CN1287266C - 随机数产生器及产生随机数之方法 - Google Patents

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Abstract

一种随机数产生器包括一噪声信号产生装置(10)用以提供一噪声信号,一取样电路(16)连接于该噪声信号产生装置之一输出与该随机数产生器之一输出之间,并于该取样装置(16)处于一取样状态时对该该噪声信号取样,以及于该取样装置(16)处于一闲置状态时,不对该噪声信号取样。该随机数产生器更包括一控制振荡器(18)用以提供一控制交流信号,该控制振荡器之控制交流信号的频率不固定地耦合至该噪声信号的频率。该随机数产生器更包括一致能装置(20),当该噪声信号或是从该噪声信号导出之信号位于一第一触发状态时以及当后续,该控制振荡器之控制交流信号位于一第二触发状态时,将该取样装置设置于该取样状态。这确保随机数产生器之输出样本的频率系依据噪声信号的频率而定,而相位位置系由控制振荡器之频率决定。因此,输出样本的频率可以使用噪声信号产生装置之频率设定功能在简单的方式中被设定,并调整至现存之要求。

Description

随机数产生器及产生随机数之方法
本发明系关于随机数(random number)产生器,尤其是关于可与密码应用一起使用之随机数产生器。
在本技艺中有许多领域需要随机数。其中的一些领域是,例如,仿真,其使用随机数以便能够仿真决定性的实体处理。藉由随机地改变仿真的各种数值,我们能够使得「限制(trapped)」于一区域最大值或最小值之中的仿真方法从此区域最大或最小脱离,以便,最后,也许终于成功地发现全面性的最大值或全面性的最小值。
随机数也被用以测试硬件或软件。这种随机数是需要的,如果无法测试所有发生的数字信号向量的话,以便检查在并非有系统地产生之随机数信号向量中之系统的性能/行为。
随机数产生器的一种重要的应用是密码。现代的密码方法是基于一随机数密钥(key),只要资料将被加密。其安全性直接与密钥的随机数有关。通常,密码方法的密钥的产生应该是基于随机数,因为随机数是攻击者唯一无法猜测的事情。在对称或非对称方法中这都是真实的。在大多数的对称密码方法中,随机产生的位序列被当成密钥使用。在非对称密码方法中,密钥的结构通常比较复杂。RSA密钥是以必须维持机密的高质数(prime number)为基础。随机数应该被用于产生该等质数。例如,其可被用以提供质数序列搜寻之启始数字。
随机数的进一步应用以及随机数产生的一般整体说明参见Eurosmart Security Conference-Proceedings,M.Dichtl与Janssen之「A High Quaalty Physical Random Number Generator」第277-278页。
美国第4,855,690号专利揭露一种随机数产生器,其使用,做为一基本参数,具有变化频率之振荡器之输出信号的样本。此种电路被表示于图三。此种随机数产生器包括一模拟振荡器300,一压控数字振荡器400,一逻辑电路500,此逻辑电路500一般包括一正反电路(flip-flop),一时脉产生器600,一中央处理单元(CPU)700以及一取样装置800。模拟振荡器300产生被输入压控数字振荡器400之一控制输入。压控数字振荡器之输出信号的取样是藉由以逻辑电路500将取样装置放设于取样状态而产生作用。在取样状态,VCO 400的输出信号的电流值出现在随机数产生器的输出。然而,在开关装置的闲置状态中,一信号出现在输出端。此取样装置随后藉由逻辑电路被设置于取样状态中,如果符合二情况的话。第一种情况是CPU 700输出一致能信号。第二种情况是时脉振荡器之输出信号展示一特定状态,例如一上升边缘。一随机数输出链随后于CPU输出致能信号被产生,一旦CPU已经接收激励,亦即,开启,随机数产生器的指令。随机数产生器之输出端的随机数值的频率确实对应时脉振荡器600的频率,因为逻辑电路500被设计为,在任何时脉产生器的输出信号处于特定状态时,其驱动取样电路800在输出端提供一样本。然而,这同时表示,输出值的频率及/或取样的时间控制是独立于模拟振荡器300或数字VCO 400的频率。输出样本总是显示与时脉振荡器相同的频率,不再可能决定随机数产生器之输出端的样本序列中之模拟振荡器300及/或数字VCO 400。
并不是在所有的情况中都希望输出样本的频率与模拟振荡器及/或压控数字振荡器之频率无关。当做为随机数源之振荡器太常被取样时,某些安全性的应用,例如,付款卡片,会被破坏,因此所获得的数值有强烈的相关。这种太频繁的取样可能是由攻击者有意地造成,如果他或她连续增加时脉产生器600的频率。这种威胁是真实的,尤其是关于芯片卡系统,当这些经常性工作具有外部输入时脉时。
