WO2009135724A1 - Device and method for generating a random bit sequence - Google Patents

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WO2009135724A1
WO2009135724A1 PCT/EP2009/053345 EP2009053345W WO2009135724A1 WO 2009135724 A1 WO2009135724 A1 WO 2009135724A1 EP 2009053345 W EP2009053345 W EP 2009053345W WO 2009135724 A1 WO2009135724 A1 WO 2009135724A1
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signal
oscillator
random
delayed
oscillator signal
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PCT/EP2009/053345
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Inventor
Markus Dichtl
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F7/58Random or pseudo-random number generators
    • G06F7/588Random number generators, i.e. based on natural stochastic processes

Definitions

  • the present invention relates to apparatus and methods for generating random bits and random bit strings. This is for example used to implement a random number generator.
  • Random numbers which occur in digital form as random bit sequences, are often required in security-relevant applications. For asymmetric authentication methods, for example, it is necessary to generate and use random numbers. Particularly in the case of RFID tags with security functionality, corresponding random numbers with particularly low hardware expenditure must be generated. It is desirable to use only digital logic circuits, which can be implemented with low cost.
  • Jitter-based random number generation is essentially known in the form of two methods.
  • a major disadvantage of this approach is that only low data rates of the random bits can be achieved because up to several thousand period lengths must be taken into account in order to achieve a random phase position of the ring oscillator used.
  • Correspondingly long waiting times result from the central limit value set of the probability calculation according to which the standard deviation of the phase position of a ring oscillator after n periods is only Vn times the standard deviation of a corresponding period.
  • an apparatus for generating a random bit sequence comprises an oscillator device, a plurality of delay devices, a logic device and a sampling device.
  • the oscillator device generates an oscillator signal applied with a jitter.
  • the delay devices each provide a delayed oscillator signal.
  • the logic device logically links the delayed oscillator signals and optionally also the oscillator signal to an input signal. falling signal.
  • the scanner samples the random signal and generates a random bit.
  • a corresponding method provides for delaying an oscillator signal, which has a jitter, several times and logically linking the delayed oscillator signals (and the oscillator signal) for generating a random signal.
  • the logic operation increases the probability, for example, make a periodic sampling of the thus generated random signal in the vicinity of a signal edge.
  • Sampling or sampling of a jittered signal edge is more likely to occur with a number k of delay elements or delay devices by a factor of k + 1 than sampling of only one oscillator signal.
  • a rate of random bit generation can be increased by the factor (k + 1) 2 as compared with a simple ring oscillator whose oscillator signal is sampled. This results in a higher random bit generation rate by a factor of 16 for three delay devices or delayed oscillator signals and 25 for four delay devices or delayed oscillator signals.
  • a digital ring oscillator circuit which generates a digital oscillator signal oscillating between two logic levels is suitable.
  • the advantage of using completely digital components in the apparatus for generating the random bits is, inter alia, the simple expedient implementability, for example in RFID devices or on smart cards.
  • the delay devices can be connected in series. However, it is also conceivable to provide a plurality of different delay times supplying delay devices in parallel.
  • a maximum delay time of the respective delayed oscillator signal is preferably less than half the oscillation period of the oscillation or oscillator signal supplied by, for example, the ring oscillator circuit.
  • an XOR gate As a logic means for logically combining the delayed oscillator signals (and the non-delayed oscillator signal) is particularly suitable an XOR gate.
  • the scanning device which may be implemented as a D flip-flop, for example, is configured in such an embodiment that a sampling of the random signal takes place periodically.
  • a register means for storing a plurality of detected random bits may be provided. For example, a shift register into which the successively detected random bits are inserted may be used.
  • the following method steps are performed: providing an oscillator signal with a jitter, delaying the oscillator signal to produce a plurality of delayed oscillator signals, logically combining the delayed oscillator signals to produce a random signal, and Sampling the random signal at predetermined times to generate a random bit.
  • only the delayed oscillator signals can be logically linked to one another or only a single delayed oscillator signal with the undelayed oscillator signal.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of a first embodiment of a device for generating random bits
  • FIG. 2 possible signal forms of oscillator signals and scanning signals
  • Figure 3 is a flow chart for a method for generating random bits
  • FIG. 4 shows a circuit diagram of a second embodiment of a device for generating random bits.
  • FIG. 1 shows a device 1 which delivers a random bit ZB at an output 9.
  • the random number generation device 1 has an oscillator device 2, which is designed as a ring oscillator.
  • the ring oscillator 2 is formed from an odd number of serially connected inverters 10-14, wherein the output signal of this inverter chain OS the input of the first inverter 10th is fed back.
  • This digital resonant circuit or ring oscillator 2 thus provides at the output 29 an oscillation signal OS. Due to disturbances and non-ideal electronic components or even temperature effects, there is no ideal oscillating signal, but a jittered oscillation signal OS. That is, there are basically fluctuations in the period lengths of successive oscillation cycles. As already mentioned, this typical jitter moves by about 1% of the nominal oscillation period.
  • delay devices 3, 4, 5 are provided, the inputs 15, 16, 17 and outputs 18, 19, 20 have.
  • a signal present at a respective input 15, 16, 17 is output at the output 18, 19, 20 by a respective delay time later.
  • the three delay elements 3, 4, 5 shown in FIG. 1 are connected in series with one another and fed to the input 15 of the first delay element of the oscillator signal OS.
  • a first delayed oscillator signal D1 is thus present at the output 18 of the first delay element 3.
  • the first delayed oscillator signal Dl is supplied to the input 16 of the second delay element 4, which provides a second delayed oscillator signal D2 at its output 19.
  • This second delayed oscillator signal D2 is fed to the input 17 of the third delay element 5, which supplies at its output 20 a third delayed oscillator signal D3.
  • a logic device 6 designed as an XOR gate accepts these jitter-applied oscillator signals OS, D1, D2, D3 at inputs 21-24 and supplies a random signal ZS at an output 25 using a logical XOR function. Due to the logic operation, the random signal ZS has, depending on the setting of the delay times of the delay elements 3, 4, 5 - for example, when the time delay of the third delayed oscillator signal D3 opposite the original oscillator signal OS is less than half the period of the nominal ring oscillator period-within a nominal ring oscillator period T, three additional fluctuating signal edges, which fluctuate according to the jitter.
  • This random signal ZS is now supplied to a scanning device designed as a D flip-flop 7.
  • the D flip-flop 7 has a data input 26, a clock input 27 and a data output 28.
  • the clock-edge-controlled D flip-flop 7 detects the present at its data input 26 signal at a rising edge signal at its clock input 27.
