随着信息社会的发展，人们对于信息安全的要求不断提高，随机数被应用于数据安全，保密通信，雷达测距和光纤传感等越来越多的领域。特别是在密码学领域，私钥的生成大多依赖于随机数，可以说信息安全的水平取决于随机数的质量。
　　随机数根据生成方法可以分为伪随机数序列和物理随机数序列。物理随机数序列具有不可预测的特点，其产生方案主要有：噪声放大，振荡器采样，混沌电路和混沌激光等，但是物理随机数发生器也存在一些不可避免的安全问题。目前大多数物理随机数发生器都是基于硬件电路实现的，电路中的元器件由于制造工艺的限制，会受到温度、电压和电磁辐射等一系列外界环境的影响，对电路的整体性能产生干扰，导致理想的随机系统可能会变成确定性系统。如噪声放大型随机数发生器，供电电源和电路衬底会影响均匀分布的噪声信号，使产生的随机数出现0-1偏置，降低随机性；振荡器采样法随机数发生器的振荡频率和供电电压成正比，和环境温度成反比，这些因素会破坏经过严格设计的频率比例，同时振荡环中同时还存在注入锁定现象，某些特殊频率的电磁信号可以耦合到硬件电路中，减少不同振荡环之间的相位延迟，造成随机数性能的下降。因此，物理随机数虽然是不能被预测的，但是攻击者可能通过主动攻击来降低物理随机数发生器的安全性。
　　目前，被攻击的随机数发生器主要是基于环形振荡器结构，很少有人对基于混沌熵源物理随机数发生器的安全性进行评估。本论文主要针对混沌物理随机数发生器的安全性进行分析，混沌信号从实现技术方面考虑，可以分为电子技术和光电子技术，下文分别对混沌电路和混沌激光的实现原理做了详尽的说明，阐述了系统结构对不同攻击的敏感性，对以后随机数发生器的防御设计提供参考。具体研究内容如下：
　　1.提出了一种基于自治布尔网络的物理随机数发生器，首先通过理论建模推导了网络中不存在固定点，然后通过数值仿真和实验研究详细给出了熵源的非线性动态特性，进一步完善了自治布尔网络的机理研究；根据上述熵源结构的特殊性，我们针对性的提出了三种攻击方法：温度攻击，电压毛刺攻击和时钟毛刺攻击，评估了该结构物理随机数发生器的安全性。
　　2.汇总了目前混沌激光产生随机数的方案，以单腔反馈半导体激光器为例，基于VPI仿真平台构建了该系统，实验验证系统参数变化对随机性的影响，可为以后的方案改进提供参考。