当振荡器300及400的频率上升时,另一方面,取样频率也上升,因此存在的资源由于随机数产生器较高的资料速率而有较好的利用。
本发明之目的在提供一种随机数产生器以及产生随机数之方法,或尽可能使用存在的功能,但排除由于随机数源太频繁的取样所导致之安全性降低的智能卡。
此目的通过一种随机数产生器、一种随机数产生方法、以及一种具有随机数产生器的智能卡而达成。
随机数产生器包括:噪声信号产生装置,用以提供一噪声信号;取样装置,连接于该噪声信号产生装置之一输出与该随机数产生器之一输出之间,该噪声信号于该取样装置处于一取样状态时被取样,且该噪声信号于该取样装置处于一闲置状态时不被取样;控制振荡器,用以在一控制振荡器输出提供一交流信号,该控制振荡器之交流信号的频率不固定地耦合至该噪声信号的频率;致能装置具有一第一控制输入以及一第二控制输入以及一输出,该第一控制输入被设计为接收该噪声信号或从该噪声信号导出之信号;该第二控制输入被设计为接收该振荡器输出信号或从其导出之信号;于该致能装置之该输出产生一输出信号,藉由该输出信号,该取样装置从该闲置状态被切换到该取样状态,以及该致能装置被设计为产生该输出信号,当在该第一控制输入之信号展示一第一触发状态时,以及当后续,该第二控制输入之信号展示一第二触发状态时。
所述随机数产生方法包括以下步骤:提供一噪声信号;当出现一取样状态时对该噪声信号取样,以及当出现一闲置状态时,不对该噪声信号取样;提供一控制交流信号,该控制交流信号之频率不固定地耦合至该噪声信号之频率;当噪声信号或从该噪声信号导出之信号位于一第一触发状态时以及当接着该控制交流信号显示一第二触发状态时,发出一取样状态信号。
所述智能卡包括:噪声信号产生装置,用以提供一噪声信号;取样装置,连接于该噪声信号产生装置之一输出与该随机数产生器之一输出之间,该噪声信号于该取样装置处于一取样状态时被取样,且该噪声信号于该取样装置处于一闲置状态时不被取样;控制振荡器,用以在一控制振荡器输出提供一交流信号,该控制振荡器之交流信号的频率不固定地耦合至该噪声信号的频率;致能装置具有一第一控制输入以及一第二控制输入以及一输出,该第一控制输入被设计为接收该噪声信号或从该噪声信号导出之信号;该第二控制输入被设计为接收该振荡器输出信号或从其导出之信号;于该致能装置之该输出产生一输出信号,藉由该输出信号,该取样装置从该闲置状态被切换到该取样状态,以及该致能装置被设计为产生该输出信号,当在该第一控制输入之信号展示一第一触发状态时,以及当后续,该第二控制输入之信号展示一第二触发状态时。
本发明系基于发现,在大多数情况中,展现一可控制振荡器之噪声产生装置的功能性在一种最佳状态下被使用,当噪声产生装置,亦即,通常是可控制振荡器之输出信号,被用以干扰随机数产生器之输出信号频率的时候。尤其是在噪声产生装置包括一可控制振荡器,而驱动时脉振荡器之频率控制可被全部或部份免除由于此一振荡器之控制范围的使用的情况下,其终究已包含一动态范围。
然而,应指出的是,即使是在噪声产生装置不包括一压控振荡器且其中时脉振荡器可在频率方面被完全控制的情况下,可以达成随机数产生器之输出信号的频率与噪声产生装置之输出信号的频率无关,而其仅是由控制振荡器所决定之随机数产生器之输出信号的实时相位。一旦控制振荡器不再有随机数产生器之输出信号的频率决定功能,可大幅降低关于,例如,控制振荡器之稳定度的需求。因此,可以在简单的方式,且因此低成本的手段中,例如于智能卡上,包含甚至具有样本之时脉振荡器。不需要任何接收来自外部电路之时脉信号用之外部端点,因此智能卡具有另一种无输入端。于本文中应该指出,此目标在于提供智能卡尽可能少数的输入及输出。这是为了防止完全控制智能卡使用的潜在攻击者使用,例如,某些方式中的时脉输入,而执行对密码算法的新攻击。尤其是,密码处理器之随机数产生器,其在密码处理器之安全工程方面为高度相关的中央项目,尽可能的获得保护。
本发明随机数产生器包括一噪声产生装置以及一取样装置,其连接于该噪声产生装置之一输出与随机数产生装置一输出之间,该噪声信号于该取样装置处于一取样状态时被取样,该噪声信号于该取样装置处于闲置状态时不被取样。此随机数产生器更包括一控制振荡器用以在一控制振荡器输出提供一交流信号,在控制振荡器输出之交流信号并未固定地耦合至噪声信号之频率,理想的状态为甚至与该噪声信号无关。最后,该随机数产生器包括一致能装置,其具有一第一及第二输入端以及一输出,该第一控制输入被设计为接收噪声信号或从噪声信号导出之信号,第二控制输入被设计为接收振荡器输出信号或从其导出之信号,以及一输出信号在致能装置之输出产生,经由该切换信号,该取样装置从闲置状态被切换至取样状态。此致能逻辑被设计为仅在第一输入之信号显示一第一触发状态以及当该第二输入之信号接着显示一第二触发状态时产生输出信号。
