DE69803584T2 - Zufallsgenerator - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Generator von Zufallssignalen.
• Auf dem Gebiet der Elektronik und besonders auf dem von Chip- Karten ist es manchmal notwendig, ein Mittel anzuordnen, das es ermöglicht, ein zufälliges Logik-Signal, d. h. ein Signal umfassend eine Zufallssequenz aus Bits mit "1" oder "0", zu erzeugen.
• Beispielsweise schickt die Chip-Karte, im Laufe eines klassischen Authentifikationsvorgangs eines Lesers einer Chip-Karte, an den Leser ein Zufallssignal, oder ALEA, des obigen Typs, umfassend beispielsweise 16 oder 32 Bits. Die Chip-Karte berechnet das Resultat R = FKs (ALEA) der Transformation des ALEA durch eine Authentifikationsfunktion FKs mit einem Geheimschlüssel Ks. Das Terminal führt, seinerseits, die gleiche Berechnung durch und schickt auf die Karte ein Resultat R' zurück. Sind die Resultate R und R' identisch, betrachtet die Karte das Terminal als authentisch und lässt es zu, zur beantragten Transaktion voranzuschreiten.
• Im Stand der Technik weisen bestimmte Zufallsgeneratoren mit verkabelter Logik die Form einer Logik-Maschine (oder eines Zellen-Automats) auf, welche eine endliche Zahl interner Zustände enthalten. Dabei kann es sich beispielsweise um ein Verschiebungsregister handeln, aus dem bestimmte Bits zum Eingang über das Zwischenstück einer exklusiven ODER-Pforte zurückgeschickt werden. Ausgehend von einem anfänglichen internen Zustand, wird die Logik-Maschine mittels eines Zeittakt-Signals aktiviert, und es wird, bei jedem Zeittakt, ein internes Bit aus der Logik-Maschine gezogen.
• Der Nachteil dieser Logik-Maschinen ist es, dass sie ganz allgemein ein erhöhtes Ausmaß an Wiederholbarkeit der Bit- Sequenzen, die sie erzeugen, sowie einen statistischen Ausgangsumweg aufweisen, der zur Aufteilung der "1" und der "0" führt. Zur Überwindung dieses Nachteils muss man Logik- Maschinen vorsehen, die eine große Zahl interner Zustände aufweisen, wobei es die ideale Theorie ist, dass die Maschine eine unendliche Zahl interner Zustände aufweist. Jedenfalls läuft diese Lösung den Erfordernissen der Einfachheit, geringer Investitionskosten und eines geringen Verbrauchs der Zufallsgeneratoren zuwider.
• Im Übrigen kennt man Zufallsgeneratoren, die das elektronische Rauschen als Quelle von Zufallssignalen nutzen. Tatsächlich ist das elektronische Rauschen, seiner Natur nach, im wesentlichen zufällig. Außerdem ist elektronisches Rauschen in allen elektronischen Strom- bzw. Schaltkreisen wegen der thermoelektronischen Bewegung vorhanden, die es in den elektronischen Komponenten und im Vertauschungsrauschen von Transistoren gibt. Es ist daher leicht, eine Quelle elektronischen Rauschens, z. B. mittels einer elektronischen Komponente oder, noch einfacher, dadurch zu bewerkstelligen, dass man das elektronische Rauschen entnimmt, das im Inneren eines Schalt- bzw. Stromkreises vorliegt bzw. vorhanden ist.
• In Fig. 1 ist schematisch ein klassischer Zufallsgenerator 1 dargestellt, der ausgehend von einer elektronischen Rauschquelle N funktioniert. Der Generator 1 weist einen Vergleicher 2 von unendlichem theoretischen Gewinn auf, der das elektronische Rauschen N auf seinem positiven Eingang und eine Referenzsspannung Vref auf seinem negativen Eingang empfängt. Der Ausgang des Vergleichers 2 sendet ein Zufalls- Logik-Signal RS aus. Das Signal RS wird an einen Auswahl- Schaltkreis 3 angelegt, der ein Zufallssignal RSs aussendet, das mit einem Zeittakt-Signal Hs synchronisiert ist. Der Schaltkreis 3 ist beispielsweise eine Schaukel S-C, die durch die aus dem Zeittakt Hs aufsteigenden Fronten ausgelöst wird. Die Synchron-Schaukel 3 empfängt das Signal RS auf ihrem Eingang S (Set) und ein umgekehrtes Signal/RS auf seinem Eingang C (Clear) über das Zwischenstück einer Umkehrpforte 4. Das Signal RSs wird am Ausgang Q der Schaukel S-C entnommen.
