PL241528B1 - Metastability based random number generator - Google Patents
Metastability based random number generator Download PDFInfo
- Publication number
- PL241528B1 PL241528B1 PL428403A PL42840318A PL241528B1 PL 241528 B1 PL241528 B1 PL 241528B1 PL 428403 A PL428403 A PL 428403A PL 42840318 A PL42840318 A PL 42840318A PL 241528 B1 PL241528 B1 PL 241528B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- multivibrator
- metastability
- input
- random generator
- output
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/84—Generating pulses having a predetermined statistical distribution of a parameter, e.g. random pulse generators
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F7/00—Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
- G06F7/58—Random or pseudo-random number generators
- G06F7/588—Random number generators, i.e. based on natural stochastic processes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
Abstract
Metastabilnościowy generator losowy ma multiwibrator z oscylacyjną odpowiedzią z regulowaną szybkością MOORS, do którego wyjścia (Q) dołączone jest wejście (TQ) licznika (LCZ). Do wyjścia (T) licznika (LCZ) dołączone są wejścia (T1, T2) dwóch układów pamięciowych (UP, UP2), do których wyjść (T1P, T2P) dołączone są wejścia (K2, K1) układu porównawczego (UK). Wyjścia (K, P) układu porównawczego (UK) są wyjściami (LL, PLL) metastabilnościowego generatora losowego. Wejście regulacji szybkości RS multiwibratora MOORS jest dołączone do wyjścia SS układu sterowania szybkością (USS). Wyjścia (LL, PLL) metastabilnościowego generatora losowego dołączone są do wejść WLL, WPLL układu sterowania szybkością USS.The metastable random generator has a multivibrator with an oscillating response with adjustable speed MOORS, to the output (Q) of which the input (TQ) of the counter (LCZ) is connected. The inputs (T1, T2) of two memory circuits (UP, UP2) are connected to the output (T) of the counter (LCZ), the outputs of which (T1P, T2P) are connected to the inputs (K2, K1) of the comparator circuit (UK). The outputs (K, P) of the comparator circuit (UK) are the outputs (LL, PLL) of the metastable random generator. The speed control input RS of the MOORS multivibrator is connected to the SS output of the speed control system (USS). The outputs (LL, PLL) of the metastable random generator are connected to the inputs WLL, WPLL of the USS rate control system.
Description
PL 241 528 B1PL 241 528 B1
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku jest metastabilnościowy generator losowy przeznaczony zwłaszcza do generowania liczb i ciągów liczbowych prawdziwie losowych.The subject of the invention is a metastability random generator designed especially for generating truly random numbers and sequences.
Znany jest z opisu patentowego PL 225188 B1, metastabilnościowy generator losowy zawierający multiwibrator, do którego wyjścia dołączone jest wejście układu pomiaru czasu. Do układu pomiaru czasu dołączone jest jednocześnie wejście układu pamięciowego i pierwsze wejście układu porównawczego, którego drugie wejście dołączone jest do wyjścia układu pomiaru czasu. Wyjścia układu porównawczego stanowią wyjścia metastabilnościowego generatora losowego.Known from the patent description PL 225188 B1 is a metastability random generator containing a multivibrator, the output of which is connected to the input of the time measurement system. The input of the memory circuit and the first input of the comparison circuit are connected to the timing circuit, the second input of which is connected to the output of the timing circuit. The outputs of the comparison circuit are the outputs of the metastability random generator.
Z tego samego wynalazku znany jest metastabilnościowy generator losowy, w którym wyjście układu pomiaru czasu dołączone jest do pierwszego wejścia układu porównawczego poprzez drugi układ pamięciowy.From the same invention, a metastability random generator is known, in which the output of the timing circuit is connected to the first input of the comparison circuit through a second memory circuit.
Celem wynalazku jest uproszczenie implementacji metastabilnościowego generatora losowego, zapewnienie możliwości implementacji wynalazku w układach programowalnych.The aim of the invention is to simplify the implementation of the metastability random generator, to ensure the possibility of implementing the invention in programmable circuits.
