DE102014224423A1 - Method and apparatus for measuring a jitter - Google Patents

Method and apparatus for measuring a jitter Download PDF

Info

Publication number
DE102014224423A1
DE102014224423A1 DE102014224423.4A DE102014224423A DE102014224423A1 DE 102014224423 A1 DE102014224423 A1 DE 102014224423A1 DE 102014224423 A DE102014224423 A DE 102014224423A DE 102014224423 A1 DE102014224423 A1 DE 102014224423A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
state
ring oscillator
sampling
jitter
time
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.)
Withdrawn
Application number
DE102014224423.4A
Other languages
German (de)
Inventor
Markus Dichtl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE102014224423.4A priority Critical patent/DE102014224423A1/en
Publication of DE102014224423A1 publication Critical patent/DE102014224423A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/317Testing of digital circuits
    • G01R31/31708Analysis of signal quality
    • G01R31/31709Jitter measurements; Jitter generators

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Abstract

Bereitstellen eines Ringoszillatorschaltkreises (1) mit einer Anzahl von Gatterschaltungen (21–2n) zum Erzeugen eines Oszillationssignals (OS), welches durch die Gatterschaltungen (21–2n) propagiert; gleichzeitiges Abtasten des jeweiligen Oszillationssignals (OS) an Ausgängen mehrerer Gatterschaltungen (21–2n) zu mehreren Abtastzeitpunkten (tti) zum Erzeugen eines jeweiligen Abtastbitmusters (BMi), wobei ein Abtastbitmuster (BMi) einem Ringoszillatorzustand zugeordnet ist; Speichern der Abtastbitmuster (BMi); Zuordnen eines jeweiligen Abtastbitmusters (BMi) zu einer Zustandsnummer modulo zwei Mal der Anzahl der Gatterschaltungen (21–2n), wobei aufeinanderfolgenden Zustandsnummern zeitlich direkt hintereinander auftretenden Ringoszillatorzuständen entsprechen; Ermitteln eines Zustandsabstands als Differenz zwischen Zustandsnummern von zeitlich aufeinander folgenden Abtastbitmustern (BMi) oder als Differenz zwischen der Zustandsnummer des ersten Abtastmusters nach dem Starten und der Zustandsnummer des Startzustandes, oder als Zustandsnummer des jeweiligen Abtastbitmusters (BMi) nach einem Starten des Ringoszillatorschaltkreises; Ermitteln einer Verteilung der Zustandsabstände über die Anzahl der Abtastzeitpunkte (tti); und Ermitteln einer Standardabweichung und/oder Varianz der Zustandsabstände aus der Verteilung der Zustandsabstände als Standardabweichung und/oder Varianz des Jitters. Eine Vorrichtung zum Erzeugen von Zufallsbits (ZB) hat einen Ringoszillatorschaltkreis (1), welcher mehrere Gatterschaltungen (21–2n) umfasst, eine Abtasteinrichtung (4) und eine Steuereinrichtung (3) zur Durchführung des Verfahrens.Providing a ring oscillator circuit (1) having a plurality of gate circuits (21-2n) for generating an oscillation signal (OS) propagated through the gate circuits (21-2n); simultaneously sampling the respective oscillation signal (OS) at outputs of a plurality of gate circuits (21-2n) at a plurality of sample times (tti) to generate a respective sample bit pattern (BMi), wherein a sample bit pattern (BMi) is associated with a ring oscillator state; Storing the sample bit patterns (BMi); Assigning a respective sample bit pattern (BMi) to a state number modulo twice the number of gate circuits (21-2n), successive state numbers corresponding to ring oscillator states occurring in temporal succession; Determining a state distance as a difference between state numbers of successive sampling bit patterns (BMi) or as a difference between the state number of the first sampling pattern after starting and the state number of the starting state, or as a state number of the respective sampling bit pattern (BMi) after starting the ring oscillator circuit; Determining a distribution of the state distances over the number of sampling times (tti); and determining a standard deviation and / or variance of the state distances from the distribution of the state distances as standard deviation and / or variance of the jitter. An apparatus for generating random bits (ZB) has a ring oscillator circuit (1) which comprises a plurality of gate circuits (21-2n), a sampling device (4) and a control device (3) for carrying out the method.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen eines Jitters, insbesondere in einer Ringoszillatoreinrichtung. Ferner werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines oder mehrerer Zufallsbits offenbart. Es wird zum Beispiel eine Zufallsbitfolge erzeugt, welche als binäre Zufallszahl verwendet wird. Die vorgeschlagenen Vorrichtungen und Verfahren zum Messen von Jittern und zum Erzeugen von Zufallsbits dienen beispielsweise der Implementierung von Zufallszahlengeneratoren. Die Erfindung ermöglicht beispielsweise die Erzeugung echter Zufallsbits im Gegensatz zu Pseudozufallsbits. The present invention relates to a method and a device for measuring a jitter, in particular in a ring oscillator device. Further disclosed is a method and apparatus for generating one or more random bits. For example, a random bit sequence is generated which is used as a binary random number. The proposed devices and methods for measuring jitters and for generating random bits serve, for example, the implementation of random number generators. For example, the invention allows for the generation of true random bits as opposed to pseudorandom bits.

Die vorgeschlagenen Verfahren und Vorrichtungen dienen insbesondere der Erzeugung von Zufallsbits oder Zufallsbitfolgen, die gute zufällige Eigenschaften haben, also eine möglichst hohe Entropie aufweisen. Zufallsdaten werden beispielsweise bei Sicherheitsanwendungen benötigt, wobei aus erzeugten Zufallsbits beispielsweise kryptographische Schlüssel oder dergleichen abgeleitet werden. The proposed methods and devices are used in particular to generate random bits or random bit sequences which have good random properties, that is to say have the highest possible entropy. Random data is needed, for example, in security applications, where, for example, cryptographic keys or the like are derived from random bits generated.

In sicherheitsrelevanten Anwendungen, beispielsweise bei asymmetrischen Authentifikationsverfahren, sind Zufallsbitfolgen als binäre Zufallszahlen notwendig. Dabei ist es gewünscht, insbesondere bei mobilen Anwendungen einen möglichst geringen Hardwareaufwand zu betreiben. Bekannte Maßnahmen, um Zufallszahlen zu erzeugen, sind beispielsweise Pseudozufallszahlengeneratoren, analoge Zufallsquellen, Ringoszillatoren und deren Abwandlungen. In security-relevant applications, for example in asymmetric authentication methods, random bit sequences are necessary as binary random numbers. It is desired, in particular for mobile applications to operate as little hardware as possible. Known measures for generating random numbers are, for example, pseudo-random number generators, analog random sources, ring oscillators and their modifications.

Bei Pseudozufallszahlengeneratoren werden Seeds verwendet, von denen ausgehend deterministische Pseudozufallszahlen berechnet werden. Zur Erzeugung des Seeds wird in der Regel ein physikalischer Zufallsgenerator verwendet. Als analoge Zufallsquellen werden Rauschquellen, wie z.B. das Rauschen von Zenerdioden, verstärkt und digitalisiert. Dabei ist die Verbindung von digitaler mit analoger Schaltungstechnik meist nur aufwändig zu verwirklichen. For pseudo-random number generators, seeds are used, from which deterministic pseudorandom numbers are calculated. To create the seed, a physical random number generator is usually used. As analog random sources, noise sources such as e.g. the noise of zener diodes, amplified and digitized. At the same time, the connection between digital and analog circuit technology is usually difficult to realize.

Bei Ringoszillatoren, die aus hintereinander geschalteten Invertern aufgebaut sind, ergeben sich zufällige Jitter aus schwankenden Durchlaufzeiten der Signale durch die Inverter. Diese Jitter, also eine unregelmäßige zeitliche Schwankung in Zustandsänderungen der durch die Inverter geschickten Signale, können bei mehrfachen Durchläufen durch die Ringoszillatorschaltung akkumuliert werden, so dass letztlich ein zufälliges analoges Signal entsteht. Nachteilig bei Ringoszillatoren ist häufig die notwendige lange Zeit vom Start der Schwingung bis ein brauchbar zufälliges Signal aufgrund der Jitterakkumulierung entsteht. Daher ergeben sich meist niedrige Datenerzeugungsraten bei Ringoszillatoren. Ferner ist möglich, dass die sich addierenden Jitterbeiträge sich auch selbst wieder aufheben, so dass im Mittel zufällige kurze Gatterlaufzeiten durch zufällige längere Gatterlaufzeiten kompensiert werden. In ring oscillators, which are constructed of series-connected inverters, random jitter resulting from fluctuating throughput times of the signals through the inverter. These jitter, that is, an irregular variation with time in state changes of the signals sent by the inverters, can be accumulated in the case of multiple passes through the ring oscillator circuit, so that ultimately a random analog signal is produced. A disadvantage of ring oscillators is often the necessary long time from the start of the oscillation until a usable random signal due to the Jitterakkumulierung arises. Therefore, low data generation rates usually occur with ring oscillators. Furthermore, it is possible that the adding jitter contributions cancel each other out, so that on average random short gate delays are compensated by random longer gate delays.

Meist ist der Jitter in einer Schaltung nicht bekannt und muss gemessen oder geschätzt werden. Da insbesondere bei Ringoszillatoren, die zur Zufallsbiterzeugung eingesetzt werden, der Jitter eine bestimmende Größe für die Qualität der Zufallsbits und die mögliche Erzeugungsrate ist, ist es wünschenswert, den Jitter während des Betriebs oder „on-board“ zu erfassen. Bekannt sind Maßnahmen, ein Ringoszillatorsignal hochaufgelöst, beispielsweise mit einem Oszilloskop, abzutasten und den Jitter daraus zu bestimmen. Most jitter in a circuit is unknown and needs to be measured or estimated. In particular, with ring oscillators used for random bit generation, since jitter is a determinant of the quality of the random bits and the possible rate of generation, it is desirable to detect the jitter during operation or "on-board". Measures are known, a high-resolution ring oscillator signal, for example, with an oscilloscope to scan and determine the jitter therefrom.

Insofern ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und/oder eine verbesserte Vorrichtung zur Jitterbestimmung bereitzustellen. In this respect, it is an object of the present invention to provide an improved method and / or apparatus for jitter determination.

Demgemäß wird ein Verfahren zum Messen eines Jitters in einem Ringoszillatorschaltkreis vorgeschlagen, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Bereitstellen eines Ringoszillatorschaltkreises mit einer Anzahl von Gatterschaltungen zum Erzeugen eines Oszillationssignals, welches durch die Gatterschaltungen propagiert;
gleichzeitiges Abtasten des jeweiligen Oszillationssignals an Ausgängen mehrerer Gatterschaltungen zu mehreren Abtastzeitpunkten zum Erzeugen eines jeweiligen Abtastbitmusters, wobei ein Abtastbitmuster einem Ringoszillatorzustand zugeordnet ist;
Speichern der Abtastbitmuster;
Zuordnen eines jeweiligen Abtastbitmusters zu einer Zustandsnummer modulo zwei Mal der Anzahl der Gatterschaltungen, wobei aufeinanderfolgenden Zustandsnummern zeitlich direkt hintereinander auftretenden Ringoszillatorzuständen entsprechen;
Ermitteln eines Zustandsabstands als Differenz zwischen Zustandsnummern von zeitlich aufeinander folgenden Abtastbitmustern oder als Differenz zwischen der Zustandsnummer des ersten Abtastmusters nach dem Starten und der Zustandsnummer des Startzustandes, oder als Zustandsnummer des jeweiligen Abtastbitmusters nach einem Starten des Ringoszillatorschaltkreises;
Ermitteln einer Verteilung der Zustandsabstände über die Anzahl der Abtastzeitpunkte; und
Ermitteln einer Standardabweichung und/oder Varianz der Zustandsabstände aus der Verteilung der Zustandsabstände als Standardabweichung und/oder Varianz des Jitters.
Accordingly, a method is proposed for measuring a jitter in a ring oscillator circuit, the method comprising the steps:
Providing a ring oscillator circuit having a number of gate circuits for generating an oscillation signal which propagates through the gate circuits;
simultaneously sampling the respective oscillation signal at outputs of a plurality of gate circuits at a plurality of sample times to produce a respective sample bit pattern, a sample bit pattern associated with a ring oscillator state;
Storing the sample bit patterns;
Assigning a respective sample bit pattern to a state number modulo twice the number of gate circuits, successive state numbers corresponding to ring oscillator states occurring in temporal succession;
Determining a state distance as the difference between state numbers of successive sampling bit patterns or as a difference between the state number of the first sampling pattern after starting and the state number of the starting state, or as the state number of the respective sampling bit pattern after starting the ring oscillator circuit;
Determining a distribution of the state distances over the number of sampling times; and
Determining a standard deviation and / or variance of the state distances from the distribution of the state distances as standard deviation and / or variance of the jitter.