• In Fig. 2 sind die Signale RS, Hs und RSs des Generators 1 und in Fig. 3 sind die Schwankungen des Rauschens N relativ zur Referenzspannung Vref dargestellt. Das Signal RS oszilliert in Zufallsweise zwischen dem Logik-Wert 0 und dem Logik-Wert 1 (Sättigung des Verstärkers 2), als Funktion der Amplitude des Rauschens N relativ zur Referenzspannung Vref. So, wie das Rauschen N im Wesentlichen zufällig ist, ist das Signal RS ebenfalls zufällig. An jeder Front 5 des Zeittakts Hs kopiert das synchronisierte Signal RSs den Wert des Signals RS und konserviert diesen Wert bis zur Front des folgenden Zeittakts. Das Signal RSs ist somit eine Sequenz aus Zufalls-Bits, die mit dem Zeittakt Hs synchronisiert sind, z. B. die in Fig. 2 dargestellte Sequenz "11010110001".
• Die Praxis zeigt, dass der Generator 1 der Fig. 1 verschiedene Nachteile aufweist, die einerseits den elektrischen Verbrauch des Vergleichers 2 und andererseits die Schwierigkeit betreffen, die Spannungsabdrifte auszugleichen, die im Verstärker 2 als Funktion der Temperatur auftreten. Wie in Fig. 4 dargestellt, führen diese Abdrifte den Verstärker 2 dazu, das Rauschen N gegenüber der Referenzspannung Vref zu verschieben, und zwar so, dass das Signal RS auf dem Wert 1 oder 0 blockiert sein kann.
• In FR 2 390 047 ist ein Generator von Zufallssignalen beschrieben, worin man die Amplitude eines elektronischen Rauschens mit einer Referenzspannung vergleicht, um ein Logik-Signal der Größe eines Zufallsimpulses zu erzeugen.
• Dieses Prinzip der Funktionsweise stimmt mit derjenigen überein, die nun beschrieben wird.
• Somit ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mittel zur Überführung von elektronischem Rauschen in ein Logik- Zufallssignal vorzusehen, welches eine gute Stabilität der Funktionsweise und eine nur geringe Temperaturempfindlichkeit zeigt und ergibt.
• Eine ganz besondere Aufgabe der Erfindung ist es, dass dieses Mittel einen nur geringen elektrischen Verbrauch benötigt und einfach herzustellen ist.
• Zur Lösung dieser Aufgaben ist es der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung, das elektronische Rauschen in eine zeitliche Verschiebung von zwei gepulsten Signalen, die aus einem gleichen gepulsten Referenzsignal stammen, und dann die zeitliche Verschiebung in ein Logik-Signal umzuwandeln.
• In US 4 183 088 ist ein Generator von Zufallssignalen beschrieben, umfassend 14 Zufallsgeneratoren, deren Ausgänge an die 14 Eingänge eines Verschiebungsregisters angelegt sind. Der Inhalt des Verschiebungsregisters, und zwar aus den Zufalls-Bits, wird Bit für Bit mit dem Inhalt eines Referenz- Verschiebungsregisters verglichen, um ein Zufallssignal zu erzeugen. Die Funktionsweise eines jeden der 14 Zufallsgeneratoren beruht auf diesem Prinzip. Es findet sich dort ausserdem eine Stufe zum Vergleich gepulster Signale, diese gepulsten Signale stammen aber nicht aus dem gleichen gepulsten Referenzsignal.
