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《基于振荡器的高性能真随机数发生器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第27卷第3期固体电子学研究与进展Vol.27,No.32007年8月RESEARCH&PROGRESSOFSSEAug.,2007硅微电子学基于振荡器的高性能真随机数发生器111112邓焕金荣华陈俊谢磊曾晓洋郭亚炜(1复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室,上海,201203)(2上海微科集成电路有限公司,上海,201203)2006-09-18收稿,2007-01-16收改稿摘要: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
2、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TSMC0.25mCMOS工艺,输出速率达4Mbps,通过NISTFIPS140-1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。关键词:随机数发生器;振荡器;热噪声;抖动中图分类号:TN432文献标识码:A文章编号:1000-3819(2007)03-391-06Oscillator-basedHighPerformanceTrulyRandomNumbe
3、rGenerator111112DENGHuanJINRonghuaCHENJunXIELeiZENGXiaoyangGUOYawei(1StateKeyLab.ofASIC&System,FudanUniversity,Shanghai,201203,CHN)2(ShanghaiMicroScienceIntegratedCircuitsCo.,Ltd,Shanghai,201203,CHN)Abstract:Thispaperpresentsanoscillator-basedhighperformancet
4、rulyrandomnumbergenerator(TRNG)forinformationsecuritySoCplatformapplication.IntheTRNG,thethermalnoiseofaresistorisamplifiedtoincreasethejitterofaslowoscillator,thustwosuccessivesamplingcanbeassuredofuncorrelatedandtheperformanceofbitstreamisenhanced.ATflip-fl
5、opisusedassamplertoeliminatetheeffectofanunbalancedfastoscillator.TheTRNGhasbeenfabricatedinTSMC0.25mCMOSprocess.Itachievesa4Mbpsthroughputandpassesall2thetestsofNISTFIPS140-1andSP800-22.TheTRNGoccupies0.09mmanddissipates4.15mWat2.5V.Keywords:randomnumbergen
6、erator;oscillator;thermalnoise;jitterEEACC:1280;2570D;6120D中的重要组成部分。相对于伪随机数发生器,真随机1引言数发生器所产生的随机序列无法预知,不可再现,因此能够更好地保护信息的传输。一般人们利用自然界真随机数发生器(Trulyrandomnumber中的噪声源来产生真随机数。在电路系统中产生真随generator,TRNG)在信息安全领域,特别是现代密机数主要由四种方法实现:噪声源直接放大、抖动振码学领域有非常重要的应用,它是密码系统硬件实现荡器采样、
7、离散时间的混沌系统映射和亚稳态电路。基金项目:国家自然科学基金(60576024和940407002);上海-AM基金(0502)联系作者:E-mail:xyzeng@fudan.edu.cn固体电子学研究与进展27卷392文中设计了一个基于振荡器的真随机数发生模式。噪声源直接放大采用的是sign模式,而基于振器,并且利用放大的电阻热噪声来增大慢振荡器的荡器的方法采用的是mod2模式。x轴代表随机信号抖动,其电路实现简单,抗干扰能力强,并且能够在R的分布,这里假设R是满足正态分布的。在sign模很小的面积和
8、功耗下输出速率达到4Mbps,完全能式中,x轴被分为0和1两区域,分别表示在这两个够满足集成在密码系统的需要。第二部分对基于振区域分布的R会被采0和采1,由于失调电压和电路荡器的方法进行介绍,并对其抗干扰能力进行分析。中其它部分确定信号的影响,R并不是标准正态分第三部分介绍真随机数发生器电路的具体设计及其布的,而会有一定的失调R。由于0和1的判别界限应用。芯片的测试结果