Bei der Anzahl von verketteten Gatterschaltungen kann man auch von eine „Länge des Ringoszillatorschaltkreises“ sprechen. Die Zustandsnummern sind insbesondere ganze Zahlen. Und Vorzugsweise umfasst der Ringoszillatorschaltkreis keine Verzweigungen von verketteten Gatterschaltungen. Es handelt sich insbesondere um einen klassischen Ringoszillator aus einer ungeraden Anzahl von hintereinander gekoppelten Inverterschaltungen. In the number of concatenated gate circuits, one can also speak of a "length of the ring oscillator circuit". The state numbers are in particular integers. And preferably, the ring oscillator circuit does not include branches of chained gate circuits. In particular, it is a classical ring oscillator comprising an odd number of inverter circuits coupled in series.

In Varianten des Verfahrens wird der Startzustand des Ringoszillators mit der Zustandsnummer zum Beispiel 0 versehen, so dass zur Bestimmung des Zustandsabstands des ersten Abtastmusters zum Startzustand eine Differenzbildung mit 0 erfolgt. Insofern kann diese Differenzbildung auch entfallen. In variants of the method, the starting state of the ring oscillator is provided with the state number, for example 0, so that a difference of 0 is made to determine the state spacing of the first scanning pattern to the starting state. In this respect, this difference can also be omitted.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren kann in Varianten ausgenutzt werden, dass bei einem gleichzeitigen Abtasten der Ausgangssignale der jeweiligen Gatter bzw. Inverter in Ringoszillatoren eine verbesserte zeitliche Abtastauflösung gegenüber der Einzelabtastung erfolgt. Das Abtasten des Oszillationssignals erfolgt effektiv zeitlich aufgelöst durch die jeweilige Gatterlaufzeit beabstandet. Man kann nun aus dem Auftreten der Abtastbitmuster bei mehrfachem gleichzeitigem Abtasten den Jitter ableiten. Liegt beispielsweise kein jitterbeaufschlagtes Ringoszillatorsignal vor, müsste bei wiederholter Abtastung in gleichen zeitlichen Abständen immer derselbe Zustandsabstand. Aufgrund des Jitters liegen die Zustandsabständede zu den jeweiligen Abtastzeitpunkten ungleich verteilt vor. Aus der Standardabweichung dieser Verteilung wird beispielsweise mit dem Maß der mittleren Gatterlaufzeit die Varianz oder die Standardabweichung des Jitters erfasst. In the proposed method can be exploited in variants that with a simultaneous sampling of the output signals of the respective gates or inverters in ring oscillators an improved temporal sampling resolution over the single scan takes place. The sampling of the oscillation signal is effectively separated in time by the respective gate running time spaced. It is now possible to derive the jitter from the occurrence of the sample bit pattern with multiple simultaneous sampling. If, for example, there is no jitter-loaded ring oscillator signal, the same state spacing would always have to be used for repeated sampling at the same time intervals. Due to the jitter, the state distances are unevenly distributed at the respective sampling times. From the standard deviation of this distribution, the variance or the standard deviation of the jitter is recorded, for example, with the measure of the mean gate running time.

In Varianten des Verfahrens wird vor jedem gleichzeitigen Abtasten ein neues Startsignal eingekoppelt. Das heißt, es werden voneinander unabhängige Oszillationssignale erzeugt. In variants of the method, a new start signal is coupled in before each simultaneous sampling. That is, mutually independent oscillation signals are generated.

Eine entsprechende Variante des Verfahrens zum Messen eines Jitters in einem Ringoszillatorschaltkreis mit mehreren Gatterschaltungen umfasst dann insbesondere die Schritte:
Einkoppeln eines Startsignals zu einem Startzeitpunkt zum Erzeugen eines Oszillationssignals, welches durch die Gatterschaltungen propagiert;
gleichzeitiges Abtasten des jeweiligen Oszillationssignals an Ausgängen mehrerer Gatterschaltungen zu mehreren Abtastzeitpunkten zum Erzeugen eines jeweiligen Abtastbitmusters, wobei ein Abtastbitmuster einem Ringoszillatorzustand zugeordnet ist;
Speichern der Abtastbitmuster;
Ermitteln einer Verteilung der Abtastbitmuster über die Anzahl der Abtastzeitpunkte; und
Ermitteln einer Standardabweichung und/oder Varianz der Verteilung als Standardabweichung und/oder Varianz des Jitters.
A corresponding variant of the method for measuring a jitter in a ring-oscillator circuit with a plurality of gate circuits then comprises in particular the steps:
Injecting a start signal at a start time for generating an oscillation signal propagated through the gate circuits;
simultaneously sampling the respective oscillation signal at outputs of a plurality of gate circuits at a plurality of sample times to produce a respective sample bit pattern, a sample bit pattern associated with a ring oscillator state;
Storing the sample bit patterns;
Determining a distribution of the sample bit patterns over the number of sample times; and
Determining a standard deviation and / or variance of the distribution as standard deviation and / or variance of the jitter.

Beispielsweise ist eine Verzögerungszeit zwischen Abtastzeitpunkten und/oder zwischen einem Startzeitpunkt und einem darauf folgenden Abtastzeitpunkt konstant. Es wird somit regelmäßig ein Abtastbitmuster erzeugt, so dass eine zeitliche Verschiebung des Abtastbitmusters bzw. des erfassten Ringoszillatorzustands von seinem Erwartungswert praktisch ausschließlich durch den vorliegenden Jitter bedingt ist. For example, a delay time between sampling instants and / or between a start time and a subsequent sampling time is constant. Thus, a sample bit pattern is regularly generated so that a time shift of the sample bit pattern or the detected ring oscillator state from its expected value is almost exclusively due to the present jitter.

Es werden beispielsweise durch Abtasten nacheinander Zustandsnummern ermittelt. Als Zustandsabstand kann man die Differenz der Zustandsnummern von direkt aufeinander folgenden Abtastungen verwenden. Falls der Ringoszillator vor jeder Abtastung neu gestartet wird, entspricht der Zustandsabstand der Zustandsnummer selbst, wenn man den Startzustand mit der Zustandsnummer 0 versieht. Man kann sagen, es wird der Zustandsabstand zu einem jeweils zuvor bekannten Ringoszillatorzustand erfasst. For example, successive state numbers are determined by scanning. As a state distance one can use the difference of the state numbers of directly consecutive samples. If the ring oscillator is restarted before each sampling, the state distance itself corresponds to the state number itself when providing the start state with the state number 0. It can be said that the state distance to a previously known ring oscillator state is detected.

Man startet beispielsweise beim Ringoszillatorzustand 0 und lässt dann den Schaltkreis permanent laufen. Nach z.B. 20 ns wird gesampelt und erfasst den Zustand 3, nach weiteren 20 ns den Zustand 6, nach weiteren 20 ns den Zustand 9, nach weiteren 20ns den Zustand 13, nach weiteren 20 ns den Zustand 16, dann 19. Es ist somit kaum Jitter vorhanden, und der Zustand ist bis auf eine Ausnahme beim jeweils nächsten Sampeln immer um 3 Nummern weiter. Der Zustandsabstand beträgt demnach meistens 3, und nur einmal 4. For example, you start at ring oscillator state 0 and then let the circuit run permanently. After e.g. 20 ns is sampled and detects the state 3, after another 20 ns the state 6, after another 20 ns the state 9, after another 20ns the state 13, after another 20 ns the state 16, then 19. There is thus little jitter , and the state is always up to 3 numbers with one exception at the next sampling. The state distance is therefore usually 3, and only once 4.

In Ausführungsformen des Verfahrens hat das Oszillationssignal eine mittlere Periode, und eine Anzahl von Periodendurchläufen wird während der Verzögerungszeit gemessen. Durch die Berücksichtigung der Anzahl von Perioden kann verhindert werden, dass aufgrund der zyklischen Abfolge von entstehenden Ringoszillatorzuständen und der möglicherweise erfolgenden Reduktion der den Ringoszillatorzuständen zugeordneten Zustandsnummern modulo der Anzahl der Ringoszillatorzustände im Verlauf der Zeit eine falsche Standardabweichung ermittelt wird. Diese Ausführungsform ist insbesondere dann relevant, wenn mit nicht vernachlässigbarer Wahrscheinlichkeit ein akkumulierter Jitter auftritt, der die Größenordnung einer Ringoszillatorperiode erreicht oder überschreitet. In embodiments of the method, the oscillation signal has a mean period, and a number of period cycles are measured during the delay time. By considering the number of periods, it can be prevented that due to the cyclic sequence of resulting Ringoszillatorzuständen and the possible reduction of the Ringoszillatorzuständen assigned state numbers modulo the number of Ringoszillatorzustände over time a wrong standard deviation is determined. This embodiment is particularly relevant if an accumulated jitter that reaches or exceeds the magnitude of a ring oscillator period occurs with non-negligible probability.

In Ausführungsformen erfolgt ferner ein Zählen der Pegelwechsel oder ein Zählen der Pegelwechsel in einer vorgegeben Richtung an einem Ausgang wenigstens einer Gatterschaltung während der Verzögerungszeit. Man kann zum Beispiel positive oder negative Signalflanken zählen. Dadurch kann berücksichtigt werden, dass sich Jitter beim Durchlauf einer Signalflanke durch den Ringoszillatorschaltkreis akkumulieren. In embodiments, counting the level changes or counting the level changes in a predetermined direction at an output of at least one gate circuit during the delay time is further performed. For example, one can count positive or negative signal edges. As a result, it can be taken into account that jitter accumulates during the passage of a signal edge through the ring oscillator circuit.

Insbesondere hat jede Gatterschaltung eine Gatterlaufzeit, die Ringoszillatorzustände sind zeitlich zyklisch geordnet und benachbarte Ringoszillatorzustände sind zeitlich um eine mittlere Gatterlaufzeit verschoben. In particular, each gate circuit has a gate delay, the ring oscillator states are time cyclically ordered, and adjacent ring oscillator states are time shifted by an average gate term.

Durch die Erfassung und Messung des Jitters wird insbesondere eine aufwandsgünstige Erzeugung von Zufallsbits ermöglicht. In Erweiterungen des Verfahrens werden insbesondere zum Erzeugen von Zufallsbits ferner die Verfahrensschritte vorgesehen:
Erzeugen eines weiteren Oszillationssignals, welches durch die Gatterschaltungen propagiert und eine nominelle Periode T aufweist, wobei das weitere Oszillationssignal mit wenigstens einem Jitterbeitrag beaufschlagt ist und eine Entropie des Ringoszillatorschaltkreises von der Standardabweichung oder der Varianz des Jitters abhängt;
Abtasten des jeweiligen weiteren Oszillationssignals an Ausgängen in mehreren Gatterschaltungen zu einem Abtastzeitpunkt als Zufallssignale, wobei der Abtastzeitpunkt in Abhängigkeit von der Standardabweichung oder Varianz des Jitters gewählt und insbesondere geregelt wird; und
Zuordnen von jeweiligen logischen Pegeln zu dem abgetasteten Oszillationssignal zum Erzeugen mehrerer Zufallsbits.
By detecting and measuring the jitter in particular a low-cost generation of random bits is possible. In extensions of the method, the method steps are also provided, in particular for generating random bits:
Generating a further oscillation signal which propagates through the gate circuits and has a nominal period T, the further oscillation signal being supplied with at least one jitter contribution and an entropy of the ring oscillator circuit being dependent on the standard deviation or the variance of the jitter;
Sampling the respective further oscillation signal at outputs in a plurality of gate circuits at a sampling instant as random signals, wherein the sampling instant is selected and regulated in dependence on the standard deviation or variance of the jitter; and
Assigning respective logic levels to the sampled oscillation signal to generate a plurality of random bits.