  • This is a Sampling signal SM which may be, for example, a periodic clock signal, the clock input 27 supplied.
  • the random number generating device 1 has for this purpose an input 8 to which a corresponding sampling or clock signal can be supplied.
  • FIG. 2 shows, for a more detailed explanation, possible signal forms for oscillator signals and a clock signal.
  • FIG. 2A is an example of an oscillator signal OS, which varies between two logic levels L and H, shown in the time course.
  • the additional vertical lines on the signal edges should symbolize the jitter.
  • there is an average (nominal) period T which, however, only corresponds to the time average over many oscillations or oscillations.
  • the jitter results in a distribution around the nominal ring oscillator period T.
  • FIG. 2B shows by way of example a sampling signal SM executed as a clock signal.
  • a sampling and detection of the random signal takes place in each case with respect to the rising signal edges of the sampling signal SM.
  • the thus sampled or sampled random signal ZS can be tapped off as logic random bit ZB at the output 28 of the flip-flop 7 and is, as shown in FIG. 1, fed to the output 9 as a random bit ZB.
  • FIG. 3 schematically shows an exemplary flow diagram of the method for generating random bits, which can be implemented in particular by the device as illustrated in FIG.
  • an oscillator signal is generated, for example, by means of a digital ring oscillator circuit.
  • the corresponding oscillator signal has a jitter.
  • step S2 delayed oscillator signals are generated by the oscillator signal is delayed differently in time.
  • step S3 a logical combination of the delayed oscillator signals and the oscillator signal takes place.
  • the random signal generated by the logic operation is sampled or sampled periodically, for example. This happens in step S4.
  • the result of this sampling is a random bit ZB, which can be used, for example, as a binary digit in a random number.
  • step S1 is realized by the ring oscillator 2, as shown in FIG.
  • the delay in step S2 is performed by the delay elements 3, 4, 5.
  • the logic operation in step S3 is performed by the XOR gate 6.
  • the sampling is performed by the D flip-flop 7.
  • FIG. 4 shows a second embodiment of a device 100 for generating random bits or a random number.
  • the device 100 has substantially the same elements as shown in FIG. The same or functionally identical elements will therefore not be discussed further.
  • a digital ring oscillator 2 supplies an oscillator signal OS which is supplied to inputs 15, 16 of two different delay elements 3, 4.
  • the delay elements 3, 4 have different delay times, wherein the maximum delay time is preferably less than half of the nominal period of the ring oscillator 2.
  • At outputs 18, 19 of the delay elements 3, 4 thus delayed oscillator signals Dl, D2 can be tapped.
  • a random signal ZS is generated from the oscillator signals or delayed oscillator signals OS, D1, D2 present at inputs 21, 22, 23, which can be tapped off at the output 25 of the XOR gate 6.
  • the ring oscillator 2 can be started and stopped by an activation signal AKT.
  • one of the delay elements is not designed as an inverter, but NAND gate 110.
  • the ring oscillator 2 thus has three logic elements 110, 11, 12, which are connected in series with each other.
  • the first logic element 110 is a NAND gate, to which the activation signal AKT is supplied as well as the output signal of the last present in the chain of inverters 11, 12, which corresponds to the oscillator signal OS.
  • the device 100 also has a control device 31, which generates on the one hand an activation signal AKT for starting the ring oscillator 2, a sampling signal SM, which is the clock input 27 of a D-type flip-flop 7 is supplied, and a control signal CT which supplies to the Data output 28 of the D flip-flops downstream shift register 32 controls.
  • the random signal ZS is fed to the data input 26 of the D-type flip-flop 7 and the random bit ZB detected or sampled by the D-type flip-flop 7 is fed to the shift register 32.
  • the flip-flop 7 outputs a random bit ZB to the shift register 32, so that it is gradually filled. If there are sufficient random bits for a random number of predetermined bit widths, the control device 31 causes an output of the random bit sequence as a binary coded random number ZZ at the output 9 of the device 100.

Abstract

A device (1) for generating a random bit sequence comprises an oscillator unit (2), which generates an oscillator signal (OS) having jitter, at least one delay unit (3, 4, 5), which supplies a delayed oscillator signal (D1, D2, D3), a logic unit (6), which logically links the oscillator signal (OS) to the delayed oscillator signal (D1, D2, D3) into a random signal (ZS), and a scanning unit (7) for scanning the random signal (ZS) and generating a random bit (ZB). With a method for generating a random bit sequence, an oscillator signal (OS) having jitter is delayed, and the delayed oscillator signal (D1, D2, D3) is logically linked to the oscillator signal (OS) in order to generate a random signal (ZS).

Description

Beschreibungdescription
Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen einer ZufallsbitfolgeApparatus and method for generating a random bit string
Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zum Erzeugen von Zufallsbits und Zufallsbitfolgen. Dies dient beispielsweise zur Implementierung eines Zufallszahlengenerators .The present invention relates to apparatus and methods for generating random bits and random bit strings. This is for example used to implement a random number generator.
Zufallszahlen, welche in digitaler Form als Zufallsbitfolgen auftreten, werden häufig in sicherheitsrelevanten Anwendungen benötigt. Es ist beispielsweise bei asymmetrischen Authenti- fikationsverfahren notwendig, Zufallszahlen zu erzeugen und zu verwenden. Insbesondere bei RFID-Tags mit Sicherheitsfunk- tionalität sind entsprechende Zufallszahlen mit besonders niedrigem Hardwareaufwand zu generieren. Wünschenswert ist es dabei, lediglich digitale Logikschaltungen, welche aufwandsgünstig implementiert werden können, einzusetzen.Random numbers, which occur in digital form as random bit sequences, are often required in security-relevant applications. For asymmetric authentication methods, for example, it is necessary to generate and use random numbers. Particularly in the case of RFID tags with security functionality, corresponding random numbers with particularly low hardware expenditure must be generated. It is desirable to use only digital logic circuits, which can be implemented with low cost.
In der Vergangenheit wurden Zufallszahlengeneratoren z. B. unter Verwendung analoger Rauschquellen, deren Signale digitalisiert werden, verwendet. Hybride Analog/Digital- Schaltungen sind jedoch nur aufwändig zu implementieren.In the past, random number generators z. B. using analog noise sources whose signals are digitized used. However, hybrid analog / digital circuits are expensive to implement.
