[發明專利]一種真隨機數發生器

在審

• 申請號: 201811452815.8
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN111258548A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 黃金煌;許秋林;蘇琳琳;王逾塵;岳超
• 申請（專利權）人: 紫光同芯微電子有限公司
• 主分類號: G06F7/58
• 分類號: G06F7/58
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種真隨機數發生器，包括：異或電路和多條隨機熵源電路；每條隨機熵源電路，包括：低頻采樣振蕩環路、異或單元、N個反相器和至少兩個觸發器；N為大于1的奇數；N個反相器首尾相連形成高頻振蕩環路；每個觸發器的輸入端均連接對應的反相器的輸出端，每個觸發器的輸出端均連接異或單元，每個觸發器對應不同的反相器；且所有的觸發器在同一個低頻采樣振蕩環路輸出采樣時鐘信號的控制下對所有的觸發器的輸入端進行采樣，采樣結果輸入異或單元進行異或處理；異或單元的輸出為每條隨機熵源電路的輸出端，所有高頻振動環路的輸出端分別連接異或電路的不同輸入端，異或電路的輸出端輸出隨機數序列，提高了隨機數產生的速度。

技術領域

本申請涉及集成電路技術領域，尤其涉及一種真隨機數發生器。

背景技術

隨機數發生器是信息安全系統中的一個重要組成部分，廣泛應用于密鑰生成、身份認證等方面，為信息安全系統提供可信根。其中，隨機數發生器是指通過采集自然環境中的隨機量而產生不可預期的隨機數的專用集成電路芯片或者芯片中的隨機數生成部件。通常情況下，隨機數發生器所采集的自然隨機量為熱噪聲（thermal noise），采用放大器法、振蕩器采樣法和混沌法提供熱噪聲，進而根據該熱噪聲產生系統所需的真隨機數。

在常用的幾種熱噪聲提供方式中，放大器法原理上容易受到環境的影響因此使用并不廣泛。以混沌法提供的熱噪聲所產生的隨機數速率并不能滿足高速系統的應用。而振蕩器法實現方式比較靈活，既可以使用全定制的數模混合電路，也可以使用半定制的數字化方式來實現。因此，該方式的使用非常廣泛。

然而隨著高速系統的發展，對真隨機數產生速率的要求也越來越高，現有利用振蕩器法的真隨機數發生產生真隨機數的速率并不能滿足高速系統的需求。

發明內容

有鑒于此，本申請實施例提供了一種真隨機數發生器，能夠提高真隨機數的產生速率，解決現有技術中真隨機數生成速率不能滿足系統需求的問題。

本申請實施例提供的一種真隨機數發生器，包括：異或電路和多條隨機熵源電路；每條所述隨機熵源電路，包括：低頻采樣振蕩環路、異或單元、N個反相器和至少兩個觸發器；N為大于1的奇數；

所述N個反相器首尾相連形成高頻振蕩環路；

每條所述隨機熵源電路內，每個所述觸發器的輸入端均連接對應的反相器的輸出端，每個所述觸發器的輸出端均連接所述異或單元，每個所述觸發器對應不同的所述反相器；且所有所述的觸發器在同一個所述低頻采樣振蕩環路輸出采樣時鐘信號的控制下對所有所述的觸發器的輸入端進行采樣，采樣結果輸入所述異或單元進行異或處理；

所述異或單元的輸出為每條所述隨機熵源電路的輸出端，所有所述高頻振動環路的輸出端分別連接所述異或電路的不同輸入端，所述異或電路的輸出端輸出隨機數序列。

可選的，所述每條隨機熵源電路所采用的采樣時鐘信號為同一時鐘，且所有隨機熵源電路所采用的采樣時鐘信號為同一時鐘。

可選的，每條所述隨機熵源電路包括的所述觸發器為N個，每條所述隨機熵源電路中所述觸發器和所述反相器一一對應；

每個所述觸發器的輸入端均連接對應的所述反相器的輸出端，每個所述觸發器的時鐘輸入端連接所述低頻采樣振蕩環路輸出的采樣時鐘信號，每個所述觸發器的輸出端連接對應的所述異或單元的不同輸入端。

可選的，每條所述隨機熵源電路包括的低頻采樣振蕩環路為同一個電路。

可選的，每條所述隨機熵源電路包括的低頻采樣振蕩環路為獨立的電路。

與現有技術相比，本申請至少具有以下優點：