一種隨機(jī)數(shù)生成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種隨機(jī)數(shù)生成方法，該方法利用集成電路中的高速時(shí)鐘和低速時(shí)鐘兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，輸入到D觸發(fā)器，通過(guò)D觸發(fā)器來(lái)提取時(shí)鐘信號(hào)中的高斯白噪聲。然后將輸出的隨機(jī)信號(hào)反饋回來(lái)，跟D觸發(fā)器輸出的高斯白噪聲作模2加，將高斯白噪聲信號(hào)轉(zhuǎn)化為平均分布的噪聲信號(hào)，即得到了隨機(jī)信號(hào)。該方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，生成的隨機(jī)信號(hào)具有強(qiáng)的隨機(jī)特性，并且方便于在集成電路中實(shí)現(xiàn)和使用，是在通信技術(shù)中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值和意義。
【專利說(shuō)明】一種隨機(jī)數(shù)生成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉加密技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、Internet和無(wú)線設(shè)備等數(shù)字通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，數(shù)據(jù)加密越來(lái)越成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。很多加密系統(tǒng)的安全性直接依賴于產(chǎn)生的密鑰的不可預(yù)測(cè)性以及非相關(guān)性。目前常用的產(chǎn)生密鑰的方法是偽隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器PRNG(Pseudorandom NumberGenerator)。但再好的PRNG只要其中一個(gè)狀態(tài)因?yàn)槟撤N原因泄漏，就極有可能導(dǎo)致整個(gè)PRNG的產(chǎn)生機(jī)制被破解，從而使得“偽隨機(jī)”變成“不隨機(jī)”。因此人們開(kāi)始研究真隨機(jī)數(shù)生成器。隨機(jī)噪聲源（如熱噪聲和發(fā)射噪聲）存在于IC中卻總是被人為地屏蔽掉了。因此，利用電路噪聲放大的商用RNG設(shè)計(jì)需要專門(mén)的外部組件和特殊硬件來(lái)與那些需要屏蔽噪聲的組件隔開(kāi)。在IC設(shè)計(jì)中，對(duì)數(shù)?；旌闲盘?hào)的處理經(jīng)驗(yàn)表明，底層噪聲和電源噪聲電平總是高于隨機(jī)噪聲源電平。所以一個(gè)不被干擾的白噪聲源在一個(gè)基于IC的數(shù)字加解密系統(tǒng)的RNG中是不可能被使用的，必須考慮如何利用抗干擾的隨機(jī)源來(lái)實(shí)現(xiàn)隨機(jī)數(shù)生成器。本發(fā)明提出一種新的隨機(jī)數(shù)生成方法混沌RNG的實(shí)現(xiàn)方案，更易于用硬件即IC實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在實(shí)現(xiàn)一種真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器。該隨機(jī)數(shù)發(fā)生器是一種真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，其利用時(shí)鐘源的高斯噪聲產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)源，不需要進(jìn)行噪聲組件的隔離，抗干擾能力強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、方便，易于IC實(shí)現(xiàn)的，是一種良好的隨機(jī)數(shù)發(fā)生裝置。
[0004]本發(fā)明由高速的時(shí)鐘源、低速時(shí)鐘源、D觸發(fā)器、寄存器、移位電路組成。采用高速時(shí)鐘源和低速時(shí)鐘源輸入到D觸發(fā)器，由D觸發(fā)器輸出端輸出高斯噪聲信號(hào)。將輸出的隨機(jī)信號(hào)作為反饋信號(hào)，與D觸發(fā)器輸出的高斯信號(hào)作模2加，將模2加的結(jié)果放入移位寄存器，移位寄存器的另一端輸出隨機(jī)信號(hào)。
[0005]本發(fā)明的特點(diǎn)在于才用時(shí)鐘信號(hào)的高斯噪聲作為噪聲源。時(shí)鐘信號(hào)的噪聲具有良好的高斯白噪聲特性，而且不易收到干擾，是良好的噪聲源。
[0006]本發(fā)明的特點(diǎn)在于采用高速時(shí)鐘源和低速時(shí)鐘源共同輸入到D觸發(fā)器，由D觸發(fā)器輸出高斯白噪聲。由于高斯白噪聲的存在，兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的不能夠同步，該時(shí)差也服從高斯白噪聲，所以D觸發(fā)器能夠輸出具有良好高斯特性的白噪聲。
[0007]本發(fā)明的特點(diǎn)在于利用反饋將隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的結(jié)果反饋回來(lái)，和D觸發(fā)器所輸出的高斯白噪聲作模2力口，通過(guò)這種反饋方法，可以將高斯白噪聲轉(zhuǎn)化為均勻分布的白噪聲，即隨機(jī)數(shù)。