Istota wynalazku polega na tym, że metastabilnościowy generator losowy zawierający multiwibrator, do którego wyjścia dołączone jest wejście układu pomiaru czasu, do którego wyjścia dołączone jest jednocześnie wejście pierwszego układu pamięciowego i pierwsze wejście układu porównawczego, którego drugie wejście dołączone jest do wyjścia układu pomiaru czasu zgodnie z wynalazkiem cechuje się tym, że multiwibrator jest multiwibratorem z oscylacyjną odpowiedzią. Dzięki temu sam multiwibrator dostarcza podstawy czasu do pomiaru czasu trwania własnej odpowiedzi, co znacznie upraszcza konstrukcję układu pomiaru czasu. Ponadto umożliwia implementację w czysto cyfrowych układach programowalnych, co umożliwia łatwe wykonywanie układu we współczesnych liniach technologicznych.The essence of the invention lies in the fact that a metastability random generator containing a multivibrator, to the output of which the input of the timing circuit is connected, to the output of which the input of the first memory chip and the first input of the comparison circuit are connected, the second input of which is connected to the output of the timing circuit according to The method of the invention is characterized in that the multivibrator is a multivibrator with an oscillating response. Thanks to this, the multivibrator itself provides a time base for measuring the duration of its own response, which greatly simplifies the construction of the timing system. In addition, it enables implementation in purely digital programmable systems, which enables easy implementation of the system in modern technological lines.
Drugie wejście układu porównawczego korzystnie jest dołączone do wyjścia układu pomiaru czasu za pośrednictwem drugiego układu pamięciowego. Takie rozwiązanie pozwala na porównywanie zapamiętanych wartości dla zapewnienia losowego wyniku, podczas gdy multiwibrator generuje kolejną wartość.The second input of the comparison circuit is preferably connected to the output of the timing circuit via a second memory circuit. This arrangement allows the stored values to be compared to provide a random result while the multivibrator generates the next value.
Układ pomiaru czasu korzystnie jest licznikiem. Licznik pozwala na zmierzenie czasu w prosty sposób, tj. przez zliczenie oscylacji multiwibratora z odpowiedzią oscylacyjną. Jest to względny pomiar czasu zależny od warunków pracy multiwibratora lecz zupełnie wystarczający z punktu widzenia uzyskania losowego wyniku.The timing system is preferably a counter. The counter allows you to measure time in a simple way, i.e. by counting the oscillations of the multivibrator with the oscillatory response. This is a relative time measurement depending on the operating conditions of the multivibrator, but quite sufficient from the point of view of obtaining a random result.
Korzystnie multiwibrator z oscylacyjną odpowiedzią jest multiwibratorem z oscylacyjną odpowiedzią z regulowaną szybkością. Takie rozwiązanie umożliwia adaptację warunków generacji do zmieniających się warunków otoczenia lub ataków na system, w którym metastabilnościowy generator losowy według wynalazku jest stosowany.Preferably, the oscillating response multivibrator is a variable speed oscillating response multivibrator. Such a solution allows the generation conditions to be adapted to changing environmental conditions or attacks on the system in which the metastability random generator according to the invention is used.
Korzystnie do wejścia regulacji szybkości multiwibratora z oscylacyjną odpowiedzią z regulowaną szybkością dołączone jest wyjście sterowania szybkością układu sterowania szybkością. Układ sterowania szybkością pozwala na określenie zmieniających się warunków i wykrywanie ataków na system, w którym metastabilnościowy generator losowy według wynalazku jest stosowany.Preferably, the speed control input of the multivibrator with adjustable speed oscillation response is coupled to the speed control output of the speed control circuit. The rate control system makes it possible to determine changing conditions and detect attacks on the system in which the metastability random generator according to the invention is used.
Korzystnie układ sterowania szybkością posiada przynajmniej jedno wejście dołączone do przynajmniej jednego wyjścia metastabilnościowego generatora losowego. Takie rozwiązanie pozwala układowi sterowania szybkością na kontrolę jakości generowanych liczb.Preferably, the rate control circuit has at least one input coupled to at least one metastability output of the random generator. This solution allows the speed control system to control the quality of the generated numbers.
