CN201654763U - 一种真随机比特流发生器 - Google Patents
一种真随机比特流发生器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN201654763U CN201654763U CN2010202024830U CN201020202483U CN201654763U CN 201654763 U CN201654763 U CN 201654763U CN 2010202024830 U CN2010202024830 U CN 2010202024830U CN 201020202483 U CN201020202483 U CN 201020202483U CN 201654763 U CN201654763 U CN 201654763U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bit stream
- random
- noise
- true random
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Noise Elimination (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种真随机比特流发生器，它包括随机噪声提取模块以及比特流输出模块两部分，随机噪声提取模块用于提取稳压二极管两端的噪声，并产生随机数字噪声信号给比特流输出模块，而比特流输出模块对随机数字噪声进行处理，输出真随机比特流。本实用新型采用多路噪声提取方法，进一步增加了输出比特流的随机性，产生的随机数据在进行后处理前就具有良好的统计特性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种真随机比特流发生器，尤其是一种可以应用于需要产生高质量真随机数的一种简单的真随机比特流发生器。
背景技术
随机数在博彩业、计算机模拟仿真以及随机抽样等很多领域有着重要的应用，尤其在密码学及信息安全领域扮演着重要角色。随机数可分为伪随机数(PRNG)和真随机数(TRNG)两种类型。伪随机数一般是通过数学方法由计算机产生的，它产生的随机数是有一定规律的，对于同样的输入种子，输出的随机序列将会是相同的，所以在加密应用中，如果攻击者拥有足够的计算能力，就可对伪随机数加密进行破解。真随机数是基于某种自然噪声产生的，完全没有规律可循，是不可预测的。
产生真随机数需要熵源即随机源，目前熵源一般是通过检测放射性衰变、粒子轨迹、电子电路噪声、大气噪声、机械振动噪声、电子振荡器频率抖动等物理噪声来获取的。由于这些装置结构复杂，操作繁琐，有些还对人体具有一定的危险性，使得目前这类随机数产生方法既不方便，也不实用。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种产生真随机比特流的简单方法，用于生成真随机数。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种真随机比特流发生器，具有用于提取稳压二极管两端噪声的随机噪声提取模块以及比特流输出模块，所述的随机噪声提取模块提取稳压二极管两端的噪声并产生随机数字噪声信号给比特流输出模块，所述的比特流输出模块对上述的随机数字噪声信号进行处理后输出真随机比特流。
进一步具体的说，本实用新型所述的随机噪声提取模块由N路电路结构相同的随机数字噪声发生器构成，并具有相对应的N个输出端，其中N为大于1的正整数。所述的每一路随机数字噪声发生器都包括稳压二极管、偏流调节电阻器、由电阻与电容构成的低通滤波器和比较器。
更进一步的说，本实用新型所述的比特流输出模块包括多路数字噪声信号运算电路和比特流输出采样电路。所述的多路数字噪声信号运算电路包括一个M输入异或门，其中M为1≤M＜N的正整数，所述的M输入异或门的M个输入端分别连接到随机噪声提取模块相对应的任意M路输出端，所述的随机噪声提取模块除M路输出端外的剩余输出端与多路数字噪声信号运算电路中的另一个多输入异或门的输入端相对应连接。而所述的比特流输出采样电路具有JK触发器，所述的JK触发器的第一输入端J端与M输入异或门的输出端相连接，所述的JK触发器的第二输入端K端与另一个多输入异或门的输出端相连接，JK触发器的时钟输入端CLK端连接外部输入的采样时钟信号，JK触发器的Q端输出真随机比特流数据。
本实用新型的有益效果是：1)利用稳压二极管反向击穿区的雪崩效应，产生输出幅度较大的随机噪声，使得噪声提取电路非常简单，用一个比较器就可实现；2)具有自适应特性，能自动跟随由环境变化引起稳压二极管反向击穿电压的变化，避免比较电路进入饱和状态而降低随机比特流输出的质量；3)采用多路噪声提取方法，进一步增加了输出比特流的随机性，产生的随机数据在进行后处理前就具有良好的统计特性；4)制造成本低廉。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的优选实施例的结构原理框图；
图2是本实用新型中N路随机数字噪声发生器的电路原理图；
图3是本实用新型中比特流输出模块的电路原理图；
图中：1、随机噪声提取模块；2、比特流输出模块；11、第1路随机数字噪声发生器；12、第2路随机数字噪声发生器；1N、第N路随机数字噪声发生器；111、稳压二极管；112、偏流调节电阻器；113、低通滤波器；114、比较器；21、多路数字噪声信号运算电路；22、比特流输出采样电路。
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
如图1所示的一种真随机比特流发生器，包括随机噪声提取模块1以及比特流输出模块2两部分。随机噪声提取模块1用于提取稳压二极管两端的噪声，并产生随机数字噪声信号给比特流输出模块2，比特流输出模块2对多路随机数字噪声进行处理，输出真随机比特流。