Auch mit reinen Digitalschaltungen können Zufallszahlen erzeugt werden, wobei zum Beispiel die statistischen Schwankungen von Periodenlängen von Ringoszillatoren ausgenutzt werden. Digitale Ringoszillatoren werden üblicherweise aus einer ungeraden Anzahl von Invertern, die zyklisch angeordnet bzw. miteinander rückgekoppelt sind, ausgebildet. Die Schwankungen der Periodenlängen werden insbesondere als Jitter bezeichnet und sind in der Regel klein gegenüber der Periodenlänge (etwa 1% der Periode) . Dies schränkt meist die Verwendung bei einer besonders schnellen Zufallszahlen- oder Zufallsbiterzeugung ein.Even with pure digital circuits random numbers can be generated, for example, the statistical fluctuations of period lengths of ring oscillators are exploited. Digital ring oscillators are usually formed from an odd number of inverters which are cyclically arranged or fed back together. The fluctuations of the period lengths are referred to in particular as jitter and are usually small compared to the period length (about 1% of the period). This usually restricts the use of particularly fast random number or random bit generation.
Jitter-basierende Zufallszahlenerzeugung ist im Wesentlichen in Form von zwei Verfahren bekannt. Es besteht einerseits die Möglichkeit, mehrere Perioden des Jitters abzuwarten, so dass sich die Beiträge durch die Jitter-Fluktuationen zu einer vollständig zufälligen Phasenlage des jeweiligen Ringoszillators akkumulieren. Ein großer Nachteil dieser Vorgehensweise besteht darin, dass nur geringe Datenraten der Zufallsbits erreicht werden können, da bis zu mehrere Tausend Periodenlängen berücksichtigt werden müssen, um eine zufällige Phasenlage des verwendeten Ringoszillators zu erzielen. Entsprechend lange Wartezeiten ergeben sich aus dem zentralen Grenz- wertsatz der Wahrscheinlichkeitsrechnung gemäß dem die Standardabweichung der Phasenlage eines Ringoszillators nach n Perioden nur das Vn-fache der Standardabweichung einer entsprechenden Periode beträgt.Jitter-based random number generation is essentially known in the form of two methods. On the one hand there is the Possibility to wait for several periods of jitter, so that the contributions accumulated by the jitter fluctuations to a completely random phase position of the respective ring oscillator. A major disadvantage of this approach is that only low data rates of the random bits can be achieved because up to several thousand period lengths must be taken into account in order to achieve a random phase position of the ring oscillator used. Correspondingly long waiting times result from the central limit value set of the probability calculation according to which the standard deviation of the phase position of a ring oscillator after n periods is only Vn times the standard deviation of a corresponding period.
Andererseits wurde zum Beispiel in der EP 1 562 291 Bl vorgeschlagen, die Phasenlage der eingesetzten Ringoszillatoren derart einzustellen, dass eine Abtastung möglichst immer in der Nähe einer Signalflanke erfolgt. Dies hat allerdings den Nachteil, dass ein erhöhter Regelungs- und Schaltungsaufwand erforderlich ist und ferner unerwünschte statistische Abhängigkeiten zwischen den erzeugten Zufallsbit auftreten können.On the other hand, it has been proposed, for example, in EP 1 562 291 B1, to adjust the phase position of the ring oscillators used in such a way that sampling always takes place in the vicinity of a signal edge. However, this has the disadvantage that an increased control and circuit complexity is required and also undesirable statistical dependencies between the generated random bits can occur.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zum Erzeugen von Zufallsbits zu schaffen.It is therefore an object of the present invention to provide an improved apparatus for generating random bits.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a device having the features of patent claim 1.
Demgemäß weist eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Zufallsbitfolge eine Oszillatoreinrichtung, mehrere Verzögerungseinrichtungen, eine Logikeinrichtung und eine Abtasteinrichtung auf. Die Oszillatoreinrichtung erzeugt ein mit einem Jitter beaufschlagtes Oszillatorsignal. Die Verzögerungseinrichtun- gen liefern jeweils ein verzögertes Oszillatorsignal. Die Logikeinrichtung verknüpft die verzögerten Oszillatorsignale und optional auch das Oszillatorsignal logisch zu einem Zu- fallssignal. Die Abtasteinrichtung tastet das Zufallssignal ab und erzeugt ein Zufallsbit.Accordingly, an apparatus for generating a random bit sequence comprises an oscillator device, a plurality of delay devices, a logic device and a sampling device. The oscillator device generates an oscillator signal applied with a jitter. The delay devices each provide a delayed oscillator signal. The logic device logically links the delayed oscillator signals and optionally also the oscillator signal to an input signal. falling signal. The scanner samples the random signal and generates a random bit.
Es ist ebenfalls möglich, die Vorrichtung mit nur einer Ver- zögerungseinrichtung auszustatten und das sich ergebende verzögerte Oszillatorsignal mittels der Logikeinrichtung mit dem Oszillatorsignal zum Erzeugen des Zufallssignals logisch zu verknüpfen .It is also possible to equip the device with only one delay device and to logically link the resulting delayed oscillator signal by means of the logic device with the oscillator signal for generating the random signal.
Ein entsprechendes Verfahren sieht dabei vor, ein Oszillatorsignal, welches einen Jitter aufweist, mehrfach zu verzögern und die verzögerten Oszillatorsignale (und das Oszillatorsignal) zum Erzeugen eines Zufallssignals logisch miteinander zu verknüpfen .A corresponding method provides for delaying an oscillator signal, which has a jitter, several times and logically linking the delayed oscillator signals (and the oscillator signal) for generating a random signal.
Auch ein logisches Verknüpfen des Oszillatorsignals mit einem einzelnen verzögerten Oszillatorsignal verwirklicht die vorgeschlagene Erfindung und liefert ein verbessertes Zufallssignal .Also, logically combining the oscillator signal with a single delayed oscillator signal realizes the proposed invention and provides an improved random signal.