• Somit wird durch die vorliegende Erfindung, im Wesentlichen, ein Generator von Zufallssignalen zur Überführung von elektronischem Rauschen in ein Logik-Signal bereitgestellt, dessen Wert von den zufälligen Schwankungen des elektronischen Rauschens abhängt, wobei der Generator Mittel zur Überführung von mindestens einem elektronischen Rauschen in eine zeitliche Verschiebung von mindestens zwei gepulsten Signalen aus einem gleichen gepulsten Referenzsignal und Mittel zur Lieferung eines Logik-Signals umfast, dessen Wert eine Funktion der relativen Verschiebung der beiden gepulsten Signale ist.
• Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Mittel zur Übertragung des mindestens einen elektronischen Rauschens mindestens zwei Laufzeitketten mit anfänglich ins Gleichgewicht gesetzten Zeitkonstanten, welche am Eingang das gepulste Referenzsignal empfangen, und Mittel zur Injektion des mindestens einen elektronischen Rauschens in mindestens eine der Laufzeitketten, und zwar so, um deren Zeitkonstante fluktuieren zu lassen.
• Gemäss einer Ausführungsform umfassen die Laufzeitketten Logik-Pforten in Kaskade, und mindestens eine Logik-Pforte mindestens einer Laufzeitkette empfängt ein elektronisches Rauschen, das deren Schaltungszeitkonstante fluktuieren lässt.
• Gemäß einer Ausführungsform wird das elektronische Rauschen an den Masse-Anschluss oder den Stromanschluss der Logik- Pforte angelegt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das elektronische Rauschen an den Masse-Anschluss einer Puffer-Kapazität angelegt, die an den Ausgang der Logik- Pforte angeschlossen ist.
• In vorteilhafter Weise ist das elektronische Rauschen ein differenzielles Rauschen, das an zwei Punkten eines Masse- Plans entnommen wird. In vorteilhafter Weise ist das elektronische Rauschen ein differenzielles Rauschen, das an zwei Punkten eines elektrischen Stromplans entnommen wird.
• Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Generator mindestens zwei verschiedene Oszillatoren zur Lieferung von zwei nicht korrelierten oszillierenden Signalen, die als komplementäres Rauschen in die Laufzeitketten injiziert werden.
• Gemäß einer Ausführungsform wird der Ausgang der einen der Laufzeitketten auf seinen Eingang über das Zwischenstück von Logik-Pforten zurückgeführt, um einen Oszillator zu bilden, der das gepulste Referenzsignal liefert.
• Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Generator Mittel zum Auswählen des Logik-Signals im Rhythmus eines Synchronisationssignals.
• Diese Gesichtspunkte, charakteristischen Merkmale und Vorteile sowie weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden nun noch detaillierter in der folgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele eines Zufallsgenerators gemäß der Erfindung, ohne darauf eingeschränkt zu sein, im Zusammenhang mit den beigefügten Figuren dargelegt, in denen das Folgende dargestellt ist:
• Fig. 1, die vorstehend beschrieben ist, ist das elektronische Schema eines klassischen Zufallsgenerators,
• Fig. 2, die ebenfalls vorstehend beschrieben ist, stellt Signale dar, die im Generator der Fig. 1 vorkommen,
• Fig. 3 und 4, die ebenfalls vorstehend beschrieben sind, stellen ein elektronisches Rauschen und eine Referenzspannung dar, die an den Generator der Fig. 1 angelegt werden,
• Fig. 5 stellt als Block-Diagramm einen Zufallsgenerator gemäß der Erfindung dar,
• Fig. 6 stellt verschiedene Signale dar, die im Generator der Fig. 5 auftreten,
• Fig. 7 bis 10 stellen Ausführungsbeispiele von Laufzeitketten gemäß der Erfindung dar, die als Block- Diagramm in Fig. 5 dargestellt sind, und
