随机性测试的淘汰能力和相关性

随机数序列在密码学中有着至关重要的作用,实际应用中考虑到序列生成的时间和复杂度,通常使用的是存在某些缺陷的伪随机数序列,它们给密码系统带来了一定的风险性。因此,需要使用随机性测试来对生成的序列进行检验,NIST在一个测试包中收录了16个随机性测试,这是目前较为常用的测试包之一,它们相互间的关系及其优劣性一直是一个值得探讨的问题。     

一种基于熵源分离模型的可重构安全原语

在信息爆炸时代,信息的安全问题受到了广泛关注。在物联网设备的加密协议中,物理不可克隆函数(PUF)与真随机数发生器成为加密协议中基本的安全原语,提供了轻量级的解决方案。文章提出了一种熵源分离模型,能够分离环形振荡器中抖动(真随机数发生器的熵)和工艺偏差(PUF熵)引起的延时。基于该模型,在FPGA上设计了一种可重构的双工作模式电路,通过改变模式可分别生成PUF和真随机数。相较于FPGA上独立设计的PUF和真随机数发生器,该结构具有资源开销小、面积利用率高、功耗低等优势。实验结果表明,生成的PUF稳定性高、唯一性强、均匀性好;真随机数序列均通过了NIST测试,具有高随机性和不可预测性。     

随机数发生器检测与设计

随机数常作为密钥、初始化向量或密码协议中的时变参数,在密码应用中起到非常重要的作用。根据密码应用对随机性的要求,随机数生成器的输出序列必须满足随机性和不可预测性要求。文中分析了随机数生成器和伪随机数生成器两种生成器模型,给出了常用的随机性检测方法,以及可能的安全攻击方法,最后提出了一种随机性检测新方法。该方法基于输出样本的每比特的信息熵估计,可用于随机数发生器设计过程中的随机性评估。     

基于FPGA的随机数性能检测设计

为了满足对随机数性能有一定要求的系统能够实时检测随机数性能的需求,提出了一种基于FPGA的随机数性能检测设计方案。根据NIST的测试标准,采用基于统计的方法,在FPGA内部实现了对随机序列的频率测试、游程测试、最大游程测试、离散傅里叶变换测试和二元矩阵秩测试。与现在常用的随机数性能测试软件相比,该设计方案,能灵活嵌入到需要使用随机数的系统中,实现对随机性能的实时检测。实际应用表明,该设计具有使用灵活、测试准确、实时输出结果的特点,达到了设计要求。     

利用混沌对声音加密的研究

文章根据密码学原理和混沌的初值敏感性、非周期性、不可预测性等性质,对声音加密进行了研究。实验结果表明,所得密文（ct）具有类噪性,加密效果好,解密后的明文还原性高,解密效果好。同时进行了误码分析,误码率为1.278745%,其中对听觉产生影响的误码率仅为0.074022%。实验结果表明,本加密系统加密效果好,适用性强。     

乒乓模式在IC量产测试中的应用

随着目前国际集成电路封装测试产业不断向中国转移,更多国际知名公司均希望在中国找到低成本、高品质的解决方案。集成电路测试作为品质把关的重要一环,其成本在整个集成电路产业链中占有较高比重。据统计,目前有很多集成电路的测试成本已高达整个集成电路生产成本的45%以上,因此,测试成本的有效降低能够明显减少集成电路制造成本。昂贵的集成电路测试设备是导致IC量产测试成本偏高的主要因素,需要负责IC量产测试的工程技术人员不断地探索和钻研如何最有效地使用这些测试设备。本文详细地阐述了如何使用乒乓测试模式充分利用设备资源,从而有效降低IC的测试成本。     

双电源译码集成电路的设计

双电源译码集成电路是电子模块向小型化方向发展的初步尝试，通过对双电源译码集成电路芯片的测试，其各项性能均达到用户的要求，而且电路具有在任一系统断电的情况下，仍能正常工作，双电源译码集成电路还具有很好的信号隔离度。     