Durch die Erzeugung und Verwendung mehrerer, jeweils einen Jitter aufweisende, Oszillatorsignale bzw. verzögerte Oszillatorsignale, wird durch die logische Verknüpfung die Wahrscheinlichkeit vergrößert, beispielsweise eine periodische Abtastung des somit erzeugten Zufallssignals in der Nähe einer Signalflanke vorzunehmen. Das Abtasten oder das Sampling einer Jitter-behafteten Signalflanke erfolgt bei einer Anzahl k von Verzögerungselementen oder Verzögerungseinrichtungen um den Faktor k+1 wahrscheinlicher gegenüber dem Abtasten von nur einem Oszillatorsignal. Eine Rate der Zufallsbiterzeugung kann im Vergleich zu einem einfachen Ringoszillator dessen Oszillatorsignal abgetastet wird um den Faktor (k+1)2 gesteigert werden. Damit ergibt sich eine höhere Zufallsbiterzeu- gungsrate um den Faktor 16 bei drei Verzögerungseinrichtungen bzw. verzögerten Oszillatorsignalen und 25 bei vier Verzögerungseinrichtungen bzw. verzögerten Oszillatorsignalen. Zur Erzeugung der Oszillatorsignale eignet sich insbesondere ein digitaler Ringoszillatorschaltkreis, welcher ein digitales zwischen zwei logischen Pegeln schwankendes Oszillatorsignal erzeugt.By generating and using a plurality of, each having a jitter, oscillator signals or delayed oscillator signals, the logic operation increases the probability, for example, make a periodic sampling of the thus generated random signal in the vicinity of a signal edge. Sampling or sampling of a jittered signal edge is more likely to occur with a number k of delay elements or delay devices by a factor of k + 1 than sampling of only one oscillator signal. A rate of random bit generation can be increased by the factor (k + 1) 2 as compared with a simple ring oscillator whose oscillator signal is sampled. This results in a higher random bit generation rate by a factor of 16 for three delay devices or delayed oscillator signals and 25 for four delay devices or delayed oscillator signals. For generating the oscillator signals, in particular, a digital ring oscillator circuit which generates a digital oscillator signal oscillating between two logic levels is suitable.
Der Vorteil eines Einsatzes vollständig digitaler Bauelemente bei der Vorrichtung zum Erzeugen der Zufallsbits besteht unter Anderem in der einfachen aufwandsgünstigen Implementier- barkeit beispielsweise in RFID-Einrichtungen oder auf Smart- Cards.The advantage of using completely digital components in the apparatus for generating the random bits is, inter alia, the simple expedient implementability, for example in RFID devices or on smart cards.
Die Verzögerungseinrichtungen können seriell verschaltet werden. Es ist jedoch auch denkbar, mehrere unterschiedliche Verzögerungszeiten liefernde Verzögerungseinrichtungen paral- IeI vorzusehen. Eine maximale Verzögerungszeit des jeweiligen verzögerten Oszillatorsignals ist vorzugsweise geringer als die halbe Oszillationsperiode des von beispielsweise dem Ringoszillatorschaltkreis gelieferten Oszillations- oder Oszillatorsignals .The delay devices can be connected in series. However, it is also conceivable to provide a plurality of different delay times supplying delay devices in parallel. A maximum delay time of the respective delayed oscillator signal is preferably less than half the oscillation period of the oscillation or oscillator signal supplied by, for example, the ring oscillator circuit.
Als Logikeinrichtung zum logischen Verknüpfen der verzögerten Oszillatorsignale (und dem nicht verzögerten Oszillatorsignal) eignet sich insbesondere ein XOR-Gatter. Die Abtastvorrichtung, welche zum Beispiel als D-Flip-Flop ausgeführt sein kann, ist bei einer Ausführungsform derart eingerichtet, dass eine Abtastung des Zufallssignals periodisch erfolgt. Um eine digitale Zufallszahl in binär codierter Form abzuleiten, kann eine Registereinrichtung zum Speichern mehrerer erfasster Zufallsbits vorgesehen werden. Beispielsweise kann ein Schiebe- register, in das die nacheinander erfassten Zufallsbits eingeführt werden, verwendet werden.As a logic means for logically combining the delayed oscillator signals (and the non-delayed oscillator signal) is particularly suitable an XOR gate. The scanning device, which may be implemented as a D flip-flop, for example, is configured in such an embodiment that a sampling of the random signal takes place periodically. In order to derive a digital random number in binary coded form, a register means for storing a plurality of detected random bits may be provided. For example, a shift register into which the successively detected random bits are inserted may be used.
Beim Verfahren zum Erzeugen einer Zufallsbitfolge werden zum Beispiel die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt: Bereitstellen eines Oszillatorsignals mit einem Jitter, Verzögern des Oszillatorsignals zum Erzeugen von mehreren verzögerten Oszillatorsignalen, logisches Verknüpfen der verzögerten Oszillatorsignale zum Erzeugen eines Zufallssignals, und Abtasten des Zufallssignals zu vorgegebenen Zeitpunkten zum Erzeugen eines Zufallsbits.In the method for generating a random bit sequence, for example, the following method steps are performed: providing an oscillator signal with a jitter, delaying the oscillator signal to produce a plurality of delayed oscillator signals, logically combining the delayed oscillator signals to produce a random signal, and Sampling the random signal at predetermined times to generate a random bit.
Alternativ können auch ausschließlich die verzögerten Oszil- latorsignale miteinander logisch verknüpft werden oder nur ein einzelnes verzögertes Oszillatorsignal mit dem unverzö- gerten Oszillatorsignal.Alternatively, only the delayed oscillator signals can be logically linked to one another or only a single delayed oscillator signal with the undelayed oscillator signal.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Ge- genstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt dabei :Further advantageous embodiments of the invention are subject matter of the subclaims and the embodiments of the invention described below. Furthermore, the invention will be explained in more detail by means of embodiments with reference to the following figures. It shows:
Figur 1: ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Erzeugung von Zufallsbits;FIG. 1 shows a circuit diagram of a first embodiment of a device for generating random bits;
Figur 2: mögliche Signalformen von Oszillatorsignalen und Abtastsignalen;FIG. 2: possible signal forms of oscillator signals and scanning signals;
Figur 3: ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Erzeugen von Zufallsbits; undFigure 3 is a flow chart for a method for generating random bits; and
Figur 4: ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Erzeugung von Zufallsbits.FIG. 4 shows a circuit diagram of a second embodiment of a device for generating random bits.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts Anderes angegeben ist.In the figures, identical or functionally identical elements have been given the same reference numerals, unless stated otherwise.