• Fig. 11 ist das elektrische Schema eines Elements des Generators der Fig. 5.
• In Fig. 5 ist ein Generator 10 eines Zufallssignals RS gemäß der Erfindung dargestellt. Wie weiter oben bereits gesagt, beruht der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung darauf, das elektronische Rauschen in eine zeitliche Verschiebung von zwei gepulsten Signalen aus einem gleichen gepulsten Referenzsignal umzuwandeln, worauf die zeitliche Verschiebung in ein Logik-Signal umgewandelt wird.
• Der Generator 10 umfasst somit zwei Laufzeitketten 11 und 12, die am Eingang ein gepulstes Referenzsignal Hr empfangen und jede ein Signal S&sub1; bzw. S&sub2; mit einet Laufzeit T auf dem Signal Hr liefern. Anfänglich sind die Laufzeitketten 11, 12 ins Gleichgewicht gesetzt, und jede ergibt die gleiche Zeitkonstante T. Somit sind die Signale S&sub1; und S&sub2;, normalerweise, synchron und kopieren das Signal Hr mit der gleichen Laufzeit T. Gemäß der Erfindung wird nun ein Rauschen N in mindestens eine der Laufzeitketten, z. B. die Kette 12, so injiziert, dass ihre Zeitkonstante um einen Zufallswert Δt, positiv oder negativ gemäß der Amplitude des Rauschens N, modifiziert wird.
• Die gepulsten Signale S1, S2, die durch die Injektion des Rauschens N in die Kette 12 verschoben sind, werden jeweils auf die Eingänge IN1, IN2 eines Schaltkreises 13 gesandt. Der Schaltkreis 13 liefert zu seinem Ausgang OUT ein Logik-Signal RS, dessen unmittelbarer Wert eine Funktion des Sinns der Verschiebung der Signale S1, S2 ist. Gegebenenfalls wird sodann das Zufallssignal RS im Rhythmus des Zeittakt-Signals Hs über eine Schaukel 14 vom Typ S-C ausgewählt, deren Ausgang Q ein synchronisiertes Zufallssignal RSs, oder ALEA, liefert.
• Die Funktionsweise des Zufallsgenerators 10 ist in Fig. 6 veranschaulicht, worin die Signale Hr, S&sub1;, S&sub2;, RS, Hs und RSs dargestellt sind. Man sieht, dass das Signal S&sub2;, das durch die Kette 12 (die dem Rauschen N ausgesetzt ist) geliefert wird, manchmal um +Δt dem Signal S&sub1; vor und manchmal um -Δt hinter diesem liegt. Der Schaltkreis 13 wird bei jedem Empfang eines Impulses aus einem der Signale S&sub1; oder S&sub2; ausgelöst. Wird ein Impuls S&sub1; vor einem Impuls S&sub2; empfangen, stellt der Schaltkreis 13 seinen Ausgang OUT auf 1 (Signal RS). Wird ein Impuls S&sub1; vor einem Impuls S&sub2; empfangen, stellt der Schaltkreis 13 seinen Ausgang auf 0. Das Signal RS ist somit ein Zufallssignal, dessen Wert vom Verschiebungssinn der Signale S&sub1;, S&sub2; abhängt. Das synchronisierte Signal Rss kopiert das Signal RS an jeder Front, die aus dem Auswähl- Zeittakt Hs aufsteigt.
• Es werden nun, betreffend die Fig. 7 bis 9, ein einfaches Ausführungsbeispiel der Laufzeitkette 11, 12 und Injektionsbeispiele eines Rauschens in mindestens einer der Laufzeitketten beschrieben.
• In Fig. 7 umfassen jede Kette 11 und 12 zwei Umkehrpforten in Kaskade, 20, 21 bzw. 22, 23, die strikt identisch sind. Die Pforte 20 ist strikt identisch, unter den Einschränkungen der Fabrikationstechnologie, mit der Pforte 22, und die Pforte 21 ist strikt identisch mit der Pforte 23. Der Ausgang der Pforte 23 ist mit einem Anschluss einer Pufferkapazität 24 verbunden, deren anderer Anschluss mit der Masse verbunden ist. Diese Kapazität 24 fügt sich an die Ausgangs-Parasit- Kapazität der Pforte 20 an und ermöglicht es, die Zeitkonstante T der Kette 11 zu eichen. Am Ausgang