基于Feistel结构的混沌密码算法

混沌密码学现在已经发展成为现代密码学一个必不可少的分支,利用混沌系统的伪随机性和不可重复、不可预测等特点来构造加密算法,已经是密码学研究关注的焦点,但安全问题一直没有得到很好的解决。针对这一问题,将混沌映射、S盒构造、Feistel结构和密钥扩展相互融合,提出基于混沌映射和Feistel结构的混沌密码算法,并对算法的可行性和安全性进行了分析,通过硬件仿真,证明该算法具有较好的安全性。     

基于FPGA的数字IC交流参数测试系统研究

大规模集成电路的应用促进了国民经济的发展,同时带动了各类集成电路自动测试系统的发展,特别是高速器件的测试要求交流参数测试稳定性好,分辨率高。基于这一要求,介绍了数字集成电路交流参数测试系统的基本构成,并且介绍了数字集成电路交流参数测试的基本内容和测量方法,讨论了内插技术在时间测量上的应用和FPGA中专用时间进位链构建延迟线的基本方法,研究了该技术在数字集成电路交流参数测试仪上的应用,最后应用软件QuartusⅡ9.0验证了延迟线实现方法,并且给出了仿真波形和测试结果。     

CAD和CAT系统的数据交换

一、前言随着微电子技术的飞速发展，集成电路的规模越来越大，设计周期越来越短，对测试的要求也越来越高，用传统的测试编程方法已难适应集成电路高速发展的需求。因此，在电子设计自动化（EDA）技术日趋完善的今天，通过在电路设计的同时进行故障模拟和可测性分析，借助CAD的软硬件，采用响动测试图形生成技术（ATPG）等加速超大规模集成电路测试码的产生，达到缩短集成电路测试程序及测试码的产生时间。因此目前国际上流行的CAT测试设备都能用网络和CAD连接在—起，互相之间进行程序和数据的传输，但我所目前使用的8032测试系统…     

Single-electron random-number generator (RNG) for highly secure ubiquitous computing applications

Since the security of all modern cryptographic techniques relies on unpredictable and irreproducible digital keys generated by random-number generators (RNGs), the realization of high-quality RNG is essential for secure communications. In this report, a new RNG, which utilizes single-electron phenomena, is proposed. A room-temperature operating silicon single-electron transistor (SET) having nearby an electron pocket is used as a high-quality, ultra-small RNG. In the proposed RNG, stochastic single-electron capture/emission processes to/from the electron pocket are detected with high sensitivity by the SET, and result in giant random telegraphic signals (GRTS) on the SET current. It is experimentally demonstrated that the single-electron RNG generates extremely high-quality random digital sequences at room temperature, in spite of its simple configuration. Because of its small-size and low-power properties, the single-electron RNG is promising as a key nanoelectronic device for future ubiquitous computing systems with highly secure mobile communication capabilities.     

Pseudo Random Number Generator Based on Back Propagation Neural Network

Random numbers play an increasingly important role in secure wire and wireless communication. Thus the design quality of random number generator（RNG） is significant in information security. A novel pseudo RNG is proposed for improving the security of network communication. The back propagation neural network（BPNN） is nonlinear, which can be used to improve the traditional RNG. The novel pseudo RNG is based on BPNN techniques. The result of test suites standardized by the U.S shows that theRNGcan satisfy the security of communication.     

Thermal Noise Random Number Generator Based on LFSR

With the rapid development of cryptography, the strength of security protocols and encryption algorithms consumedly relies on the quality of random number. In many cryptography applications, higher speed is one of the references required. A new security random number generator architecture is presented. Its philosophy architecture is implemented with FPGA, based on the thermal noise and linear feedback shift register（LFSR）. The thermal noise initializes LFSRs and is used as the disturbed source of the system to ensure the unpredictability of the produced random number and improve the security strength of the system. Parallel LFSRs can produce the pseudo-random numbers with long period and higher speed. The proposed architecture can meet the requirements of high quality and high speed in cryptography.     

