适于生成随机位的电路的构建以及用于生成随机位的电路制造技术

本发明专利技术涉及一种用于构建适于生成随机位的电路的方法和装置以及一种用于生成随机位的电路。例如生成随机位序列，所述随机位序列被用作二进制随机数。所提出的方法和装置以及电路例如用于实现随机数发生器。从双射映射的集合中选择第j特定函数作为第j函数，其中通过第j特定函数执行第j无不动点的映射。然后，选择至少一个第i映射设备。向第i函数分配双射映射集合中的第i特定函数，使得通过i个函数的第i链接执行第i无不动点的映射。

Circuit for generating random bits and circuits for generating random bits

The invention relates to a method and a device for constructing a circuit suitable for generating random bits, and a circuit for generating random bits. For example, a random bit sequence is generated, which is used as a binary random number. The proposed method and device and circuit are used to realize the random number generator. The first j function is selected as the j function from the set of the dual mapping, and the first j function is performed by the J function. Then, at least one I mapping device is selected. The first I function is assigned to the I mapping function to the first I function, so that the mapping of the I normal point is performed by the I link of the two functions.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于构建适于生成随机位的电路的方法和装置以及一种用于生成随机位的电路。例如生成随机位序列，所述随机位序列被用作二进制随机数。所提出的方法和装置以及电路例如用于实现随机数发生器。
技术介绍
在安全性重要的应用中、例如在非对称认证方法中，需要随机位序列作为二进制随机数。在此所期望的是，尤其是在移动应用的情况下追求尽可能小的硬件花费。用于生成随机数的公知措施使用模拟随机源。作为模拟随机源，对诸如齐纳二极管的噪声之类的噪声源进行放大和数字化。在此，将数字电路技术与模拟电路技术相结合。另外，将环形振荡器及其变型用作随机数发生器。在由奇数个串联的逆变器构成的环形振荡器的情况下，例如得出随机抖动，所述随机抖动由信号穿越逆变器的波动的穿越时间构成。该抖动、即通过逆变器发送的信号的状态改变中的无规律时间波动可以在多次穿越环形振荡器电路的情况下被累加，使得最后产生随机模拟信号。本申请人已经知悉所谓的多轨环形振荡器。相应地，提出一种用于生成随机位的装置，该装置包括：多个映射设备，其中相应映射设备被配置为借助于组合映射将预先给定数目n个输入信号映射为预先给定数目p个输出信号。在此，映射设备彼此链接，并且构造至少一个反馈环路。该反馈环路尤其是被构造为使得至少一个输出信号的状态改变被输送给所选映射设备作为另一映射设备的至少一个输入信号的状态改变。该另一映射设备优选地不是直接相邻的映射设备。在此，尤其是存在反馈环路，使得至少一个反馈输出信号的状态改变被输送给所确定的映射设备作为另一映射设备的至少一个输入信号的状态改变，使得所确定的映射设备的一个或多个输出信号受反馈输出信号的状态改变的影响。另外，将至少一个组合映射配置为使得相应映射设备的输入信号的状态改变平均被映射到相应映射设备的一个以上输出信号上。相应映射设备的n个输入信号的数目可以对应于输出信号的数目p。