der Pforte 22 der Kette 12 ist eine Puffer-Kapazität 25 angeordnet, die strikt identisch mit der Kapazität 24 ist. Die Pforten 20 bis 23 werden mit einer Spannung Vcc versorgt, die an einem jeweils gleichen Punkt PV&sub1; eines Stromplans entnommen wird, und sie sind an einen gleichen Massepunkt GND&sub1; eines Masse- Plans angeschlossen. Der Masse-Anschluss der Kapazität 24 ist an den Masse-Punkt GND&sub1; angeschlossen, während der Masse- Anschluss der Kapazität 25 an einen weiteren Masse-Punkt GND&sub2; angeschlossen ist, der an einem weiteren Ort des Masse-Plans entnommen wird.
• Gemäß der Erfindung wird ein elektronisches differenzielles Rauschen N&sub1; auf den Masse-Anschluss der Kapazität 25 injiziert. Das Rauschen N&sub1; ist hier gleich der Spannungsdifferenz zwischen den Masse-Punkten GND&sub2; und GND&sub1; und ruft ein zufälliges Ungleichgewicht der Zeitkonstanten der beiden Laufzeitketten 11, 12 hervor. Die gepulsten Signale S&sub1;, S&sub2; am Ausgang der Ketten 11, 12 sind zufallsweise verschoben, wie in Fig. 6 dargestellt.
• Ein weiteres Injektionsbeispiel eines Rauschens ist in Fig. 8 veranschaulicht. In dieser Figur sind alle Elemente an den Masse-Punkt GND&sub1; angeschlossen, ausgenommen die Pforte 23 der Kette 12, welche ihren Masse-Anschluss verbunden mit dem Masse-Punkt GND&sub2; aufweist. Das differenzielle Rauschen N&sub1; wird hier somit auf die Masse der Pforte 23 injiziert und modifiziert zufallsweise die Schwellenspannung VTN&sub2;&sub3; tiefer Schaltung (Durchgang bei 0) dieser Pforte. Die Zufallsmodifikation der Schwellenspannung VTN&sub2;&sub3; ergibt sich aus einem zufälligen Ungleichgewicht der Zeitkonstante der Kette 12. Außerdem weisen alle Logik-Pforten ihren Stromanschluss angeschlossen an den Punkt PV&sub1; des Stromplans auf, ausgenommen die Pforte 20, die ihren Stromanschluss angeschlossen an einen weiteren Strompunkt PV&sub2; aufweist, der an einem weiteren Ort des Stromplans entnommen wird. Ein differenzielles Rauschen N&sub2; wird somit auf die Stromversorgung der Pforte 20 injiziert und modifiziert zufallsweise deren Schwellenspannung VTP&sub2;&sub0; hoher Schaltung (Durchgang bei 1), was ein zusätzliches zeitliches Ungleichgewicht zwischen den Ketten 11 und 12 mit sich bringt.
• Gemäß der in Fig. 9 dargestellten Ausgestaltung kombiniert man die Injektionen der Rauschvorgänge N&sub1; und N&sub2;, was nun beschrieben wird. So empfangen die Masse-Anschlüsse der Pforte 23 und der Kapazität 25 das Rauschen N&sub1;, und der Stromversorgungsanschluss der Pforte 20 empfängt das Rauschen N&sub2;. Ausserdem ist eine Kapazität 26 parallel zur Kapazität 24 der Kette 11 und eine Kapazität 27 ist parallel zur Kapazität 25 der Kette 12 zugefügt. Die Kapazitäten 26 und 27 sind identisch, empfangen aber auf ihrem Masse-Anschluss oszillierende Signale H&sub1;, H&sub2;, die von den unterschiedlichen Oszillatoren OSC&sub1;, OSC&sub2; geliefert werden, die unterschiedliche Eigenfrequenzen aufweisen. So injiziert das Signal H&sub1; in die Kette 11 ein ergänzendes Rauschen N&sub3;, und das Signal H&sub2; injiziert in die Kette 12 ein ergänzendes Rauschen N&sub4;. Das entstandene differenzielle Rauschen ist ein zyklisches Rauschen, das nicht zufällig ist und jedesmal einen genügend langen Zeit-Zyklus ergibt (mehrfach aus den Eigenfrequenzen der zwei Oszillatoren OSC&sub1;, OSC&sub2;).