Development of micro computer based mobile random number generator with an encryption application

In this study, an equation is derived by changing the parameter values of a chaotic system in the literature and analyzing its chaotic behavior. In the analysis of chaotic behaviors, chaotic system analyses such as phase portraits, sensitivity to initial conditions, Lyapunov exponential spectrum and dimension analysis, bifurcation diagram with Matlab® software were investigated. The derived equations were embedded into a mobile random number generator (RNG). RNG was developed on the Raspberry Pi 3 Model B microcomputer. It has been shown that the obtained random numbers can be securely used in encryption applications by successfully passing the statistical tests NIST 800-22, FIPS 140-1 and ENT. An image encryption application with the generated random numbers was implemented on the Raspberry Pi 3 Model B microcomputer. Finally, the encrypted image was subjected to security tests such as histogram analysis, correlation and entropy coefficients, correlation card, NPCR, UACI utilizing MATLAB software. The performance and reliability of the encryption algorithm were also measured. This paper improves the current state of art as it implements chaotic random number generation algorithm in a small footprint micro computer.     

基于嵌入式通信网络的数据协调

根据量子密码通信的实际需要,构建了一套嵌入式通信网络,实现动态数据传输。选用Spartan3s 1500MB开发板,采用软硬件协同设计方法,用EDK构建了一个基于Xilinx SOPC的网络通信系统,并设计了高斯随机数IP核来生成随机数,利用该系统可以在两台PC机和FPGA板上进行高速远距离的数据传输,实现量子密码通信中的数据协调。     

一种基于噪声的真随机数发生器的ASIC设计与实现

提出了一种应用于密码系统的硬件随机数发生器的ASIC实现,即通过振荡采样把相位噪声转变为随机数.为了使输出平稳,在输出级设计了异或链和伪随机网络.理论研究和仿真测试证明,该方案能生成分布均匀、彼此独立的随机信号.经制版流片后,芯片在1 MHz时钟下输出满足随机性测试的串行随机数.     

Physical random number generator based on MOS structure after soft breakdown

We present a novel physical random number generator (RNG) that uses a metal-oxide semiconductor (MOS) capacitor after soft breakdown (SBD) as a random source. It is known that the electrical properties of MOS capacitors after SBD show large fluctuation. When the resistor in an astable multivibrator is replaced with an MOS capacitor after SBD, the multivibrator converts the noise signal into a rectangular wave whose period fluctuates randomly. A 1-bit counter and a flip-flop are used to generate random numbers from the fluctuating rectangular wave. Some high-level tests indicate that the generated random numbers have excellent quality for cryptographic applications. Even though our circuit is small and can be constructed using about 20 complementary-MOS logic gates and several passive devices, high-quality random numbers such as those generated by large physical RNGs can be obtained.     

一种基于单电子隧穿结和MOS晶体管的混合随机数发生器

提出了一种新颖的单电子随机数发生器(RNG).该随机数发生器由多个单电子隧穿结(MTJ)以及单电子晶体管(SET)/MOS管混合输出电路组成.MTJ被用于实现一个高频率的振荡器.它利用了电子隧穿的物理随机性得到了很大的振荡频率漂移.SET/MOS管输出电路放大并输出MTJ振荡器的输出信号.该信号经过一个低频信号采样后,产生随机数序列.所提出的随机数发生器使用简单的电路结构产生了高质量的随机数序列.它具有简单的结构,输出随机数的速度可以高达1GHz.同时,该电路还具有带负载能力以及很低的功耗.这种新颖的随机数发生器对未来的密码和通讯系统具有一定的应用前景.     

一种基于单电子隧穿结和MOS晶体管的混合随机数发生器

提出了一种新颖的单电子随机数发生器(RNG).该随机数发生器由多个单电子隧穿结(MTJ)以及单电子晶体管(SET)/MOS管混合输出电路组成.MTJ被用于实现一个高频率的振荡器.它利用了电子隧穿的物理随机性得到了很大的振荡频率漂移.SET/MOS管输出电路放大并输出MTJ振荡器的输出信号.该信号经过一个低频信号采样后,产生随机数序列.所提出的随机数发生器使用简单的电路结构产生了高质量的随机数序列.它具有简单的结构,输出随机数的速度可以高达1GHz.同时,该电路还具有带负载能力以及很低的功耗.这种新颖的随机数发生器对未来的密码和通讯系统具有一定的应用前景.     

Compact floating-gate true random number generator

A compact true random number generator (RNG) integrated circuit with adjustable probability is presented. Hot-electron injection is used in a floating-gate MOSFET to program the probability. Measurements show no cross-correlation between adjacent RNG circuits, allowing multiple RNGs to be easily integrated