Część 1: Parametry strumienia danych (Pre-mix vs Final)

Te metryki porównują surowy sygnał pre-mix z finalnym strumieniem po mieszaniu kryptograficznym.

Entropia (bity/bajt)

Definicja: Miara Shannona określająca średnią ilość nieprzewidywalnej informacji w jednym bajcie strumienia. Dla rozkładu bajtowego liczona jest na podstawie prawdopodobieństw wystąpienia wartości 0-255.

Cel: 8.000000 bita/bajt. Oznacza to praktycznie pełną nieprzewidywalność: każda z 256 wartości bajtu jest równie prawdopodobna.

Anomalia: Niska entropia w pre-mix oznacza, że surowy sygnał z anteny zawiera strukturę: dominujące zakresy ADC, zakłócenia, nośną radiową, clipping albo zbyt małą dynamikę próbek. Taki materiał wymaga kondycjonowania i nie powinien być używany bezpośrednio jako kluczowy strumień losowy.

Test Chi-kwadrat

Definicja: Test porównuje histogram wszystkich 256 wartości bajtów z rozkładem równomiernym. Sprawdza, czy jakieś wartości występują zauważalnie częściej lub rzadziej niż powinny.

Cel: Dla dużej próbki wartość powinna oscylować w okolicy liczby stopni swobody, czyli około 250-256. Nie oczekujemy zera, tylko wyniku typowego dla losowych fluktuacji.

Anomalia: Ogromne wartości oznaczają silny bias sprzętowy lub środowiskowy: odbiornik faworyzuje wybrane bajty, sygnał ma składową stałą, pasmo jest zdominowane przez nadajnik albo tor ADC pracuje poza optymalnym zakresem.

Korelacja szeregowa

Definicja: Metryka sprawdza zależność między kolejnymi próbkami: wartością na pozycji n i wartością na pozycji n+1. Mówi, czy następny bajt jest częściowo przewidywalny z poprzedniego.

Cel: 0.000000. W idealnym strumieniu sąsiednie bajty nie mają liniowej zależności.

Anomalia: Wartości wyraźnie powyżej lub poniżej zera oznaczają wzorce czasowe: zbyt wolne próbkowanie, filtrację w torze radiowym, okresową interferencję, buforowanie powtarzalnych ramek albo zacinanie się źródła.

Średnia wartość bajtu

Definicja: Arytmetyczna średnia wartości bajtów w badanej próbce. Dla równomiernego rozkładu 0-255 środek masy wypada dokładnie pomiędzy 127 i 128.

Cel: 127.5.

Anomalia: Niższa lub wyższa średnia oznacza, że sprzęt faworyzuje dolną albo górną połowę zakresu. W praktyce przyczyną bywa offset napięcia, automatyczne wzmocnienie, clipping, przesunięcie poziomu ADC albo obecność silnej składowej sygnału.

Balans bitów (0/1)

Definicja: Udział jedynek w całym strumieniu bitowym. Pokazuje, czy bitów 0 i 1 jest podobnie dużo niezależnie od grupowania w bajty.

Cel: 0.500000, czyli 50% jedynek i 50% zer.

Anomalia: Przetworniki ADC i tory analogowe naturalnie mogą przesuwać się w stronę zer albo jedynek przez wahania napięcia, temperaturę, źle dobrane wzmocnienie lub lokalne zakłócenia. Odchylenie w pre-mix nie dyskwalifikuje źródła, ale wymaga whitening i monitoringu.

Część 2: Parametry diagnostyczne węzłów radiowych (SDR Health)

Te metryki oceniają zdrowie fizycznych odbiorników SDR jeszcze przed mieszaniem danych.

Płaskość widma (Spectral flatness)

Definicja: Miara podobieństwa widma do białego szumu. Porównuje energię rozłożoną po częstotliwościach i wykrywa, czy pasmo jest równomiernie obciążone.

Cel: Im bliżej 1.0, tym bardziej sygnał przypomina biały szum i tym mniej zależy od pojedynczej częstotliwości.

Anomalia: Niska płaskość oznacza dominację jednej częstotliwości albo wąskiego pasma: nośną nadajnika, zakłócenie lokalne, rezonans anteny, intermodulację albo źle ustawione centrum odbioru.

Margines powtórzeń (Repeat margin)

Definicja: Odległość bieżącego zachowania źródła od progu odrzucenia związanego z powtarzalnością. Informuje, jak blisko węzeł jest stanu, w którym system przestanie akceptować próbki.

