高速物理随机数发生器芯片设计与仿真
发布时间：2021-10-22 07:23
随着通信技术的发展,信息时代的到来,人们越来越认识到信息安全的重要作用。同时随机数发生器作为信息安全传输过程中的重要环节也越来越受到人们的普遍关注。随机数发生器能够产生的不可预知、不可重复的随机数序列对信息加密起到至关重要的作用。基于香农信息理论,为了保证通讯的绝对安全,高速率、不可预测且随机性良好的随机数发生器具有重大的研究价值。目前普遍的随机数设计方案大致可分为两大类:伪随机数发生器和物理随机数发生器。伪随机数发生器设计方案主要由初始种子和确定性算法构成,初始种子经确定性算法多次迭代后变得不可预知。确定性算法越复杂,所产生的伪随机数序列质量越好。但由于其本质的确定性和其产生序列的固定周期性,使其在保密通信领域应用受到限制。物理随机数发生器设计方案则是利用自然界中天然噪声,如热噪声、抖动噪声等彻底消除伪随机数发生器周期性问题,这对于对随机数质量有特定要求的应用领域具有重要意义。且由于物理噪声源天生的不可预测性,使其发展前景极其广阔。常见物理随机数发生器设计方案有热噪声放大法、振荡采样法、混沌电路、亚稳态和量子效应等,各方案均有其优缺点。噪声放大法产生随机数方案结构简单、易实现,但因其...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景与研究意义
1.2 常见物理随机数发生器介绍
1.3 随机数芯片国内外研究现状
1.4 本文主要研究内容
第二章 随机数发生器设计
2.1 物理熵源及特性分析
2.2 物理熵源产生随机数
2.3 随机数性能分析与比较
2.4 本章小结
第三章 随机数发生器芯片设计
3.1 Cadence软件简介
3.2 CMOS集成电路电路版图设计流程
3.3 数字逻辑门电路与构建
3.3.1 反相器原理图设计与仿真
3.3.2 异或门原理图设计与仿真
3.4 随机数熵源电路构建与仿真
3.5 随机数发生器原理图电路构建与仿真
3.6 本章小结
第四章 随机数发生器芯片仿真与测试
4.1 集成电路版图设计流程
4.2 随机数发生器版图设计
4.2.1 CMOS反相器版图绘制
4.2.2 随机数芯片版图设计
4.3 随机数发生器后仿真测试
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 论文工作总结
5.2 论文工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间所取得成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用混沌激光多位量化实时产生14 Gb/s的物理随机数[J]. 王龙生,赵彤,王大铭,吴旦昱,周磊,武锦,刘新宇,王安帮. 物理学报. 2017(23)
[2]混沌相空间转动同步及判别切换保密通信的研究[J]. 孙广明,黄金杰. 通信学报. 2016(10)
[3]低能耗三输入AND/XOR门的设计[J]. 阳媛,夏银水,钱利波. 微电子学与计算机. 2016(08)
[4]基于物理噪声源的真随机数发生器的设计与实现[J]. 张建国,化腾飞,马荔,王云才. 机械工程与自动化. 2015(05)
[5]一种基于热噪声的真随机数发生器的设计与实现[J]. 金杰,罗敏,宫月红. 微电子学与计算机. 2015(10)
[6]基于延迟调度截止时间约束提前预留接纳控制[J]. 李波,刘海霞,杨娜,武浩,裴以建. 华中科技大学学报(自然科学版). 2012(S1)
[7]硬件加密的扩频通信方案[J]. 萧宝瑾,仝海丽,张建忠,张朝霞,王云才. 物理学报. 2011(08)
[8]一种基于Cadence的8位串行乘法器的设计与仿真[J]. 李睿,黄天宁,孙佳云. 科协论坛(下半月). 2009(11)
[9]混沌随机数发生器的设计[J]. 王云峰,沈海斌,严晓浪. 半导体学报. 2005(12)
[10]基于电阻热噪声的真随机数发生器设计[J]. 辛茜,曾晓洋,张国权,郭亚炜. 微电子学与计算机. 2004(07)
博士论文
[1]基于宽带混沌激光熵源实现高速真随机数的产生[D]. 张建忠.太原理工大学 2012
