[發明專利]基于電阻熱噪聲的多值隨機數發生器

在審

• 申請號: 202011486229.2
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112486456A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 王天;劉春博;吳海霞;王興華;王瑞;蔣心淳;季柏霖
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 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

1.基于熱電阻噪聲的多值真隨機數發生器，其特征在于：包括多值真隨機數產生模塊、判決模塊、數據處理模塊和譯碼器模塊；

其中，多值真隨機數產生模塊包括第1PMOS管、第2PMOS管、第1電阻以及第2電阻；判決模塊包括第1比較器、第2比較器、第1D觸發器和第2D觸發器；數據處理模塊包括異或門、第1開關和第2開關；譯碼器模塊包括3選1輸出單元；異或門包括A端、B端和輸出端；第1開關和第2開關均包含輸入端、控制端和輸出端；3選1輸出單元包括第1輸入端、第2輸入端、第3輸入端、第1控制位、第2控制位以及輸出端；

所述基于熱電阻噪聲的多值真隨機數發生器中各模塊的連接關系如下：

隨機數產生模塊與判決模塊相連，判決模塊與數據處理模塊相連，數據處理模塊與譯碼器模塊相連，具體為：第1PMOS管與第1電阻相連，第2PMOS管與第2電阻相連；第1電阻與第1比較器的正端相連，與第2比較器的負端相連，第2電阻與第1比較器的負端相連，與第2比較器的正端相連，第1比較器的輸出端與第1D觸發器輸入端相連，第2比較器的輸出端與第2D觸發器輸入端相連，第1D觸發器的輸出端與異或門的A端相連，第2D觸發器的輸出端與異或門的B端相連，異或門的輸出端與第1開關的控制端相連，異或門的輸出端與第2開關的控制端相連，第1D觸發器的輸出端與第1開關的輸入端相連，第2D觸發器的輸出端與第2開關的輸入端相連，第1開關的輸出端與3選1輸出單元的第1控制位相連，第2開關的輸出端與3選1輸出單元的第2控制位相連，3選1輸出單元的3個輸入端與三個不同電壓相連，3選1輸出單元的輸出端是隨機數發生器的輸出端。

2.根據權利要求1所述的基于熱電阻噪聲的多值真隨機數發生器，其特征在于：隨機數產生模塊中的第1電阻把電阻熱噪聲信號傳給判決模塊中的第1比較器的正端和第2比較器的負端，第2電阻把電阻熱噪聲信號傳給判決模塊中的第1比較器的負端和第2比較器的正端。

3.根據權利要求2所述的基于熱電阻噪聲的多值真隨機數發生器，其特征在于：第1比較器把該第1比較器輸出的比較結果傳給第1D觸發器采樣，輸出第1D觸發器采樣結果；第2比較器把該第2比較器輸出的比較結果傳給第2D觸發器輸出第2D觸發器采樣結果。

4.根據權利要求3所述的基于熱電阻噪聲的多值真隨機數發生器，其特征在于：第1D觸發器采樣結果傳給數據處理模塊中的異或門的A端和第1開關的輸入端，第2D觸發器采樣結果傳給數據處理模塊中的異或門的B端和第2開關的輸入端，異或門輸出端把A端和B端異或結果傳給第1開關的控制端和第2開關的控制端。

5.根據權利要求4所述的基于熱電阻噪聲的多值真隨機數發生器，其特征在于：第1開關的輸出端把該第1開關的輸出信號傳給譯碼器模塊中3選1輸出單元的第1控制位，第2開關的輸出端把該第2開關的輸出信號傳給譯碼器模塊中3選1輸出單元的第2控制位，三個電壓不同的輸入端把電壓信號傳給3選1輸出單元的3個輸入端。

6.根據權利要求5所述的基于熱電阻噪聲的多值真隨機數發生器，其特征在于：所述多值真隨機數發生器的工作過程，包括如下步驟：

步驟1、多值真隨機數發生器中的各模塊接通電源，隨機數產生模塊開始工作；

步驟2、第1電阻和第2電阻產生的電阻熱噪聲分別經第1比較器和第2比較器后，得到1bit電壓輸出數據；

步驟3，步驟2輸出的2bit電壓輸出數據根據第1D觸發器和第2D觸發器的采樣頻率，采樣得到2bit有效數據；

步驟4，通過2bit有效數據確定3選1輸出單元的輸出電壓，即得到多值隨機數發生器的輸出結果。