随机数在身份验证,数值模拟,雷达探测和保密通信等领域有着重要的应用。尤其是在保密通信中,高速、安全、稳定的随机数是保证信息安全的关键。基于电子噪声的物理熵源理论上可以产生不可预测的绝对安全的随机数,具有易于集成、价格低廉的优势。然而,噪声幅值太小,难以提取,近年来提出的布尔混沌电路对电路中噪声进行非线性放大,产生振荡幅值大、频谱宽的混沌振荡序列,有利于高速随机数的产生,且其电路结构简单、可移植性强,自提出以来获得了广泛的关注。但是,目前布尔混沌熵源的研究存在以下问题:（1）混沌带宽有限,这会限制随机数产生速率;（2）研究中发现布尔混沌系统工作中随着时间的变化由混沌随机退化为周期的现象,即缺乏鲁棒性,这将导致随机数不能安全稳定的产生。针对上述问题,本文对布尔混沌熵源的特性包括带宽、序列复杂程度、鲁棒性、不可预测性进行了研究。具体的研究内容如下:（1）通过对比选取布尔延时微分方程对布尔混沌系统进行理论研究,首先证明了模型对器件响应特性的模拟和调控效果,进而确立了器件响应特性参数,为进一步研究器件响应特性对布尔混沌熵源特性的影响奠定了理论基础。（2）揭示了器件响应特性和布尔混沌复杂度及带宽之间的关系:布尔混沌复杂程度与器件响应速度正相关,随着器件响应特性参数减小即器件响应速度加快,排列熵值逐渐增加至最大值1后基本保持不变;布尔混沌带宽随着器件响应速度加快呈指数增大。为高速布尔混沌熵源设计中逻辑器件的选取提供了理论依据。（3）阐明了噪声影响布尔混沌系统输出由混沌退化为周期的物理机制:混沌在延时参数空间的分布范围较小且不连续,噪声引起的边沿抖动使网络中延时参数发生微小偏移,在混沌与周期的交界处延时参数值的微小偏移容易使延时参数由混沌参数变为周期参数,进而使熵源不能输出混沌。提出了增加逻辑器件个数和减小器件响应特性参数的两种增强布尔混沌熵源的鲁棒性的方法。（4）实验证明了布尔混沌熵源的不可预测性。揭示了噪声引起的幅值扰动和相位扰动均能使布尔混沌序列产生轨迹分离。实验中对布尔混沌熵源进行多次重启,结果表明布尔混沌熵源在电路噪声的影响下,每次重启产生不同的输出序列,证明了布尔混沌熵源的不可预测性。（5）探索了布尔混沌熵源的拓扑结构,提出了一种鲁棒安全的布尔混沌熵源,实验中可以稳定的产生混沌序列,并产生了无需后处理可通过统计测试的随机数。研究发现,现有15节点二输入二输出布尔混沌熵源在理想情况下,节点振荡幅度很小甚至不振荡、对称位置处节点输出时序完全相同。通过改变器件的连接方式,实现了一种12节点的非对称拓扑结构的布尔混沌熵源,对比实验表明非对称布尔混沌熵源产生了幅值分布、李雅普诺夫指数、相关性和频谱等动态特性良好的混沌序列,表明该熵源结构采用更少的器件产生了复杂的动态,并实现了100 Mbit/s的随机数产生。