本发明产生随机数之方法因此包括一经常重复的,二级致能(two-stages)的取样装置。「外部(outer)」框(frame)是由噪声信号或从噪声信号导出之信号所决定,而「内部(inner)」框是由控制振荡器的取样决定。换句话说,这表示一样本是在噪声信号或由噪声信号所导出之信号的每一周期产生,当控制振荡器之频率等于或大于噪声信号或由噪声信号所导出之信号的频率。换句话说,这表示输出信号的频率,也就是样本的频率,是依据噪声信号或由噪声信号所导出之信号的频率而定,然而,样本的实时相位,亦即样本在噪声信号或由噪声信号所导出之信号的周期中的位置,是由时脉振荡器所决定。
本发明概念允许使用任何出现在噪声信号产生装置中的频率控制功能。尤其是,如果输出样本的平均频率将被改变,一VCO,例如,必须简单地在噪声信号产生装置中被不同地偏压。
输出样本的随机性(randomness)系由控制振荡器之变化的实时相位改善。从以上讨论可知,随机数产生器输出端之输出样本不展示固定的实时频率,如习知寄术的情况,而是一变化的实时频率,其仅在平均固定。然而,这在大多数的密码应用中是不重要的,因为它是重要的1及0序列,但数字信号之对应边缘之间没有间隔。在期望输出样本具有固定频率的情况下,一内存电路(缓冲器)可以被连接至本发明随机数产生器之输出的下游,以便使输出样本在频率上均匀。
本发明之较佳实施例之详细说明将参照所附图式描述于下,其中:
第一图表示本发明随机数产生器之方块图;
第二图表示解释图一所示随机数产生器之功能用的时脉图;以及
第三图系已知之随机数产生器之方块图。
本发明随机数产生器包括一噪声产生装置10。该噪声产生装置10最好包括一噪声源12以及一可控制振荡器14,为电路之简化,其被设计为一压控振荡器。然而,也可使用其它的可控制振荡器。
任何电路都可被用来当成噪声源,例如显示热噪声且其输出端被强烈放大的电阻,散射噪声被强烈放大的逆偏压二极管,显示大量噪声的晶体管,或产生相当随机状态之输出波形的数字电路。应指出的是,噪声源12的输出信号或VCO 14的输出信号都不必要是完全的有噪声,亦即,在统计上完全随机的分布。除了具有合理平均之波形的产生是相当困难的事实之外,相当程度的随机性也是足够的,不过,因此可以使用所又伪噪声(pseudo noise)源以及类似装置。
应指出的是,依据学术上的使用,「噪声信号」的表示并不限于具有最佳化分布可能性的理想噪声信号。相反地,「噪声信号」一词也包括不呈现最佳分布状态的交流信号,而特定最小的随机度或不可预测性对大部份应用而言是足够的。
本发明随机数产生器更包括一取样电路16,为了呈现的理由,简单地表示为图一之具有一输入,一输出以及一控制输入之一般开关。在此最简单的情况中,取样装置可有二种状态,尤其是闲置状态,该状态中没有信号出现在随机数产生器的输出(此状态被表示于图一),或取样状态,其显示装置16的开关是闭合的,因此输出信号出现在随机数产生器的输出。
本发明随机数产生器也包括一控制振荡器18,其于振荡器之输出提供一交流信号,控制振荡器之交流信号的频率不固定的耦合至噪声信号的频率。理想状态是交流信号与噪声信号互相独立。
图一所示之随机数产生器更包括一致能装置20,其亦被称为一致能逻辑。
致能装置20包括一第一输入20a,一第二输入20b以及一输出20c。
如图一所示,控制振荡器18的输出连接至第二输入20b。
致能逻辑20的第一输入20a可以被直接连接至噪声产生装置10,如图一的虚线所示,或连接至分频器22,如同图一的实线所示。
如果致能逻辑20的第一输入20a直接连接到VCO的输出,致能逻辑经由其第一输入在噪声产生装置的输出端获得噪声。然而,如果分频器22被连接至噪声产生装置与致能逻辑之第一输入20a之间,致能逻辑不会经由其第一输入直接获得噪声信号,但是获得从噪声信号导出之信号。
应指出的是,典型的分频器的输出信号与输入信号同步,但具也相对较低的频率。分频器的输出信号因此依据分频器的输入信号而定,很明显地,分频器的输入信号的频率系依据进入分频器之输入信号的频率而定。
参照图二,本发明之随机数产生器之功能将描述如下。
在第一线,图二表示噪声信号的例示图。如同从图二所见,此噪声信号可以是一串”1”或”0”的数字值。应注意的是噪声信号不需要是数字噪声信号,但可以是模拟噪声信号,该模拟噪声信号之振幅在一最大正值与一最小负值之间变化并具有变化的频率。
分频器22的输出信号(图一)被画在第二线32。第三线表示控制振荡器18(图一)之输出信号,而致能逻辑20(图一)之输出信号被画在最后的线36。
