[發明專利]一種真隨機數產生電路及信息安全芯片

有效

• 申請號: 201210133438.8
• 申請日: 2012-05-02
• 公開（公告）號: CN102693119A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 劉小靈;喬愛國;齊凡;謝韶波
• 申請（專利權）人: 深圳市芯?？萍加邢薰?/a>
• 主分類號: G06F7/58
• 分類號: G06F7/58
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

技術領域

本發明屬于集成電路設計領域，尤其涉及一種真隨機數產生電路及信息安全芯片。

背景技術

隨機數在現代密碼學中占有重要的位置。在以Rivest-Shamir-Adleman公鑰密碼算法、數字簽名算法和橢圓曲線密碼學等為代表的非對稱密鑰加密體制中需要通過安全可靠的隨機數來生成密鑰，而在網絡安全協議中，密鑰分配時的臨時交換號往往是采用隨機數進行握手的。

目前，現有技術所提供的一種真隨機數發生器是利用兩個獨立工作的高、低頻振蕩器之間的相對關系來得到非確定噪聲源，并用高抖動低頻振蕩器采樣高頻振蕩器，從而產生隨機數序列。然而，現有技術所得到的隨機數過分依賴低頻振蕩器的抖動，往往會出現隨機數序列分布不均勻，且高頻部分出現局部丟失的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種真隨機數產生電路，旨在解決現有技術所存在的隨機數序列分布不均勻，且高頻部分出現局部丟失的問題。

本發明是這樣實現的，一種真隨機數產生電路，所述真隨機數產生電路包括：

噪聲信號調制模塊，用于對隨機噪聲信號進行調制以生成相應的混合噪聲信號；

高通數字濾波模塊，輸入端接所述噪聲信號調制模塊的輸出端，用于濾除所述混合噪聲信號中的直流分量以得到高頻隨機噪聲分量，并輸出與所述高頻隨機噪聲分量對應的真隨機數。

本發明的目的還在于提供一種信息安全芯片。所述信息安全芯片包括真隨機數產生電路，所述真隨機數產生電路包括：

噪聲信號調制模塊，用于對隨機噪聲信號進行調制以生成相應的混合噪聲信號；

高通數字濾波模塊，輸入端接所述噪聲信號調制模塊的輸出端，用于濾除所述混合噪聲信號中的直流分量以得到高頻隨機噪聲分量，并輸出與所述高頻隨機噪聲分量對應的真隨機數。

在本發明中，通過采用包括所述噪聲信號調制模塊和所述高通數字濾波模塊的真隨機數產生電路，對隨機噪聲信號進行調制后生成相應的混合噪聲信號，并將所述混合噪聲信號中的直流分量完整濾除以獲得高頻隨機噪聲分量，進而輸出與所述高頻隨機噪聲分量對應的高質量的真隨機數，從而解決了現有技術所存在的隨機數序列分布不均勻，且高頻部分出現局部丟失的問題。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的真隨機數產生電路的模塊結構圖；

圖2是本發明實施例提供的真隨機數產生電路的示例電路結構圖；

圖3是本發明實施例提供的真隨機數產生電路中熱噪聲源模塊所輸出的熱噪聲信號的頻譜圖；

圖4是本發明實施例提供的真隨機數產生電路的噪聲信號調制模塊中量化噪聲信號與熱噪聲信號的混合頻譜圖；

圖5是本發明實施例提供的真隨機數產生電路的高通數字濾波模塊中帶寬門限與混合噪聲信號的混合頻譜圖；

圖6是本發明實施例提供的真隨機數產生電路的高通數字濾波模塊所輸出的真隨機數的頻譜圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

在本發明實施例中，通過采用包括噪聲信號調制模塊和高通數字濾波模塊的真隨機數產生電路，對隨機噪聲信號進行調制后生成相應的混合噪聲信號，并將所述混合噪聲信號中的直流分量完整濾除以獲得高頻隨機噪聲分量，進而輸出與所述高頻隨機噪聲分量對應的高質量的真隨機數。

圖1示出了本發明實施例提供的真隨機數產生電路的模塊結構，為了便于說明，僅示出了與本發明實施例相關的部分，詳述如下：

真隨機數產生電路包括：

噪聲信號調制模塊100，用于對隨機噪聲信號進行調制以生成相應的混合噪聲信號；

高通數字濾波模塊200，輸入端接噪聲信號調制模塊的輸出端，用于濾除噪聲信號調制模塊100生成的混合噪聲信號中的直流分量以得到高頻隨機噪聲分量，并輸出與所述高頻隨機噪聲分量對應的真隨機數。

真隨機數產生電路還包括：

熱噪聲源模塊300，與噪聲信號調制模塊100的輸入端連接，用于生成熱噪聲信號。

圖2示出了本發明實施例提供的真隨機數產生電路的示例電路結構，為了便于說明，僅示出了與本發明實施例相關的部分，詳述如下：

作為本發明一優選實施例，噪聲信號調制模塊100包括：

運算放大器U1、積分器U2、比較器U3及數模轉換器U4；