Vorzugsweise erfolgt die Wahl oder Regelung des Abtastzeitpunkts derart, dass der Sollwert des Jitters einen vorgegebenen festen Wert hat. Preferably, the selection or regulation of the sampling time is such that the desired value of the jitter has a predetermined fixed value.

Das Abtasten des jeweiligen weiteren Oszillationssignals an Ausgängen in mehreren Gatterschaltungen kann zu einem Abtastzeitpunkt als Zufallssignale erfolgen, wobei der Abtastzeitpunkt zu einem vorgegebenen Zeitintervall um einen Vorzugszeitpunkt gewählt ist, und wobei der Vorzugszeitpunkt derart gewählt ist, dass die Standardabweichung des Jitters einen Wert hat, bei dem die Entropie pro Zeit ein Maximum aufweist. Insofern erfolgt eine Regelung des Abtastzeitpunkts in Abhängigkeit von dem gemessenen Jitter, wie es zuvor beschrieben ist. Dadurch erhält man einen optimalen Arbeitspunkt für die Zufallszahlenerzeugung auch bei Fertigungsschwankungen der eingesetzten Schaltkreise. The sampling of the respective other oscillation signal at outputs in a plurality of gate circuits may be performed at a sampling time as random signals, wherein the sampling time is selected at a predetermined time interval by a preferred time, and wherein the preferred time is selected such that the standard deviation of the jitter has a value the entropy has a maximum per time. In this respect, a control of the sampling time in dependence on the measured jitter, as described above takes place. This gives an optimal operating point for the random number generation even with manufacturing variations of the circuits used.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird ein günstiger zeitlicher Abstand zwischen dem Startzeitpunkt und dem Abtastzeitpunkt gewählt. Während bei bekannten Verfahren zum Erzeugen von Zufallsbits mit Ringoszillatoren das Abtasten solange nicht erfolgt bis der Jitter eine derart hohe Standardabweichung hat, die quasi der nominellen Periode des Ringoszillators entspricht, sieht das vorgeschlagene Verfahren vor, den Vorzugszeitpunkt so zu wählen, dass eine Entropie-pro-Zeit-Maximierung eintritt. Da die Standardabweichung des Jitters on-board gemessen werden kann, und gespeichert vorliegt, kann der Abtastzeitpunkt früher als konventionell üblich gewählt werden. Dadurch können Ringoszillatorschaltkreise mit einer höheren Zufallsbit-Erzeugungsrate betrieben werden. Dies führt zu schnelleren Zufallszahlerzeugungen, niedrigeren Stromaufnahmen und insgesamt einem effizienteren Vorgehen. In the proposed method, a favorable time interval between the start time and the sampling time is selected. While in known methods for generating random bits with ring oscillators the sampling does not take place until the jitter has such a high standard deviation, which corresponds more or less to the nominal period of the ring oscillator, the proposed method provides for selecting the preferred time such that one entropy per Time-maximization occurs. Since the standard deviation of the jitter can be measured on-board and stored, the sampling time can be chosen earlier than conventional. This allows ring oscillator circuits to operate at a higher random bit rate. This leads to faster random number generation, lower power consumption and a more efficient overall approach.

Grundsätzlich liefert ein Ringoszillatorschaltkreis beispielsweise mit einer ungeraden Anzahl von Invertern an den Inverterausgängen Zufallssignale, welche aufgrund der Jitterschwankungen und der Rückkopplungen steigende und fallende Signalflankenanteile haben. Dieser zufällige oder chaotische Signalverlauf kann bei ausreichend großem Jitter in der Regel zeitlich nicht aufgelöst werden, wenn zum vorgegebenen Abtastzeitpunkt ein einziger Bitwert aus dem Pegel des jeweiligen Zufallssignals abgeleitet wird. Die mehreren gleichzeitig abgetasteten Zufallssignale liefern dann Zufallsbitmuster. Damit diese chaotischen oder zufälligen Signalverläufe entstehen, wird üblicherweise mit einem ersten Abtasten gewartet, bis eine Standardabweichung des Jitters größer ist als die nominelle Periode des eingesetzten Ringoszillators. Basically, a ring oscillator circuit, for example, with an odd number of inverters at the inverter outputs provides random signals which have rising and falling signal edge portions due to the jitter fluctuations and the feedbacks. This random or chaotic waveform can not be resolved in time with a sufficiently large jitter, if at the given sampling time a single bit value is derived from the level of the respective random signal. The plurality of simultaneously sampled random signals then provide random bit patterns. In order for these chaotic or random waveforms to occur, a first sample is usually waited until a standard deviation of the jitter is greater than the nominal period of the ring oscillator used.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird früher abgetastet und eine potenzielle Ungleichverteilung der ermittelten H und L bzw. logischen Eins- und Nullzustände in Kauf genommen. Allerdings erhält man eine höhere Entropie pro Zeit, da ein Entropiemaximum aufgrund der Gaußschen oder thermischen Jittererzeugung bei Abtastzeitpunkten vorliegt, für die die Standardabweichung des Jitters geringer ist als eine nominelle Periode des Ringoszillators. The proposed method scans earlier and accepts a potential unequal distribution of the determined H and L or logical one and zero states. However, one obtains a higher entropy per time, since an entropy maximum due to Gaussian or thermal jitter generation at sampling instants for which the standard deviation of the jitter is less than a nominal period of the ring oscillator.

Das Oszillationssignal schwankt als Pegel zwischen Spannungen, die einem High- oder Low-Zustand zugeordnet werden können. Beispielsweise kann ein Pegel von +1,5 V einem H- oder 1-Zustand zugeordnet werden und ein –1,5-V-Pegel einem logischen L- oder 0-Zustand. The oscillation signal fluctuates as a level between voltages that can be assigned to a high or low state. For example, a level of +1.5V may be assigned to an H or 1 state and a -1.5V level to a logical L or 0 state.

Bei einem Jitterbeitrag kann man von einer zeitlichen Abweichung eines Merkmals des jeweiligen Oszillationssignals, beispielsweise einer steigenden oder fallenden Signalflanke, von der nominellen Periode sprechen. Aufgrund von Laufzeitschwankungen ergeben sich beispielsweise an einem Ausgang der Gatter des Ringoszillatorschaltkreises nicht zwangsläufig strikt regelmäßige steigende Signalflanken, die als Maß für eine Periode des Oszillators verwendet werden können. Eine nominelle Periode ist beispielsweise der Mittelwert oder der Erwartungswert der Periode des Oszillationssignals. With a jitter contribution, one can speak of a time deviation of a feature of the respective oscillation signal, for example a rising or falling signal edge, from the nominal period. Due to runtime fluctuations arise, for example, at an output of the gates of the ring oscillator circuit is not necessarily strictly regular rising signal edges, which can be used as a measure of a period of the oscillator. A nominal period is, for example, the mean value or the expected value of the period of the oscillation signal.

Unter einem kumulierten Jitter versteht man beispielsweise die zeitliche Abweichung einer Signalflanke an einemgatter des Oszillators von ihrem zeitlichen Erwartungswert nach mehrfachem Propagieren durch die gesamte Ringoszillatorschaltung. In der Vergangenheit wurden viele Tausend Durchläufe des Oszillationssignals durch den Ringoszillatorschaltkreis abgewartet, bis ein Bitwert als Zufallsbit gesamplet bzw. abgetastet wurde. A cumulative jitter is understood as meaning, for example, the time deviation of a signal edge at a gate of the oscillator from its temporal expected value after multiple propagation through the entire ring oscillator circuit. In the past, many thousands of passes of the oscillation signal have been waited by the ring oscillator circuit until a bit value has been sampled as a random bit.

In Ausführungsformen des Verfahrens wird der Vorzugszeitpunkt in Abhängigkeit von der sich ergebenden Standardabweichung σ des Jitters ermittelt. Beispielsweise ist die Standardabweichung σ proportional zur Quadratwurzel einer Mehrzahl m von nominellen Perioden ab dem Startzeitpunkt ts. Man kann insbesondere bei Jitterbeiträgen, die statistisch unabhängig sind, annehmen, dass die Standardabweichung mit dem m1/2-fachen ansteigt. Jedenfalls kann bei thermischen Jitterbeiträgen von Gaußschen unabhängigen Verteilungen ausgegangen werden. Insofern wird in Ausführungsformen der vorgeschlagenen Vorgehensweise wenigstens einer der einer entsprechenden Jitterbeiträge ein unabhängiger thermischer Jitterbeitrag sein. In embodiments of the method, the preferential time is determined as a function of the resulting standard deviation σ of the jitter. For example, the standard deviation σ is proportional to the square root of a plurality m of nominal periods from the start time t s . Especially with jitter contributions that are statistically independent, it can be assumed that the standard deviation increases by m 1/2 times. In any case, thermal jitter contributions can be based on Gaussian independent distributions. In this respect, in embodiments of the proposed approach, at least one of the corresponding jitter contributions will be an independent thermal jitter contribution.

In einer Variante des Verfahrens zum Messen des Jitters und zum Erzeugen von Zufallsbits mit Hilfe von Ringoszillatorschaltkreisen hat jede Gatterschaltung eine Gatterdurchlaufzeit G, und der Vorzugszeitpunkt ist tp = 0,113846 G22 Gatterdurchlaufzeiten nach dem Start des Ringoszillators bzw. nach dem letzten Abtasten, wobei σ die Standardabweichung der Gatterdurchlaufzeit ist. Diese Standardabweichung kann rechnerisch aus der Standardabweichung des über mehrere Ringoszillatorperioden akkumulierten Jitters bestimmt werden. In a variant of the method for measuring the jitter and generating random bits by means of ring oscillator circuits, each gate circuit has a gate transit time G, and the preferential time is t p = 0.113846 G 2 / σ 2 gate transit times after the start of the ring oscillator last sampling, where σ is the standard deviation of the gate transit time. This standard deviation can be calculated from the standard deviation of the jitter accumulated over several ring oscillator periods.

Man kann beispielsweise die Entropie des Ringoszillatorschaltkreises, welche aufgrund von thermischen Jitterbeiträgen entsteht, numerisch oder mit Hilfe eines heuristischen Modells abschätzen. Aus einer entsprechenden Entropiekurve H(σ) wird in Abhängigkeit von der ermittelten Standardabweichung des Jitters σ, welche wiederum von der Anzahl m der Durchläufe durch den Ringoszillator abhängt eine Kurve A(σ) der Entropieerzeugung pro Zeit bestimmt. Die Kurve A(σ) hat ein Maximum, das bestimmt wird. Die erreichte Standardabweichung σ entspricht daher im Wesentlichen einer Zeit, die seit dem Startzeitpunkt ts vergangen ist, in der der Jitter akkumuliert wird. Ein Vorzugszeitpunkt tp ist der Zeitpunkt, bei dem der akkumulierte Jitter eine Standardabweichung σ hat, die zu einem (lokalen) Maximum der Entropie-pro-Zeit-Kurve führt. Als Maß kann der Ausdruck A(σ) = H(σ)/σ2 genutzt werden. Es ist nun günstig, innerhalb eines zeitlichen Bereichs Δt um diesen, ein Maximum in der Entropieerzeugung pro Zeit hervorrufenden Zeitpunkt tp die Abtastung des Oszillationssignals vorzunehmen, weil dadurch die sich ergebenden Zufallsbits in Relation zum benötigten Zeit- und Energieaufwand eine besonders hohe Entropie aufweisen. For example, one can estimate the entropy of the ring oscillator circuit, which arises due to thermal jitter contributions, numerically or with the aid of a heuristic model. From a corresponding entropy curve H (σ), a curve A (σ) of the entropy production per time is determined as a function of the determined standard deviation of the jitter σ, which in turn depends on the number m of passes through the ring oscillator. The curve A (σ) has a maximum that is determined. The achieved standard deviation σ therefore essentially corresponds to a time which has elapsed since the start time t s in which the jitter is accumulated. A preferred time point t p is the time at which the accumulated jitter σ is a standard deviation, the entropy per-time curve leads to a (local) maximum. As a measure, the expression A (σ) = H (σ) / σ 2 can be used. It is now low, within a time range .DELTA.t to this, a maximum in the entropy per time causing time t p to carry out the scanning of the oscillating signal because this having random resulting in relation to the required time and energy, a particularly high entropy.