In der Figur 1 ist eine Vorrichtung 1 dargestellt, welche ein Zufallsbit ZB an einem Ausgang 9 liefert. Die Vorrichtung zur Zufallszahlenerzeugung 1 hat eine Oszillatoreinrichtung 2, welche als Ringoszillator ausgeführt ist. Dabei ist der Ringoszillator 2 aus einer ungeraden Anzahl von seriell verschalteten Invertern 10-14 ausgebildet, wobei das Ausgangssignal dieser Inverterkette OS dem Eingang des ersten Inverters 10 zurückgekoppelt ist. Dieser digitale Schwingkreis bzw. Ringoszillator 2 liefert somit am Ausgang 29 ein Oszillationssignal OS. Aufgrund von Störungen und nichtidealen elektronischen Bauelementen oder auch Temperatureinflüssen ergibt sich kein ideales oszillierendes Signal, sondern ein Jitter beaufschlagtes Oszillationssignal OS. D.h., es treten grundsätzlich Schwankungen in den Periodenlängen aufeinander folgender Schwingungszyklen auf. Wie bereits eingangs erwähnt, bewegt sich dieser typische Jitter um etwa 1% der nominalen Oszilla- tionsperiode .FIG. 1 shows a device 1 which delivers a random bit ZB at an output 9. The random number generation device 1 has an oscillator device 2, which is designed as a ring oscillator. In this case, the ring oscillator 2 is formed from an odd number of serially connected inverters 10-14, wherein the output signal of this inverter chain OS the input of the first inverter 10th is fed back. This digital resonant circuit or ring oscillator 2 thus provides at the output 29 an oscillation signal OS. Due to disturbances and non-ideal electronic components or even temperature effects, there is no ideal oscillating signal, but a jittered oscillation signal OS. That is, there are basically fluctuations in the period lengths of successive oscillation cycles. As already mentioned, this typical jitter moves by about 1% of the nominal oscillation period.
Es sind mehrere Verzögerungseinrichtungen 3, 4, 5 vorgesehen, die Eingänge 15, 16, 17 und Ausgänge 18, 19, 20 haben. Ein an einem jeweiligen Eingang 15, 16, 17 vorliegendes Signal wird am Ausgang 18, 19, 20 um eine jeweilige Verzögerungszeit später ausgegeben. Die in der Figur 1 dargestellten drei Verzögerungsglieder 3, 4, 5 sind seriell miteinander verschaltet und dem Eingang 15 des ersten Verzögerungsgliedes des Oszillatorsignals OS zugeführt. Ein erstes verzögertes Oszillator- signal Dl liegt somit am Ausgang 18 des ersten Verzögerungsgliedes 3 vor. Das erste verzögerte Oszillatorsignal Dl ist dem Eingang 16 des zweiten Verzögerungsgliedes 4 zugeführt, welches an seinem Ausgang 19 ein zweites verzögertes Oszillatorsignal D2 bereitstellt. Dieses zweite verzögerte Oszilla- torsignal D2 ist dem Eingang 17 des dritten Verzögerungsgliedes 5 zugeführt, das an seinem Ausgang 20 ein drittes verzögertes Oszillatorsignal D3 liefert. Es liegen somit vier verschiedene zeitlich verschobene Oszillatorsignale OS, Dl, D2, D3 vor, die jeweils mit einem Jitter behaftet sind.There are several delay devices 3, 4, 5 are provided, the inputs 15, 16, 17 and outputs 18, 19, 20 have. A signal present at a respective input 15, 16, 17 is output at the output 18, 19, 20 by a respective delay time later. The three delay elements 3, 4, 5 shown in FIG. 1 are connected in series with one another and fed to the input 15 of the first delay element of the oscillator signal OS. A first delayed oscillator signal D1 is thus present at the output 18 of the first delay element 3. The first delayed oscillator signal Dl is supplied to the input 16 of the second delay element 4, which provides a second delayed oscillator signal D2 at its output 19. This second delayed oscillator signal D2 is fed to the input 17 of the third delay element 5, which supplies at its output 20 a third delayed oscillator signal D3. There are thus four different time-shifted oscillator signals OS, D1, D2, D3, each of which is jittered.
Eine als XOR-Gatter ausgeführte Logikeinrichtung 6 nimmt diese Jitter-beaufschlagten Oszillatorsignale OS, Dl, D2, D3 an Eingängen 21-24 entgegen und liefert unter Anwendung einer logischen XOR-Funktion an einem Ausgang 25 ein Zufallssignal ZS. Durch die logische Verknüpfung hat das Zufallssignal ZS je nach Einstellung der Verzögerungszeiten der Verzögerungsglieder 3, 4, 5 - zum Beispiel, wenn die zeitliche Verzögerung des dritten verzögerten Oszillatorsignals D3 gegenüber dem ursprünglichen Oszillatorsignal OS geringer ist als die halbe Periode der nominellen Ringoszillatorperiode - innerhalb einer nominalen Ringoszillatorperiode T, drei zusätzliche fluktuierende, nämlich gemäß dem Jitter schwankende, Sig- nalflanken.A logic device 6 designed as an XOR gate accepts these jitter-applied oscillator signals OS, D1, D2, D3 at inputs 21-24 and supplies a random signal ZS at an output 25 using a logical XOR function. Due to the logic operation, the random signal ZS has, depending on the setting of the delay times of the delay elements 3, 4, 5 - for example, when the time delay of the third delayed oscillator signal D3 opposite the original oscillator signal OS is less than half the period of the nominal ring oscillator period-within a nominal ring oscillator period T, three additional fluctuating signal edges, which fluctuate according to the jitter.
Dieses Zufallssignal ZS wird nun einer als D-Flip-Flop 7 ausgeführten Abtasteinrichtung zugeführt. Das D-Flip-Flop 7 hat einen Dateneingang 26, einen Takteingang 27 und einen Daten- ausgang 28. Das taktflankengesteuerte D-Flip-Flop 7 erfasst das an seinem Dateneingang 26 vorliegende Signal bei einer steigenden Signalflanke an seinem Takteingang 27. Dazu ist ein Abtastsignal SM, das beispielsweise ein periodisches Taktsignal sein kann, dem Takteingang 27 zugeführt. Die Zu- fallszahlerzeugungsvorrichtung 1 hat dazu einen Eingang 8, dem ein entsprechendes Abtast- oder Taktsignal zugeführt werden kann.This random signal ZS is now supplied to a scanning device designed as a D flip-flop 7. The D flip-flop 7 has a data input 26, a clock input 27 and a data output 28. The clock-edge-controlled D flip-flop 7 detects the present at its data input 26 signal at a rising edge signal at its clock input 27. This is a Sampling signal SM, which may be, for example, a periodic clock signal, the clock input 27 supplied. The random number generating device 1 has for this purpose an input 8 to which a corresponding sampling or clock signal can be supplied.
In der Figur 2 sind zur näheren Erläuterung mögliche Signal- formen für Oszillatorsignale und ein Taktsignal dargestellt. In der Figur 2A ist beispielhaft ein Oszillatorsignal OS, welches zwischen zwei logischen Pegeln L und H schwankt, im zeitlichen Verlauf dargestellt. Die zusätzlichen vertikalen Linien an den Signalflanken sollen den Jitter symbolisieren. Grundsätzlich ergibt sich eine durchschnittliche (nominale) Periodendauer T, welche jedoch lediglich dem zeitlichen Mittel über viele Schwingungen bzw. Oszillationen entspricht. Grundsätzlich ergibt sich durch den Jitter eine Verteilung um die nominale Ringoszillatorperiode T herum.FIG. 2 shows, for a more detailed explanation, possible signal forms for oscillator signals and a clock signal. In the figure 2A is an example of an oscillator signal OS, which varies between two logic levels L and H, shown in the time course. The additional vertical lines on the signal edges should symbolize the jitter. Basically, there is an average (nominal) period T, which, however, only corresponds to the time average over many oscillations or oscillations. Basically, the jitter results in a distribution around the nominal ring oscillator period T.
