一种真随机数发生器制造技术

本实用新型专利技术实施例公开了一种真随机数发生器。多个环形振荡器电路以阵列方式排布，且能够通过随机数统计分析电路分析随机数序列并反馈分析结论至配置选择电路，配置选择电路可根据随机数统计分析电路的分析结论，发送控制信息调整真随机数发生器的配置。通过实施本实用新型专利技术实施例，在不增加后端布局布线难度的情况下，能够自动调节真随机数发生器配置，生成高质量的随机数序列，效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种真随机数发生器
本技术涉及信息安全
，尤其涉及一种真随机数发生器。
技术介绍
真随机数普遍应用于密码运算场景。产生真随机数需要使用真随机数发生器。和伪随机数发生器不同的是，真随机数发生器需要使用物理噪声源。目前最常用的物理噪声源之一是使用环形振荡器环形振荡器，用采样时钟采样环形振荡器的输出。受到外界噪声的影响，环形振荡器产生的波形存在抖动，数字化处理后即可产生真随机数。由于单路环形振荡器输出的熵比较低，通常会使用多路环形振荡器采样，以增加输出的熵。环形振荡器通常使用反相器进行搭建。在使用设计中，为了方便后端布局布线，多路环形振荡器会采用相同反相器数量，即多路环形振荡器的周期较为接近。当周期比较接近的不同环形振荡器环进行震荡时，可能会出现部分环形振荡器频率互锁的情况，导致互锁的环形振荡器相位差稳定，输出结果异或处理后不产生随机效果。一般处理这个问题的方法是，在布局布线时手动将环形振荡器分散在芯片的各个部分，但这增加了后端布局布线的难度。此外，现有设计中，若产生的随机数序列无法达到要求，则需设计人员重新规划设计，以增强熵，改善随机数序列的质量，效率低下，缺乏自动调节的手段。
技术实现思路
本技术实施例提供一种真随机数发生器和真随机数发生方法，在不增加后端布局布线难度的情况下，能够自动调节真随机数发生器配置，生成高质量的随机数序列，效率高。本技术实施例提供一种真随机数发生器，包括：依次连接的配置选择电路，环形振荡器电路阵列，时钟采样阵列，异或电路，随机数统计分析电路；所述随机数统计分析电路的反馈输出端与所述配置选择电路的输入端连接；其中，所述环形振荡器电路阵列，包括多个环形振荡器电路；所述时钟采样阵列，包括与所述多个环形振荡器电路所对应的多个触发器；所述多个触发器用于以根据采样时钟分别对多个环形振荡器电路的信号进行采样；所述采样时钟受所述配置选择电路控制；所述异或电路，用于将所述时钟采样阵列的采样结果进行异或运算，并将运算产生的随机数序列发送至随机数统计分析电路；所述随机数统计分析电路，用于分析所述随机数序列并反馈分析结论至配置选择电路；所述配置选择电路，用于根据所述随机数统计分析电路的分析结论，发送控制信息调整所述真随机数发生器的配置。可选的，所述分析结论，包含随机数序列质量信息；所述随机数统计分析电路还用于，若所述随机数序列质量信息符合预设要求，则输出所述随机数序列。可选的，所述环形振荡器电路，包括：反相器链路和多路选择器；所述反相器链路，包括串联连接的奇数个反相器；所述多路选择器的控制端连接所述配置选择电路以接收所述配置选择电路的控制信息；所述多路选择器多个选择端分别连接至所述反相器链路的不同位置；所述多路选择器的输出端连接至所述反相器链路的末尾；所述多路选择器的使能关闭端置空；从而与所述反相器链路构成环形振荡器电路的回路。可选的，所述配置选择电路，根据所述随机数统计分析电路的分析结论，发送控制信息调整所述真随机数发生器的配置，包括通过以下方式中的至少一种：发送数量控制信息至所述环形振荡器电路阵列中的多路选择器，以控制所述多个环形振荡器电路的开启数量；发送长度控制信息至所述环形振荡器电路阵列中的多路选择器，以控制所述多个环形振荡器电路的长度；发送时钟控制信息至所述时钟采样阵列，以调整采样时钟。可选的，真随机数发生器还包括后处理电路，用于对输出的所述随机数序列进行后处理。可选的，所述多路选择器多个选择端分别连接至所述反相器链路的不同位置，包括：所述不同位置中，任两个相邻的位置之间，反相器的数量相等。可选的，所述触发器为D触发器。可选的，所述多路选择器为8选1多路选择器。本技术实施例，多个环形振荡器电路以阵列方式排布，且能够通过随机数统计分析电路分析随机数序列并反馈分析结论至配置选择电路；配置选择电路根据随机数统计分析电路的分析结论，发送控制信息调整真随机数发生器的配置。通过实施本技术实施例，在不增加后端布局布线难度的情况下，能够自动调节真随机数发生器配置，生成高质量的随机数序列，效率高。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术实施例提供的一种真随机数发生器的实施例示意图；图2为图1对应实施例中环形振荡器电路阵列的示意图；图3为本技术实施例公开的对应于本专利技术实施例中真随机数发生器的一种真随机数发生方法的实施例示意图。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。请参照图1，图1为本技术实施例提供的一种真随机数发生器的实施例示意图。在本实施例中，真随机数发生器包括依次连接的配置选择电路11，环形振荡器电路阵列12，时钟采样阵列13，异或电路14，随机数统计分析电路15；所述随机数统计分析电路15的反馈输出端与所述配置选择电路11的输入端连接，从而形成反馈回路16。其中，如图1所示，配置选择电路11与环形振荡器阵列12连接处的电路加“/”是为示意此处连接线可以不止一条，因为对应环形振荡器阵列12中可以有多个环形振荡器电路。环形振荡器阵列12中示意性的展现出了3个环形振荡器电路，但本技术实施例并不限制环形振荡器电路的个数，因此以纵向的省略号表述，还可以有更多的环形振荡器电路，也可以更少。环形振荡器电路阵列12，时钟采样阵列13，异或电路14采用虚线框围起是为了方便说明它们各自的功能，且可以理解的是，它们并非必须是各自封装的模块。先在此处说明，环形振荡器阵列12中的每个环形振荡器电路包括反相器和数据选择器，其中反相器之间的“……”或“…”表示本实施例并不限制环形振荡器电路的长度。数据选择器的0端表示其使能关闭端。关于环形振荡器电路阵列12中的环形振荡器电路本身，会在后续实施例中进行进一步描述。时钟采样阵列13，包括与多个环形振荡器电路所对应的多个触发器1301；多个触发器1301用于以根据输入至CLK端的采样时钟Fs分别对多个环形振荡器电路的信号进行采样；D为信号输入端，Q为采样输出端；所述采样时钟Fs受所述配置选择电路11控制；时钟采样阵列13中亦有纵向的省略号，用来表述对触发器1301的数量不加限制，其数量对应环形振荡器阵列12中的环形振荡器电路的数量。可选的，触发器1301为D触发器。异或电路14，用于将所述时钟采样阵列13的采样结果进行异或运算，并将运算产生的随机数序列发送至随机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种真随机数发生器，其特征在于，包括：依次连接的配置选择电路，环形振荡器电路阵列，时钟采样阵列，异或电路，随机数统计分析电路；所述随机数统计分析电路的反馈输出端与所述配置选择电路的输入端连接；其中，/n所述环形振荡器电路阵列，包括多个环形振荡器电路；/n所述时钟采样阵列，包括与所述多个环形振荡器电路所对应的多个触发器；所述多个触发器用于以根据采样时钟分别对多个环形振荡器电路的信号进行采样；所述采样时钟受所述配置选择电路控制；/n所述异或电路，用于将所述时钟采样阵列的采样结果进行异或运算，并将运算产生的随机数序列发送至随机数统计分析电路；/n所述随机数统计分析电路，用于分析所述随机数序列并反馈分析结论至配置选择电路；/n所述配置选择电路，用于根据所述随机数统计分析电路的分析结论，发送控制信息调整所述真随机数发生器的配置。/n