In Ausführungsformen ist das vorgegebene Zeitintervall Δt so gwählt, dass die Standardabweichung des im Intervall akkumulierten Jitters kleiner als ein Drittel, bevorzugt als ein Viertel und noch bevorzugter als ein Zehntel der nominellen Periode T. In Ausführungsformen erfolgt das Abtasten des jeweiligen Oszillationssignals periodisch mit einer Abtastperiode Δs = tp – ts. Das Startsignal wird zwischen den Abtastungen dann nicht eingekoppelt. In embodiments, the predetermined time interval Δt is selected so that the standard deviation of the jitter accumulated in the interval is less than one-third, preferably one-fourth, and more preferably one-tenth of the nominal period T. In embodiments, the sampling of the respective oscillation signal is periodic with one sample period Δs = t p - t s . The start signal is then not coupled between the samples.

Bei einer Variante des Verfahrens erfolgt das Abtasten des Oszillationssignals mehrfach nacheinander, und jeweils zuvor wird ein Startsignal eingekoppelt. Beim Neustarten für jedes zu erzeugende Zufallsbit wird eine im Wesentlichen stationäre Wahrscheinlichkeitsverteilung erreicht. Beim permanent schwingenden und ohne Neustart abgetasteten Ringoszillationssignal ist die Verteilung im Allgemeinen nicht stationär. Je nach Anwendung kann die Wahrscheinlichkeitsverteilung somit ausgewählt werden. Die Jittermessung muss nicht jedes Mal bei der Zufallsbiterzeugung durchgeführt werden. Der Jitterwert kann abgespeichert vorliegen. In a variant of the method, the sampling of the oscillation signal takes place several times in succession, and in each case before a start signal is coupled. When restarting for each random bit to be generated, a substantially steady state probability distribution is achieved. In the case of the permanently oscillating ring oscillation signal sampled without a restart, the distribution is generally not stationary. Depending on the application, the probability distribution can thus be selected. The jitter measurement does not have to be done every time in random bit generation. The jitter value can be stored.

In Ausführungsformen des Verfahrens wird ferner die nominelle Periode T oder die Gatterdurchlaufzeit G des Oszillationssignals an einer der Gatterschaltungen gemessen. Durch das Messen der nominellen Periode oder der Gatterlaufzeit beispielsweise anhand von Oszillationssignalmerkmalen, wie steigenden oder fallenden Flanken, und einem Abspeichern beispielsweise in einem Speicher kann der für den Ringoszillatorschaltkreis günstige Vorzugszeitpunkt tp festgelegt werden. In embodiments of the method, furthermore, the nominal period T or the gate transit time G of the oscillation signal is measured at one of the gate circuits. By measuring the nominal period or the gate transit time, for example by means of oscillation signal characteristics, such as rising or falling edges, and storing, for example, in a memory, the favorable timing for the ring oscillator circuit t p can be determined.

In Ausführungsformen des Verfahrens werden die Zufallsbits der erzeugten Bitmuster, also Zufallspegel, insbesondere zum Eliminieren einer Schiefe oder einer Korrelation von erzeugten Zufallsbits einer algorithmischen Nachbehandlung unterzogen. Die mit Hilfe des vorgeschlagenen Verfahrens erzeugten Zufallsbits müssen nicht gleich verteilt sein. Vielmehr wird die Entropieerzeugung pro Zeit optimiert. Dadurch kann es günstig sein, eine algorithmische Nachbearbeitung der erhaltenen Rohbitdaten durchzuführen. Insbesondere für den Fall von nicht stationären Verteilungen können kryptographische Nachbearbeitungsverfahren eingesetzt werden, wie beispielsweise Blockchiffren oder kryptographische Hash-Funktionen. Nachbearbeitungsverfahren sind in der Regel bekannt. In embodiments of the method, the random bits of the generated bit patterns, ie random levels, in particular for eliminating skewness or a correlation of generated random bits, are subjected to an algorithmic aftertreatment. The random bits generated by the proposed method need not be equally distributed. Rather, the entropy production is optimized per time. As a result, it may be favorable to carry out an algorithmic post-processing of the raw bit data obtained. In particular, in the case of non-stationary distributions cryptographic post-processing methods can be used, such as block ciphers or cryptographic hash functions. Post-processing procedures are usually known.

Es wird ferner eine Vorrichtung vorgeschlagen, welche zum Erzeugen von Zufallsbits mit einem Ringoszillatorschaltkreis, welcher mehrere Gatterschaltungen umfasst, einer Abtasteinrichtung und einer Steuereinrichtung ausgestattet ist. Die Steuereinrichtung ist insbesondere eingerichtet, ein Verfahren, wie es zuvor oder im Folgenden beschrieben wird, durchzuführen. Dazu kann die Steuereinrichtung zu geeigneten Zeitpunkten Steuer- oder Auswertesignale erzeugen, um Zufallssignale abzutasten, Startsignale zu erzeugen oder die Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens zu koordinieren. Die Vorrichtung kann beispielsweise eine Speichereinrichtung zum Abspeichern der Jitter-Standardabweichung, der nominellen Periode und/oder der Gatterdurchlaufzeit aufweisen. A device is also proposed, which is equipped to generate random bits with a ring oscillator circuit, which comprises a plurality of gate circuits, a scanning device and a control device. The control device is in particular configured to perform a method as described above or below. For this purpose, the control device can generate control or evaluation signals at suitable times in order to scan random signals, to generate start signals or to coordinate the execution of the method described above. The device may for example comprise a memory device for storing the jitter standard deviation, the nominal period and / or the gate transit time.

In Ausführungsformen ist die Vorrichtung Teil einer FPGA-Einrichtung oder einer ASIC-Einrichtung. In embodiments, the device is part of an FPGA device or an ASIC device.

Weiterhin wird ein Computerprogramm-Produkt vorgeschlagen, welches auf einer programmgesteuerten Einrichtung die Durchführung eines entsprechenden Verfahrens veranlasst. Furthermore, a computer program product is proposed, which causes the execution of a corresponding method on a program-controlled device.

Ein Computerprogramm-Produkt wie ein Computerprogramm-Mittel kann beispielsweise als Speichermedium, wie Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogramm-Produkt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen. Als programmgesteuerte Einrichtung kommt insbesondere eine Steuereinrichtung, wie zum Beispiel ein Mikroprozessor für eine Smartcard oder dergleichen, in Frage. Das Verfahren oder die Vorrichtung kann auch festverdrahtet oder in konfigurierbaren FPGAs oder ASICSs implementiert werden. A computer program product such as a computer program means can be provided or supplied, for example, as a storage medium, such as a memory card, USB stick, CD-ROM, DVD, or even in the form of a downloadable file from a server in a network. This can be done, for example, in a wireless communication network by the transmission of a corresponding file with the computer program product or the computer program means. As a program-controlled device is in particular a control device, such as a microprocessor for a smart card or the like, in question. The method or device may also be hardwired or implemented in configurable FPGAs or ASICSs.

Weiterhin wird ein Datenträger mit einem gespeicherten Computerprogramm mit Befehlen vorgeschlagen, welche die Durchführung eines entsprechenden Verfahrens auf einer programmgesteuerten Einrichtung veranlassen. Furthermore, a data carrier with a stored computer program with commands is suggested, which cause the implementation of a corresponding method on a program-controlled device.

Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Vorrichtungen oder Verfahrensvarianten. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen oder abändern. Further possible implementations of the invention also include not explicitly mentioned combinations of devices or method variants described above or below with regard to the exemplary embodiments. The skilled person will also add or modify individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the invention.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. The above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they will be achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments, which will be described in detail in conjunction with the drawings.

Dabei zeigen: Showing:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für eine Vorrichtung zum Erzeugen von Zufallsbits. 1 a schematic representation of an embodiment of an apparatus for generating random bits.

2 Darstellungen von Signalverläufen mit Jitteranteilen in Ausführungsbeispielen von Vorrichtungen zum Erzeugen von Zufallsbits. 2 Representations of jitter component waveforms in embodiments of random bit generator devices.

3 eine Darstellung einer Entropiekurve in Abhängigkeit von der Standardabweichung des Jitters für ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Erzeugen von Zufallsbits. 3 a representation of an entropy curve as a function of the standard deviation of the jitter for an embodiment of a device for generating random bits.

4 eine Darstellung eines Ringoszillatorschaltkreises zur Erläuterung von Ringoszillatorzuständen. 4 a representation of a ring oscillator circuit for explaining Ringoszillatorzuständen.

5 eine Tabelle von möglichen Abtastbitmustern, die Ringoszillatorzuständen des Ringoszillatorschaltkreises gemäß 4 entsprechen. 5 a table of possible Abtastbitmustern, the Ringoszillatorzuständen the ring oscillator circuit according to 4 correspond.

6 eine Darstellung einer Verteilung von gemessenen Ringoszillatorzuständen nach Untersuchungen der Anmelderin. 6 a representation of a distribution of measured Ringoszillatorzuständen according to investigations by the applicant.

In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen, sofern nichts anderes angegeben ist. In the figures, functionally identical elements are provided with the same reference numerals, unless stated otherwise.

Die 1 zeigt eine Vorrichtung zum Erzeugen von Zufallsbits, die zur Durchführung des zuvor beschriebenen und im Folgenden angedeuteten Verfahrens betrieben werden kann. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Ringoszillatorschaltkreis mit einer ungeraden Anzahl n von Invertern 2 12 n. Die Rückkopplungsschleife vom Ausgang des n-ten Inverters 2 n zum Eingang des ersten Inverters 2 1 kann durch einen steuerbaren Schalter 8 unterbrochen werden. Der Ringoszillator 1 hat somit die Länge n. Beim Zuschalten, also Schließen der Rückkopplungsschleife durch den Schalter 8, entsteht ein Oszillationssignal OS, welches durch die Inverter 2 12 n propagiert. Jeder Inverter 2 12 n hat dabei eine Gatterdurchlaufzeit G, welche der Zeit entspricht, die vergeht bis, wenn an einem Eingang ein Zustandswechsel erfolgt, dieser an einem Ausgang desselben Inverters anliegt. The 1 shows an apparatus for generating random bits, which can be operated to carry out the method described above and hereinafter indicated. The device 1 comprises a ring oscillator circuit with an odd number n of inverters 2 1 - 2 n . The feedback loop from the output of the nth inverter 2 n to the input of the first inverter 2 1 can be controlled by a switch 8th to be interrupted. The ring oscillator 1 thus has the length n. When connecting, so closing the feedback loop through the switch 8th , an oscillation signal OS, which is generated by the inverters 2 1 - 2 n propagated. Every inverter 2 1 - 2 In this case, n has a gate transit time G, which corresponds to the time that elapses until, when a state change takes place at an input, the latter is applied to an output of the same inverter.