Durch die Verzögerungsglieder 3, 4, 5 in der Zufallszahlerzeugungsvorrichtung 1 werden weitere ähnliche Signalverläufe zeitlich verschoben erzeugt. Insbesondere durch den Einsatz der Logikeinrichtung bzw. des XOR-Gatters 6 ist bei einer pe- riodischen Abtastung des sich ergebenden Zufallsignals ZS die Wahrscheinlichkeit deutlich gegenüber dem Einzelsignal, wie es in der Figur 2A dargestellt ist, bei einer Signalflanke abzutasten, erhöht. Figur 2B zeigt beispielhaft ein als Taktsignal ausgeführtes Abtastsignal SM. In dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 erfolgt eine Abtastung und Erfassung des Zufallssignals jeweils zu den steigenden Signalflanken des Abtastsignals SM. Das somit abgetastete oder gesampelte Zufallssignal ZS ist als logisches Zufallsbit ZB am Ausgang 28 des Flip-Flops 7 abgreifbar und ist, wie in der Figur 1 dargestellt ist, als Zufallsbit ZB dem Ausgang 9 zugeführt.By the delay elements 3, 4, 5 in the random number generation device 1 further similar waveforms are generated shifted in time. In particular, by the use of the logic device or the XOR gate 6, the probability is significantly increased in a periodic sampling of the resulting random signal ZS compared to the single signal, as shown in Figure 2A, to scan at a signal edge. FIG. 2B shows by way of example a sampling signal SM executed as a clock signal. In the exemplary embodiment of FIG. 1, a sampling and detection of the random signal takes place in each case with respect to the rising signal edges of the sampling signal SM. The thus sampled or sampled random signal ZS can be tapped off as logic random bit ZB at the output 28 of the flip-flop 7 and is, as shown in FIG. 1, fed to the output 9 as a random bit ZB.
In der Figur 3 ist schematisch ein beispielhaftes Ablaufdiagramm des Verfahrens zum Erzeugen von Zufallsbits, welches insbesondere durch die Vorrichtung, wie sie in der Figur 1 dargestellt ist, implementiert werden kann, dargestellt. Es wird zunächst im Schritt Sl ein Oszillatorsignal beispielsweise mittels eines digitalen Ringoszillatorschaltkreises erzeugt. Das entsprechende Oszillatorsignal hat dabei einen Jitter.FIG. 3 schematically shows an exemplary flow diagram of the method for generating random bits, which can be implemented in particular by the device as illustrated in FIG. Initially, in step S1, an oscillator signal is generated, for example, by means of a digital ring oscillator circuit. The corresponding oscillator signal has a jitter.
Im folgenden Schritt S2 werden verzögerte Oszillatorsignale erzeugt, indem das Oszillatorsignal zeitlich unterschiedlich verzögert wird.In the following step S2 delayed oscillator signals are generated by the oscillator signal is delayed differently in time.
Im Schritt S3 erfolgt eine logische Verknüpfung der verzöger- ten Oszillatorsignale und des Oszillatorsignals.In step S3, a logical combination of the delayed oscillator signals and the oscillator signal takes place.
Anschließend wird das durch die logische Verknüpfung erzeugte Zufallssignal beispielsweise periodisch abgetastet bzw. gesampelt. Dies geschieht im Schritt S4. Ergebnis dieser Abtas- tung ist ein Zufallsbit ZB, welches beispielsweise als eine binäre Stelle in einer Zufallszahl verwendet werden kann.Subsequently, the random signal generated by the logic operation is sampled or sampled periodically, for example. This happens in step S4. The result of this sampling is a random bit ZB, which can be used, for example, as a binary digit in a random number.
Durch wiederholtes Durchlaufen der Schritte S1-S4 wird somit eine Zufallsbitfolge erzeugt, welche als binäre Stellen einer Zufallszahl, wie im Schritt S5 angedeutet ist, verwendet werden können. Insofern wird der Verfahrensschritt Sl durch den Ringoszillator 2, wie in der Figur 1 dargestellt ist, realisiert. Die Verzögerung im Schritt S2 erfolgt durch die Verzögerungsglieder 3, 4, 5. Die logische Verknüpfung im Schritt S3 wird durch das XOR-Gatter 6 vorgenommen. Das Samplen erfolgt durch das D-Flip-Flop 7.By repeatedly going through the steps S1-S4, a random bit sequence is generated, which can be used as binary digits of a random number, as indicated in step S5. In this respect, the method step S1 is realized by the ring oscillator 2, as shown in FIG. The delay in step S2 is performed by the delay elements 3, 4, 5. The logic operation in step S3 is performed by the XOR gate 6. The sampling is performed by the D flip-flop 7.
Die Figur 4 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung 100 zur Erzeugung von Zufallsbits bzw. einer Zufalls- zahl. Die Vorrichtung 100 weist im Wesentlichen dieselben Elemente auf, wie sie in der Figur 1 dargestellt sind. Auf gleiche oder funktionsgleiche Elemente wird daher nicht weiter eingegangen.FIG. 4 shows a second embodiment of a device 100 for generating random bits or a random number. The device 100 has substantially the same elements as shown in FIG. The same or functionally identical elements will therefore not be discussed further.
Ein digitaler Ringoszillator 2 liefert ein Oszillatorsignal OS, welches an Eingänge 15, 16 von zwei verschiedenen Verzögerungsgliedern 3, 4, zuführt ist. Die Verzögerungsglieder 3, 4 haben dabei unterschiedliche Verzögerungszeiten, wobei die maximale Verzögerungszeit vorzugsweise geringer ist als die Hälfte der nominalen Periode des Ringoszillators 2. An Ausgängen 18, 19 der Verzögerungsglieder 3, 4 sind somit verzögerte Oszillatorsignale Dl, D2 abgreifbar. Mittels eines XOR- Gatters 6 wird aus den an Eingängen 21, 22, 23 anliegenden Oszillatorsignalen bzw. verzögerten Oszillatorsignalen OS, Dl, D2 ein Zufallssignal ZS erzeugt, welches am Ausgang 25, des XOR-Gatters 6 abgreifbar ist.A digital ring oscillator 2 supplies an oscillator signal OS which is supplied to inputs 15, 16 of two different delay elements 3, 4. The delay elements 3, 4 have different delay times, wherein the maximum delay time is preferably less than half of the nominal period of the ring oscillator 2. At outputs 18, 19 of the delay elements 3, 4 thus delayed oscillator signals Dl, D2 can be tapped. By means of an XOR gate 6, a random signal ZS is generated from the oscillator signals or delayed oscillator signals OS, D1, D2 present at inputs 21, 22, 23, which can be tapped off at the output 25 of the XOR gate 6.