硕士论文
[1]基于自治布尔网络的高速物理随机数发生器研究[D]. 马荔.太原理工大学 2017
[2]一种CMOS带隙基准电压源的设计与仿真[D]. 毕波.湖南大学 2016
[3]一种10位single-slopeADC的电路仿真与版图设计[D]. 李岳.电子科技大学 2015
[4]关于随机数发生器的综述[D]. 杨雪.吉林大学 2007
[5]基于Cadence平台的ASIC设计与研究[D]. 杨骞.浙江工业大学 2004
本文编号：3450636
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景与研究意义
1.2 常见物理随机数发生器介绍
1.3 随机数芯片国内外研究现状
1.4 本文主要研究内容
第二章 随机数发生器设计
2.1 物理熵源及特性分析
2.2 物理熵源产生随机数
2.3 随机数性能分析与比较
2.4 本章小结
第三章 随机数发生器芯片设计
3.1 Cadence软件简介
3.2 CMOS集成电路电路版图设计流程
3.3 数字逻辑门电路与构建
3.3.1 反相器原理图设计与仿真
3.3.2 异或门原理图设计与仿真
3.4 随机数熵源电路构建与仿真
3.5 随机数发生器原理图电路构建与仿真
3.6 本章小结
第四章 随机数发生器芯片仿真与测试
4.1 集成电路版图设计流程
4.2 随机数发生器版图设计
4.2.1 CMOS反相器版图绘制
4.2.2 随机数芯片版图设计
4.3 随机数发生器后仿真测试
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 论文工作总结
5.2 论文工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间所取得成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用混沌激光多位量化实时产生14 Gb/s的物理随机数[J]. 王龙生,赵彤,王大铭,吴旦昱,周磊,武锦,刘新宇,王安帮. 物理学报. 2017(23)
[2]混沌相空间转动同步及判别切换保密通信的研究[J]. 孙广明,黄金杰. 通信学报. 2016(10)
[3]低能耗三输入AND/XOR门的设计[J]. 阳媛,夏银水,钱利波. 微电子学与计算机. 2016(08)
[4]基于物理噪声源的真随机数发生器的设计与实现[J]. 张建国,化腾飞,马荔,王云才. 机械工程与自动化. 2015(05)
[5]一种基于热噪声的真随机数发生器的设计与实现[J]. 金杰,罗敏,宫月红. 微电子学与计算机. 2015(10)
[6]基于延迟调度截止时间约束提前预留接纳控制[J]. 李波,刘海霞,杨娜,武浩,裴以建. 华中科技大学学报(自然科学版). 2012(S1)
[7]硬件加密的扩频通信方案[J]. 萧宝瑾,仝海丽,张建忠,张朝霞,王云才. 物理学报. 2011(08)
[8]一种基于Cadence的8位串行乘法器的设计与仿真[J]. 李睿,黄天宁,孙佳云. 科协论坛(下半月). 2009(11)
[9]混沌随机数发生器的设计[J]. 王云峰,沈海斌,严晓浪. 半导体学报. 2005(12)
[10]基于电阻热噪声的真随机数发生器设计[J]. 辛茜,曾晓洋,张国权,郭亚炜. 微电子学与计算机. 2004(07)
博士论文
[1]基于宽带混沌激光熵源实现高速真随机数的产生[D]. 张建忠.太原理工大学 2012
硕士论文
[1]基于自治布尔网络的高速物理随机数发生器研究[D]. 马荔.太原理工大学 2017
[2]一种CMOS带隙基准电压源的设计与仿真[D]. 毕波.湖南大学 2016
[3]一种10位single-slopeADC的电路仿真与版图设计[D]. 李岳.电子科技大学 2015
[4]关于随机数发生器的综述[D]. 杨雪.吉林大学 2007
[5]基于Cadence平台的ASIC设计与研究[D]. 杨骞.浙江工业大学 2004
本文编号：3450636
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