基于双相采样的真随机数发生器的研究与设计

发布时间：2021-11-25 05:52

　　在信息技术飞速发展的今天,信息安全问题存在于社会的各个角落。国家安全保障、国防建设、居民私生活保障以及个人财产保护等方面都离不开强大、稳定的信息安全系统。在信息安全体系中具有重要作用的信息加解密技术已成为相关领域科学研究的目标。密钥作为加解密算法的核心输入,其质量与算法的性能直接影响信息安全系统的安全性。因此,作为密钥的随机数被视为加解密技术相关活动的关键。当前加密系统中常用决定性数学算法生成伪随机数,这类随机数大多仅具有有限的不可预测属性,这种属性随着计算资源、破解水平的提高会越来越脆弱甚至消失,因此需要更高质量随机数以保证加密系统正常运作。随机性能强且不可再现的随机数被称为真随机数,这样的随机数是通过转化随机物理现象获取的。用于生成真随机数的典型硬件真随机数发生器以熵源提取方案作为分类依据,包括:1、直接放大噪声;2、基于离散时间混沌;3、基于振荡器采样;4、基于电路亚稳态四种类型。本文主要针对基于振荡器采样的真随机数发生器进行研究。首先整理影响熵源提取模块性能的几个因素:低频信号抖动标准差与高频信号周期比值、采样沿位置以及高频信号占空比;通过分析高频信号占空比影响熵源提取模块输出... 

【文章来源】：深圳大学广东省

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

运放斩波前后输入失调电压对比

基于双相采样的真随机数发生器的研究与设计32图4-7及图4-8分别通过对比展示了斩波技术对运放输出噪声以及输入失调电压的影响：采用了斩波技术后，运放的输入失调电压及输出噪声均被限制在μV量级，对比未采用斩波技术的运放，输出闪烁噪声的影响被极大地削弱，同时输出噪声在较长频段内维持在较低的水平，因此该低噪声放大器符合要求。图4-7运放斩波前后输出噪声对比图4-8运放斩波前后输入失调电压对比

基于双相采样的真随机数发生器的研究与设计34图4-10展示了经典电荷泵充放电管与开关管的三种不同连接方式[39]。若采用(b)中的连接方式，以充电过程为例，当开关管SWP1打开，SWN1关闭，由于SWP1与充电管MP1源端连接，MP1的栅源电压绝对值小于MP0的栅源电压绝对值，将导致流过两管的电流产生较大差异；而采用(c)的连接方式，当开关管SWN1打开，VN将被下拉至地电位，假如MN1管与MN0管（MP0管串联NMOS管）以栅极连接，后者栅源电压将趋于0，间接截断流过MP0管电流，导致充电失败。本文采用(a)的连接方式。4)低频振荡器仿真结果如图4-11所示，施密特触发器的上阈值电压VTHH为863.7mV，下阈值电压VTHL为VDDIREFVOUTVUPVDOWNVDDVDDVPVNSWP1MP1MN1SWN1MP0VOUTVUPVDOWNVPVNSWP1SWN1MP1MN1VOUTVPVNVUPVDOWNMP1SWP1MN1SWN1(a)(b)(c)图4-10经典电荷泵图4-11低频振荡器仿真结果

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新型CMOS施密特触发器[J]. 冯勇,刘诗斌,李晓骏.  计算机测量与控制. 2008(11)
[2]一种高速低功耗电荷泵电路的设计[J]. 应一帜.  电子工程师. 2006(01)

硕士论文
[1]一种基于双采样的真随机数发生器的实现与研究[D]. 郭晨光.复旦大学 2013
[2]真随机数发生器集成电路设计[D]. 李勇.湖南大学 2012
[3]一种产生随机数新方法的研究与实现[D]. 冯艳.北京工业大学 2002



本文编号：3517534