Der Ringoszillator 2 kann durch ein Aktivierungssignal AKT gestartet und gestoppt werden. Dazu ist eines der Verzöge- rungselemente nicht als Inverter, sonder NAND-Gatter 110 ausgeführt. Der Ringoszillator 2 weist somit drei Logikelemente 110, 11, 12 auf, die seriell miteinander verschaltet sind. Davon ist das erste Logikelement 110 ein NAND-Gatter, dem das Aktivierungssignal AKT zugeführt ist sowie das am Ausgang des letzten in der Kette von Invertern 11, 12 vorliegende Ausgangssignal, welches dem Oszillatorsignal OS entspricht. Die Vorrichtung 100 weist zudem eine Steuereinrichtung 31 auf, die einerseits ein Aktivierungssignal AKT zum Starten des Ringoszillators 2 erzeugt, ein Abtastsignal SM, welches dem Takteingang 27 eines D-Flip-Flops 7 zugeführt ist, und ein Steuersignal CT liefert, welches ein an den Datenausgang 28 des D-Flip-Flops nachgeschaltetes Schieberegisters 32 steuert .The ring oscillator 2 can be started and stopped by an activation signal AKT. For this purpose, one of the delay elements is not designed as an inverter, but NAND gate 110. The ring oscillator 2 thus has three logic elements 110, 11, 12, which are connected in series with each other. Of these, the first logic element 110 is a NAND gate, to which the activation signal AKT is supplied as well as the output signal of the last present in the chain of inverters 11, 12, which corresponds to the oscillator signal OS. The device 100 also has a control device 31, which generates on the one hand an activation signal AKT for starting the ring oscillator 2, a sampling signal SM, which is the clock input 27 of a D-type flip-flop 7 is supplied, and a control signal CT which supplies to the Data output 28 of the D flip-flops downstream shift register 32 controls.
Das Zufallssignal ZS ist dem Dateneingang 26 des D-Flip-Flops 7 zugeführt und das durch das D-Flip-Flop 7 erfasste bzw. abgetastete Zufallsbit ZB dem Schieberegister 32. Bei jeder Abtastung, beispielsweise durch eine steigende Signalflanke des Takt- bzw. Abtastsignals SM, gibt das Flip-Flop 7 ein Zufallsbit ZB an das Schieberegister 32 aus, so dass dieses nach und nach gefüllt wird. Sind ausreichend viele Zufallsbits für eine Zufallszahl vorgegebener Bitbreite vorhanden, veranlasst die Steuereinrichtung 31 eine Ausgabe der Zufallsbitfolge als binär codierte Zufallszahl ZZ am Ausgang 9 der Vorrichtung 100.The random signal ZS is fed to the data input 26 of the D-type flip-flop 7 and the random bit ZB detected or sampled by the D-type flip-flop 7 is fed to the shift register 32. At each sampling, for example by a rising signal edge of the clock or sampling signal SM, the flip-flop 7 outputs a random bit ZB to the shift register 32, so that it is gradually filled. If there are sufficient random bits for a random number of predetermined bit widths, the control device 31 causes an output of the random bit sequence as a binary coded random number ZZ at the output 9 of the device 100.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand ausgewählter Ausführungsbeispiele näher erläutert wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern vielfältig modifizierbar. Die vorgeschlagene Anzahl von Verzögerungselementen bzw. Logikelementen in den Ringoszillatorschaltkreisen kann selbstverständlich verändert werden. Ferner sind neben den beispielhaft genannten logischen Verknüpfungen oder Abtasteinrichtungen weitere Implementierungen möglich, die beispielsweise die in der Figur 3 dargestellten Verfahrensschritte umsetzen. Although the present invention has been explained in more detail with reference to selected embodiments, it is not limited thereto, but variously modifiable. The proposed number of delay elements or logic elements in the ring oscillator circuits can of course be changed. Furthermore, in addition to the exemplified logical links or scanning devices, further implementations are possible which, for example, implement the method steps illustrated in FIG.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung (1) zum Erzeugen einer Zufallsbitfolge mit einer Oszillatoreinrichtung (2), welche ein mit einem Jitter beaufschlagtes Oszillatorsignal (OS) erzeugt, mindestens einer Verzögerungseinrichtung (3, 4, 5), welche mindestens ein verzögertes Oszillatorsignal (Dl, D2, D3) liefert, einer Logikeinrichtung (6), welche das verzögerte Oszillatorsignal (Dl, D2, D3) mit dem Oszillatorsignal (OS) zu einem Zufalls- signal (ZS) logisch verknüpft und eine Abtasteinrichtung (7) zum Abtasten des Zufallssignals (ZS) und Erzeugen eines Zufallsbits (ZB) .1. Device (1) for generating a random bit sequence with an oscillator device (2) which generates an oscillator signal (OS) applied with a jitter, at least one delay device (3, 4, 5), which has at least one delayed oscillator signal (D1, D2, D3), a logic device (6) which logically links the delayed oscillator signal (D1, D2, D3) with the oscillator signal (OS) to a random signal (ZS) and a sampling device (7) for sampling the random signal (ZS) and generating a random bit (ZB).
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei mehrere Verzöge- rungseinrichtungen (3, 4, 5) vorgesehen sind, welche verzögerte Oszillatorsignale (Dl, D2, D3) liefern, und das Oszillatorsignal (OS) der Logikeinrichtung (6) zur logischen Verknüpfung mit den verzögerten Oszillatorsignalen (Dl, D2, D3) zugeführt ist.2. Device (1) according to claim 1, wherein a plurality of delay devices (3, 4, 5) are provided, which provide delayed oscillator signals (Dl, D2, D3), and the oscillator signal (OS) of the logic device (6) to the logical Linkage with the delayed oscillator signals (Dl, D2, D3) is supplied.
3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei die Verzögerungseinrichtungen (3, 4, 5) seriell verschaltet sind.3. Device (1) according to claim 2, wherein the delay devices (3, 4, 5) are connected in series.
