应用于UHF RFID标签的低功耗真随机数发生器

设计了一种基于振荡采样法的真随机数发生器.针对UHF RFID标签芯片功耗低、面积小的特点,利用简单有效的电路结构增强发生器的随机性.采用频率受控的被采样数据振荡器与采样时钟异或后形成初步随机数,并增加异或链输出负反馈结构,有效提高了输出序列中"0""1"分布的均匀性,降低了序列的自相关性.标签采用SMIC 0.18μm RF CMOS工艺设计并流片,采样时钟为2MHz,总工作电流少于2μA.     

利用竞争冒险的真随机数发生器设计

针对真随机数广泛应用的现状,基于振荡器采样和反馈电路竞争冒险机制,分析和设计了一款真随机数发生器。采用VHDL语言为描述工具,以纯数字IP核的形式提供了该发生器,并给出了一种与微控制器OC8051 IP核的挂接方法。选用Ahera Cyclone—Ⅱ FPGA开发板对随机数发生器进行验证,结果表明其逻辑和时序工作稳定,且随机数产生速率可达7．85M／s,完全通过7种随机性检测,可应用于实际的工程开发中。     

一种基于FPGA实现的真随机数发生器

本文分析和实现了一种基于FPGA的真随机数发生器,采用对延迟链各级输出同时采样的方法来增加输出序列的随机性。电路为纯数字形式,50MHz采样时钟采得的输出数据可以无需后处理,直接通过随机性测试,且未发现随机性与采样频率存在显著联系。     

基于振荡器的高性能真随机数发生器

设计了一种应用于信息安全SoC平台的基于振荡器的高性能真随机数发生器,其利用放大的电阻热噪声来增大慢振荡器的抖动,使得前后两次采样相互独立,提高了序列的随机性能。采用T触发器采样消除快振荡器占空比偏差的影响。真随机数发生器采用TSMC 0.25μm CMOS工艺,输出速率达4Mbps,通过NIST FIPS140-1和SP800-22中的各项测试。芯片面积为0.09mm2,工作电压为2.5V,功耗为4.15mW。     

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.     

一种高速低功耗真随机数发生器

提出了一种基于环形振荡器采样结构的高速低功耗真随机数发生器(TRNG).其随机性源自环形振荡器的抖动,4个长度互为质数的振荡器链构成了熵源.对振荡器的输出进行异或运算,提高了随机特性,并从数学上予以证明.输出序列经冯诺依曼矫正器进行纠偏,可完全消除比特位间的偏置性.设计了一种精巧的扩散函数,对输出序列做映射处理,进一步提高了其随机特性和分布特性.测试结果表明,TRNG输出比特流通过了Diehard和NIST SP 800-22的系列测试,比特率达20Mb/s.采用0.18μm CMOS工艺设计实现,面积为0.0135mm2,3.3V供电时功耗仅为0.75mW,适合在高速片上加密系统中应用.     

一种基于混沌原理的真随机数发生器

选取一维分段线性混沌映射函数设计真随机数发生器的随机源,具体分析了函数中各参数对输出序列随机性和电路稳定性的影响.通过改进函数在混沌吸引盆外的映射关系,成功解决了真随机源电路在各种噪声干扰和器件失配影响下所可能存在的失效问题,显著提高了电路的稳定性.该混沌函数以电压作为迭代变量,电路采用了负反馈形式的运放、采样保持电路和逻辑判断电路等模块,并运用了电荷再分配技术.以该随机源构成的真随机数发生器不但具有理想的随机性,在1M bit/s的输出速率下,平均功耗不超过0.3mW,可广泛应用在SoC等嵌入式环境中.     

一种无记忆的真随机数发生器

基于传统的振荡采样电路,设计了一种无记忆的真随机数发生器,从理论上保证了输出是相互独立的.采用弹性函数作为后处理,以较小的硬件代价改善了随机数的统计性能.用纯数字电路在FPGA平台上实现,并验证了该真随机数发生器的性能.测试结果表明该真随机数发生器具有较高的数据输出率和良好的统计特性,适合应用于密码系统中.     

一种基于锁相环的真随机数发生器

对高质量随机数的要求与日俱增,导致了真随机数发生器受到广泛关注;系统芯片技术的出现和发展,提出了实现片上随机数发生器的需要;鉴于这两个现实状况,该文提出了一种基于锁相环噪声源的随机数发生器实现方法.实验结果表明该方法具有真随机性,易于实现和系统集成.     

True Random Number Generator With a Metastability-Based Quality Control

We present a metastability-based true random number generator that achieves high entropy and passes NIST randomness tests. The generator grades the probability of randomness regardless of the output bit value by measuring the metastable resolution time. The system determines the original random noise level at the time of metastability and tunes itself to achieve a high probability of randomness. Dynamic control enables the system to respond to deterministic noise and a qualifier module grades the individual metastable events to produce a high-entropy random bit-stream. The grading module allows the user to trade off output bit-rate with the quality of the bit-stream. A fully integrated true random number generator was fabricated in a 0.13 mum bulk CMOS technology with an area of 0.145 mm².     

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.     

面向混沌激光熵源的安全随机数提取

基于混沌激光的随机数发生器可以实现大量高速的真随机数产生。然而,受随机数产生过程中引入的额外技术噪声影响,原始随机数无法提供真随机性。为了从信息论的角度实现安全随机数的产生,必须定量评估熵源产生的随机性。本文中通过实验搭建基于混沌激光的随机数产生装置,使用条件最小熵评估原始随机数中可提取的真随机性。同时,通过更换不同的器件讨论关键参数对原始随机性的影响。在原始随机数的后处理提取过程中使用信息论可证安全的Toeplitz提取器,最终实现了安全随机数的产生。     

Logistic chaotic sequence generator based on physical unclonable function

Logistic nonlinear chaotic system has many good characters such as initial value sensitivity and topological mixing in the some parameter condition,which is used to create the random sequence signal generator.Because of the attributions of randomness and uniqueness even under the exact,the same circuit layouts and manufacturing procedures,there is still an instinct unclonable difference in each integrated circuit.Therefore,a new sequence stream generator was proposed based on Logistic chaotic system and physical unclonable function designed by double output look-up-table (LUT).The output of the Logistic sequence generator was associated with a specific physical circuit.This kind of sequence generator could resist an attack such as the replication of the keys of the system.The system was designed and tested on the Xilinx FPGA board.The results show that the same architecture of the circuit and the same config file operated on the different FPGA developing board can generate the total different random chaotic sequence stream and improve the randomness of the stream.     

一种基于混沌的鲁棒低功耗真随机数发生器

提出了一种低功耗真随机数发生器,它基于简单的伯努利移位混沌映射,并通过对映射进行特殊扩展来保证在实际实现中保持鲁棒性.映射由开关电流技术实现,从而使其可以完全嵌入到片上密码系统中.采用流水线结构并用简单的异或电路来提高信息熵.该随机数发生器采用HJTC的0.18μm CMOS mixed signal工艺进行流片,并通过测试对其统计特性进行了分析.芯片功耗仅为1.42mW,输出比特率为10Mbit/s.