一开始,致能逻辑的输出信号在数值0的位置,这表示取样装置是位于闲置状态,亦即,没有信号呈现在随机数产生器的输出。此情况持续维持直到分频器的输出信号在时间t1执行从”0”至”1”的转态。即使是那时,致能逻辑的输出维持在”0”此情况持续维持,直到控制振荡器之输出信号在时间t2显示从逻辑”0”至逻辑”1”。因此,在第一输入20a的信号,亦即分频器的输出,在时间t1显示第一触发状态。在跟随时间t1的时间t2,在致能逻辑20的第二控制输入信号也达到其触发状态。然后,致能逻辑20c之输出信号系处于高状态,这导致取样装置进行至其取样状态的事实,因此一个”0”在图二所示之随机数产生器之输出被输出,如同图二的样本40所示。在图二所示之例中,此随机数产生器因此在其输出输出一个”0”。在一个短暂的取样周期后,其由图二的T表示,取样装置16(图一)回到其闲置状态,亦即开关再次为开状态,且随机数产生器再次准备好输出一新的样本。再次,这将只有在分频器的输出信号一开始展现一正边缘且如果控制振荡器之输出信号也展示一正边缘时才发生。假设控制振荡器的频率低于分频器的输出信号的频率,很明显地表示随机数产生器于分频器处于逻辑高状态时输出一样本。这转而表示输出样本的平均频率等于分频器之输出信号的频率,该频率,如同已讨论的情况,是从噪声信号的频率所导出的。从图二可以明显看出,依据控制振荡器之频率选择,此样本可以立即于分频器之输出信号之上升边缘出现,或是立即于分频器之输出信号之下降边缘出现。
样本的实时相位,亦即,关于分频器输出信号之噪声产生器之输出信号的相位,且因此也与噪声信号本身相关的相位,由控制振荡器决定。
应该指出的是,在图二,分频器的除法比例1∶5已藉由范例而被假设,控制振荡器的频率很明显地大于分频器输出信号的频率。这表示随机数产生器的输出样本仅在分频器的输出信号的一周期内产生,该周期的最大值等于控制振荡器之输出信号之周期期间。于此例中,控制振荡器之输出信号的上升边缘将立即在分频器之输出信号之上升边缘之前发生。于此情况中,输出样本的产生与同控制振荡器之输出信号之下一个上升边缘一样晚。
依据噪声信号之频率而定,任何除法频率可被设定,1∶100的除法比例,在所示之较佳实施例中的选择。为了能够使用尽可能与分频器之输出信号一样大的相位范围,最好是设定控制振荡器之输出信号的频率至一个数值,其高于分频器之输出信号之频率数个百分比,其中该分频器(22)的除法比例范围从1∶50到1∶150。
虽然在前文描述第一触发状态以及第二触发状态为相关信号的每一上升边缘,这也是可能的,例如,使用一信号之下降边缘或一上升边缘,以及另一信号的降边缘。如果此电路在模拟模式中操作,一个确定的,正的或负的电压值或一个确定的做为时间函数之电压的导数(derivation)也可取代下降边缘或上升边缘做为触发状态。这不会导致一般运作模式中的改变,任何所产生的效应仅关于致能逻辑的特定设计,其可为,例如,一正反器设备,比较器及/或逻辑闸。
因此,依据本发明,一噪声产生器被使用,其最好包括一被取样之可控制振荡器。然而,取样的频率不是由控制振荡器所建立,而是最好在振荡器之输出端由具有固定除法因素(dividing factor)之分频器从噪声信号导出。或者是,此分频器可以省略,因此噪声信号立即被用以「武装(arming)」致能逻辑。
因此,来自分频器的信号不直接触发取样程序。一旦分频器已经致能或「武装」该取样程序,该取样被控制振荡器的下一个边缘触发,其频率与噪声产生器无关。因此,影响取样的频率与噪声信号产生装置之频率无关。它仅是关于噪声信号之周期期间之输出样本之序列的相位位置,与噪声信号产生装置之输出的交流信号的频率无关。
参考标号表
10     噪声信号产生器
12     噪声源
14     压控振荡器
16     取样装置
18     控制振荡器
20     致能装置
20a    致能装置的第一控制输入
20b    致能装置的第二输出
20c    致能装置的输出
22     分频器
30     噪声信号
32     分频器的输出信号
34     控制振荡器的输出信号
36     致能逻辑的输出信号
40     样本
300    模拟振荡器
400    数字VCO
500    逻辑电路
600    时脉振荡器
700    CPU
800    取样装置

Claims (19)

1.一种随机数产生器,包括:
一噪声信号产生装置(10),用以提供一噪声信号;
一取样装置(16),连接于该噪声信号产生装置之一输出与该随机数产生器之一输出之间,该噪声信号于该取样装置(16)处于一取样状态时被取样,且该噪声信号于该取样装置(16)处于一闲置状态时不被取样;