4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei die Logikeinrich- tung (6) ausschließlich die verzögerten Oszillatorsignale4. Device (1) according to claim 3, wherein the logic device (6) exclusively the delayed oscillator signals
(Dl, D2, D3) logisch miteinander verknüpft.(Dl, D2, D3) logically linked together.
5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 - 4, wobei die Oszillatoreinrichtung (2) als digitaler Ringoszillatorschalt- kreis ausgeführt ist.5. Device (1) according to any one of claims 1-4, wherein the oscillator device (2) is designed as a digital Ringoszillatorschalt- circle.
6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 - 5, wobei die Logikeinrichtung (6) ein XOR-Gatter ist.6. Device (1) according to any one of claims 1-5, wherein the logic device (6) is an XOR gate.
7. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 - 6, wobei die Abtastvorrichtung (7) derart eingerichtet ist, dass eine Abtastung des Zufallssignals (ZS) periodisch erfolgt. 7. Device (1) according to any one of claims 1-6, wherein the scanning device (7) is arranged such that a sampling of the random signal (ZS) takes place periodically.
8. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 - 7, wobei die Abtasteinrichtung (7) als D-Flip-Flop ausgeführt ist.8. Device (1) according to any one of claims 1-7, wherein the scanning device (7) is designed as a D flip-flop.
9. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 - 8, wobei das Oszillatorsignal (OS) eine Oszillationsperiode (T) aufweist und eine maximale Verzögerungszeit der verzögerten Oszillatorsignale (Dl, D2, D3) geringer ist als die halbe Oszillationsperiode (T/2) .9. Device (1) according to any one of claims 1-8, wherein the oscillator signal (OS) has an oscillation period (T) and a maximum delay time of the delayed oscillator signals (Dl, D2, D3) is less than half the oscillation period (T / 2 ).
10. Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, wobei die Summe der Verzögerungszeiten der Verzögerungseinrichtungen (3, 4, 5) geringer ist als die halbe Oszillationsperiode (T/2) .10. Device (1) according to claim 9, wherein the sum of the delay times of the delay means (3, 4, 5) is less than half the oscillation period (T / 2).
11. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 - 10, wobei ferner eine Registereinrichtung (32) zum Speichern mehrerer erfasster Zufallsbits (ZB) als Zufallszahl (ZZ) vorgesehen ist.11. Device (1) according to any one of claims 1-10, wherein further comprises a register means (32) for storing a plurality of detected random bits (ZB) as a random number (ZZ) is provided.
12. Verfahren zum Erzeugen einer Zufallsbitfolge, bei dem ein Oszillatorsignal (OS), welches einen Jitter aufweist, mehrfach verzögert wird und die verzögerten Oszillatorsignale (Dl, D2, D3) zum Erzeugen eines Zufallssignals (ZS) logisch miteinander verknüpft werden.12. A method for generating a random bit sequence in which an oscillator signal (OS), which has a jitter, is delayed several times and the delayed oscillator signals (Dl, D2, D3) for generating a random signal (ZS) are logically linked together.
13. Verfahren zum Erzeugen einer Zufallsbitfolge, bei dem ein Oszillatorsignal (OS) , welches einen Jitter aufweist, verzögert wird und das verzögerte Oszillatorsignal (Dl, D2, D3) zum Erzeugen eines Zufallssignals (ZS) logisch mit dem Oszillatorsignal (OS) verknüpft werden.13. A method for generating a random bit sequence in which an oscillator signal (OS), which has a jitter, is delayed and the delayed oscillator signal (Dl, D2, D3) for generating a random signal (ZS) are logically linked to the oscillator signal (OS) ,
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei die folgenden Schritte durchgeführt werden:14. The method of claim 12 or 13, wherein the following steps are performed:
- Bereitstellen (Sl) eines Oszillatorsignals (OS) mit einem Jitter; - Verzögern (S2) des Oszillatorsignals (OS) zum Erzeugen von mindestens einem verzögerten Oszillatorsignal (Dl, D2, D3) ;- providing (Sl) an oscillator signal (OS) with a jitter; - delaying (S2) the oscillator signal (OS) to produce at least one delayed oscillator signal (Dl, D2, D3);
- Logisches Verknüpfen (S3) der verzögerten Oszillatorsignale (Dl, D2, D3) zum Erzeugen eines Zufallssignals (ZS) oder des Oszillatorsignals (OS) mit dem mindestens einen verzögerten Oszillatorsignal (Dl, D2, D3) ; und- Logically combining (S3) the delayed oscillator signals (Dl, D2, D3) for generating a random signal (ZS) or the Oscillator signal (OS) with the at least one delayed oscillator signal (Dl, D2, D3); and
- Abtasten (S4) des Zufallssignals (ZS) zu vorgegebenen Zeitpunkten zum Erzeugen eines Zufallsbits (ZB) .- Sampling (S4) of the random signal (ZS) at predetermined times for generating a random bit (ZB).
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 - 14, wobei die verzögerten Oszillatorsignale (Dl, D2, D3) einer XOR- Verknüpfung unterzogen werden.15. The method according to any one of claims 12-14, wherein the delayed oscillator signals (Dl, D2, D3) are subjected to an XOR operation.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 - 15, wobei auch das Oszillatorsignal (OS) mit den verzögerten Oszillatorsignalen (Dl, D2, D3) zum Erzeugen des Zufallssignals (ZS) logische verknüpft wird.16. The method according to any one of claims 12-15, wherein the oscillator signal (OS) with the delayed oscillator signals (Dl, D2, D3) for generating the random signal (ZS) is logically linked.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 - 16, wobei das Abtasten des Zufallssignals (ZS) periodisch erfolgt.17. The method according to any one of claims 12-16, wherein the sampling of the random signal (ZS) takes place periodically.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 - 17, wobei das Oszillatorsignal (OS) eine Oszillationsperiode (T) aufweist und das Oszillatorsignal (OS) maximal um eine Verzögerungszeit verzögert wird, welche geringer ist als die halbe Oszillationsperiode (T/2) .18. The method according to any one of claims 12-17, wherein the oscillator signal (OS) has an oscillation period (T) and the oscillator signal (OS) is delayed by a maximum delay time, which is less than half the oscillation period (T / 2).
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 - 16, wobei das Os- zillatorsignal (OS) ein digitales zwischen zwei logischen Pegeln (H, L) schwankendes Oszillatorsignal ist. 19. The method of claim 11, wherein the oscillator signal is a digital oscillator signal fluctuating between two logic levels.
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