Multiwibrator z oscylacyjną odpowiedzią z regulowaną szybkością korzystnie zawiera przynajmniej jeden multiwibrator napięciowy, którego obwód zasilający dołączony jest do wejścia regulacji szybkości multiwibratora. Takie rozwiązanie pozwala na sterowanie szybkością przez wartość napięcia zasilania bramek napięciowych.The speed controlled oscillating response multivibrator preferably comprises at least one voltage multivibrator whose power circuit is connected to the speed control input of the multivibrator. This solution allows the speed to be controlled by the supply voltage of the voltage gates.
Korzystnie multiwibrator z oscylacyjną odpowiedzią z regulowaną szybkością zawiera przynajmniej jeden multiwibrator prądowy z regulowanym źródłem prądowym, które dołączone jest do wejścia regulacji szybkości multiwibratora. Takie rozwiązanie pozwala na sterowanie szybkością przez wartość prądu zasilania bramek prądowych.Preferably, the multivibrator with an adjustable rate oscillatory response comprises at least one current multivibrator with an adjustable current source which is connected to the speed control input of the multivibrator. This solution allows you to control the speed by the value of the supply current of the current gates.
Wynalazek umożliwia implementację układu bez konieczności stosowania skomplikowanych układów pomiaru czasu czy detekcji końca fazy autonomicznej, implementację w prostych układach programowalnych oraz regulację szybkości multiwibratora z odpowiedzią oscylacyjną.The invention enables the implementation of the system without the need for complex timing systems or detection of the end of the autonomous phase, implementation in simple programmable systems and speed control of the multivibrator with oscillatory response.
Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy metastabilnościowego generatora losowego zawierający pojedynczy układ pamięciowy, fig. 2 przedstawia schemat blokowy metastabilnościowego generatora losowegoThe subject of the invention is presented in an example embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a block diagram of a metastability random generator containing a single memory chip, Fig. 2 shows a block diagram of a metastability random generator
PL 241 528 B1 zawierający dwa układy pamięciowe, fig. 3 przedstawia schemat blokowy metastabilnościowego generatora losowego zawierający pojedynczy układ pamięciowy i układ sterowania szybkością, fig. 4 przedstawia schemat blokowy metastabilnościowego generatora losowego zawierający dwa układy pamięciowe i układ sterowania szybkością, fig. 5 przedstawia schemat blokowy metastabilnościowego generatora losowego zawierający pojedynczy układ pamięciowy i układ sterowania szybkością dołączony do wyjść generatora, fig. 6 przedstawia schemat blokowy metastabilnościowego generatora losowego zawierający dwa układy pamięciowe i układ sterowania szybkością dołączony do wyjść generatora, fig. 7 przedstawia schemat blokowy napięciowego multiwibratora z oscylacyjną odpowiedzią z regulowaną szybkością, a fig. 8 - schemat blokowy prądowego multiwibratora z oscylacyjną odpowiedzią z regulowaną szybkością.PL 241 528 B1 comprising two memory chips, Fig. 3 is a block diagram of a metastability random generator comprising a single memory chip and a rate control circuit, Fig. 4 is a block diagram of a metastability random generator comprising two memory circuits and a rate control circuit, Fig. 5 is a schematic diagram of a block diagram of a metastability random generator comprising a single memory chip and a rate control circuit connected to the outputs of the generator, Fig. 6 is a block diagram of a metastability random generator comprising two memory circuits and a rate control circuit connected to the outputs of the generator, Fig. 7 is a block diagram of a voltage multivibrator with an oscillating response and Fig. 8 is a block diagram of a current multivibrator with an adjustable rate oscillating response.
Metastabilnościowy generator losowy przedstawiony na fig. 1 zawiera multiwibrator z oscylacyjną odpowiedzią MOO o wyjściu Q, do którego dołączone jest wejście TQ licznika LCZ. Do wyjścia T licznika LCZ dołączone jest jednocześnie wejście T1 układu pamięciowego UP i pierwsze wejście K1 układu porównawczego UK. Do wyjścia T1P układu pamięciowego UP dołączone jest drugie wejście K2 układu porównawczego UK, natomiast wyjścia K i P układu porównawczego UK są wyjściami LL i PLL metastabilnościowego generatora losowego.The metastability random generator shown in Fig. 1 comprises an oscillating response multivibrator MOO with output Q, to which the input TQ of the counter LCZ is connected. To the output T of the counter LCZ, the input T1 of the memory chip UP and the first input K1 of the comparative chip UK are connected at the same time. The second input K2 of the comparison circuit UK is connected to the output T1P of the comparison circuit UP, while the outputs K and P of the comparison circuit UK are the LL and PLL outputs of the metastability random generator.