Die Vorrichtung 1 hat eine Steuereinrichtung 3, die mit Steuersignalen CT1 beispielsweise den steuerbaren Schalter öffnen oder schließen kann und damit die Oszillationen im Ringoszillatorschaltkreis 2 12 n startet oder stoppt. Man kann das Signal CT2 als ein Startsignal bezeichnen, das den Startzeitpunkt ts festlegt. An Ausgängen der Inverter 2 12 n sind Abtast- und Halteglieder 4 14 n angekoppelt, die gesteuert von der Steuereinrichtung 3 beispielsweise mit Hilfe des Abtastsignals C2 einen jeweiligen Signalpegel am Ausgang der Inverter 2 12 n zum Abtastzeitpunkt ts abgreifen und zwischenspeichern. Dieser Signalpegel wird einem jeweiligen logischen Pegel, beispielsweise 0 oder 1 bzw. L oder H, zugeordnet und als Zufallsbit ZB1–ZBn einer Speichereinrichtung 7 zugeführt. Die Speichereinrichtung 7 wie auch die Abtast- und Halteglieder 4 14 n können über Steuersignale CT1, CT2, CT3 von der Steuereinrichtung 3 angesteuert werden. In Ausführungsformen werden nicht alle Ausgänge der Inverter 2 12 n gleichzeitig abgetastet sondern nur eine Auswahl. The device 1 has a control device 3 , which can open or close with control signals CT1, for example, the controllable switch and thus the oscillations in the ring oscillator circuit 2 1 - 2 n starts or stops. One can denote the signal CT2 as a start signal the start time t s sets. At outputs of the inverters 2 1 - 2 n are sample and hold members 4 1 - 4 n coupled, controlled by the controller 3 for example, with the aid of the sampling signal C2 a respective signal level at the output of the inverter 2 1 - 2 n at the sampling time t s tap off and buffer. This signal level is assigned to a respective logic level, for example 0 or 1 or L or H, and as a random bit ZB 1 -ZB n of a memory device 7 fed. The storage device 7 as well as the sample and hold members 4 1 - 4 n can control signals CT1, CT2, CT3 from the control device 3 be controlled. In embodiments, not all outputs are the inverters 2 1 - 2 n simultaneously sampled but only a selection.

Ferner ist eine Zähleinrichtung 10 an den Ausgang des Inverters 2 n gekoppelt. Die Zähleinrichtung dient dazu, in einem vorgegebenen Zeitraum die Anzahl der Anzahl der Oszillationen zu zählen. Dies erfolgt beispielsweise durch ein Zählen der Pegelwechsel am Ausgang des Inverters 2 n. Further, a counter 10 to the output of the inverter 2 n coupled. The counter is used to count the number of oscillations in a given period of time. This is done, for example, by counting the level changes at the output of the inverter 2 n .

Außerdem ist eine Speichereinrichtung 9 an den Speicher 7 gekoppelt, um die erfassten Bitmuster gemäß der Zufallsbits ZB1–ZB3 abzuspeichern und der Steuereinrichtung zur Auswertung bereitzustellen. Für die Zufallsbiterzeugung ist die Bestimmung oder Kenntnis des Jitters im Signal nützlich. There is also a storage device 9 to the store 7 coupled to store the detected bit patterns according to the random bits ZB 1 -ZB 3 and provide the controller for evaluation. For random bit generation, the determination or knowledge of the jitter in the signal is useful.

Aufgrund der physikalischen Eigenschaften der Inverter bzw. der logischen Gatter 2 12 n wird das Oszillationssignal OS mit Jittern beaufschlagt. Die Zufallssignale ZS1–ZSn werden beispielsweise gleichzeitig abgetastet, so dass sich aus den einzelnen Zufallsbit ZB1–ZBn Zufallsbitmuster ergeben. Werden alle Ausgänge der Inverter 2 12 n abgetastet, welches nicht notwendig ist, ergeben sich alle binären Zustandsmuster des entsprechenden Ringoszillatorschaltkreises. Der Einfachheit halber wird davon ausgegangen, dass alle Ausgänge abgetastet werden, so dass ein n Bit breites Zufallsbitmuster ZB1–ZBn durch das Abtasten entsteht. Am Ausgang der jeweiligen Abtasteinrichtung 4 i liegt dann eine zufällige Spannung an, die H oder L darstellt. Due to the physical properties of the inverters and the logic gates 2 1 - 2 n , the oscillation signal OS is jittered. The random signals ZS 1 -ZS n are sampled simultaneously, for example, so that random bit patterns result from the individual random bits ZB 1 -ZB n . Will all outputs of the inverter 2 1 - 2 n , which is not necessary, all the binary state patterns of the corresponding ring oscillator circuit result. For the sake of simplicity, it is assumed that all outputs are sampled, so that an n-bit-wide random bit pattern ZB 1 -ZB n is produced by the sampling. At the output of the respective scanner 4 i then applies a random voltage representing H or L.

Üblicherweise wird mit dem Abtasten solange gewartet, bis eine Standardabweichung einer normal verteilten Jitterkomponente mindestens die nominelle Periode T des Ringoszillatorschaltkreises aufweist. Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, dass ein deutlich früheres Abtasten und damit eine deutlich erhöhte Erzeugungsrate von Zufallsbits oder Zufallsbitmustern möglich ist. Usually, the sampling is waited until a standard deviation of a normally distributed jitter component has at least the nominal period T of the ring oscillator circuit. Investigations of the applicant have shown that a much earlier sampling and thus a significantly increased generation rate of random bits or random bit patterns is possible.

Die Steuereinrichtung 3 ist beispielsweise mit einem Mikroprozessor 6 ausgestattet und führt in Abhängigkeit von einer Programmierung oder einem einlesbaren Programm in dem Speicher 5 das Verfahren zum Erzeugen von Zufallsbits und eine vorherige Messung des von dem Ringoszillator 2 12 n erzeugten Jitters durch. The control device 3 is for example with a microprocessor 6 equipped and leads in the memory depending on a programming or a readable program 5 the method of generating random bits and a prior measurement of that of the ring oscillator 2 1 - 2 n produced jitters.

In der Vergangenheit wurden ähnliche Schaltungen wie die, die in der 1 schematisch dargestellt ist, zur Erzeugung von Zufallsbits verwendet. Allerdings legen insbesondere bei der Implementierung als ASICs neuere Untersuchungen nahe, dass erst nach Durchlauf vieler Perioden T des Ringoszillators mit den Invertern 2 12 n eine ausreichende Akkumulierung des Jitters erfolgt ist, so dass eine Gleichverteilung der abgetasteten Bits in Abhängigkeit von dem Zufallssignal ZS vorliegt, und erst dann sinnvoll abgetastet werden soll. Beispielsweise wurde in P. Haddad, Y. Teglia, F. Bernard und V. Fischer: "On the assumption of mutual independence of jitter realizations in P-TRNG stochastic models", DATE Conference 2014 , Dresden nahegelegt, dass beispielsweise bei einem Ringoszillator der Länge n = 9 erst nach etwa 390.000 Perioden ein zufälliges Bit abgetastet werden kann. In the past, circuits similar to those used in the 1 is shown schematically, used to generate random bits. However, especially when implemented as ASICs, recent studies suggest that only after passing many periods T of the ring oscillator with the inverters 2 1 - 2 n a sufficient accumulation of the jitter has occurred, so that an equal distribution of the sampled bits in dependence on the random signal ZS is present, and only then should be scanned meaningful. For example, in P. Haddad, Y. Teglia, F. Bernard and V. Fischer: "On the assumption of mutual independence of jitter realizations in P-TRNG stochastic models", DATE Conference 2014 , Dresden suggested that, for example, in a ring oscillator of length n = 9 only after about 390,000 periods a random bit can be sampled.

Zur Erläuterung möglicher Signalformen sind in der 2 mögliche Signalverläufe mit Jitteranteilen für das Zufallssignal ZSi dargestellt. In der 2 ist horizontal der zeitliche Verlauf in Einheiten der nominellen Periode T des Ringoszillators dargestellt. Man erkennt anhand der durchgezogenen Linie, dass nominell steigende und fallende Signalflanken zwischen den logischen H- und L-Pegeln periodisch entstehen. Aufgrund physikalischer Einflüsse, beispielsweise thermischer Einflüsse durch die in den Invertern 2 12 n vorliegenden Bauelemente, entstehen in realen Signalformen Abweichungen von den nominellen Perioden. Dies ist durch die vertikalen Striche, die mit S bezeichnet sind, angedeutet. To explain possible waveforms are in the 2 possible signal curves with jitter rates for the random signal ZS i shown. In the 2 is shown horizontally the time course in units of the nominal period T of the ring oscillator. The solid line shows that nominally rising and falling signal edges occur periodically between the logical H and L levels. Due to physical influences, such as thermal influences by in the inverters 2 1 - 2 n present components, arise in real waveforms deviations from the nominal periods. This is indicated by the vertical bars marked S.

Nach vielen Durchläufen der Signalflanken streut ihr Zeitpunkt erheblich um den Erwartungswert der Periode des Ringoszillators. Dieser Zustand stellt sich insbesondere dann ein, wenn der akkumulierte Jitter, also eine zufällige Abweichung der Periode des Ringoszillators von ihrem Mittelwert oder Erwartungswert (nominelle Periode T), so stark schwankt, dass beispielsweise eine Standardabweichung so groß ist wie die nominelle Periode T selbst. After many passes through the signal edges, their timing differs significantly by the expected value of the period of the ring oscillator. This condition arises in particular when the accumulated jitter, ie a random deviation of the period of the ring oscillator from its mean value or expected value (nominal period T), fluctuates so strongly that, for example, a standard deviation is as large as the nominal period T itself.

Die Anmelderin hat Untersuchungen unternommen, bei denen insbesondere Gaußsches thermisches Rauschen als Jitterkomponente betrachtet wird. Daher wird auch angenommen, dass der Jitter einer Gaußschen Normalverteilung entspricht, deren Dichtefunktion bei einem Erwartungswert 0 und einer Standardabweichung σ die folgende Form hat:

