Analysis of Entropy Levels in the Entropy Pool of Random Number Generator

Abstract

V informatice je pojem entropie obvykle znám jako nahodný proud dat. Tato práce krátce shrnuje metody generovaní nahodných dat a popisuje generátor náhodnych čísel, jež je obsažen v jádře operačního systému Linux. Dále se práce zabývá určením bitové rychlosti generování nahodných dat tímto generátorem ve virtualizovaném prosředí, které poskytují různé hypervizory. Práce popíše problémy nízkého výkonu generátory nahodných dat ve virtualním prostředí a navrhne postup pro jejich řešení. Poté je nastíňena implementace navržených postupů, které je podrobena testům a její vysledky jsou porovnány s původním systémem. Systém pro distribuci entropie může dále vylepšit množství entropie v sytémovém jádře o několik řádu, pokud je připojen k vykonému generátoru nahodných dat.

The term entropy is in computer science usualy used to refer to a stream of random data. This work sumarizes briefly techniques used to generate random data and describes the random number generator used in the Linux kernel. Later on this work focuses on determining the bit generation speed of the Linux kernel RNG when running as virtual machines under different hypervisors. The work describes the reasons for poor performance of the RNG in virtual environment and proposes steps to overcome them. As a next step, the proposed approach is implemented, tested and the results are compared with the original system. The entropy distribution system is able to improve the level of entropy in the kernel by orders of magnitude when using a fast RNG as a source.