• In der Praxis können, gemäß der Erfindung, die Laufzeitketten in verschiedenen weiteren Ausführungs- und Perfektionierungsvarianten ausgestaltet sein. Insbesondere ist es, obwohl die in den Fig. 7 bis 9 dargestellten Laufzeitketten 11, 12 nur zwei Umkehrpforten in Kaskade aus Gründen einer einfachen Beschreibungsweise umfassen, ganz offensichtlich, dass diese Zahl erhöht und gemäß der gewünschten Zeitkonstante und der Schalt-Charakteristika der Logik-Pforten ausgewählt werden kann. Ausserdem können Mehrfach-Injektionspunkte für das Rauschen vorgesehen sein.
• Im übrigen ist es ganz klar, dass die Ausführung der Laufzeitketten 11, 12 mittels Logik-Pforten, insbesondere mit Pforten CMOS, es ermöglicht, den Verbrauch des Generators 10 gemäß der Erfindung zu beherrschen. Beispielsweise können die Pforten 20 und 22, deren Ausgänge die Kapazitäten 24, 26 und 25, 27 angreifen, vom Zwischenstück der Stromgeneratoren 28, 29 mit schwachem Ausstoss versorgt werden, wie dies in Fig. 9 dargestellt ist (man kann auch die Größe der auftretenden Drift des Transistors PMOS so dimensionieren, dass der Schaltungsstrom limitiert wird). Auch können, für den Fall, dass die Pforten CMOS Strom nur zur Schaltung verbrauchen, Transistoren PMOS 30, 31, die als Schalt-Beschleuniger montiert sind, zwischen den Ausgängen der Pforten 21 und 23 und ihren Eingängen vorgesehen sein, wie in Fig. 9 dargestellt.
• Schließlich weist, gemäß einer in Fig. 10 dargestellten vorteilhaften Ausführungsform, eine der Laufzeitketten, hier die Kette 12, ihren Ausgang zurückgeführt auf ihren Eingang durch das Zwischenstück aus den Umkehrpforten 32, 33, 34 in Kaskade auf. Das Ensemble bildet eine Oszillator-Schaukel OL, die es ermöglicht, in situ das Referenzsignal Hr zu erzeugen, das an den Eingang der Ketten 11, 12 angelegt wird. In Fig. 10 ist der Ausgang der Kette 12 zum Eingang über das Zwischenstück einer Pforte NEIN UND 32, die durch ein Aktivierungssignal ACTIV des Generators pilotiert wird, und der zwei Umkehrpforten 33, 34 zurückgeführt. Die Gesamtzahl von Umkehrpforten der Oszillator-Schaukel OL soll, in klassischer Weise, ungleich sein.
• Im übrigen weist der Ausgang einer Umkehrpforte der Schaukel OL, z. B. die Pforte 33, an ihrem Ausgang eine variable Pufferkapazität Cv auf. Die Kapazität Cv umfasst in Parallelität eine Kapazität 35 und Kapazitäten 36 bis 39, die mittels Transistoren MOS schaltbar sind, die durch die Signale A, B, C, D pilotiet werden. Diese Signale können an jedem Punkt eines integrierten Schaltkreises, z. B. in einem Adressen- oder Daten-Bus, oder am Ausgang des Generators 10 entnommen werden. Die Modifikation der Kapazität Cv bringt eine Modifikation der Resonanzfrequenz der Oszillator- Schaukel OL mit sich.
• In Fig. 11 ist eine Ausführungsform des Schaltkreises 13 der Fig. 5 dargestellt. Der Schaltkreis 13 umfasst zwei Speicher- Inverter 50, 51, deren Eingänge an die Masse durch das Zwischenstück aus zwei Transistoren 52, 53 jeweils angeschlossen sind. Das Referenzsignal HR befehligt die Transistoren 52, 53 über das Zwischenstück einer Umkehrpforte. Die Ausgänge der Inverter 50, 51 greifen jeweils den Eingang S und den Eingang C einer Schaukel 54 vom Typ S-C an. Der Ausgang Q der Schaukel 54 liefert das Signal RS, und der Ausgang/Q liefert das Umkehrsignal/RS. Der Ausgang des Inverters 50 ist an die Masse über das Zwischenstück aus zwei Transistoren 55, 56 in Reihe angeschlossen. Der Transistor 55 wird durch das Signal S&sub1; und der Transistor 56 wird durch den Ausgang des Inverters 51 pilotiert. In symmetrischer Weise ist der Ausgang des Inverters 51 an die Masse über das Zwischenstück aus zwei Transistoren 57, 58 angeschlossen. Der Transistor 57 wird durch das Signal S&sub2; und der Transistor 58 wird durch den Ausgang des Inverters 50 pilotiert.