但是也可以设想，n不等于p，即借助于相应映射设备将输入信号的状态映射到输出信号的状态上，其中输出信号的数目小于或大于相应映射设备的输入信号的数目。映射设备可以是尤其是实现n个输入信号到n个输出信号的双射映射的逻辑门或组合门。输入信号在电平之间波动，所述电平可以被分配给逻辑状态、如位1或高、或者0或低。双射映射被理解成输入信号的2n个可能的逻辑值与输出信号的2n个逻辑值之间的单义映射。就此而言，在该装置的实施方式中，借助于映射设备得出n轨环形振荡器。映射设备也可以被称为节点或门。相应组合映射尤其是被配置为使得平均在一个输入信号的状态改变的情况下在一个以上的输出信号处发生状态变换。这导致：输入信号的相应抖动被映射到多个输出信号上，并且因此被放大。信号中出现一次的抖动借助于映射设备或其中实现的组合映射被复制到多个输出轨上，使得几乎不能补偿抖动分量。在该装置的情况下也可以涉及多轨环形振荡器电路。与经典单轨环形振荡器相比，所存在的优点尤其是，可以以更高的数据速率截取随机位值。例如，随机位信号可以在通过n个输入或输出信号得出的数据路径中的一个或多个上导出。可以说，该装置产生“振荡”或者信号变换在回路中传播。优选地，所述输出信号中的至少一个通过其被反馈以因果关系依赖于自身，其中该反馈借助于至少一个居中的映射进行。对于这样的多轨环形振荡器特别有利的是，其不具有不动点。因为不动点的存在可能导致：环进入无振荡的静止状态，使得不能生成另外的随机位。从现有技术中公知的是，一直随机地生成具有确定长度的环形电路，直到找到无不动点的多轨环形振荡器。
技术实现思路
在该背景下，本专利技术的任务在于，提供用于构建复杂和/或灵活电路的经改进的方法和装置。根据本专利技术，该任务通过根据在独立权利要求中说明的特征的方法、装置和电路来解决。本专利技术的另外的有利的扩展方案在从属权利要求中予以说明。提出了一种用于构建适于生成随机位的电路的方法，其中-该电路具有数目m个映射设备；-向所述映射设备中的每个都输送数目n个输入位，其中n为大于1的值；-通过所述映射设备中的每个映射设备借助于相应函数执行n个输入位到n个输出位的双射映射；具有下列步骤：（a）从第一映射设备至第m映射设备中选择第j映射设备，并且预先给定双射映射的集合中的第j特定函数作为第j函数，其中-通过j个函数的第j链接在预先给定第j特定函数作为第j函数的情况下执行第j无不动点的映射；-通过第j链接从第一函数开始以升序应用j个函数；（b）从第一映射设备至第m映射设备中选择至少一个第i映射设备，其中i不等于j，并且预先给定双射映射的集合中的第i特定函数作为第i函数，其中-通过i个函数的第i链接在预先给定第i特定函数作为第i函数的情况下执行第i无不动点的映射；-通过第i链接从第一函数开始以升序应用i个函数。也就是说，n个信号例如传播穿过具有m个亦称节点的映射设备的环形电路。每个节点都由逻辑门构成。每个节点都具有n个输入和输出位。节点被选择为使得其对n个输入位到n个输出位的映射是双射映射或双向单射，也就是说，如果输入采取所有可能的2n个值，则输出也采取所有可能的2n个值，但是一般而言以其它顺序。该电路尤其是多轨环形振荡器。相应映射设备的一个输入信号的状态改变尤其是平均导致一个以上输出信号中的改变。为了保证这样的环形电路——简称环——持续地振荡，电路不允许具有不动点。为了更确切地描述不动点的事实情况，在节点之间的任意、但固定的位置处将环拆分。于是，存在具有n个输入位的电路，所述输入位通过m个节点——其中每个节点都针对值为1至m的索引i执行从n个输入位到n个输出位的双射映射fi——在第m节点以后提供n个输出位。经拆分的环的第m映射或总映射尤其是通过第m链接：来给定，其中在本申请中，函数的链接应当从由向左读取，也就是说，首先应用f1、然后是f2，以此类推。在此，“应用”是指，第一函数f1被应用于第一映射设备处的由n个输入位构成的第一输入元组，也就是说，第一输入元组根据第一函数的映射规定被映射为第一输出元组。第二函数尤其是被应用于第一输出元组，所述第一输出元组因此形成第二映射设备的第二输出元组。第二映射设备于是提供第二输出元组。于是，第三函数例如被应用于第二输出元组等等。恰好在对于作为第一输入元组的所有可能的n元组x有成立时，整个环是无不动点的。用文字来描述这是指，对于所有可能的n元组x，第一输入元组不等于第m映射设备处的第m输出元组。