Konstrukcja multiwibratora z odpowiedzią oscylacyjną MOO sprawia, że gdy pracuje on w odpowiednim zakresie metastabilności - to znaczy odpowiednio blisko punktu metastabilności, aby odpowiedzi czasowe były różne - to odpowiedź multiwibratora ma charakter gasnących oscylacji, natomiast liczba oscylacji może być zliczona przez zwykły, lecz odpowiednio szybki licznik LCZ, który zastępuje konieczność dokonywania pomiaru czasu. Układ pamięciowy UP pozwala na zapamiętanie zliczonej przez licznik LCZ wartości, dzięki czemu układ porównawczy UK porównuje uprzednio zapamiętaną w układzie pamięciowym UP wartość z wartością bieżącą pochodzącą z licznika LCZ. W zależności od tego, która liczba oscylacji jest większa, na wyjściu K układu porównawczego UK pojawia się wartość logiczna „zero” albo „jeden”, a na wyjściu PLL informacja o tym, że porównanie dało prawidłowy wynik. Jeżeli natomiast porównywane liczby mają taką samą wartość, bądź są poza zakresem licznika, to na wyjściu PLL pojawi się informacja o błędnym wyniku. Zastosowanie tego samego multiwibratora do generowania kolejnych metastabilnościowych odpowiedzi czasowych pozwala wyeliminować problem rozrzutów technologicznych, gdy do generowania metastabilnościowych odpowiedzi czasowych wykorzystywana jest większa liczba nieidentycznych multiwibratorów.The construction of the multivibrator with the oscillatory response of the MOO means that when it is operated in the appropriate range of metastability - that is, close enough to the metastability point for the time responses to be different - the multivibrator's response is a fading oscillation, while the number of oscillations can be counted by a simple but sufficiently fast LCZ counter, which replaces the need to measure time. The UP memory chip allows to store the value counted by the LCZ counter, thanks to which the comparison circuit UK compares the previously stored value in the UP memory chip with the current value coming from the LCZ counter. Depending on which number of oscillations is greater, the UK comparator output K shows a logic value "zero" or "one", and the PLL output indicates that the comparison gave a valid result. If, on the other hand, the compared numbers have the same value or are outside the range of the counter, information about an incorrect result will appear on the PLL output. The use of the same multivibrator to generate successive metastability time responses eliminates the problem of technological dispersion when a larger number of non-identical multivibrators are used to generate metastability time responses.
Metastabilnościowy generator losowy przedstawiony na fig. 2 zawiera multiwibrator z oscylacyjną odpowiedzią MOO o wyjściu danych Q, do którego dołączone jest wejście TQ licznika LCZ. Do wyjścia T licznika LCZ dołączone jest jednocześnie wejście T1 pierwszego układu pamięciowego UP i wejście T2 drugiego układu pamięciowego UP2. Wyjścia T1P i T2P układów pamięciowych UP i UP2 dołączone są do wejść K2 i K1 układu porównawczego UK, natomiast wyjścia K i P układu porównawczego UK są wyjściami LL i PLL metastabilnościowego generatora losowego.The metastability random generator shown in Fig. 2 includes an oscillating response multivibrator MOO with a data output Q, to which the input TQ of the LCZ counter is connected. The input T1 of the first memory chip UP and the input T2 of the second memory chip UP2 are simultaneously connected to the output T of the counter LCZ. The outputs T1P and T2P of the memory circuits UP and UP2 are connected to the inputs K2 and K1 of the comparator UK, while the outputs K and P of the comparator UK are the LL and PLL outputs of the metastability random generator.
Konstrukcja multiwibratora z odpowiedzią oscylacyjną MOO sprawia, że gdy pracuje on w odpowiednim zakresie metastabilności - to znaczy odpowiednio blisko punktu metastabilności, aby odpowiedzi czasowe były różne - to odpowiedź multiwibratora ma charakter gasnących oscylacji, natomiast liczba oscylacji może być zliczona przez zwykły, lecz odpowiednio szybki licznik LCZ, który zastępuje konieczność dokonywania pomiaru czasu. Układy pamięciowe UP i UP2 zapamiętują kolejne zliczone przez licznik LCZ wartości, dzięki czemu układ porównawczy UK porównuje zapamiętane w układach pamięciowych wartości. W zależności od tego, która liczba oscylacji jest większa, na wyjściu K układu porównawczego UK pojawia się wartość logiczna „zero” albo „jeden”, a na wyjściu PLL informacja o tym, że porównanie dało prawidłowy wynik. Jeżeli natomiast porównywane liczby mają taką samą wartość, bądź są poza zakresem licznika, to na wyjściu PLL pojawi się informacja o błędnym wyniku. Zastosowanie tego samego multiwibratora do generowania kolejnych metastabilnościowych odpowiedzi czasowych pozwala wyeliminować problem rozrzutów technologicznych, gdy do generowania metastabilnościowych odpowiedzi czasowych wykorzystywana jest większa liczba nieidentycznych multiwibratorów.The construction of the multivibrator with the oscillatory response of the MOO means that when it is operated in the appropriate range of metastability - that is, close enough to the metastability point for the time responses to be different - the multivibrator's response is a fading oscillation, while the number of oscillations can be counted by a simple but sufficiently fast LCZ counter, which replaces the need to measure time. The memory circuits UP and UP2 store successive values counted by the LCZ counter, thanks to which the comparison circuit UK compares the values stored in the memory circuits. Depending on which number of oscillations is greater, the UK comparator output K shows a logic value "zero" or "one", and the PLL output indicates that the comparison gave a valid result. On the other hand, if the compared numbers have the same value or are outside the range of the counter, the PLL output will indicate an incorrect result. The use of the same multivibrator to generate successive metastability time responses eliminates the problem of technological dispersion when a larger number of non-identical multivibrators are used to generate metastability time responses.
Metastabilnościowy generator losowy przedstawiony na fig. 3 zawiera multiwibrator z oscylacyjną odpowiedzią z regulowaną szybkością MOORS o wyjściu Q, do którego dołączone jest wejście TQ licznika LCZ. Do wyjścia T licznika LCZ dołączone jest jednocześnie wejście T1 układu pamięciowego UP i pierwsze wejście K1 układu porównawczego UK. Do wyjścia T1P układu pamięciowego UP dołączone jest drugie wejście K2 układu porównawczego UK, natomiast wyjścia K i P układu porównawczego UK są wyjściami LL i PLL metastabilnościowego generatora losowego. Multiwibrator z oscylaThe metastability random generator shown in Fig. 3 comprises a MOORS oscillating response multivibrator with an output Q, to which the TQ input of the LCZ counter is connected. To the output T of the counter LCZ, the input T1 of the memory chip UP and the first input K1 of the comparative chip UK are connected at the same time. The second input K2 of the comparison circuit UK is connected to the output T1P of the comparison circuit UP, while the outputs K and P of the comparison circuit UK are the LL and PLL outputs of the metastability random generator. Oscillator multivibrator
PL 241 528 B1 cyjną odpowiedzią z regulowaną szybkością MOORS posiada wejście regulacji szybkością RS, które jest dołączone do wyjścia sterowania szybkością SS układu sterowania szybkością USS.The MOORS has a speed control input RS which is connected to the speed control output SS of the USS speed control system.
Regulacja szybkości multiwibratora MOORS pozwala na minimalizację szkodliwego wpływu różnych czynników - na przykład czynników środowiskowych, typu temperatura czy napięcie zasilania, lub ataków aktywnych, typu side-channel, mających na celu zaburzenie prawidłowej pracy układu. Układ sterowania szybkością USS analizuje wyniki pomiarów środowiskowych, na podstawie których dokonuje dopasowania szybkości tak, aby uzyskać najlepsze właściwości pracy układu pod względem szybkości i losowości generowanych liczb i ciągów losowych.MOORS multivibrator speed control allows to minimize the harmful influence of various factors - for example, environmental factors, such as temperature or supply voltage, or active side-channel attacks aimed at disrupting the proper operation of the system. The USS speed control system analyzes the results of environmental measurements, based on which it makes speed adjustments to obtain the best system performance in terms of speed and randomness of generated numbers and random sequences.
