[發明專利]用于監控隨機發生器的輸出的方法

有效

• 申請號: 201310243320.5
• 申請日: 2013-06-19
• 公開（公告）號: CN103514080B
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: E.貝爾
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G06F11/32
• 分類號: G06F11/32
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 胡莉莉;劉春元

本發明涉及用于監控隨機發生器的輸出的方法。介紹了一種用于監控隨機發生器（10）的輸出的方法和裝置，其中在采樣點（22，24，26）上的在時間上相繼的采樣值彼此進行比較，以便識別出所述采樣值彼此間的關系。

技術領域

本發明涉及一種用于監控隨機發生器的輸出的方法和裝置。

背景技術

對于許多應用都需要被稱作隨機元件的結果的隨機數。為了產生隨機數采用所謂的隨機發生器。隨機發生器是提供隨機數序列的方法。隨機數的決定性準則是生成的結果是否能被視為與以前結果無關。

例如，對于加密方法需要隨機數。例如使用隨機數來生成加密方法的密鑰。對這種密鑰提出了關于隨機特性的高要求。因此，偽隨機數發生器（pseudo random numbergenerators PRNG，例如通過LFRS（linear feedback shift register（線性反饋移位寄存器））來表示）并不適于此目的。只有真隨機數的發生器或TRNG（true random numbergenerator）滿足所提出的要求。在該真隨機數發生器的情況下，自然地利用噪聲過程，以便獲得不可預測的結果。常見的是如下噪聲發生器：所述噪聲發生器利用電阻或者半導體的熱噪聲或勢壘上（例如pn結上）的散粒噪聲。另一可能性是利用同位素的放射性衰變。

“常規的”方法使用模擬元件、譬如電阻作為噪聲源，而近年來常常采用數字元件、譬如反相器。這些元件具有電路布局方面低開銷的優點，因為這些元件作為標準元件存在。

例如，公知的是采用環形振蕩器，所述環形振蕩器是電子振蕩器電路。在所述環形振蕩器的情況下，奇數數目的反相器被聯接成一個環，由此形成具有固有頻率的振蕩。固有頻率在此與該環中的反相器的數目、反相器的特性、聯接的條件（即線路電容）、工作電壓和溫度有關。通過反相器的噪聲形成相對于理想的振蕩器頻率的隨機相移，其被用作TRNG的隨機過程。要注意的是，環形振蕩器獨立地振蕩并且不需要外部部件、譬如電容器或者線圈。

利用隨機中的問題通過如下方式形成：環形振蕩器必須盡可能在所期望的理想邊沿附近被采樣，由此獲得隨機的采樣值。為此，在Bock，H.、Bucci, M.、Luzzi, R.的公開文獻：An Offset-compensated Oscillator-based Random Bit Source for SecurityApplications（CHES 2005年）中表明了一種可能性：如何通過采樣時刻的被調節的移位而始終在振蕩器邊沿附近進行采樣。

由出版文獻EP 1 686 458 B1公知一種用于借助環形振蕩器來產生隨機數的方法，其中提供第一信號和第二信號，其中第一信號通過第二信號以被觸發的方式被采樣。在所描述的方法中，對環形振蕩器進行多次采樣，其中始終僅僅利用不可逆的延遲、即偶數數目的反相器作為延遲元件。在此，振蕩器環從起點開始總是在偶數數目的反相器之后同時或者相互延遲地被采樣。由此，可以省去采樣時刻的移位；代之以分析多次的采樣信號。

另一可能性在于使用多個環形振蕩器，如例如在Sunar, B.等人的公開文獻：AProveable Secure True Random Number Generator with Built In Tolerance toActive Attacks（IEEE Trans. on Computers，2007年1月）中被闡述的那樣。在這種情況下，不同環形振蕩器的多個采樣值彼此鏈接并且被分析。當滿足實現方案中的相對應的前提時，以這種方式可以實現良好的隨機值。可惜，所需的XOR邏輯運算不能以所要求的高頻率工作，并且多次的環形振蕩器由于在芯片上的襯底耦合而并非彼此無關，這些環形振蕩器可能在頻率方面互相關聯，這也許是無害的，但是也在相位方面互相關聯，由此也許并不能實現所產生的隨機數的所期望的品質。

能確定的是，根據現有技術的公知電路的開銷非常高。或者必須使用用于使采樣時刻移位的結構，該結構此外還可能易受攻擊并且使所生成的位彼此相關，或者必須并行處理非常多的采樣值；必要時還需要附加的延遲元件。此外，需要附加的緩慢的環形振蕩器。