• Das Ausgangssignal RS geht bei 1 durch, wenn der Ausgang des Inverters 50 bei 0 durchgeht, und es geht bei 0 durch, wenn der Ausgang des Inverters 51 bei 0 durchgeht. Bei jeder Periode des Referenzsignals Hr wird der Ausgang der Inverter 50, 51 auf 1 durch die Passage des Signals Hr bei 0 gestellt, welche den Impulsen der Signale S&sub1;, S&sub2; vorausgeht. Während der folgenden Warteperiode hält die Schaukel 54 somit den laufenden Wert des Signals RS am Ausgang des Schaltkreises 13 fest. Erscheint sodann ein Impuls S&sub1; vor einem Impuls S&sub2;, schließt der Impuls S&sub1; den Transistor 55, der Ausgang des Inverters 50 geht bei 0 durch, und das Signal RS geht bei 1 durch (oder bleibt bei 1, gemäß seinem vorherigen Wert). Umgekehrt schließt, wenn ein Impuls S&sub2; vor einem Impuls S&sub1; auftritt, der Impuls S&sub2; den Transistor 57, der Ausgang des Inverters 51 geht bei 0 und das Signal RS geht bei 0 durch (oder bleibt bei 0). Man sieht, dass die Struktur des Schaltkreises so gestaltet ist, dass die Ausgänge der Speicher-Inverter 50, 51 nicht gleichzeitig bei 0 sein können, wobei der eine der Transistoren 56,58 zum Nicht- Leiter durch den ersten inverter gemacht wird, dessen Ausgang bei 0 ist. Die drei mlgichen Ausgangszustände der Inverter 50, 51 sind somit:
• - "11": Empfang eines Impulses bei 0 des Signals Hr (Anfangsphase),
• - "01": Empfang eines Impulses 52 vor einem Impuls S&sub2; oder
• - "10": Empfang eines Impulses 52 vor einem Impuls S&sub1;,
• und sie entsprechen jeweils dem Festhalten des vorherigen Wertes des Signals RS, beim Durchgang (oder beim Festhalten) bei 1 des Signals RS, BEIM Durchgang (oder dem Festhalten) bei 0 des Signals RS.
• Für den auf dem einschlägigen Gebiet tätigen Durchschnittsfachmann ist es ohne weiteres und unmittelbar erkennbar, dass die vorliegende Erfindung verschiedenen Ausführungs- und Perfektionierungsvarianten zugänglich ist. Insbesondere gibt es in der Praxis verschiedene Verfahren zum Erhalt von vollkommen symmetrischen Laufzeitketten bei Abwesenheit von elektronischem Rauschen. Diese Verfahren gehören zum Fachwissen des Durchschnittsfachmanns und sind der Einfachheit halber nicht beschrieben worden. Andererseits kann festgestellt werden, dass die Bereitstellung mehrerer Paare paralleler Laufzeitketten, von denen jede ihre eigene Oszillator-Schaukel oder eine gemeinsame Oszillator-Schaukel aufweist, es ermöglicht, in einem Zeittakt ein zufälliges Wort zu liefern, das eine Vielzahl paralleler Bits umfasst. Im Übrigen ist es, obwohl die Laufzeitketten gemäß der Erfindung so dargestellt wurden, dass sie aus Logik-Pforten aufgebaut worden sind, ganz offensichtlich, dass diese Laufzeitketten auch auf verschiedene andere bekannte Weisen dargestellt werden können. Schließlich ist unmittelbar festzustellen, dass der Zufallsgenerator gemäß der Erfindung, im Hinblick auf seine Einfachheit und seinen geringen Stromverbrauch, insbesondere auch auf integrierte Schaltkreise von Chip-Karten, besonders auf integrierte Schaltkreise von Chip-Karten, die kontaktlos durch elektromagnetische Induktion versorgt werden und nur geringe energetische Ressourcen benötigen und aufweisen, übertragbar ist.