Metastabilnościowy generator losowy przedstawiony na fig. 4 zawiera multiwibrator z oscylacyjną odpowiedzią z regulowaną szybkością MOORS o wyjściu danych Q, do którego dołączone jest wejście TQ licznika LCZ. Do wyjścia T licznika LCZ dołączone jest jednocześnie wejście T1 pierwszego układu pamięciowego UP i wejście T2 drugiego układu pamięciowego UP2. Wyjścia T1P i T2P układów pamięciowych UP i UP2 dołączone są do wejść K2 i K1 układu porównawczego UK, natomiast wyjścia K i P układu porównawczego UK są wyjściami LL i PLL metastabilnościowego generatora losowego. Multiwibrator z oscylacyjną odpowiedzią z regulowaną szybkością MOORS posiada wejście regulacji szybkością RS, które jest dołączone do wyjścia sterowania szybkością SS układu sterowania szybkością USS.The metastability random generator shown in Fig. 4 comprises a MOORS oscillating response multivibrator with a data output Q, to which the input TQ of the LCZ counter is connected. The input T1 of the first memory chip UP and the input T2 of the second memory chip UP2 are simultaneously connected to the output T of the counter LCZ. The outputs T1P and T2P of the memory circuits UP and UP2 are connected to the inputs K2 and K1 of the comparator UK, while the outputs K and P of the comparator UK are the LL and PLL outputs of the metastability random generator. The MOORS Speed Controlled Oscillating Response Multivibrator has a speed control input RS which is connected to the speed control output SS of the USS speed control system.
Regulacja szybkości multiwibratora MOORS pozwala na minimalizację szkodliwego wpływu różnych czynników - na przykład czynników środowiskowych, typu temperatura czy napięcie zasilania, lub ataków aktywnych, typu side-channel, mających na celu zaburzenie prawidłowej pracy układu. Układ sterowania szybkością USS analizuje wyniki pomiarów środowiskowych, na podstawie których dokonuje dopasowania szybkości tak, aby uzyskać najlepsze właściwości pracy układu pod względem szybkości i losowości generowanych liczb i ciągów losowych.MOORS multivibrator speed control allows to minimize the harmful influence of various factors - for example, environmental factors, such as temperature or supply voltage, or active side-channel attacks aimed at disrupting the proper operation of the system. The USS speed control system analyzes the results of environmental measurements, based on which it makes speed adjustments to obtain the best system performance in terms of speed and randomness of generated numbers and random strings.
Metastabilnościowy generator losowy przedstawiony na fig. 5 ma budowę taką jak układ z fig. 3, z tą różnicą, że wyjścia LL i PLL metastabilnościowego generatora losowego dołączone są do wejść WLL i WPLL układu sterowania szybkością USS.The metastability random generator shown in Fig. 5 has a structure similar to that of Fig. 3 except that the outputs LL and PLL of the metastability random generator are connected to the inputs WLL and WPLL of the USS rate control.
Dzięki dołączeniu wyjść metastabilnościowego generatora losowego do wejść układu sterowania szybkością USS, układ ten może dodatkowo analizować statystyki generowanych liczb i ciągów losowych, na podstawie których dokonuje dopasowania szybkości tak, aby uzyskać najlepsze właściwości pracy układu pod względem szybkości i losowości generowanych liczb i ciągów losowych.By connecting the outputs of the metastability random generator to the inputs of the USS speed control system, the system can additionally analyze the statistics of the generated numbers and random sequences, on the basis of which it performs speed adjustments to obtain the best system performance in terms of speed and randomness of the generated numbers and random sequences.
Metastabilnościowy generator losowy przedstawiony na fig. 6 ma budowę taką jak układ z fig. 5, z tą różnicą, że wyjścia LL i PLL metastabilnościowego generatora losowego dołączone są do wejść WLL i WPLL układu sterowania szybkością USS.The metastability random generator shown in Fig. 6 has a structure similar to that of Fig. 5 except that the outputs LL and PLL of the metastability random generator are connected to the inputs WLL and WPLL of the USS rate control.