本实施例中所述的随机噪声提取模块1由N路随机数字噪声发生器构成，如图2所示，N为大于1的正整数，N路随机数字噪声发生器各路构成一致。以第1路为例，第1路随机数字噪声发生器11由稳压二极管111、偏流调节电阻器112、低通滤波器113和比较器114四部分组成：其中，稳压二极管111，选用雪崩二极管，在电路中适当地控制流过稳压二极管Z1的反向偏流可使稳压二极管工作于不被损坏的反向击穿状态，反向击穿的PN结可以提供一个非常稳定的参考电压，同时在该参考电压上叠加着大量的噪声信号，此噪声是由于在雪崩击穿的过程中产生电子和空穴不断地与晶体原子发生不规则性碰撞所引起的，具有很强的随机性；偏流调节电阻器112，通过调节电位器W1能控制流过稳压二极管Z1的反向偏流，使Z1工作于适当的状态并产生质量较高的随机噪声；低通滤波器113，由电阻R1、C1构成，它能有效滤除叠加在稳压二极管Z1两端的噪声信号，提供给比较器一个稳定的参考电压；比较器114，用来产生数字噪声输出信号，稳压二极管输出噪声信号直接送入U1的“+”端，经过滤波后不含噪声的参考电压接至比较器的“-”端，当比较器的正向端输入信号大于反向端输入信号，比较器输出高电平“1”，反之输出低电平“0”，由于噪声的随机性导致比较器也随机地输出“1”或“0”。特别要说明的是：比较器的两个输入信号最终都来源于稳压二极管两端，因此该电路具有自适应特性，能自动跟随由环境变化引起稳压二极管反向击穿电压的变化，避免比较电路进入饱和状态而降低随机比特流输出的质量。由于其他N-1路随机数字噪声发生器的电路构成与第1路随机数字噪声发生器11的电路构成相一致，因此不再对其他的N-1路随机数字噪声发生器作过多说明。
又如图3所示，比特流输出模块2由多路数字噪声信号运算电路21及比特流输出采样电路22构成。本实施例中，将随机噪声提取模块1输出的N路数字噪声信号任意分成M路和(N-M)路两部分，其中M为满足1≤M＜N的正整数，并将它们分别接至两个多输入异或门的输入端，这样使异或门的输出信号更具有随机性。经过逻辑运算得到的两路数字输出信号分别接至由JK触发器构成的比特流输出采样电路，在采样时钟的作用下可以连续输出真随机数字比特流。还需说明的是：本实施例中使用JK触发器是为了利用其输出不仅与当前输入状态有关还与以前输出状态有关的重要特性，进一步提高了比特流输出的随机性，使产生的随机数据在进行后处理前就具有良好的统计特性。
以上说明书中描述的只是本实用新型的具体实施方式，各种举例说明不对本实用新型的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离实用新型的实质和范围。
Claims (6)
1.一种真随机比特流发生器，其特征在于：具有用于提取稳压二极管两端噪声的随机噪声提取模块(1)以及比特流输出模块(2)，所述的随机噪声提取模块(1)的输出端连接比特流输出模块(2)的输入端，所述的比特流输出模块(2)的输出端输出真随机比特流。
2.如权利要求1所述的真随机比特流发生器，其特征在于：所述的随机噪声提取模块(1)由N路电路结构相同的随机数字噪声发生器构成，并具有相对应的N个输出端，其中N为大于1的正整数。
3.如权利要求1所述的真随机比特流发生器，其特征在于：所述的比特流输出模块(2)包括多路数字噪声信号运算电路(21)和比特流输出采样电路(22)。
4.如权利要求1或2所述的真随机比特流发生器，其特征在于：所述的随机数字噪声发生器包括稳压二极管(111)、偏流调节电阻器(112)、由电阻与电容构成的低通滤波器(113)和比较器(114)。
5.如权利要求1或2或3所述的真随机比特流发生器，其特征在于：所述的多路数字噪声信号运算电路(21)包括一个M输入异或门，其中M为1≤M＜N的正整数，所述的M输入异或门的M个输入端分别连接到随机噪声提取模块(1)相对应的任意M路输出端，所述的随机噪声提取模块(1)除M路输出端外的剩余输出端与多路数字噪声信号运算电路(21)中的另一个多输入异或门的输入端相对应连接。
6.如权利要求1或2或3所述的真随机比特流发生器，其特征在于：所述的比特流输出采样电路(22)具有JK触发器，所述的JK触发器的第一输入端J端与M输入异或门的输出端相连接，所述的JK触发器的第二输入端K端与另一个多输入异或门的输出端相连接，JK触发器的时钟输入端CLK端连接外部输入的采样时钟信号，JK触发器的Q端输出真随机比特流数据。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010202024830U CN201654763U (zh) | 2010-05-21 | 2010-05-21 | 一种真随机比特流发生器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010202024830U CN201654763U (zh) | 2010-05-21 | 2010-05-21 | 一种真随机比特流发生器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN201654763U true CN201654763U (zh) | 2010-11-24 |
Family
ID=43120006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010202024830U Expired - Fee Related CN201654763U (zh) | 2010-05-21 | 2010-05-21 | 一种真随机比特流发生器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN201654763U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102609238A (zh) * | 2012-02-13 | 2012-07-25 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 随机数生成系统以及随机数生成方法 |
| CN107562410A (zh) * | 2017-08-29 | 2018-01-09 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 真随机数的采集装置及采集方法 |
| CN109471009A (zh) * | 2017-09-08 | 2019-03-15 | 科大国盾量子技术股份有限公司 | 偏流值检测电路和单光子探测器强光攻击检测电路、方法 |
-
2010
- 2010-05-21 CN CN2010202024830U patent/CN201654763U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102609238A (zh) * | 2012-02-13 | 2012-07-25 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 随机数生成系统以及随机数生成方法 |
| CN102609238B (zh) * | 2012-02-13 | 2015-03-04 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 随机数生成系统以及随机数生成方法 |
| CN107562410A (zh) * | 2017-08-29 | 2018-01-09 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 真随机数的采集装置及采集方法 |
| CN109471009A (zh) * | 2017-09-08 | 2019-03-15 | 科大国盾量子技术股份有限公司 | 偏流值检测电路和单光子探测器强光攻击检测电路、方法 |
| CN109471009B (zh) * | 2017-09-08 | 2023-11-03 | 科大国盾量子技术股份有限公司 | 偏流值检测电路和单光子探测器强光攻击检测电路、方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101882062A (zh) | 真随机比特流发生器 | |
| Sun | Chaotic secure communication: principles and technologies | |
| CN106293616B (zh) | 基于时延反馈振荡器的真随机数生成器 | |
| CN104598198B (zh) | 一种真随机数发生器 | |
| CN103019648A (zh) | 一种带有数字后处理电路的真随机数发生器 | |
| CN102541509A (zh) | 一种基于混沌加密的真随机数生成方法 | |
| CN106027238A (zh) | 一种适用于无线通信系统的真随机数发生器 | |
| CN104318181A (zh) | 基于阈值偏差延迟的物理不可克隆函数电路 | |
| CN105138307B (zh) | 一种基于相位噪声的可集成真随机数产生方法及装置 | |
| CN103150138A (zh) | 一种基于数字电路的真随机数发生器 | |
| CN201654763U (zh) | 一种真随机比特流发生器 | |
| CN107231228A (zh) | 混合混沌的低截获通信系统设计方法 | |
| CN205015881U (zh) | 一种基于相位噪声的可集成真随机数产生装置 | |
| CN105354008A (zh) | 一种随机数生成器的输出电路及输出方法 | |
| CN206135932U (zh) | 一种基于fpga的模拟位同步时钟信号传输及提取电路系统 | |
| CN203191961U (zh) | 一种基于数字电路的真随机数发生器 | |
| CN201327636Y (zh) | 真随机数发生器 | |
| Cao et al. | A Simple memristive chaotic system with complex dynamics and ITS image encryption application | |
| CN105159653A (zh) | 随机数后处理电路及方法 | |
| Fan et al. | Effects of limited computational precision on the discrete chaotic sequences and the design of related solutions | |
| CN102662626B (zh) | 一种带扰动的混沌双螺旋随机数发生器 | |
| GB954313A (en) | Improvements in electrical generators of quasi-random symbols | |
| Mobini et al. | Masking communication using Sprott94 case A chaotic system in AWGN channel | |
| CN106293615A (zh) | 基于全连网络的真随机数生成器 | |
| CN202584098U (zh) | 一种带扰动的混沌双螺旋随机数发生器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20101124 Termination date: 20120521 |