【摘 要】
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信息社会的数据交换存储日益频繁,加密系统需要拥有更高的安全性能来应对各种威胁。加密系统的性能一定程度上由随机数的质量决定,因此,超大规模集成电路中的高质量的随机数发生电路成为研究热点。本文针对高质量真随机数发生电路开展研究,采用四路相互独立且频率互质的熵源,以提高整体熵源的质量和后处理模块能够处理的数据量。四路熵源均采用基于环形振荡器采样的结构,慢频环形振荡器的抖动为电路提供了随机性。熵源产生的随
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信息社会的数据交换存储日益频繁,加密系统需要拥有更高的安全性能来应对各种威胁。加密系统的性能一定程度上由随机数的质量决定,因此,超大规模集成电路中的高质量的随机数发生电路成为研究热点。本文针对高质量真随机数发生电路开展研究,采用四路相互独立且频率互质的熵源,以提高整体熵源的质量和后处理模块能够处理的数据量。四路熵源均采用基于环形振荡器采样的结构,慢频环形振荡器的抖动为电路提供了随机性。熵源产生的随机数由冯诺依曼矫正器和线性反馈移位寄存器与元胞自动机移位寄存器组成的异或结构进行后处理,可对输出序列进行纠偏。本文完成了包括快、慢频环形振荡器以及冯诺依曼矫正器等重要电路在内的真随机数发生电路的设计。本文所设计的电路采用华虹0.11μm4P5M CMOS工艺流片实现。芯片利用NIST SP800-22和FIPS 140-2测试套件进行随机性测试。该真随机数发生器的工作电压为1.5V,面积为0.042mm~2。测试结果表明,输出比特率为384Mbps,整个系统的随机数通过了 NIST SP800-22的测试。
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