一控制振荡器(18),用以在一控制振荡器输出提供一交流信号,该控制振荡器之交流信号的频率不固定地耦合至该噪声信号的频率;
一致能装置(20)具有一第一控制输入(20a)以及一第二控制输入(20b)以及一输出(20c),
该第一控制输入(20a)被设计为接收该噪声信号或从该噪声信号导出之信号;
该第二控制输入(20b)被设计为接收该振荡器输出信号或从其导出之信号;
于该致能装置(20)之该输出(20c)产生一输出信号,藉由该输出信号,该取样装置(16)从该闲置状态被切换到该取样状态,以及
该致能装置(20)被设计为产生该输出信号,当在该第一控制输入(20a)之信号展示一第一触发状态时,以及当后续,该第二控制输入(20b)之信号展示一第二触发状态时。
2.如权利要求1的随机数产生器,其中该致能装置(20)被设计为在一取样周期之后独立地产生一输出信号,藉由该输出信号让该取样装置(16)进入该闲置状态,或
其中该致能装置(20)被设计为在一预定取样周期之后独立回到该闲置状态。
3.如权利要求1的随机数产生器,其中该致能装置(20)被设计为于该第一控制输入(20a)之信号之上升边缘形式中响应该第一触发状态,以及
于该第二控制输入(20b)之信号之上升边缘形式中响应该第二触发状态。
4.如权利要求1的随机数产生器,更包括以下:
一分频器(22)包括一输入及一输出,该分频器(22)之输入耦合至该噪声信号产生装置(10)之输出,以及
该分频器之输出耦合至该第一控制输入(20a)以便提供从该噪声信号导出之信号至该致能装置(20);
从该噪声信号导出之信号具有一频率,其依据该分频器(22)之除法比例,对应该噪声信号之频率的分数。
5.如权利要求4的随机数产生器,其中该分频器(22)的除法比例范围从1∶50到1∶150。
6.如权利要求4的随机数产生器,其中在该控制振荡器输出之交流信号频率的级数是位于从该噪声信号导出之信号的频率的大小。
7.如权利要求1的随机数产生器,
其中该噪声信号产生装置(10)包括以下:
一噪声源(12)具有提供一噪声波形之输出;以及
一可控制振荡器(14)具有一控制输入以及一信号输出,
该噪声源(12)之输出连接至该可控制振荡器(14)之该控制输入。
8.如权利要求1的随机数产生器,
其中该噪声信号产生装置(10)供应一数字噪声信号。
9.如权利要求1的随机数产生器,
其中该噪声信号或来自该噪声信号之信号包括一最高频率及一最低频率;以及
其中该控制振荡器(18)之交流信号频率大于该噪声信号或是从该噪声信号导出之信号的最低频率。
10.一种产生随机数的方法,包括以下步骤:
提供一噪声信号(10);
当出现一取样状态时对该噪声信号取样,以及当出现一闲置状态时,不对该噪声信号取样;
提供一控制交流信号(18),该控制交流信号之频率不固定地耦合至该噪声信号之频率;
当噪声信号或从该噪声信号导出之信号位于一第一触发状态时以及当接着该控制交流信号显示一第二触发状态时,发出一取样状态信号。
11.一种具有随机数产生器的智能卡,包括:
一噪声信号产生装置(10),用以提供一噪声信号;
一取样装置(16),连接于该噪声信号产生装置之一输出与该随机数产生器之一输出之间,该噪声信号于该取样装置(16)处于一取样状态时被取样,且该噪声信号于该取样装置(16)处于一闲置状态时不被取样;
一控制振荡器(18),用以在一控制振荡器输出提供一交流信号,该控制振荡器之交流信号的频率不固定地耦合至该噪声信号的频率;
一致能装置(20)具有一第一控制输入(20a)以及一第二控制输入(20b)以及一输出(20c),
该第一控制输入(20a)被设计为接收该噪声信号或从该噪声信号导出之信号;
该第二控制输入(20b)被设计为接收该振荡器输出信号或从其导出之信号;
于该致能装置(20)之该输出(20c)产生一输出信号,藉由该输出信号,该取样装置(16)从该闲置状态被切换到该取样状态,以及
该致能装置(20)被设计为产生该输出信号,当在该第一控制输入(20a)之信号展示一第一触发状态时,以及当后续,该第二控制输入(20b)之信号展示一第二触发状态时。
12.如权利要求11的智能卡,其中该致能装置(20)被设计为在一取样周期之后独立地产生一输出信号,藉由该输出信号让该取样装置(16)进入该闲置状态,或
其中该致能装置(20)被设计为在一预定取样周期之后独立回到该闲置状态。
13.如权利要求11的智能卡,其中该致能装置(20)被设计为于该第一控制输入(20a)之信号之上升边缘形式中响应该第一触发状态,以及
于该第二控制输入(20b)之信号之上升边缘形式中响应该第二触发状态。
14.如权利要求11的智能卡,更包括以下:
一分频器(22)包括一输入及一输出,该分频器(22)之输入耦合至该噪声信号产生装置(10)之输出,以及
该分频器之输出耦合至该第一控制输入(20a)以便提供从该噪声信号导出之信号至该致能装置(20);
从该噪声信号导出之信号具有一频率,其依据该分频器(22)之除法比例,对应该噪声信号之频率的分数。
15.如权利要求14的智能卡,其中该分频器(22)之除法比例范围从1∶50到1∶150。
16.如权利要求14的智能卡,其中在该控制振荡器输出之交流信号频率的级数是位于从该噪声信号导出之信号的频率的大小。
17.如权利要求11的智能卡,
其中该噪声信号产生装置(10)包括以下:
一噪声源(12)具有提供一噪声波形之输出;以及
一可控制振荡器(14)具有一控制输入以及一信号输出,
该噪声源(12)之输出连接至该可控制振荡器(14)之该控制输入。
18.如权利要求11的智能卡,
其中该噪声信号产生装置(10)供应一数字噪声信号。
19.如权利要求11的智能卡,
其中该噪声信号或来自该噪声信号之信号包括一最高频率及一最低频率;以及
其中该控制振荡器(18)之交流信号频率大于该噪声信号或是从该噪声信号导出之信号的最低频率。
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Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW557636B (en) * 2002-03-26 2003-10-11 Ind Tech Res Inst Random number generator
US20050055392A1 (en) * 2002-11-06 2005-03-10 Niigata University Method for generating random number and random number generator
US7502468B2 (en) * 2003-09-02 2009-03-10 Ncipher Corporation Ltd. Method and system for generating a cryptographically random number stream
KR20070042511A (ko) * 2004-06-14 2007-04-23 디 유니버시티 오브 노스 캐롤라이나 앳 그린스보로 디지털 콘텐트 보안 시스템 및 방법
CN1753310B (zh) * 2004-09-21 2012-02-01 安华高科技杰纳勒尔Ip(新加坡)私人有限公司 随机噪声产生器和用于产生随机噪声的方法
DE102004047425B4 (de) * 2004-09-28 2007-06-21 Micronas Gmbh Zufallszahlengenerator sowie Verfahren zur Erzeugung von Zufallszahlen
EP1763136A1 (fr) * 2005-09-07 2007-03-14 Stmicroelectronics Sa Procédé de génération de nombres variables
KR100829792B1 (ko) * 2006-04-04 2008-05-16 삼성전자주식회사 위상동기루프 회로를 구비한 난수 발생회로 및 난수발생방법
CN1949708B (zh) * 2006-11-10 2011-02-02 华为技术有限公司 随机数发生装置、方法及对应的数据交互系统
US7904494B2 (en) * 2006-12-08 2011-03-08 International Business Machines Corporation Random number generator with random sampling
EP2176739B1 (en) * 2007-05-22 2017-07-19 TUBITAK-Turkiye Bilimsel ve Teknolojik ve Arastima Kurumu Method and hardware for generating random numbers using dual oscillator architecture and continuous-time chaos
US20080304664A1 (en) * 2007-06-07 2008-12-11 Shanmugathasan Suthaharan System and a method for securing information
US8718278B2 (en) * 2011-01-20 2014-05-06 International Business Machines Corporation Method and system for encryption of a datastream
JP2014123284A (ja) * 2012-12-21 2014-07-03 Makita Corp 乱数発生装置
CN104461453A (zh) * 2013-09-14 2015-03-25 安徽量子通信技术有限公司 一种产生真随机数的方法
CN104461454A (zh) * 2013-09-14 2015-03-25 安徽量子通信技术有限公司 一种高速真随机数发生装置
JP6671342B2 (ja) * 2014-08-14 2020-03-25 シグニファイ ホールディング ビー ヴィSignify Holding B.V. 周囲照明用の幅木照明装置
CN106610815B (zh) * 2016-11-16 2019-03-15 北京纳米能源与系统研究所 一种基于摩擦发电机的随机数产生器及随机数产生方法
CN107395179B (zh) * 2017-08-31 2024-03-26 广东工业大学 一种用于射频开关的噪声抑制电路
CN109412561A (zh) * 2018-09-12 2019-03-01 上海华力集成电路制造有限公司 随机数发生器、随机序列产生电路及其工作过程
CN110505057B (zh) * 2019-08-16 2021-06-25 华东师范大学 一种生成随机密码的数字电路
US11601120B2 (en) 2021-02-03 2023-03-07 Nuvoton Technology Corporation Attack-resistant ring oscillators and random-number generators
TWI811642B (zh) * 2021-03-08 2023-08-11 新唐科技股份有限公司 亂數產生電路及亂數產生方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2390047B1 (zh) * 1977-05-06 1982-09-17 Aerospatiale
US4355366A (en) * 1980-11-28 1982-10-19 Ncr Corporation Circuitry for minimizing auto-correlation and bias in a random number generator
US4545024A (en) * 1983-04-27 1985-10-01 At&T Bell Laboratories Hybrid natural random number generator
US4855690A (en) * 1987-08-10 1989-08-08 Dallas Semiconductor Corporation Integrated circuit random number generator using sampled output of variable frequency oscillator
US4853884A (en) * 1987-09-11 1989-08-01 Motorola, Inc. Random number generator with digital feedback
US5706218A (en) * 1996-05-15 1998-01-06 Intel Corporation Random number generator
JP2980576B2 (ja) * 1997-09-12 1999-11-22 株式会社東芝 物理乱数発生装置及び方法並びに物理乱数記録媒体
JP2000066592A (ja) * 1998-08-19 2000-03-03 Syst Kogaku Kk 乱数生成装置
US6993542B1 (en) * 2001-03-12 2006-01-31 Cisco Technology, Inc. Efficient random number generation for communication systems

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Publication number Publication date
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