[0008]本發(fā)明的特點(diǎn)在于利用移位寄存器來(lái)控制反饋的階數(shù)，移位寄存器的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，反饋的階數(shù)越高，所產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)隨機(jī)特性就越好。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比具有以下的優(yōu)點(diǎn)：
實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。利用高速時(shí)鐘源和低速時(shí)鐘源作為隨機(jī)數(shù)源，即可得到高隨機(jī)性的高斯白噪聲。整體的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。
[0010]設(shè)計(jì)合理。利用兩個(gè)時(shí)鐘的不能完全同步的特點(diǎn)，采用0觸發(fā)器，能有效的提取到時(shí)鐘信號(hào)中的噪聲信號(hào)，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。
[0011]便于實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在許多的X都具有多個(gè)時(shí)鐘源，能夠方便的在X中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的設(shè)計(jì)。
[0012]隨機(jī)性強(qiáng)。因?yàn)樗捎玫碾S機(jī)數(shù)源具有良好的高斯白噪聲特性，所以所生成的隨機(jī)數(shù)具有良好的隨機(jī)特性。
[0013]綜上所述，本發(fā)明設(shè)計(jì)合理、性能優(yōu)越，在X設(shè)計(jì)中具有良好的應(yīng)用價(jià)值和意義?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖為一種隨機(jī)數(shù)的生成方案。
[0015]1-1為高速時(shí)鐘，為0觸發(fā)器提供輸入信號(hào)。
[0016]1-2為低速時(shí)鐘，為0觸發(fā)器提供時(shí)鐘信號(hào)。
[0017]1-3為0觸發(fā)器，將高速時(shí)鐘信號(hào)和低速時(shí)鐘信號(hào)接在0觸發(fā)器上，將低速時(shí)鐘信號(hào)作為時(shí)鐘信號(hào)輸入，將高速時(shí)鐘信號(hào)作為輸入信號(hào)。
[0018]1-4為模2加法器，用模2加法器將反饋回來(lái)的信號(hào)和0觸發(fā)器輸出的信號(hào)作模2力口，可消除高斯白噪聲的高斯特性，將高斯白噪聲轉(zhuǎn)化為平均分布的噪聲，即隨機(jī)數(shù)。
[0019]1-5為移位寄存器，用移位寄存器按時(shí)間順序暫時(shí)存儲(chǔ)生成的隨機(jī)數(shù)，以控制反饋的階數(shù)，例如，當(dāng)移位寄存器長(zhǎng)度為4時(shí)，則反饋的階數(shù)為4。
[0020]1-6為寄存器，用來(lái)暫時(shí)存儲(chǔ)反饋回來(lái)的一位隨機(jī)信號(hào)。
【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖所示，將低速時(shí)鐘信號(hào)1-2和高速時(shí)鐘信號(hào)1-1分別接0觸發(fā)器1-3的時(shí)鐘和信號(hào)輸入，將0觸發(fā)器1-1的輸出端接模2加法器1-4，模2加法器1-4的另外一端接反饋回來(lái)的一位隨機(jī)數(shù)，該一位隨機(jī)數(shù)保存在寄存器1-6里。將模2加的結(jié)果輸入到移位寄存器1-5，移位寄存器1-5的最后一位最為隨機(jī)數(shù)的輸出值，同時(shí)也作為反饋值保存到寄存器1-6中。
[0022]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種隨機(jī)數(shù)生成方法，包括高速時(shí)鐘源1-1、低速時(shí)鐘源1-2、D觸發(fā)器1-3、、模2加法器1-4、移位寄存器1-5、寄存器1-6 ;高速時(shí)鐘源1-1和低速時(shí)鐘源1-2分別輸入到D觸發(fā)器1-3,將D觸發(fā)器1-3輸出的結(jié)果輸入到模2加法器1-4中,和寄存器1-6中的一位隨機(jī)隨進(jìn)行模2加操作，將模2加操作的結(jié)果輸入到移位寄存器中1-6中，最后在移位寄存器的另外一端輸出隨機(jī)數(shù)，同時(shí)所輸出的一位隨機(jī)數(shù)被保存在寄存器1-6中，作為反饋值。
2.按照權(quán)利要求I所述的一種隨機(jī)數(shù)生成方法，其特點(diǎn)在于采用高頻時(shí)鐘源和低頻時(shí)鐘源作為噪聲源，提取隨機(jī)數(shù)。
3.按照權(quán)利要求I所述的一種隨機(jī)數(shù)生成方法，其特點(diǎn)在于利用D觸發(fā)器提取時(shí)鐘源中的高斯白噪聲，來(lái)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)。
4.按照權(quán)利要求I所述的一種隨機(jī)數(shù)生成方法，其特點(diǎn)在于利用反饋的方法，將高斯白噪聲轉(zhuǎn)化為平均分布白噪聲，即隨機(jī)數(shù)。
5.按照權(quán)利要求I所述的一種隨機(jī)數(shù)生成方法，其特點(diǎn)在于可以通過(guò)調(diào)節(jié)移位寄存器1-5的長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)反饋的階數(shù)。
【文檔編號(hào)】G06F7/58GK103838545SQ201210477950
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月22日
【發(fā)明者】田衛(wèi)平 申請(qǐng)人:西安元朔科技有限公司