【技术特征摘要】
1.一种真随机数发生器，其特征在于，包括：依次连接的配置选择电路，环形振荡器电路阵列，时钟采样阵列，异或电路，随机数统计分析电路；所述随机数统计分析电路的反馈输出端与所述配置选择电路的输入端连接；其中，
所述环形振荡器电路阵列，包括多个环形振荡器电路；
所述时钟采样阵列，包括与所述多个环形振荡器电路所对应的多个触发器；所述多个触发器用于以根据采样时钟分别对多个环形振荡器电路的信号进行采样；所述采样时钟受所述配置选择电路控制；
所述异或电路，用于将所述时钟采样阵列的采样结果进行异或运算，并将运算产生的随机数序列发送至随机数统计分析电路；
所述随机数统计分析电路，用于分析所述随机数序列并反馈分析结论至配置选择电路；
所述配置选择电路，用于根据所述随机数统计分析电路的分析结论，发送控制信息调整所述真随机数发生器的配置。


2.根据权利要求1所述的真随机数发生器，其特征在于，所述分析结论，包含随机数序列质量信息；所述随机数统计分析电路还用于，若所述随机数序列质量信息符合预设要求，则输出所述随机数序列。


3.根据权利要求2所述的真随机数发生器，其特征在于，所述环形振荡器电路，包括：反相器链路和多路选择器；
所述反相器链路，包括串联连接的奇数个反相器；
所述多路选择器的控制端连接所述配置选择电路以接收所述配置选择电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：鹿益铭，
申请(专利权)人：深圳市纽创信安科技开发有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44