Claims (10)

1. Generator (10) von Zufallssignalen zur Übertragung eines elektronischen Rauschens (N, N1, N2) in einem Logik- Signal (RS), dessen Wert von den zufälligen Schwankungen des elektronischen Rauschens (N, N1, N2) abhängt,

dadurch gekennzeichnet, dass

er umfasst:

- Mittel (11, 12) zur Übertragung von mindestens einem elektronischen Rauschen (N, N1, N2) in einer zeitlichen Verschiebung um mindestens zwei gepulste Signale (S1, S2), die aus dem gleichen gepulsten Referenzsignal (Hr) stammen, und

- Mittel (13) zur Aussendung eines Logik-Signals (RS), dessen Wert eine Funktion der zeitlichen Relativverschiebung (+Δt, -Δt) der beiden gepulsten Signale (S1, S2) ist.

2. Generator (10) gemäß Anspruch 1, worin die Mittel zur Übertragung von mindestens einem elektronischen Rauschen umfassen:

- mindestens zwei Laufzeitketten (11, 12), die Zeitkonstanten (T) aufweisen, die anfänglich im Gleichgewicht sind und am Eingang das genannte gepulste Referenzsignal (Hr) empfangen,

- Mittel (20, 22, 23, 25) zur Injektion von mindestens einem elektronischen Rauschen (N, N1, N2) in mindestens eine der Laufzeitketten (11, 12), und zwar so, dass man ihre Zeitkonstante (T) schwanken lässt.

3. Generator gemäß Anspruch 2, worin:

- die Laufzeitketten (11, 12) Logik-Tore (20 bis 23) in Kaskade umfassen, und

- mindestens ein Logik-Tor (20, 22, 23) der mindestens einen Laufzeitkette (11, 12) mindestens ein elektronisches Rauschen (N1, N2) empfängt, das ihre Schaltungszeitkonstante schwanken lässt.

4. Generator gemäß Anspruch 3, worin das elektronische Rauschen (N1, N2) an den Masse-Anschluss oder den Stromanschluss des Logik-Tores (20, 23) angelegt wird.

5. Generator gemäß einem der Ansprüche 3 und 4, worin das elektronische Rauschen (N1) an den Masse-Anschluss eines Kapazitätspuffers (25) angelegt wird, der an den Ausgang des Logik-Tores (22) angeschlossen wird.

6. Generator gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Rauschen (N1, N2) ein differenzielles Rauschen ist, das an zwei Punkten (GND1, GND2) eines Masse-Plans aufgenommen wird.

7. Generator gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Rauschen (N1, N2) ein differenzielles Rauschen ist, das an zwei Punkten (PV1, PV2) eines elektrischen Stromplans aufgenommen wird.

8. Generator gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens zwei unterschiedliche Oszillatoren (OSC1, OSC2) zur Aussendung von zwei Oszilliersignalen (H1, H2) umfasst, die nicht korreliert sind, und dass die genannten Oszilliersignale als Ergänzungsrauschen (N3, N4) in die Laufzeitketten injiziert werden.

9. Generator gemäß einem der Ansprüche 2 bis 8, worin der Ausgang der einen Laufzeitkette (12) auf seinen Eingang über das Zwischenstück der Logik-Tore (32, 33, 34) zur Bildung eines Oszillators, der das genannte gepulste Referenzsignal (Hr) aussendet, zurückgeleitet wird.

10. Generator (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, der Mittel zur Eichung des Logik-Signals (RS) im Rhythmus eines Synchronisationssignals (Hs) umfasst.