Cel: Wysoki margines względem progu, np. daleko od limitu 0.90. Im większy zapas, tym mniejsze ryzyko zacinania się źródła.

Anomalia: Mały margines oznacza, że surowy strumień zaczyna powtarzać wartości zbyt często. Powodem może być zawieszony odbiornik, zatrzymany bufor, silna fala nośna, utrata dynamiki ADC albo błąd procesu zbierającego próbki.

Wartość dominująca (Dominant value ratio)

Definicja: Udział najczęściej występującej wartości w surowej próbce. Mierzy, czy jedna konkretna wartość bajtu zaczyna dominować nad resztą rozkładu.

Cel: Wartości bardzo niskie. Dla zdrowego szumu żadna pojedyncza wartość nie powinna przejmować dużej części histogramu.

Anomalia: Wysoka wartość oznacza, że antena może odbierać stabilną nośną, tor ADC jest przesunięty lub nasycony, sprzęt się zawiesił albo system czyta powtarzalne dane zamiast dynamicznego szumu.

Powtórzenia sąsiednie (Adjacent repeats)

Definicja: Odsetek sytuacji, w których ta sama wartość występuje dwa lub więcej razy z rzędu w surowym strumieniu.

Cel: Niska wartość. Zdrowy szum fizyczny powinien mieć wysoką dynamikę między sąsiednimi próbkami.

Anomalia: Wysoki poziom powtórzeń sugeruje zacinanie się próbkowania, zbyt wolną zmianę sygnału, silną filtrację, bufor powielający próbki albo fizyczne źródło zdominowane przez stabilny sygnał zamiast szumu.

Typy węzłów: wolumenowe i referencyjne

BIG_BANG_ENTROPY można czytać jako system hybrydowy. Część węzłów daje dużą objętość surowych danych, a część pełni rolę referencyjnej domieszki fizycznej o wyższej jakości interpretacyjnej. Obie klasy mają sens, ale odpowiadają za inne ryzyka.

1. Węzły wolumenowe (High-Throughput Nodes)

Rola: Robocze węzły infrastruktury. Dostarczają szeroki, ciągły strumień danych potrzebny do obsługi API i szybkiego uzupełniania puli.

Źródło fizyczne: Szum tła RF, lokalny chaos termiczny toru odbiorczego, zmienne warunki środowiskowe, emisje słoneczne i komponenty szerokopasmowe.

Sprzęt: Anteny szerokopasmowe i dookólne, np. discone albo dipole, ustawione na możliwie puste fragmenty VHF/UHF.

Ryzyko: Duża podatność na lokalne zakłócenia: nadajniki, przemysł, trakcję, przesterowanie ADC albo silne nośne. Dlatego kluczowe są metryki spectral flatness, dominant value ratio i adjacent repeats.

2. Węzły referencyjne / astrofizyczne (Precision Nodes)

Rola: Niskoprzepustowe węzły referencyjne, które wzmacniają fizyczną wiarygodność projektu i pozwalają audytować źródła o dobrze opisanym pochodzeniu.

Źródło fizyczne: Wąskopasmowe obserwacje, np. okolice linii neutralnego wodoru 21 cm / 1420 MHz. To emisja związana z przejściem spinowym atomowego wodoru w ośrodku międzygwiazdowym.

Sprzęt: Anteny kierunkowe, czasze, LNA o niskim szumie, filtry pasmowe SAW i stabilne taktowanie toru odbiorczego.

Ryzyko: Mała przepustowość, zależność od kierunku patrzenia, rotacji Ziemi, warunków antenowych i kalibracji. Taki węzeł nie zastępuje wolumenu, tylko wnosi referencyjną domieszkę.

Cecha	Węzły wolumenowe	Węzły referencyjne
Główny cel	Skala, SLA, szybkie zasilanie puli	Dowód fizycznego pochodzenia i audyt źródeł
Wydajność pre-mix	Wysoka, ciągły strumień	Niska, obserwacje punktowe lub okresowe
Szerokość pasma	MHz, szerokopasmowo	kHz, wąsko i precyzyjnie
Typowe ryzyko	Lokalne zakłócenia i bias sprzętowy	Mały wolumen, tracking nieba, kalibracja
Wkład systemowy	Większość objętości danych	Domieszka referencyjna o dużej wartości audytowej