[發明專利]RFID標簽芯片真隨機數產生器

有效

• 申請號: 201110103750.8
• 申請日: 2011-04-25
• 公開（公告）號: CN102184087A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 胡建國;王德明;丁顏玉;張俊;譚洪舟;陳宇
• 申請（專利權）人: 廣州中大微電子有限公司
• 主分類號: G06F7/58
• 分類號: G06F7/58;G06K19/07
• 代理公司: 廣州凱東知識產權代理有限公司 44259
• 代理人: 李俊康

技術領域

本發明涉及一種真隨機數產生器，具體來說，涉及一種通用性高、功耗和面積較小，并且能夠通過各種隨機數性能測試的RFID標簽芯片真隨機數產生器。

背景技術

RFID閱讀器和標簽芯片在通信過程中，正常的操作一般是經過尋卡、防沖突、選卡、安全認證和交易等流程，安全認證操作的目的是對閱讀器和標簽芯片進行認證，確保雙方通信的合法性，防止偽造的閱讀器或者標簽芯片參與交易流程。安全級別較高的標簽芯片通常采用認證協議、加密算法以及隨機數產生器這三者共同保護標簽密鑰和數據的安全。

目前有多種方法可以在RFID標簽芯片中實現真隨機數，主要有以下幾種：直接放大熱噪聲法、基于混沌的隨機數產生方法和SRAM上電隨機噪聲源提取方法。直接放大熱噪聲法和基于混沌的隨機數產生方法雖然能得到較好的隨機統計特性，但硬件實現代價高，主要體現為面積和功耗較大，復雜度高。SRAM上電隨機噪聲源提取方法需要集成SRAM，通用性不高，并且這種方法隨機統計特性較差，難以通過各項隨機性能測試。

發明內容

針對以上不足，本發明提供了一種通用性高、功耗和面積較小，并且能夠通過各種隨機數性能測試的RFID標簽芯片真隨機數產生器，它包括高頻環形振蕩器、采樣器、控制器、計數器、種子寄存器和元細胞自動機，所述高頻環形振蕩器在控制器的控制下產生高頻信號，所述高頻環形振蕩器輸出的高頻信號經過采樣器采樣得到種子值，并在計數器的控制下，將所述種子值保存在種子寄存器中，種子寄存器再與元細胞自動機相連接，經過元細胞自動機處理后得到真隨機數。

所述種子寄存器為32位寄存器，所述元細胞自動機為37級元細胞自動機移位寄存器，所述計數器為32比特的計數器。

所述高頻環形振蕩器為具有RC延遲的高頻環形振蕩器，它包括反相器I1~I3、與非門U1、或非門X0~X4、延遲電容C1~C10和CMOS開關管M1~M10，每個延遲電容與一個控制其接入或斷開的開關管組成一個延遲控制電路，延遲電容C1~C5和CMOS開關管M1~M5形成第一級延遲控制電路，延遲電容C6~C10和CMOS開關管M6~M10形成第二級延遲控制電路，二輸入的與非門U1形成第三級延遲控制電路，三級延遲控制電路通過反相器I1~I3連接，或非門X0~X4連接元細胞自動機形成5路反饋。

本發明的RFID標簽芯片真隨機數產生器利用一個具有RC延遲的高頻環形振蕩器產生高頻信號，該高頻信號由環形振蕩電路自激振蕩產生，不需要外界激勵，信號同時也受外界噪聲影響，頻率會有偏移，為了使得高頻信號頻率在一定范圍內不斷變化，本發明在環形振蕩器上加入延時電容，這些電容的接入受移位寄存器的輸出控制，不斷改變振蕩頻率。另外，振蕩器采樣方法具有很強的通用性，普遍適合各種電路需要，其面積和功耗較小且同時容易通過各項隨機性能測試，因而得到了廣泛應用。

附圖說明

圖1為本發明RFID標簽芯片真隨機數產生器的功能框架圖；

圖2為本發明高頻環形振蕩器實現原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行進一步闡述。

如圖1所示，本發明的RFID標簽芯片真隨機數產生器包括高頻環形振蕩器1、采樣器2、控制器3、計數器4、種子寄存器5和元細胞自動機6，所述高頻環形振蕩器1在控制器3的控制下產生高頻信號，所述高頻環形振蕩器1輸出的高頻信號經過采樣器2采樣得到種子值，并在計數器4的控制下，將所述種子值保存在種子寄存器5中，種子寄存器5再與元細胞自動機6相連接，經過元細胞自動機處理6后得到真隨機數。其中，所述種子寄存器為532位寄存器，所述元細胞自動機6為37級元細胞自動機移位寄存器，所述計數器4為32比特的計數器。