[發明專利]一種隨機數生成裝置及方法

有效

• 申請號: 202080004611.7
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN112912838B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 吉瑞沙·師瓦林加帕·瑞瓦帝加;魏卓;李臻;殷新星
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: G06F7/58
• 分類號: G06F7/58
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 王亞楠

一種隨機數生成裝置及方法，可以應用于新能源汽車、智能家居、網聯設備等能夠連接電網的電子設備。該隨機數生成裝置(100)包括ENF提取器(101)、熵生成模塊(102)和熵池(103)，可以根據電網(200)的ENF信號生成真隨機數和偽隨機數，無需借助硬件熵源，有利于降低電子設備的制造成本。

技術領域

本申請涉及電子技術領域，尤其涉及一種隨機數生成裝置及方法。

背景技術

目前，車輛與外部設備之間，以及車輛內部組件之間皆可以進行通信。其中，部分通信過程需要高安全性，因此必須使用合適的安全機制來保證。一般來說，大多數的安全機制都依賴于隨機數。例如，隨機數可用作初始化向量、會話標識符，隨機數還可以用作密鑰生成和驗證的基本單位。隨機數的隨機性可以用隨機數的熵表示，一般來說，隨機數的熵越高，依賴于該隨機數的安全機制便越不容易被破解，其安全性便越高。因此，隨機數是否能夠具備較高的熵對車輛通信的安全性非常重要。

通常，可以通過在車輛中增加硬件熵源來產生熵比特數據，再對該熵比特數據進行一定的運算后生成隨機數。其中，隨機數的熵主要取決于上述熵比特數據的熵，因此目前大多數車輛中需要配置較高質量的硬件熵源，不利于降低車輛的生產成本。

綜上，目前車輛中隨機數的生成還有待進一步研究。

發明內容

本申請提供一種隨機數生成裝置及方法，用于在不借助硬件熵源的情況下，生成真隨機數和偽隨機數。

第一方面，本申請實施例提供一種隨機數生成裝置，該裝置主要包括電網頻率ENF提取器、熵生成模塊和熵池，其中：ENF提取器的輸入端用于連接電網，ENF提取器的輸出端與熵生成模塊的輸入端連接，熵生成模塊的輸出端與熵池連接；ENF提取器可以提取電網的ENF信號；熵生成模塊可以根據ENF信號生成第一比特數據；熵池可以接收至少一個輸入數據，至少一個輸入數據包括第一比特數據；根據至少一個輸入數據生成隨機數。

由于電網的ENF信號隨電網中用戶的電力需求而變換，而電網中承載有大量的用戶，因此可以從整體上認為電網中用戶的電力需求不具備規律性，進而可以根據ENF信號生成具有真隨機性的第一比特數據。本申請實施例中，熵池所接收的至少一個輸入數據中包括該第一比特數據，因此熵池可以在該第一比特數據的基礎上生成真隨機數和偽隨機數。因此，采用本申請實施例所提供的隨機數生成裝置，可以在不借助硬件熵源的情況下，生成真隨機數和偽隨機數。

對于生成真隨機數來說，熵池可以包括第一運算電路，第一運算電路與熵生成模塊的輸出端連接，第一運算電路進而可以根據第一比特數據生成第一隨機數，第一隨機數為真隨機數。由于第一比特數據具有真隨機性，因此第一運算電路可以在第一比特數據的基礎上生成具有真隨機性的第一隨機數。

示例性的，熵池還可以包括確定性隨機位產生器DRBG，該DRBG分別與熵生成模塊的輸出端和第一運算電路連接。其中，DRBG可以根據第一比特數據生成第二比特數據；第一運算電路在生成第一隨機數時，可以對當前的第一比特數據和第二比特數據進行異或運算，生成第一隨機數。需要指出的是，當前的第一比特數據為實時的比特數據，即在進行異或運算時DRBG所輸出的第一比特數據。

對于生成偽隨機數來說，熵池還可以包括存儲區和接口電路，DRBG可以根據至少一個輸入數據對應生成至少一個第三比特數據，該至少一個第三比特數據包括上述第二比特數據。存儲區可以存儲上述至少一個第三比特數據。接口電路可以在接收到偽隨機數請求消息后，從存儲區隨機讀取第三比特數據，并根據隨機讀取的第三比特數據輸出第二隨機數，該第二隨機數為偽隨機數。

示例性的，存儲區包括第一存儲區和第二存儲區；第一存儲區可以存儲熵率大于第一閾值的第三比特數據，第二存儲區可以存儲熵率不大于第一閾值的第三比特數據；在此情況下，DRBG還可以根據上述至少一個第三比特數據分別對應的熵率，將上述至少一個第三比特數據中，熵率大于第一閾值的第三比特數據分別存入第一存儲區，以及將至少一個第三比特數據中熵率不大于第一閾值的第三比特數據存入第二存儲區。