[實用新型]基于氣體傳感器的真隨機數發生器及真隨機數生成裝置

有效

• 申請號: 201620601031.7
• 申請日: 2016-06-17
• 公開（公告）號: CN206133535U
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 潘曉芳;趙曉錦;邱長勇
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G06F7/58
• 分類號: G06F7/58
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司44228
• 代理人: 鄭學偉,葉利軍

技術領域

本實用新型涉及信息安全、系統仿真和隨機過程領域，尤其涉及一種真隨機數發生器及真隨機數生成裝置。

背景技術

產生隨機數有多種不同的方法，基于這些方法的軟件或裝置即隨機數生成器。隨機數最重要的特性是它本次產生的數字與之前產生的數字并無關系。真正的隨機數是使用自然現象產生的，無法人為的預測與控制，這樣的隨機數發生器叫做真隨機數發生器，它們的缺點是技術要求比較高。

在實際應用中往往使用偽隨機數就可以了，這些數列是“似乎”隨機的數，實際上它們是通過一個固定的、可以重復的計算方法產生的。它們不是真正地隨機，因為它們實際上是可以計算出來的，但是它們具有類似于隨機數的統計特征。這樣的發生器叫做偽隨機數發生器。在真正關鍵性的應用中，比如在密碼學中，使用真正的隨機數會更加安全；比如在一些系統仿真過程中，使用真正的隨機數會使仿真的結果更具有實際意義。在特殊的應用領域，真隨機數的作用不是偽隨機數可以替代的。

計算機產生的隨機數都是偽隨機數，對于需要產生真隨機數的應用場景往往不能滿足；而產生真隨機數的裝置，如采用物理隨機過程產生的真隨機數產生器，往往存在組成復雜，成本也高，便攜性差，產生隨機數的速度不夠快。

實用新型內容

本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本實用新型的一個目的在于提出一種基于氣體傳感器的真隨機數發生器。

本實用新型的另一個目的在于提出一種具有該真隨機數發生器的真隨機數生成裝置。

為實現上述目的，一方面，根據本實用新型實施例的基于氣體傳感器的真隨機數發生器，包括：

噪聲發生單元，所述噪聲發生單元包括用以產生具有隨機噪聲的模擬信號的電阻型氣體傳感器；

線性穩壓器，用以為所述噪聲發生單元提供直流工作電壓；

采集器，用于根據所述模擬信號計算所述電阻型氣體傳感器的電阻值，以及將所述電阻值的至少部分數字作為真隨機數輸出。

另外，根據本實用新型上述實施例真隨機數發生器還可以具有如下附加的技術特征：

根據本實用新型的一個實施例，所述噪聲發生單元還包括負載電阻，所述負載電阻的一端與所述電阻型氣體傳感器的一端相連，所述負載電阻的另一端接地，所述電阻型氣體傳感器的另一端與所述線性穩壓器相連，所述負載電阻和所述電阻型氣體傳感器之間的節點與所述采集器的輸入端相連。

根據本實用新型的一個實施例，所述噪聲發生單元為多個，所述采集器具有多個采集通道，多個所述采集通道與多個所述噪聲發生單元一一對應，每個所述采集通道根據對應的所述噪聲發生單元輸出的所述模擬信號計算所述對應的所述噪聲發生單元中電阻型氣體傳感器的電阻值，所述采集器將各個所述電阻值的所述至少部分數字組合作為真隨機數序列輸出。

根據本實用新型的一個實施例，所述至少部分數字為所述電阻值中小數點后的尾數。

根據本實用新型的一個實施例，所述線性穩壓器提供的直流工作電壓為3.3V，所述負載電阻為10KΩ。

另一方面，根據本實用新型實施例的真隨機數生成裝置，包括：

如上所述的真隨機數發生器；

處理單元，與所述真隨機數發生器相連，用于對所述真隨機數發生器輸出的真隨機數按照預定方式組合排列以生成真隨機數列；

輸出接口，與所述處理單元相連，用以將所述真隨機數列輸出至目標設備。

根據本實用新型提供的真隨機數發生器及真隨機數生成裝置，是基于電阻型氣體傳感器與氣體接觸發生化學反應過程中，由于氣體分子吸附/脫附現象引起的電阻型氣體傳感器的電阻發生變化原理實現的，由于電阻型氣體傳感器反應過程中其電阻變化動態范圍從幾十歐姆到幾十兆歐姆之間變化，極微小的環境擾動(如溫度，濕度，氣體分子的種類和濃度的改變)將引起其電阻值的變化超過1歐，化學反應的過程是動態的，具有一定的隨機性；且測量過程中的精度誤差也會造成其電阻測量值的不確定性，計算得到的測量值(單位：歐)的小數部分更加具有不可確定性，使用多個這樣的尾數構成的數字即為真隨機數。同時，本實用新型中采集器的采集速度決定生成真隨機數的速度，所以可以快速的產生真隨機數；而且，其結構簡單，便攜易用，使用電阻型氣體傳感器成本低廉。

附圖說明

圖1是本實用新型真隨機數發生器的方框圖；

圖2是本實用新型一個實施例真隨機數發生器的示意圖；

圖3是本實用新型另一個實施例真隨機數發生器的示意圖；

圖4是本實用新型實施例真隨機數生成裝置的示意圖。