Figure DE102014224423A1_0002
σ2 kann als Varianz bezeichnet werden. Nach dem bisherigen Stand der Technik würde nach einem Startzeitpunkt ts so lange gewartet werden müssen, bis die Standardabweichung gemäß der Normalverteilung für die Jitterkomponente so groß ist wie die nominelle Periode T. Durch das Akkumulieren des Jitters steigt mit der Anzahl der Durchläufe des Oszillationssignals durch den Ringoszillator mit den Invertern 2 12 n der Jitter und damit die Standardabweichung. Allerdings ist dieser Zusammenhang nicht linear, denn die Standardabweichung σ steigt nach dem zentralen Grenzwertsatz bei statistisch unabhängigen Jitterbeiträgen mit dem m1/2-fachen, wobei m die Anzahl der Durchläufe einer Signalflanke durch den Ringoszillator ab dem Startzeitpunkt ist. D.h., die Wartezeit ist nach klassischem Verständnis, beispielsweise wie es in dem vorgenannten Artikel dargestellt ist, besonders lang. Untersuchungen und Überlegungen der Anmelderin haben nun ergeben, dass bereits bei deutlich früheren Abtastzeitpunkten eine hohe Entropie pro Zeit des Signals erwartet werden kann. Es ist insbesondere möglich, die Entropie für einen Ringoszillatorschaltkreis mit n Invertern in Abhängigkeit von der Standardabweichung σ des Jitters J anzugeben. Definiert man für relles x und ganzzahliges z die Funktionen rz(x) mit:
Figure DE102014224423A1_0003
stimmt die Funktion rz(x) fast überall mit dem Ausdruck Θ(x – z + 1 / 2) – Θ(x – z – 1 / 2) (Gleichung 3) überein, wobei Θ die Heaviside-Funktion ist. Man kann die Größe pn,i (für ungerades n und natürliche Zahlen i mit 0 < i < 2n) als Wahrscheinlichkeit definieren, dass beim Abtasten der n Inverter der i-te Ringoszillatorzustand angenommen wird, wobei der 0-te Ringoszillatorzustand dadurch definiert ist, dass der Erwartungswert der Sample-Zeitpunkte in der Mitte des 0-ten Ringoszillatorzustandes liegt. Die Variable i kann als Zustandsnummer verstanden werden. Der Zustand eines Ringoszillators ergibt sich durch die möglichen logischen Pegel an den Ein- und Ausgängen der Inverter. pn,i wird definiert durch:
Figure DE102014224423A1_0004
so dass schließlich die Entropie H(σ) bestimmt werden kann durch:
Figure DE102014224423A1_0005
Aufgrund des Zusammenhangs zwischen der Standardabweichung des thermischen Jitterbeitrags und der Entropie kann nun ein bevorzugter Abtastzeitpunkt tp bestimmt werden, der eine maximale Entropie pro Zeit mit sich bringt. Applicant has made investigations in which Gaussian thermal noise, in particular, is considered a jitter component. Therefore, it is also assumed that the jitter corresponds to a Gaussian normal distribution whose density function has the following form at an expected value 0 and a standard deviation σ:
Figure DE102014224423A1_0002
σ 2 can be called variance. According to the prior art, it would have to wait after a start time t s until the standard deviation according to the normal distribution for the jitter component is as large as the nominal period T. By accumulating the jitter increases with the number of passes of the oscillation signal the ring oscillator with the inverters 2 1 - 2 n the jitter and thus the standard deviation. However, this relationship is not linear, because the standard deviation σ increases according to the central limit theorem with statistically independent jitter contributions with the m 1/2 times, where m is the number of passes of a signal edge by the ring oscillator from the start time. That is, the waiting time is according to classical understanding, for example, as shown in the aforementioned article, particularly long. Investigations and considerations of the Applicant have now shown that even at much earlier sampling times a high entropy per time of the signal can be expected. In particular, it is possible to specify the entropy for a ring oscillator circuit with n inverters as a function of the standard deviation σ of the jitter J. For relles x and integer z, define the functions r z (x) with:
Figure DE102014224423A1_0003
the function r z (x) is almost everywhere with the expression Θ (x - z + 1/2) - Θ (x - z - 1/2) (Equation 3) where Θ is the Heaviside function. One can define the quantity p n, i (for odd n and natural numbers i with 0 <i <2n) as a probability that when sampling the n inverter the i-th Ring oscillator state is assumed, wherein the 0-th ring oscillator state is defined by the fact that the expected value of the sample times in the middle of the 0-th ring oscillator state. The variable i can be understood as a status number. The state of a ring oscillator results from the possible logic levels at the inputs and outputs of the inverters. p n, i is defined by:
Figure DE102014224423A1_0004
so that finally the entropy H (σ) can be determined by:
Figure DE102014224423A1_0005
Due to the relationship between the standard deviation of the thermal jitter contribution and the entropy, a preferred sampling instant t p can be determined which entails a maximum entropy per time.

Die 3 zeigt die Abhängigkeit des Ausdrucks A(σ) = H(σ)/σ2 in Abhängigkeit von der Standardabweichung des Gaußschen Jitters in Einheiten der Gatterdurchlaufzeit G. Man erkennt, dass die Entropie bzw. der Ausdruck A(σ) ein Maximum bei etwa 0,3 Gatterdurchlaufzeiten hat. Umgerechnet auf einen Abtastzeitpunkt bzw. einen Vorzugszeitpunkt tp zum Abtasten ergeben sich etwa tp = 0,113846(G/σ)2 Gatterdurchlaufzeiten. The 3 shows the dependence of the expression A (σ) = H (σ) / σ 2 on the standard deviation of the Gaussian jitter in units of the gate transit time G. It can be seen that the entropy or the expression A (σ) is a maximum at about 0 Has 3 gate run times. Converted to a sampling time or a preferred time t p for sampling, approximately t p = 0.113846 (G / σ) results in 2 gate cycle times.

Eine Gleichverteilung der Bits zwischen 0 und 1 ist allerdings bei dem frühen Abtasten in einem geeigneten Intervall Δt um den Vorzugszeitpunkt tp (entsprechend σmax) herum eher nicht zu erwarten. Vielmehr ergibt sich eine schiefe Zufallsverteilung zwischen 0 und 1 bzw. nicht gleichverteilte Zufallsbitmuster ZB1–ZBn, welche nachbearbeitet werden können. Durch Nachbearbeiten kann eine vorliegende Schiefe der Bits bzw. eine Nicht-Gleichverteilung der sich ergebenden Bitmuster kompensiert werden. Mögliche Verfahren zur Nachbearbeitung sind zum Beispiel in A. Juels, M. Jakobsson, E. A. M. Shriver und B. Hillyer: „How to turn loaded dice into fair coins“, IEEE Transactions on Information Theory, Vol. 46, No. 3, Seiten 911–921 (2000) erwähnt. Die Steuereinrichtung 3 kann eine entsprechende algorithmische Nachbearbeitung durchführen. An even distribution of the bits between 0 and 1, however, is rather unexpected in the early sampling in a suitable interval Δt around the preferential time t p (corresponding to σ max ). Rather, a skewed random distribution between 0 and 1 or not uniformly distributed random bit pattern ZB 1 -ZB n results, which can be reworked. By reworking an existing skew of the bits or a non-uniform distribution of the resulting bit pattern can be compensated. Possible methods for postprocessing are, for example, in A. Juels, M. Jakobsson, EAM Shriver and B. Hillyer: "How to Turn Loaded into Fair Coins", IEEE Transactions on Information Theory, Vol. 3, pages 911-921 (2000) mentioned. The control device 3 can perform a corresponding algorithmic post-processing.

Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, dass eine günstige Standardabweichung σ für den akkumulierten Gaußschen Jitter bei etwa 0,33747138 Gatterdurchlaufzeiten liegt. Dies führt zu einer deutlich früheren Abtastung als bei konventionellen Abtastungen, die erfolgen, wenn die Standardabweichung σ des Jitters größer als die nominelle Periode T des Ringoszillators mit den Invertern 2 12 n ist. Der Ausdruck A(σ) kann numerisch ermittelt werden und eine entsprechende günstige bevorzugte Abtastung zum Abtastzeitpunkt tp kann in einen Speicher 5 der Steuereinrichtung 3 eingeschrieben werden. Applicant's investigations have revealed that a favorable standard deviation σ for the accumulated Gaussian jitter is about 0.33747138 gate transit times. This results in a much earlier sample than in conventional samples, which occur when the standard deviation σ of the jitter is greater than the nominal period T of the ring oscillator with the inverters 2 1 - 2 n is. The expression A (σ) can be determined numerically and a corresponding favorable preferred sample at the sampling time t p can be stored in a memory 5 the control device 3 be enrolled.

Die Anmelderin hat ferner numerische und experimentelle Untersuchungen an Ringoszillatoren der Länge n = 31 vorgenommen. Die Auswertung einer entsprechenden Kurve, wie sie in der 3 schematisch dargestellt ist, ergibt, dass ein optimaler Sampling-Zeitpunkt, also ein Vorzugszeitpunkt zum Abtasten tp bei 2.516,36 G liegt. Dies entspricht 40,59 Ringoszillatorperioden T. Nach konventioneller Lesart, wie sie beispielsweise in dem Artikel von Haddad et al. nahegelegt wird, müsste der optimale Sampling-Zeitpunkt tp bei 1,366 Mio. Ringoszillatorperioden liegen. Insofern führt das vorgeschlagene Vorgehen zu einer deutlich verbesserten Effizienz zur Erzeugung von Zufallsbits. Man erhält dadurch eine effizientere, beispielsweise stromsparendere Erzeugung von Zufallsbits bzw. Zufallspegeln. The Applicant has also carried out numerical and experimental investigations on ring oscillators of length n = 31. The evaluation of a corresponding curve, as described in the 3 is shown schematically, that an optimum sampling time, ie a preferred time for sampling t p is 2.516.36 G. This corresponds to 40.59 ring oscillator periods T. According to the conventional reading, as described, for example, in the article by Haddad et al. is suggested, the optimum sampling time t p would have to be 1.366 million ring oscillator periods. In this respect, the proposed approach leads to a significantly improved efficiency for the generation of random bits. This gives a more efficient, for example, power-saving generation of random bits or random levels.

Die als Bitmuster erfassten Zufallsbits ZB1–ZBn werden beispielsweise von der Steuereinrichtung 3 einem geeigneten Nachbearbeitungsverfahren unterzogen, um eine Gleichverteilung zu gewährleisten. Man kann beispielsweise eine Serie von erzeugten Rohdatenbits im Speicher 5 oder 7 zwischenspeichern und einer kryptographischen Hash-Funktion unterziehen. Das kryptographische Hashen erfolgt beispielsweise durch eine Prozessoreinrichtung 6 in der Steuereinrichtung 3. Die Steuereinrichtung 3 kann auch ein Computer oder anderer Rechner sein, der entsprechende Algorithmen durchführt oder bereitstellt. Es sind weitere Algorithmen zur Nachbearbeitung denkbar, um aus den abgetasteten Bits oder Bitmustern gleichverteilte Bits oder Bitmuster zu erzeugen. The random bits ZB 1 -ZB n recorded as bit patterns are, for example, transmitted by the control device 3 subjected to a suitable post-processing procedure to ensure an even distribution. For example, one can use a series of raw data bits generated in memory 5 or 7 caching and subjecting to a cryptographic hash function. The cryptographic hashing is done for example by a processor device 6 in the control device 3 , The control device 3 may also be a computer or other computer that performs or provides appropriate algorithms. Other algorithms for post processing are conceivable for generating equally distributed bits or bit patterns from the sampled bits or bit patterns.

Die Vorrichtung gemäß 1 ist nun ferner dazu eingerichtet, den Jitter des Ringoszillators zu messen. Dies kann insbesondere in einer Hardware-Einheit erfolgen, so dass nicht zwingend eine vorherige Programmierung der jeweiligen Abtastraten und -zeitpunkte notwendig ist. Vielmehr kann sich ein entsprechender Zufallszahlengenerator selbst kalibrieren und auf den günstigen Arbeitspunkt einstellen. Dazu benutzt die Steuereinrichtung 3 eine Verteilung von regelmäßig gleichzeitig abgetasteten Zufallssignalen ZS1–ZSn. Die sich ergebende Jitterverteilung und damit die Standardabweichung des Jitters kann so ermittelt werden. The device according to 1 is now further configured to measure the jitter of the ring oscillator. This can be done in particular in a hardware unit, so that not necessarily a prior programming of the respective sampling rates and times is necessary. Rather, a corresponding random number generator can calibrate itself and adjust to the favorable operating point. For this purpose, the controller uses 3 a distribution of regularly sampled simultaneously random signals ZS 1 -ZS n . The resulting jitter distribution and thus the standard deviation of the jitter can be determined in this way.

Zur Erläuterung der Vorgehensweise ist zunächst in der 4 ein Beispiel für ein Ringoszillatorschaltkreis mit fünf Invertern dargestellt. Die Inverter 2 12 5 sind zyklisch miteinander verkettet, so dass an jedem Inverterausgang jeweils ein logischer Pegel, der mit ZS1, ZS2, ZS3, ZS4, ZS5 bezeichnet ist, vorliegt. Der Ringoszillator der Länge fünf kann dabei zehn Ringoszillatorzustände annehmen. Dabei ist ein Ringoszillatorzustand durch das jeweilige Bitmuster charakterisiert, welches sich an den Ausgängen der Inverter ergibt. Dazu sind die Ausgänge in der Reihenfolge des Signalflusses geordnet vorgesehen. To explain the procedure is first in the 4 an example of a ring oscillator circuit with five inverters shown. The inverters 2 1 - 2 5 are cyclically linked together, so that at each inverter output in each case a logic level, which is designated ZS 1 , ZS 2 , ZS 3 , ZS 4 , ZS 5 , is present. The ring oscillator of length five can assume ten oscillator conditions. In this case, a ring oscillator state is characterized by the respective bit pattern which results at the outputs of the inverters. For this purpose, the outputs are arranged in order in the order of the signal flow.