根据本专利技术，作为第j映射设备的本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于构建适于生成随机位的电路（10）的方法，其中‑电路（10）具有数目m个映射设备（K1，K2...Kj，...Ki，...Km）；‑向映射设备（K1，K2...Kj，...Ki，...Km）中的每个都输送数目n个输入位，其中n为大于1的值；‑通过映射设备（K1，K2...Kj，...Ki，...Km）中的每个映射设备借助于相应函数（f1，f2，...fj，...fi，...fm）执行n个输入位到n个输出位的双射映射；具有下列步骤：（a）从第一映射设备（K1）至第m映射设备（Km）中选择第j映射设备（Kj），并且预先给定双射映射的集合中的第j特定函数（gj）作为第j函数（fj），其中‑通过j个函数（f1，...fj）的第j链接（fj'）在预先给定第j特定函数（gj）作为第j函数（fj）的情况下执行第j无不动点的映射；‑通过第j链接从第一函数(f1)开始以升序应用j个函数；（b）从第一映射设备（K1）至第m映射设备（Km）中选择至少一个第i映射设备（Ki），其中i不等于j，并且预先给定双射映射的集合中的第i特定函数作为第i函数（fi），其中‑通过i个函数（f1，...fi）的第i链接（fi'）在预先给定第i特定函数（gi）作为第i函数（fi）的情况下执行第i无不动点的映射；‑通过第i链接从第一函数(f1)开始以升序应用i个函数。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.31 DE 102013222218.11.用于构建适于生成随机位的电路（10）的方法，其中
-电路（10）具有数目m个映射设备（K1，K2...Kj，...Ki，...Km）；
-向映射设备（K1，K2...Kj，...Ki，...Km）中的每个都输送数目n个输入位，其中n为大于1
的值；
-通过映射设备（K1，K2...Kj，...Ki，...Km）中的每个映射设备借助于相应函数（f1，
f2，...fj，...fi，...fm）执行n个输入位到n个输出位的双射映射；
具有下列步骤：
（a）从第一映射设备（K1）至第m映射设备（Km）中选择第j映射设备（Kj），并且预先给定双
射映射的集合中的第j特定函数（gj）作为第j函数（fj），其中
-通过j个函数（f1，...fj）的第j链接（fj'）在预先给定第j特定函数（gj）作为第j函数
（fj）的情况下执行第j无不动点的映射；
-通过第j链接从第一函数(f1)开始以升序应用j个函数；
（b）从第一映射设备（K1）至第m映射设备（Km）中选择至少一个第i映射设备（Ki），其中i
不等于j，并且预先给定双射映射的集合中的第i特定函数作为第i函数（fi），其中
-通过i个函数（f1，...fi）的第i链接（fi'）在预先给定第i特定函数（gi）作为第i函数
（fi）的情况下执行第i无不动点的映射；
-通过第i链接从第一函数(f1)开始以升序应用i个函数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中
-从第一映射设备（K1）至第m映射设备（Km）中选择m个映射设备中的每个，并且根据步骤
（a）或（b）预先给定相应特定函数（g1，g2，…gj，…gi，…gm）作为相应函数（f1，f2，...fj，
...fi，...fm）。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中电路（10）被构造成多轨环形振荡器。
4.用于构建适于生成随机位的电路（10）的装置，其中
-电路（10）具有数目m个映射设备（K1，K2...Kj，...Ki,...Km）；
-映射设备（K1，K2...Kj,...Ki，...Km）中的每个都获得数目n个输入位，其中n为大于1
的值；
-能够通过映射设备（K1，K2...Kj,...Ki，...Km）中的每个映射设备借助于相应函数
（f1，f2，...fj，...fi，...fm）执行n个输入位...

【专利技术属性】
技术研发人员：P伯夫根，M迪希特尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE