[實用新型]一種真隨機比特流發生器

無效

• 申請號: 201020202483.0
• 申請日: 2010-05-21
• 公開（公告）號: CN201654763U
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 房慧龍;羅錦宏;王露;吳立新
• 申請（專利權）人: 房慧龍
• 主分類號: G06F7/58
• 分類號: G06F7/58
• 代理公司: 常州市維益專利事務所 32211
• 代理人: 王凌霄

技術領域

本實用新型涉及一種真隨機比特流發生器，尤其是一種可以應用于需要產生高質量真隨機數的一種簡單的真隨機比特流發生器。

背景技術

隨機數在博彩業、計算機模擬仿真以及隨機抽樣等很多領域有著重要的應用，尤其在密碼學及信息安全領域扮演著重要角色。隨機數可分為偽隨機數(PRNG)和真隨機數(TRNG)兩種類型。偽隨機數一般是通過數學方法由計算機產生的，它產生的隨機數是有一定規律的，對于同樣的輸入種子，輸出的隨機序列將會是相同的，所以在加密應用中，如果攻擊者擁有足夠的計算能力，就可對偽隨機數加密進行破解。真隨機數是基于某種自然噪聲產生的，完全沒有規律可循，是不可預測的。

產生真隨機數需要熵源即隨機源，目前熵源一般是通過檢測放射性衰變、粒子軌跡、電子電路噪聲、大氣噪聲、機械振動噪聲、電子振蕩器頻率抖動等物理噪聲來獲取的。由于這些裝置結構復雜，操作繁瑣，有些還對人體具有一定的危險性，使得目前這類隨機數產生方法既不方便，也不實用。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是：提供一種產生真隨機比特流的簡單方法，用于生成真隨機數。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：一種真隨機比特流發生器，具有用于提取穩壓二極管兩端噪聲的隨機噪聲提取模塊以及比特流輸出模塊，所述的隨機噪聲提取模塊提取穩壓二極管兩端的噪聲并產生隨機數字噪聲信號給比特流輸出模塊，所述的比特流輸出模塊對上述的隨機數字噪聲信號進行處理后輸出真隨機比特流。

進一步具體的說，本實用新型所述的隨機噪聲提取模塊由N路電路結構相同的隨機數字噪聲發生器構成，并具有相對應的N個輸出端，其中N為大于1的正整數。所述的每一路隨機數字噪聲發生器都包括穩壓二極管、偏流調節電阻器、由電阻與電容構成的低通濾波器和比較器。

更進一步的說，本實用新型所述的比特流輸出模塊包括多路數字噪聲信號運算電路和比特流輸出采樣電路。所述的多路數字噪聲信號運算電路包括一個M輸入異或門，其中M為1≤M＜N的正整數，所述的M輸入異或門的M個輸入端分別連接到隨機噪聲提取模塊相對應的任意M路輸出端，所述的隨機噪聲提取模塊除M路輸出端外的剩余輸出端與多路數字噪聲信號運算電路中的另一個多輸入異或門的輸入端相對應連接。而所述的比特流輸出采樣電路具有JK觸發器，所述的JK觸發器的第一輸入端J端與M輸入異或門的輸出端相連接，所述的JK觸發器的第二輸入端K端與另一個多輸入異或門的輸出端相連接，JK觸發器的時鐘輸入端CLK端連接外部輸入的采樣時鐘信號，JK觸發器的Q端輸出真隨機比特流數據。

本實用新型的有益效果是：1)利用穩壓二極管反向擊穿區的雪崩效應，產生輸出幅度較大的隨機噪聲，使得噪聲提取電路非常簡單，用一個比較器就可實現；2)具有自適應特性，能自動跟隨由環境變化引起穩壓二極管反向擊穿電壓的變化，避免比較電路進入飽和狀態而降低隨機比特流輸出的質量；3)采用多路噪聲提取方法，進一步增加了輸出比特流的隨機性，產生的隨機數據在進行后處理前就具有良好的統計特性；4)制造成本低廉。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

圖1是本實用新型的優選實施例的結構原理框圖；

圖2是本實用新型中N路隨機數字噪聲發生器的電路原理圖；

圖3是本實用新型中比特流輸出模塊的電路原理圖；

圖中：1、隨機噪聲提取模塊；2、比特流輸出模塊；11、第1路隨機數字噪聲發生器；12、第2路隨機數字噪聲發生器；1N、第N路隨機數字噪聲發生器；111、穩壓二極管；112、偏流調節電阻器；113、低通濾波器；114、比較器；21、多路數字噪聲信號運算電路；22、比特流輸出采樣電路。

具體實施方式

現在結合附圖和優選實施例對本實用新型作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本實用新型的基本結構，因此其僅顯示與本實用新型有關的構成。

如圖1所示的一種真隨機比特流發生器，包括隨機噪聲提取模塊1以及比特流輸出模塊2兩部分。隨機噪聲提取模塊1用于提取穩壓二極管兩端的噪聲，并產生隨機數字噪聲信號給比特流輸出模塊2，比特流輸出模塊2對多路隨機數字噪聲進行處理，輸出真隨機比特流。