Die 5 zeigt eine Tabelle, in der Ringoszillatorzustände RZ von 0 bis 9 für den in der 4 gezeigten Ringoszillator dargestellt sind. Die Zustände sind von Null bis Neun durchnummeriert. In den Spalten ZS1–ZS5 sind die jeweiligen logischen Pegel am Ausgang des jeweiligen Inverters 2 12 5 angedeutet. Bei den Invertern ist die logische Beziehung zwischen dem Eingangs- und Ausgangssignal durch eine logische Inversion gegeben. Beispielsweise kann ausgehend von einem Ringoszillatorzustand 0 das Bitmuster BM0 = 001010 vorliegen. Man stellt fest, dass zwischen den Invertern 2 1 und 2 2 die logische Beziehung verletzt ist. Das heißt, der Ringoszillatorzustand wird in den zweiten Zustand der mit dem Bitmuster BM1 bezeichnet ist, umspringen. Der Inverter 2 2 liefert dann plötzlich einen Ausgangspegel 1 bzw. H als Ausgangssignal ZS2. Die logische Inkongruenz ist nun weitergerückt und liegt zwischen den Invertern 2 2 und 2 3 vor. The 5 shows a table in the ring oscillator states RZ from 0 to 9 for the in the 4 shown ring oscillator are shown. The states are numbered from zero to nine. In columns ZS 1 -ZS 5 , the respective logic levels are at the output of the respective inverter 2 1 - 2 5 indicated. In the inverters, the logical relationship between the input and output signals is given by a logical inversion. For example, starting from a ring oscillator state 0, the bit pattern BM 0 = 001010 may be present. One notes that between the inverters 2 1 and 2 2 the logical relationship is violated. That is, the ring oscillator state will jump to the second state designated by the bit pattern BM 1 . The inverter 2 2 then suddenly provides an output level 1 or H as the output signal ZS 2 . The logical incongruence has now moved further and lies between the inverters 2 2 and 2 3 before.

Beim Betrieb des Ringoszillators setzt sich insofern immer ein Pegelwechsel mit der jeweiligen Gatterlaufzeit fort. Der Ringoszillator durchläuft dabei zeitlich nacheinander die Zustände 0 bis 9, wie es in der 5 angedeutet ist. Nach dem Zustand 9 erfolgt wieder der Zustand 0. Das heißt, auf das Bitmuster BM9 folgt das Bitmuster BM0. Übertragen auf die Vorrichtung gemäß 1 initiiert die Steuereinrichtung 3 ein gleichzeitiges Abtasten der an den Invertern 2 12 n vorliegenden Ausgangssignale, welche zunächst im Speicher 7 abgelegt werden und als Bitmuster BMi in der Speichereinrichtung 9 abgelegt werden. Das Abtasten erfolgt regelmäßig zu Zeitpunkten tti. Insofern ergibt sich eine Verteilung der Bitmuster BMi über die Zeit. In the operation of the ring oscillator so far always a level change continues with the respective gate running time. The ring oscillator runs consecutively through the states 0 to 9, as it is in the 5 is indicated. State 9 is followed by state 0 again. That is, bit pattern BM 9 is followed by bit pattern BM 0 . Transferred to the device according to 1 initiates the control device 3 Simultaneous scanning of the inverters 2 1 - 2 n present output signals, which are initially in the memory 7 are stored and as a bit pattern BM i in the memory device 9 be filed. The sampling takes place regularly at times t ti . In this respect, a distribution of the bit pattern BM i results over time.

Aus der sich ergebenden Verteilung wird die Standardabweichung oder Varianz des Jitters ermittelt. Die Anmelderin hat Untersuchungen an einem Ringoszillator mit 31 Invertern durchgeführt. Dazu wurde ein FPGA vom Typ Spartan-3 eingesetzt. Es wurden jeweils 1.999 Abtastbitmuster zu Abtastzeitpunkten tti nach 1 bis 1.999 Takten erfasst, wobei ein Takt 20 ns dauerte. Bei einem 31 Inverter langen Ringoszillator sind 62 Ringoszillatorzustände mit Bitmustern BMi (i = 0 – 61) möglich. Bei einer ersten Untersuchung wurde eine Verzögerungszeit zwischen Starten und Abtasten von 20 ns nach dem Setzen des Startsignals (vgl. CT1 in 1) gewählt und ein jeweiliges Abtastbitmuster erfasst. Es hat sich gezeigt, dass nach dieser kurzen Verzögerungszeit von Δd jedes Mal derselbe Zustand abgetastet wird. Das heißt, es liegt kein mit dem Verfahren erfassbarer Jitter vor. Bei weiteren Untersuchungen bei größeren Verzögerungszeiten, die eine Akkumulierung des Jitters erlauben, ergibt sich eine im Wesentlichen Gaußsche Verteilung der Ringoszillatorzustände. From the resulting distribution, the standard deviation or variance of the jitter is determined. The Applicant has carried out investigations on a ring oscillator with 31 inverters. For this purpose, a FPGA Spartan-3 was used. In each case, 1,999 sample bit patterns were detected at sampling instants t ti after 1 to 1,999 clocks, with one clock lasting 20 ns. In a 31 inverter long ring oscillator 62 Ringoszillatorzustände with bit patterns BM i (i = 0 - 61) are possible. In a first examination, a delay time between starting and sampling was 20 ns after setting the start signal (see CT 1 in 1 ) and detects a respective sample bit pattern. It has been found that, after this short delay time of Δd, the same state is sampled each time. That is, there is no detectable jitter with the method. In further investigations with longer delay times, which allow accumulation of the jitter, a substantially Gaussian distribution of the ring oscillator states results.

In der 6 ist eine Verteilung der gemessenen Ringoszillatorzustände RZ mit ihrer Häufigkeit aufgetragen. Es wurde bei einer Verzögerungszeit Δd von 1.400 ns 2.000 Mal abgetastet. Man erkennt, dass der mit 51 bezeichnete Ringoszillatorzustand am häufigsten aufgetreten ist. Allerdings sind auch die benachbarten Ringoszillatorzustände 50, 52, 53 und 54 als Abtastbitmuster erfasst worden. Die gestrichelte Kurve VK deutet eine Verteilung, die insbesondere Gaußsch sein kann, an. In the 6 a distribution of the measured ring oscillator states RZ is plotted with their frequency. It was sampled 2,000 times with a delay time Δd of 1,400 ns. It can be seen that the ring oscillator state designated by 51 has occurred most frequently. However, the adjacent ring oscillator states 50, 52, 53 and 54 have also been detected as sample bit patterns. The dashed curve VK indicates a distribution, which may be Gaussian in particular.

Man kann nun aus der ermittelten Verteilung in 6 die Standardabweichung bestimmen. Zeitlich sind die Ringoszillatorzustände jeweils um eine mittlere Gatterlaufzeit G verschoben. Insofern konnte gemäß der Untersuchungen der Anmelderin eine Standardabweichung von 0,717 <G> (mittlere Gatterlaufzeit) ermittelt werden. One can now from the determined distribution in 6 determine the standard deviation. In terms of time, the ring oscillator states are each shifted by an average gate transit time G. In this respect, according to the applicant's investigations, a standard deviation of 0.717 <G> (average gate transit time) could be determined.

Bei der Bestimmung der Standardabweichung wird vorzugsweise berücksichtigt, dass die Zustände zyklisch aufeinanderfolgen. Das heißt, auf den Zustand 61 folgt der Zustand 0 bei dem 31 Inverter langen Ringoszillator. Insofern kann es günstig sein, die Standardabweichung in einem Repräsentantensystem zu wählen, das modulo der Anzahl der möglichen Ringoszillatorzustände gewählt ist. When determining the standard deviation, it is preferably taken into account that the states follow one another cyclically. That is, state 61 is followed by state 0 at the 31-inverter long ring oscillator. In this respect, it may be favorable to select the standard deviation in a representative system which is selected modulo the number of possible oscillator ring states.

Sofern der Jitter über eine halbe Periodenlänge des Ringoszillators hinausgeht, ist eine zuverlässige Zuordnung eines Ringoszillatorzustandes als Erwartungswert erschwert. Unter der Annahme einer Gaußschen Normalverteilung für den Jitter kann dann dennoch eine Standardabweichung oder Varianz sinnvoll ermittelt werden. Besonders große Jitter sind jedoch für eine zuverlässige Zufallszahlerzeugung nicht zwingend notwendig, denn es kommt, wie hinsichtlich der 3 erläutert wurde, auf die möglichst hohe Entropie pro Zeit an. Insofern erlaubt die Jitterbestimmung insbesondere bis hin zu Standardabweichungen, die kleiner als T/2 sind, eine besonders günstige Zufallsbiterzeugung. If the jitter exceeds half a period of the ring oscillator, a reliable assignment of a ring oscillator state as an expected value is made more difficult. Nevertheless, assuming a Gaussian normal distribution for the jitter, a standard deviation or variance can be meaningfully determined. However, particularly large jitter are not absolutely necessary for a reliable random number generation, because it comes, as regards the 3 explained to the highest possible entropy per time. In this respect, the jitter determination, in particular up to standard deviations that are smaller than T / 2, allows a particularly favorable Zufallsbiterzeugung.

Insofern ergibt sich aus einer Kombination der Jitterbestimmung in Ringoszillatorschaltkreisen auf Basis der mehrfach erfassten Abtastbitmuster und einer anschließend in Abhängigkeit von dem erfassten Jitter angepasste Abtastzeit für die Zufallsbiterzeugung eine Möglichkeit, on-Chip und ohne weitere Maßnahmen zuverlässige Zufallsbits mit hoher Erzeugungsrate zu erzeugen. In this respect, a combination of the jitter determination in ring oscillator circuits on the basis of the multiply sampled sampling bit pattern and a sampling time adapted for the random jitter generation as a function of the detected jitter results in a possibility of producing reliable random bits with a high production rate on-chip and without further measures.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • P. Haddad, Y. Teglia, F. Bernard und V. Fischer: "On the assumption of mutual independence of jitter realizations in P-TRNG stochastic models", DATE Conference 2014 [0058] P. Haddad, Y. Teglia, F. Bernard and V. Fischer: "On the assumption of mutual independence of jitter realizations in P-TRNG stochastic models", DATE Conference 2014 [0058]
  • A. Juels, M. Jakobsson, E. A. M. Shriver und B. Hillyer: „How to turn loaded dice into fair coins“, IEEE Transactions on Information Theory, Vol. 46, No. 3, Seiten 911–921 (2000) [0063] A. Juels, M. Jakobsson, EAM Shriver and B. Hillyer: "How to Turn Loaded into Fair Coins", IEEE Transactions on Information Theory, Vol. 3, pages 911-921 (2000) [0063]

Claims (13)

