую Аркадию на принципах разума. Или кто-то услышит Глас Небесный и поведёт избранных в Беловодье отстраивать Китеж-Град. А ещё мизантропы, которым этот мир просто противен.

В общем, бежать будут не по Земле, а с Земли. В Космос. И потому допустимо назвать вынужденного переселенца будущего Космовыпью.

Каждый из нас – потенциальная Космовыпь. Лишь одно мешает перейти из состояния потенциального в состояние кинетическое: отсутствие подходящего ковчега. Химические ракеты, дорогие, маломощные и ненадёжные, не годятся совершенно: все равно, что плыть по океану в медном тазу. Нужны космические корабли вместительные, простые и относительно недорогие. Может быть, и маленькие лодки наподобие папирусной «Ра» Хейердала, и суда побольше, «Мэйфлауер». Гадать о конструкции здесь не стану, отмечу только, что описание оной в жюльверновском духе вполне способно растянуться на несколько глав с постоянными уточнениями и дополнениями на протяжении всей жизни.

Переселяться будут не семь миллиардов человек, и даже не семь миллионов. Семь тысяч смогут и захотят сменить привычную жизнь человека земного на неведомую, полную приключений, опасностей, невзгод и открытий жизнь Космовыпи.

Куда лететь? Разглядываю небо в новоприобретённый телескоп.

К оглавлению

Опубликовано 29 августа 2011 года

Как известно, генераторы случайных чисел, или RNG (от Random Number Generator), обеспечивают работу криптографии. Иначе говоря, играют важнейшую роль в безопасности коммуникаций и защите информации, хранимой в компьютерных устройствах.

Однако детерминированная природа цифрового компьютера такова, что в нём, с технической точки зрения, довольно сложно реализовать хаотический процесс для генерации подлинно случайных чисел. Поэтому и приходится повсеместно применять так называемые PRNG, то есть алгоритмы генерации псевдослучайных чисел, лишь похожих на случайные в той или иной степени. А всякая, даже малейшая, предсказуемость ключей в криптографии – это заведомая слабость, чреватая компрометацией.

Конечно же, разработчиками постоянно предпринимаются попытки исправить эту неприятную ситуацию. Одна из наиболее интересных за последнее время конструкций для «генератора случайностей» была представлена в августе этого года корпорацией Intel – на конференции Hot Chips 23, проходившей в Стэнфордском университете, США.

Инженерам исследовательского центра Intel Circuit Research Lab в г. Хиллсбро, штат Орегон, удалось-таки сконструировать внутри микросхемы настоящий DRNG, или Digital RNG – чисто цифровой (без аналоговых компонентов) генератор случайных чисел, используя исключительно производственные процессы КМОП-технологии.

Чтобы стало понятнее, насколько долгим и непростым был путь к этому успеху, имеет смысл хотя бы вкратце вспомнить предысторию данной разработки.

Первая попытка Intel внедрить в обычные компьютеры генератор подлинно случайных чисел была предпринята в 1999 году, когда появился существенно новый компонент чипсета Firmware Hub. Генератором случайных чисел в этом чипе являлась компактная аналоговая конструкция, работавшая на основе теплового шума, который имеется во всех резисторах электрических схем. Этот хаотический шум усиливался, а формируемый из него дрожащий сигнал изменял период цикла в относительно медленно тикающих часах.

Для каждого из тактов этих беспорядочно тикающих медленных часов схема чипа брала выход от вторых, быстро тикающих часов, которые регулярно и поочередно выдавали два бинарных значения — 0 и 1. В результате беспорядочной выборки значений с этого выхода и получалась случайная последовательность из нулей и единиц генератора.

Один из главных минусов этой схемы заключался в том, что аналоговая конструкция, необходимая для усиления теплового шума, потребляла немало энергии. Хуже того, из-за своих конструктивных особенностей данная схема работала постоянно – вне зависимости от того, нужны ли были для текущей работы компьютера случайные числа или же нет.

Другой существенный минус аналоговых компонентов внутри чипа – это серьёзные проблемы в тех ситуациях, когда приходит время менять производственные технологии, применяемые для изготовления процессоров.

Производственные линии для выпуска интегральных микросхем каждые несколько лет приходится обновлять из-за перехода к более мелким масштабам упаковки транзисторов. Для цифровых схем КМОП-технологии этот переход осуществляется довольно просто, а вот для каждого нового поколения аналоговых схем всё оказывается гораздо сложнее.

Аналоговые схемы требуют дополнительной конструкторской доработки, чтобы обеспечивать нужное соотношение «сигнал-шум». По мере того как происходит движение к наиболее передовым технологиям миниатюризации схем, напряжение питания в этих схемах стабильно понижается.

Это снижение напряжения попутно понижает мощность сигнала – без перемен в шуме устройства. Иначе говоря, понижается и уровень отношения сигнала к шуму, а значит, каждая модернизация неизбежно влечёт за собой тщательную переоценку параметров и комплекс тестирований для RNG. Ясно, что это чрезвычайно неудобно и обременительно.

Принимая во внимание все эти проблемы, в 2008 году конструкторы Intel всерьёз озаботились задачей по созданию такого генератора случайных чисел, который использовал бы в своей работе исключительно цифровые элементы схемы. Поначалу задачей полного избавления генератора случайных битов от аналоговых схем занимались исследователи Circuit Research Lab в Хиллсбро, а затем к ним подключились индийские коллеги из исследовательского центра Bangalore Design Lab.

Остроумное решение, которое в итоге было найдено, с полным правом можно называть парадоксальным. С формальной точки зрения, данная конструкция нарушает важнейшее правило в конструировании цифровых схем, согласно которому схема должна находиться в хорошо определённом состоянии, давая на выходе только логические 0 и 1.

Элемент цифровой схемы может, конечно, пребывать краткие периоды времени в промежуточном состоянии переключения между двумя этими базовыми возможностями. Однако он никогда не должен оставаться балансирующим и неопределённым в том, каким путём следует двигаться дальше. Такого рода неопределённостей всегда стараются избегать, поскольку они вносят задержки в работу схемы и даже способны порождать сбои в работе системы.