Dzięki dołączeniu wyjść metastabilnościowego generatora losowego do wejść układu sterowania szybkością USS, układ ten może dodatkowo analizować statystyki generowanych liczb i ciągów losowych, na podstawie których dokonuje dopasowania szybkości tak, aby uzyskać najlepsze właściwości pracy układu pod względem szybkości i losowości generowanych liczb i ciągów losowych.By connecting the outputs of the metastability random generator to the inputs of the USS speed control system, the system can additionally analyze the statistics of the generated numbers and random sequences, on the basis of which it performs speed adjustments to obtain the best system performance in terms of speed and randomness of the generated numbers and random sequences.
Napięciowy multiwibrator z oscylacyjną odpowiedzią z regulowaną szybkością przedstawiony na fig. 7, wchodzący w skład metastabilnościowego generatora losowego, stanowi napięciowy multiwibrator NM o dwóch wejściach D' i C' dołączonych do wejść D i C multiwibratora z oscylacyjną odpowiedzią z regulowaną szybkością MOORS i wyjściu Q' dołączonym do wyjścia Q multiwibratora z oscylacyjną odpowiedzią z regulowaną szybkością MOORS. Wejście dla dodatniego zasilania VDD napięciowego multiwibratora NM dołączone jest do wejścia regulacji szybkości RS multiwibratora z oscylacyjną odpowiedzią z regulowaną szybkością MOORS, natomiast wejście dla ujemnego zasilania VSS napięciowego multiwibratora NM dołączone jest do ogólnej masy układu GND.The voltage multivibrator with adjustable rate oscillating response of Fig. 7, which is part of the metastability random generator, is a voltage multivibrator NM with two inputs D' and C' connected to the inputs D and C of the multivibrator with adjustable rate MOORS and output Q ' connected to the Q output of a multivibrator with an oscillating response with an adjustable MOORS rate. The positive VDD input of the NM multivibrator is connected to the RS speed control input of the MOORS multivibrator and the negative VSS input of the NM multivibrator is connected to the general ground of the GND circuit.
Napięciowy multiwibrator NM w postaci przerzutnika „D”, zbudowany z klasycznych bramek logicznych czy w technice CMOS, może być regulowany pod względem szybkości przez zmianę napięcia zasilania przerzutnika. Niższe napięcie oznacza wolniejszą pracę, wyższe napięcie oznacza szybszą pracę. Napięcie zasilania może być obniżane nawet do podprogowego napięcia działania tranzystorów. Maksymalne napięcie jest określone brzegowymi parametrami pracy układu.The voltage NM multivibrator in the form of a "D" flip-flop, built of classic logic gates or CMOS technology, can be regulated in terms of speed by changing the supply voltage of the flip-flop. Lower voltage means slower operation, higher voltage means faster operation. The supply voltage can be lowered even to the subthreshold operating voltage of the transistors. The maximum voltage is determined by the boundary parameters of the system operation.
Prądowy multiwibrator z oscylacyjną odpowiedzią z regulowaną szybkością przedstawiony na fig. 8, wchodzący w skład metastabilnościowego generatora losowego, stanowi regulowane źródło prądowe ISS oraz dołączona do niego część logiczna multiwibratora LM o dwóch wejściach D' i C' dołączonych do wejść D i C multiwibratora z oscylacyjną odpowiedzią z regulowaną szybkością MOORS i wyjściu Q' dołączonym do wyjścia Q multiwibratora z oscylacyjną odpowiedzią z regulowaną szybkością MOORS. Wejście regulacji szybkości RS multiwibratora z oscylacyjną odpowiedziąThe current multivibrator with an oscillating response with adjustable speed shown in Fig. 8, which is part of the metastability random generator, is an adjustable current source ISS and the logic part of the LM multivibrator with two inputs D' and C' connected to the inputs D and C of the multivibrator with an oscillating response with an adjustable MOORS rate and the output Q' connected to the output Q of a multivibrator with an oscillating response with an adjustable MOORS rate. RS speed control input of a multivibrator with an oscillating response
Claims (8)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PLP.422482 | 2017-08-08 | ||
| PL422482A PL232441B1 (en) | 2017-08-08 | 2017-08-08 | Metastability random generator |
| PCT/IB2018/055942 WO2019030669A1 (en) | 2017-08-08 | 2018-08-07 | Metastability based random number generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL428403A1 PL428403A1 (en) | 2020-02-24 |
| PL241528B1 true PL241528B1 (en) | 2022-10-17 |
Family
ID=65270322
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL422482A PL232441B1 (en) | 2017-08-08 | 2017-08-08 | Metastability random generator |
| PL428403A PL241528B1 (en) | 2017-08-08 | 2018-08-07 | Metastability based random number generator |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL422482A PL232441B1 (en) | 2017-08-08 | 2017-08-08 | Metastability random generator |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (2) | PL232441B1 (en) |
| WO (1) | WO2019030669A1 (en) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3781472A (en) * | 1971-04-15 | 1973-12-25 | Datotek | Digital data ciphering technique |
| JP2004118651A (en) * | 2002-09-27 | 2004-04-15 | Univ Niigata | Random numbers generation method and random numbers generation device |
| PL225188B1 (en) * | 2012-11-08 | 2017-02-28 | Politechnika Warszawska | Meta-stability intervals generator |
| PL225186B1 (en) * | 2012-11-08 | 2017-02-28 | Politechnika Warszawska | Meta-stability intervals generator |
-
2017
- 2017-08-08 PL PL422482A patent/PL232441B1/en unknown
-
2018
- 2018-08-07 WO PCT/IB2018/055942 patent/WO2019030669A1/en active Application Filing
- 2018-08-07 PL PL428403A patent/PL241528B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL422482A1 (en) | 2019-02-11 |
| PL428403A1 (en) | 2020-02-24 |
| PL232441B1 (en) | 2019-06-28 |
| WO2019030669A1 (en) | 2019-02-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Majzoobi et al. | FPGA-based true random number generation using circuit metastability with adaptive feedback control | |
| Mansouri et al. | Ring oscillator physical unclonable function with multi level supply voltages | |
| US8930428B2 (en) | Random number generation circuit | |
| US11294419B2 (en) | Clock duty cycle adjustment and calibration circuit and method of operating same | |
| Yan et al. | Phase calibrated ring oscillator PUF design and implementation on FPGAs | |
| WO2005076474A1 (en) | Apparatus for providing a random bit stream | |
| Zhao et al. | A 108 F 2/Bit fully reconfigurable RRAM PUF based on truly random dynamic entropy of jitter noise | |
| US9465585B2 (en) | Method for detecting a correlation | |
| Prada-Delgado et al. | Auto-calibrated ring oscillator TRNG based on jitter accumulation | |
| Fujieda | On the feasibility of TERO-based true random number generator on Xilinx FPGAs | |
| Amaki et al. | A process and temperature tolerant oscillator-based true random number generator with dynamic 0/1 bias correction | |
| Martínez-Gómez et al. | Calibration of ring oscillator PUF and TRNG | |
| Çiçek et al. | A chaos based integrated jitter booster circuit for true random number generators | |
| Sreekumar et al. | Selection of an optimum entropy source design for a true random number generator | |
| PL241528B1 (en) | Metastability based random number generator | |
| Çiçek et al. | A hardware efficient chaotic ring oscillator based true random number generator | |
| TWI579763B (en) | Storage circuit with random number generation mode | |
| JP2018093488A (en) | Circuit for controlling oscillator, apparatus including the same, and control method therefor | |
| ITUB20159405A1 (en) | CIRCUIT AND GENERATION METHOD OF A CLOCK SIGNAL WITH DUTY CYCLE ADJUSTMENT | |
| Amaki et al. | An oscillator-based true random number generator with process and temperature tolerance | |
| US7193481B2 (en) | Apparatus for providing a jittered clock signal and apparatus for providing a random bit | |
| Cartagena et al. | A fully-synthesized TRNG with lightweight cellular-automata based post-processing stage in 130nm CMOS | |
| Hashim et al. | Implementing memristor in ring oscillators based random number generator | |
| JP2007267364A (en) | Correcting device for correcting duty cycle of clock signal | |
| Stanchieri et al. | An fpga-based architecture of true random number generator for network security applications |