Verfahren zum Messen eines Jitters in einem Ringoszillatorschaltkreis (1) umfassend: Bereitstellen eines Ringoszillatorschaltkreises (1) mit einer Anzahl von Gatterschaltungen (2 12 n) zum Erzeugen eines Oszillationssignals (OS), welches durch die Gatterschaltungen (2 12 n) propagiert; gleichzeitiges Abtasten des jeweiligen Oszillationssignals (OS) an Ausgängen mehrerer Gatterschaltungen (2 12 n) zu mehreren Abtastzeitpunkten (tti) zum Erzeugen eines jeweiligen Abtastbitmusters (BMi), wobei ein Abtastbitmuster (BMi) einem Ringoszillatorzustand zugeordnet ist; Speichern der Abtastbitmuster (BMi); Zuordnen eines jeweiligen Abtastbitmusters (BMi) zu einer Zustandsnummer modulo zwei Mal der Anzahl der Gatterschaltungen (2 12 n), wobei aufeinanderfolgende Zustandsnummern zeitlich direkt hintereinander auftretenden Ringoszillatorzuständen entsprechen; Ermitteln eines Zustandsabstands als Differenz zwischen Zustandsnummern von zeitlich aufeinander folgenden Abtastbitmustern (BMi) oder als Differenz zwischen der Zustandsnummer des ersten Abtastmusters nach dem Starten und der Zustandsnummer des Startzustandes, oder als Zustandsnummer des jeweiligen Abtastbitmusters (BMi) nach einem Starten des Ringoszillatorschaltkreises; Ermitteln einer Verteilung der Zustandsabstände über die Anzahl der Abtastzeitpunkte (tti); und Ermitteln einer Standardabweichung und/oder Varianz der Zustandsabstände aus der Verteilung der Zustandsabstände als Standardabweichung und/oder Varianz des Jitters. Method for measuring a jitter in a ring oscillator circuit ( 1 ) comprising: providing a ring oscillator circuit ( 1 ) with a number of gate circuits ( 2 1 - 2 n ) for generating an oscillation signal (OS) generated by the gate circuits ( 2 1 - 2 n ) propagates; simultaneous sampling of the respective oscillation signal (OS) at outputs of several gate circuits ( 2 1 - 2 n ) at a plurality of sampling instants (t ti ) for generating a respective sample bit pattern (BM i ), wherein a sample bit pattern (BM i ) is associated with a ring oscillator state; Storing the sample bit patterns (BM i ); Assigning a respective sample bit pattern (BM i ) to a state number modulo twice the number of gate circuits ( 2 1 - 2 n ), wherein successive state numbers correspond to ring oscillator states occurring in temporal succession; Determining a state distance as the difference between state numbers of successive sampling bit patterns (BM i ) or as the difference between the state number of the first sampling pattern after starting and the state number of the starting state, or as the state number of the respective sampling bit pattern (BM i ) after starting the ring oscillator circuit; Determining a distribution of the state distances over the number of sampling times (t ti ); and determining a standard deviation and / or variance of the state distances from the distribution of the state distances as standard deviation and / or variance of the jitter. Verfahren nach Anspruch 1, wobei vor jedem gleichzeitigen Abtasten ein neues Startsignal (S) eingekoppelt wird. The method of claim 1, wherein a new start signal (S) is injected prior to each simultaneous sampling. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Verzögerungszeit (Δd) zwischen Abtastzeitpunkten (tti) und/oder zwischen einem Startzeitpunkt (ts) und einem darauf folgenden Abtastzeitpunkt (tti) konstant ist. Method according to Claim 1 or 2, wherein a delay time (Δd) between sampling instants (t ti ) and / or between a starting time (t s ) and a subsequent sampling instant (t ti ) is constant. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Oszillationssignal (OS) eine mittlere Periode (T) aufweist und eine Anzahl von Periodendurchläufen während der Verzögerungszeit (Δd) gemessen wird. A method according to claim 3, wherein the oscillation signal (OS) has a medium period (T) and a number of period cycles are measured during the delay time (Δd). Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, ferner umfassend: Zählen der Pegelwechsel an einen Ausgang wenigstens einer Gatterschaltung (2 12 n) während der Verzögerungszeit (Δd). Method according to claim 3 or 4, further comprising: counting the level changes to an output of at least one gate circuit ( 2 1 - 2 n ) during the delay time (Δd). Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, ferner umfassend: Erzeugen eines weiteren Oszillationssignals (OS), welches durch die Gatterschaltungen (2 12 n) propagiert und eine nominelle Periode T aufweist, wobei das weitere Oszillationssignal (OS) mit wenigstens einem Jitterbeitrag (J) beaufschlagt ist und eine Entropie (H(σ)) des Ringoszillatorschaltkreises (1) von der Standardabweichung σ des Jitters abhängt; Abtasten des jeweiligen weiteren Oszillationssignals (OS) an Ausgängen mehrerer Gatterschaltungen (2 12 n) zu einem Abtastzeitpunkt (tt) als Zufallssignale (ZS1–ZSn), wobei der Abtastzeitpunkt (tt) in Abhängigkeit von der ermittelten Standardabweichung und/oder Varianz des Jitters des Ringoszillatorschaltkreises (1) bestimmt wird; und Zuordnen von jeweiligen logischen Pegeln zu dem abgetasteten Oszillationssignal (OS) zum Erzeugen mehrerer Zufallsbits (ZB1–ZBn). The method of any one of claims 1-5, further comprising: generating a further oscillation signal (OS) generated by the gate circuits ( 2 1 - 2 n ) and has a nominal period T, the further oscillation signal (OS) being supplied with at least one jitter contribution (J) and an entropy (H (σ)) of the ring oscillator circuit ( 1 ) depends on the standard deviation σ of the jitter; Scanning the respective further oscillation signal (OS) at outputs of a plurality of gate circuits ( 2 1 - 2 n ) at a sampling instant (t t ) as random signals (ZS 1 -ZS n ), the sampling instant (t t ) being dependent on the determined standard deviation and / or variance of the jitter of the ring oscillator circuit ( 1 ) is determined; and assigning respective logic levels to the sampled oscillation signal (OS) to generate a plurality of random bits (ZB 1 -ZB n ). Verfahren nach Anspruch 6, wobei nach dem Abtastzeitpunkt (tt) der Ringoszillatorschaltkreis (1) neu gestartet wird. Method according to claim 6, wherein after the sampling instant (t t ) the ring oscillator circuit ( 1 ) is restarted. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Abtastzeitpunkt (tt) in einem vorgegebenen Zeitintervall (Δt) um einen Vorzugszeitpunkt (tp) gewählt ist, und wobei der Vorzugszeitpunkt (tp) derart gewählt wird, dass die Standardabweichung σ des Jitters einen Wert hat, bei dem die Entropie pro Zeit ein Maximum aufweist. The method of claim 6 or 7, wherein the sampling time (t t ) in a predetermined time interval (At) by a preferred time (t p ) is selected, and wherein the preferred time (t p ) is selected such that the standard deviation σ of the jitter Has value at which the entropy has a maximum per time. Verfahren nach Anspruch 8, wobei jede Gatterschaltung eine Gatterdurchlaufzeit G hat, und der Vorzugszeitpunkt (tp) 0,113846 G2G2 Gatterdurchlaufzeiten nach einem Start oder einem direkt vorangehenden Abtasten des weiteren Oszillationssignals (OS) beträgt, wobei σG die Standardabweichung der Gatterdurchlaufzeit ist The method of claim 8, wherein each gate circuit has a gate transit time G, and the preferential time point (t p ) is 0.113846 G 2 / σ G 2 gate transit times after a start or a directly preceding sample of the further oscillation signal (OS), where σ G is the Standard deviation of the gate transit time is Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei das vorgegebene Zeitintervall so gewählt ist, dass die Standardabweichung des in dem Zeitintervall akkumulierten Jitters kleiner ist als ein Zehntel der nominellen Periode T. The method of claim 8 or 9, wherein the predetermined time interval is selected such that the standard deviation of the jitter accumulated in the time interval is less than one-tenth of the nominal period T. Verfahren nach einem der Ansprüche 8–10, wobei die Zufallsbits (ZB), insbesondere zum Eliminieren einer Schiefe oder einer Korrelation von nacheinander erzeugten Zufallsbits, einer algorithmischen Nachbearbeitung unterzogen werden. Method according to one of claims 8-10, wherein the random bits (ZB), in particular for eliminating a skewness or a correlation of successively generated random bits, are subjected to an algorithmic post-processing. Vorrichtung zum Erzeugen von Zufallsbits (ZB) mit einem Ringoszillatorschaltkreis (1), welcher mehrere Gatterschaltungen (2 12 n) umfasst, einer Abtasteinrichtung (4) und einer Steuereinrichtung (3), wobei die Steuereinrichtung (3) eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1–11 durchzuführen. Apparatus for generating random bits (ZB) with a ring oscillator circuit ( 1 ), which comprises a plurality of gate circuits ( 2 1 - 2 n ), a scanning device ( 4 ) and a control device ( 3 ), wherein the control device ( 3 ) is arranged to perform a method according to any one of claims 1-11. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Steuereinrichtung (3) eine Speichereinrichtung (5) zum Abspeichern der Standardabweichung und/oder Varianz des Jitters, der nominellen Periode und/oder der Gatterdurchlaufzeit aufweist. Device according to claim 12, wherein the control device ( 3 ) a memory device ( 5 ) for storing the standard deviation and / or variance of the jitter, the nominal period and / or the gate transit time.
DE102014224423.4A 2014-11-28 2014-11-28 Method and apparatus for measuring a jitter Withdrawn DE102014224423A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014224423.4A DE102014224423A1 (en) 2014-11-28 2014-11-28 Method and apparatus for measuring a jitter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014224423.4A DE102014224423A1 (en) 2014-11-28 2014-11-28 Method and apparatus for measuring a jitter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014224423A1 true DE102014224423A1 (en) 2016-06-02

Family

ID=55967885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014224423.4A Withdrawn DE102014224423A1 (en) 2014-11-28 2014-11-28 Method and apparatus for measuring a jitter

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102014224423A1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014203649A1 (en) * 2014-02-28 2014-05-28 Siemens Aktiengesellschaft Method for classifying and/or generating random bits, for mobile applications, involves classifying output signal from logic elements in ring oscillator circuit as random coincidence signal/non-random function of occurring bit patterns

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014203649A1 (en) * 2014-02-28 2014-05-28 Siemens Aktiengesellschaft Method for classifying and/or generating random bits, for mobile applications, involves classifying output signal from logic elements in ring oscillator circuit as random coincidence signal/non-random function of occurring bit patterns

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A. Juels, M. Jakobsson, E. A. M. Shriver und B. Hillyer: "How to turn loaded dice into fair coins", IEEE Transactions on Information Theory, Vol. 46, No. 3, Seiten 911-921 (2000)
BERNARD, Florent; FISCHER, Viktor; VALTCHANOV, Boyan: Mathematical model of physical RNGs based on coherent sampling. Tatra Mountains Mathematical Publications, 2010, 45. Jg., Nr. 1, S. 1-14 *
DICHTL, Markus; GOLIC, Jovan Dj.: High-speed true random number generation with logic gates only. Springer Berlin Heidelberg, 2007 *
DICHTL, Markus; GOLIĆ, Jovan Dj.: High-speed true random number generation with logic gates only. Springer Berlin Heidelberg, 2007
P. Haddad, Y. Teglia, F. Bernard und V. Fischer: "On the assumption of mutual independence of jitter realizations in P-TRNG stochastic models", DATE Conference 2014

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1643643B1 (en) Random number generator and method for random number generation
DE102008048292B4 (en) Apparatus and method for generating a random bit string
EP2183726B1 (en) Device and method for generating a random bit sequence
EP2271980A1 (en) Device and method for generating a random bit sequence
DE102014102501A1 (en) Random number generator
DE10103071A1 (en) Random number generator and method for generating a random number
DE102016119750B4 (en) Devices and methods for multi-channel scanning
DE102014200163A1 (en) A method for generating an output of a random source of a random number generator
DE102014219651A1 (en) Method and apparatus for generating random bits
DE102010026688A1 (en) Random number generator for cryptographic application, has sample and holding circuit that scans switching states of cascaded ring oscillators for generation of random bits
DE102014224421A1 (en) Method and apparatus for generating random bits
DE102014224423A1 (en) Method and apparatus for measuring a jitter
DE102014219693A1 (en) Method and apparatus for generating random bits
DE102014200164A1 (en) A method for generating an output of a random source of a random number generator
DE102014203649A1 (en) Method for classifying and/or generating random bits, for mobile applications, involves classifying output signal from logic elements in ring oscillator circuit as random coincidence signal/non-random function of occurring bit patterns
DE102013213095A1 (en) Generating a number of random bits
DE102013213385A1 (en) Method for evaluating an output of a random number generator
WO2014117983A1 (en) Method and device for generating random bits
DE102014226996A1 (en) Method and apparatus for generating random bits
DE102013213392A1 (en) Method for evaluating an output of a random number generator
DE102014209964A1 (en) Method and apparatus for generating random bits
DE102013210147A1 (en) Generate random bits
WO2015043855A2 (en) Generation of random bits
DE102008033162A1 (en) Physical random number generator
DE102014221827A1 (en) Apparatus and method for generating random bits

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee