WO2017116055A1 - 양자 노이즈 기반 난수생성기의 성능을 관리하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

양자 노이즈 기반 난수생성기의 성능을 관리하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2017116055A1
WO2017116055A1 PCT/KR2016/014884 KR2016014884W WO2017116055A1 WO 2017116055 A1 WO2017116055 A1 WO 2017116055A1 KR 2016014884 W KR2016014884 W KR 2016014884W WO 2017116055 A1 WO2017116055 A1 WO 2017116055A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pixel
value
performance
output
light source
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/014884
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
최정운
조석범
Original Assignee
에스케이텔레콤 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스케이텔레콤 주식회사 filed Critical 에스케이텔레콤 주식회사
Priority to CN201680028450.9A priority Critical patent/CN107615237B/zh
Priority to JP2017562336A priority patent/JP6979876B2/ja
Priority to EP16882007.4A priority patent/EP3399405B1/en
Priority to US15/570,624 priority patent/US10346136B2/en
Publication of WO2017116055A1 publication Critical patent/WO2017116055A1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/0228—Control of working procedures; Failure detection; Spectral bandwidth calculation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/0238—Details making use of sensor-related data, e.g. for identification of sensor or optical parts
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/0295—Constructional arrangements for removing other types of optical noise or for performing calibration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/10—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void
    • G01J1/20—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/08—Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
    • H04L9/0816—Key establishment, i.e. cryptographic processes or cryptographic protocols whereby a shared secret becomes available to two or more parties, for subsequent use
    • H04L9/0852—Quantum cryptography
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/08—Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
    • H04L9/0861—Generation of secret information including derivation or calculation of cryptographic keys or passwords
    • H04L9/0869—Generation of secret information including derivation or calculation of cryptographic keys or passwords involving random numbers or seeds
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L2209/00—Additional information or applications relating to cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communication H04L9/00
    • H04L2209/08—Randomization, e.g. dummy operations or using noise

Definitions

  • the present invention is a technique for securing the performance stability of the quantum noise-based random number generator (Quantum random number generator).
  • the present invention relates to a method for securing the performance stability of the random number generator based on the output value for each pixel output from each pixel according to the light intensity value of the optical signal input to each pixel.
  • Random numbers are used in various fields such as security, scientific calculations, games, lotteries, etc. In most cases, pseudo-random numbers are generated based on algorithms rather than true random numbers. do.
  • pseudorandom numbers unlike pure random numbers, have a problem that predictability exists.
  • One such quantum random number generator generates a pure random number by using shot noise or quantum shot noise, which is an uncertainty of the number of photons generated by a light source.
  • a random number generator based on shot noise of light uses a light intensity value accumulated for a specific time in each pixel as a random number. This fluctuation in the light intensity value creates randomness.
  • the mean value and the variance value of the light intensity value have a linear proportional relationship.
  • the variance which is the measure of fluctuation, is determined by the mean value, and ultimately the randomness in each pixel is determined by the mean value of the light intensity values. do.
  • the entropy output from the image sensor is determined by the mean value of the light intensity values for each pixel according to the Poisson distribution, and the quality of the randomness is determined by the determined entropy. Is determined.
  • the quantum shot noise based random number generator generates an entropic signal corresponding to entropy by using a light source and an image sensor, and performs a random number generator (RNG) post-processing process. To generate a random number.
  • RNG random number generator
  • the same random number generator module, chip due to various causes such as the characteristic difference that may occur in the manufacturing process of the light source and the image sensors, for example, the characteristics or the structure according to the manner or structure of the random number generator, external temperature, current supply
  • the entropy signals output from the image sensor may have different values. Accordingly, the quality of the random number finally outputted is changed, which causes a decrease in the performance of the random number generator.
  • the problem to be solved by the present invention is to ensure the performance stability of the random number generator based on the output value for each pixel output from each pixel according to the light intensity value of the optical signal input to each pixel.
  • the performance management apparatus of the random number generator when the optical signal emitted from the at least one light source is input to the image sensor including at least one pixel, the light intensity value of the optical signal input to each pixel An output confirmation unit for confirming an output value output from each pixel in correspondence with the; A performance analyzer for analyzing the performance of each pixel using the output value of each pixel and a predetermined statistical characteristic reference region; And a setting change unit for changing a setting value of at least one of the light source and the image sensor based on a result of analyzing the performance of each pixel.
  • the performance analyzer determines that the performance of each pixel is stable when all or some output values of the pixels are included in the statistical characteristic reference region.
  • a performance analysis result signal is generated, and when all or some output values of each pixel are not included in the statistical characteristic reference region, it is determined that the performance of each pixel is not stable, and thus a second performance analysis result signal may be generated.
  • the setting change unit may change a first setting value related to light quantity or light intensity control of the light source to stabilize performance of each pixel.
  • the setting change unit may change a second setting value related to driving control of each pixel in the image sensor in order to stabilize performance of each pixel.
  • the setting change unit when the second performance analysis result signal is generated, the setting change unit, if the uniformity of the light intensity value of the optical signal input to each pixel is not included in the predetermined uniformity determination reference range, It is possible to change the third set value related to the ROI (range of interest) control.
  • the performance analyzer determines that the electrical noise of each pixel is greater than or equal to a reference value when all or some output values of each pixel are larger than a preset noise determination reference value.
  • the setting change unit may change a fourth setting value related to the electrical noise.
  • the statistical characteristic reference region corresponds to a predetermined variation width division reference value among a range in which a fluctuation width of light intensity values accumulated for a specific time in each pixel along a Poisson distribution may be present.
  • the range can be determined.
  • after the change to the set value may further include a monitoring unit for monitoring the quality of the output value output from each pixel.
  • the operating method of the performance management apparatus of the random number generator when the optical signal emitted from the at least one light source is input to the image sensor including at least one pixel, the optical signal input to each pixel An output checking step of checking an output value outputted from each pixel in correspondence to a light intensity value; A performance analysis step of analyzing the performance of each pixel using the output value of each pixel and a predetermined statistical characteristic reference region; And a setting change step of changing a setting value of at least one of the light source and the image sensor based on a result of analyzing the performance of each pixel.
  • the setting changing step when the light source is on, all or some output values of each pixel are not included in the statistical characteristic reference region, and thus are related to light quantity or light intensity control of the light source. Changing a first set value; Changing a second set value associated with driving control of each pixel in the image sensor; And changing at least one third set value related to a range of interest (ROI) control of the image sensor.
  • ROI range of interest
  • the statistical characteristic reference region corresponds to a predetermined variation width division reference value among a range in which a fluctuation width of light intensity values accumulated for a specific time in each pixel along a Poisson distribution may be present.
  • the range can be determined.
  • the method may further include a monitoring step of monitoring the quality of the output value output from each pixel after the change to the setting value.
  • the present invention by ensuring the performance stability of the random number generator based on the output value for each pixel corresponding to the light intensity value of the light signal radiated from the light source input to each pixel, thereby minimizing the deviation between each pixel and sufficient Achieve the effect that can secure the random number continuously.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a communication environment to which a performance management apparatus for managing performance of a quantum noise-based random number generator according to an embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a performance management apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exemplary view showing an example of a statistical characteristic reference area according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation flow of securing the performance stability of the random number generator in the performance management apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • FIG. 1 is an exemplary view showing an environment to which a performance management apparatus for managing performance of a quantum noise-based random number generator according to an embodiment of the present invention is applied.
  • the random number generator 100 detects a light intensity value for a predetermined time of an optical signal emitted from a light source and input to each pixel, and generates a pure random number based on shot noise or quantum shot noise of the detected light amount. (True random number) (hereafter, random number) is generated.
  • the random number generator 100 may be a quantum random number generator (QNGN) based on quantum noise, and may be implemented in the form of a device, a module, or a chip.
  • QNGN quantum random number generator
  • At least one light source may be provided according to the size and performance of the random number generator 100, and the number of light sources is not limited.
  • the number of light sources is not limited.
  • it will be described by referring to one light source.
  • the performance management apparatus 200 is a device for securing the performance stability of the random number generator 100.
  • the ADC output value for each pixel outputted in response to the light intensity value of the optical signal radiated from the light source and input to each pixel ( The performance of each pixel is analyzed based on the output value).
  • the performance management apparatus 200 controls the setting of at least one of the light source and the image sensor, or changes the ROI (range of interest) in the image sensor based on the result of analyzing the performance of each pixel. Secure and monitor the performance stability of the random number generator (100).
  • the performance management apparatus 200 may check the input and output signals of the configuration (eg, light source, image sensor, ADC, etc.) in the random number generator 100, and configure (eg, light source, image sensor, ADC, etc.). ) Can be controlled. Details will be described later.
  • the configuration eg, light source, image sensor, ADC, etc.
  • configure eg, light source, image sensor, ADC, etc.
  • the performance management apparatus 200 may be mounted as one function block inside the random number generator 100. Alternatively, it may be implemented as a separate device to secure and monitor the performance stability of the random number generator 100.
  • the random number generator 100 detects a light intensity value, that is, light quantity, for a predetermined time of an optical signal emitted from the light source 110 and input to each pixel of the image sensor 120.
  • True random numbers (hereinafter, referred to as random numbers) are generated based on shot noise or quantum shot noise of the detected amount of light.
  • the random number generator 100 may be implemented in the form of equipment, modules, or chips.
  • the random number generator 100 may include a light source 110, an image sensor 120, an amplifier 130, and an analog-digital converter (ADC) 140.
  • ADC analog-digital converter
  • the light source 110 emits photons, for example, may continuously emit an optical signal consisting of a plurality of photons.
  • the light source 110 may emit coherent light such as a laser or the like or chaotic light such as a light emitting diode (LED). If an LED is used as the light source 110, an appropriate current may be applied within a threshold range set so that quantum noise characteristics can be maintained.
  • coherent light such as a laser or the like or chaotic light
  • LED light emitting diode
  • the image sensor 120 may be a camera module in which the image sensor 120 is mounted.
  • the image sensor 120 amplifiers a current / voltage accumulated in a specific time unit so that the random number 150 can be generated using quantum noise of the amount of light detected. Forward to 130.
  • the image sensor 120 may be implemented as a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) sensor, a charge coupled device (CCD) sensor, or the like, and another similar sensor capable of detecting an optical signal emitted from the light source 110. Can also be implemented.
  • CMOS complementary metal-oxide semiconductor
  • CCD charge coupled device
  • the image sensor 120 may include at least one pixel PI1 -PIn, and each pixel PI1 -PIn may be controlled according to a control signal.
  • the amplifier 130 amplifies the current / voltage input from the image sensor 120 and transmits the amplified current to the ADC 140.
  • the ADC 140 converts the received analog signal into a digital signal to generate a random number 150.
  • the structure of the above-described random number generator 100 can be confirmed that the related similar technology is already known in Physical Review X, 4, 031056 (2014) and the like.
  • the light intensity value accumulated for a specific time in each pixel of the image sensor 120 follows the Poisson distribution.
  • the mean and variance values of the light intensity values are linearly proportional to each other as shown in Equation 1 below.
  • m means a mean value of the light intensity value
  • sigma 2 means a variance
  • the variance which is the measure of the fluctuation of the light intensity value, is determined by the mean value, and the random number at each pixel of the image sensor 120 is, ultimately, the light intensity. It is determined by the mean value of the value.
  • the entropy output from the image sensor 120 is determined by the mean value of the light intensity values for each pixel according to the Poisson distribution, and the randomness is determined by the determined entropy. The quality of is determined.
  • the random number generator 100 generates an entropic signal corresponding to entropy using the light source 110 and the image sensor 120, and generates a random number generator (RNG) post-processing process. To generate a random number (150).
  • RNG random number generator
  • the same random number due to various causes such as a characteristic difference that may occur in the manufacturing process of the light source 110 and the image sensor 120, a characteristic according to the manner or structure of implementing the random number generator 100, external temperature, current supply, etc.
  • the generator module, the chip, or the devices Even in the generator module, the chip, or the devices, the entropic signals output from the image sensor 120 may have different values. As a result, a problem arises in that the quality of the random number finally outputted is different.
  • the value of the entropic signal (entropic signal) output from the image sensor 120 can be in a certain range regardless of the device, each pixel of the image sensor 120 is sufficient To ensure the randomness, to minimize the deviation between the pixels, and to ensure sufficient randomness as long as the light source 100 is kept on (on) It is important.
  • the random number generator 100 through the periodic monitoring / control after controlling the state of the light source 110 and the image sensor 120 We propose a method to secure the stability of the output quality.
  • the optical signal emitted from the light source 110 includes: Output checking unit 210 for checking the output value output from each pixel corresponding to the light intensity value of the optical signal input to each pixel, the performance of each pixel using the output value of each pixel and a predetermined statistical characteristic reference region
  • a performance analysis unit 220 to change the setting value so that at least one of the light source 110 and the image sensor 120 can be controlled based on a result of analyzing the performance of each pixel, and After the change to the setting value may have a configuration including a monitoring unit 240 for monitoring the output quality of each pixel.
  • the overall configuration or at least a part of the performance management apparatus 200 including the output checking unit 210, the performance analyzing unit 220, the setting changing unit 230, and the monitoring unit 240 may be in the form of a software module or a hardware module. It may be implemented or may be implemented in a combination of software modules and hardware modules.
  • the performance management apparatus 200 is output in response to the light intensity value of the optical signal radiated from the light source 110 and input to each pixel of the image sensor 120 through the above configurations.
  • the value of the entropic signal (entropic signal) output from the image sensor 120 can be output within a certain range regardless of the device, accordingly each pixel Sufficient randomness is ensured continuously while minimizing deviation.
  • each configuration in the performance management apparatus 200 for this will be described in detail.
  • the output confirmation unit 210 confirms the output value of each pixel output in correspondence with the light intensity value of the optical signal input to each pixel of the image sensor 120.
  • the output checking unit 210 detects the output value of each pixel of the image sensor 120 in the current state after confirming whether the light source 110 is on or off. .
  • the output value of each pixel may be parallel output in 8 bits, 10 bits, 16 bits, etc. for each image sensor 120, or may be serial output. It may be.
  • the output value interpreted as a digital value through the ADC 140 has a value between (0 and 1023).
  • the output checking unit 210 may check all the output values of all the pixels of the image sensor 120 according to the operator's setting, and in order to reduce time, only a part (eg, a predetermined interval) Alternatively, a specific pattern may be checked. In the following description, it is assumed that all output values for each pixel of the image sensor 120 are confirmed for convenience of description.
  • the output checking unit 210 generates a detection result signal for notifying a result of detecting the output value of each pixel of the image sensor 120.
  • the output checking unit 210 detects an output value of each pixel of the image sensor 120 and then detects an on state including the output value of each detected pixel. Generate the result signal.
  • the on-state detection result signal may include an output value of each pixel detected when the light source is on and an identifier for confirming that the light source is on.
  • the output checking unit 210 detects an output value of each pixel of the image sensor 120 and then includes an off state detection result including an output value of each detected pixel. Generate a signal.
  • the off state detection result signal may include an output value of each pixel detected when the light source is in an off state, and an identifier for confirming that the light source is in the off state.
  • the output confirmation unit 210 transmits the detection result signal to the performance analyzer 220.
  • the performance analyzer 220 analyzes the performance of each pixel using the output value of each pixel and a predetermined statistical characteristic reference region.
  • the performance analyzer 220 analyzes the performance of each pixel according to the on / off state of the light source 110 based on the detection result signal received from the output confirmation unit 210. do.
  • the performance analyzer 220 determines that the current light source 110 is in an on state. Subsequently, the performance analyzer 220 checks the output value of each pixel detected when the light source is on from the on-state detection result signal.
  • the performance analyzer 220 generates a performance result based on a result of comparing the output value of each pixel with a predetermined statistical characteristic reference region.
  • all of the output values of all the pixels of the image sensor 120 may be compared with a predetermined statistical characteristic reference area according to the operator's setting, and only a part (eg, a predetermined interval or a specific pattern) may be compared to shorten the time. It may be.
  • a predetermined statistical characteristic reference area e.g., a predetermined interval or a specific pattern
  • the statistical characteristic reference region may be a reference range for confirming whether the output value of each pixel is distributed or has sufficient fluctuation in the region maintaining the statistical characteristic of quantum shot noise. have.
  • the statistical characteristic reference region has a large value as much as possible within a section for maintaining the statistical characteristics of quantum shot noise (hereinafter, referred to as a statistical characteristic maintenance section) in order to secure excellent randomness. It is preferable to set a region having a large fluctuation width of the intensity value, but exclude a section that saturates or deviates from the quantum shot noise characteristic.
  • FIG. 4 shows an example of the statistical characteristic reference region according to the embodiment of the present invention.
  • the output value of the ADC 140 of the image sensor 120 is 10 bits will be described.
  • the statistical characteristic reference region has a light intensity value accumulated for a specific time in each pixel when the output of the image sensor 120 is 10 bits.
  • the fluctuation width is determined within (0 to 1023), the range of possible output values that can be interpreted as a digital value, and statistics of quantum shot noise over some or all of this range. Can maintain the characteristics.
  • a separate additional statistical analysis module may be included.
  • the statistical characteristic reference area is the minimum (eg, zero) and maximum (which can have when the fluctuation width of the light intensity value of each pixel along the Poisson distribution is interpreted as a digital value).
  • the statistical characteristic reference region is determined as the intervals R2 and R1 corresponding to or more than the preset variation width division reference value (for example, 100, 512, etc.) within the characteristic maintenance interval R.
  • the preset variation width division reference value for example, 100, 512, etc.
  • the method for determining the statistical characteristic reference region may be determined in various ways according to the characteristics of the random number generator.
  • variable width division reference value e.g. 100, 512, etc.
  • the high fluctuation range i.e., the large output value (e.g., the maximum value (e.g. 1023)
  • the fluctuation range Statistical characteristic reference areas R2, R1 can be determined within the division reference values (eg, 100, 512, etc.).
  • the performance analyzer 220 may compare the output value for each pixel converted into a digital value and a predetermined statistical characteristic reference region to determine the performance stability of the corresponding pixel.
  • the performance analysis unit 220 when the output value of each pixel (or any value that can represent the characteristics of the output value, such as the average of the output value) is included in the predetermined statistical characteristic reference region, the performance of each pixel is stable In operation, the first performance analysis result signal is generated.
  • the performance analyzer 220 stabilizes the performance of each pixel when the output value of each pixel (or any value that can represent the characteristics of the output value, such as an average of the output values) is not included in the predetermined statistical characteristic reference region.
  • the second performance analysis result signal is determined as not determined.
  • the second performance analysis result signal may include reference data for the setting change unit 230 to change the setting value.
  • the first performance analysis result signal is generated when the performance of each pixel is determined to be stable, and the second performance analysis result signal is determined to be transmitted when the performance of each pixel is determined to be unstable.
  • the present invention is not limited thereto.
  • a separate signal is not generated and transmitted, and only when the performance is not stable, a signal related to a set value change is generated and transmitted. It can be operated by various signal processing methods.
  • the performance analyzer 220 determines that the current light source 110 is in an off state when the off state detection result signal is received from the output confirmation unit 210. Subsequently, the performance analyzer 220 checks an output value of each pixel detected when the light source 110 is in an off state from the off state detection result signal.
  • the performance analyzer 220 checks whether the output value of each pixel is greater than a preset noise determination reference value (for example, 0 or a specific value greater than 0).
  • the performance analyzer 220 may detect the electrical noise of the image sensor 120 when the output value of each pixel is output at a value larger than the noise determination reference value.
  • the electrical noise is judged to be above the standard.
  • an electrical noise abnormal signal is generated to change a setting value for removing electrical noise, and is transmitted to the setting changing unit 230.
  • the electrical noise abnormal signal may include reference data for the setting change unit 230 to change the setting value.
  • the noise determination reference value is a reference value that is set to determine whether electrical noise is generated and may have a different value according to the setting of the operator.
  • an electrical noise abnormal signal when the output value of each pixel is larger than the preset noise determination reference value, an electrical noise abnormal signal is generated, and when the output value of each pixel is smaller than the noise determination reference value, it is referred to as generating and transmitting an electrical noise normal signal. .
  • the present invention is not limited thereto, and when electrical noise is included in a normal range, a signal related to setting value change is generated only when it is determined that electrical noise is generated without generating and transmitting a separate signal. It may be operated by various signal processing methods such as a transmission method.
  • the setting change unit 230 changes the setting value so that at least one of the light source 110 and the image sensor 120 can be controlled based on the result of analyzing the performance of each pixel.
  • the setting changer 230 indicates that the performance of each pixel is not stable when the light source 110 is in an on state. As a result, the setting value for controlling the state of at least one of the light source 110 and the image sensor 120 is changed.
  • the setting changing unit 230 changes the first setting value related to the light quantity or light intensity control of the light source 110 to stabilize the performance of each pixel.
  • the amount of current or voltage applied to 110 is changed.
  • the first setting value is not limited to a setting value of a specific configuration for controlling the current amount or the voltage amount, and may be a setting value for all configurations capable of controlling the light amount of the light source 110 in the random number generator 100. have.
  • the setting change unit 230 controls the first setting value so that the amount of current or voltage applied to the light source 110 is increased, and conversely, the output value of each pixel is high.
  • the first set value is controlled to reduce the amount of current or voltage applied to the light source 110.
  • the setting changing unit 230 changes the second setting value related to driving control of each pixel in the image sensor 120 to stabilize performance of each pixel. You can have as much fluctuation as you want.
  • the second set value may include a drive control parameter for controlling the sensitivity of each pixel, such as analog gain, exposure time, etc. of the image sensor 120, but is not limited thereto.
  • Other parameters may be included so that the output value of the pixel included in the desired area among the plurality of pixels constituting the image sensor 120 can be output as much as desired.
  • control may be performed by changing the first set value related to the current amount or voltage amount control of the light source 110.
  • the setting changing unit 230 is input to each pixel It is determined that the light intensity value of the optical signal is not as uniform as desired, so that the third setting value related to the ROI (range of interest) control of the image sensor 120 is changed so that the light intensity value of the optical signal is uniformly input. You can also select and use only the region.
  • the third setting value may include all parameters (eg, starting point setting, length setting, etc.) for selecting only a specific region desired by the user among the entire regions in the image sensor 120.
  • the uniformity determination reference range is a reference value set to determine a uniform degree of the light intensity value of the optical signal input to each pixel and may have a different value depending on the setting by the operator.
  • the ROI (range of interest) is changed by designating a horizontal start point, a vertical start point, a horizontal length, and a vertical length that can distinguish a specific region into which the light intensity value of the optical signal is uniformly input. This can be changed by controlling the register value of the sensor 120.
  • the setting changing unit 230 includes pixels in which light intensity values of the optical signal are uniformly input by checking output values of pixels arranged at a predetermined interval or pattern among the plurality of pixels of the image sensor 120. Determine the area to be a specific area.
  • the setting changing unit 230 divides the specific area into an area to be used in the image sensor 120, divides the remaining area other than the specific area into an area to be discarded, and determines the specific area as an ROI.
  • the method of determining the ROI is generally used. However, since there may be some limiting factors in specifying the starting point or length, in some cases, it may be possible to designate a plurality of regions or even a non-rectangular shape. Can be.
  • the setting changer 230 indicates that the electrical noise is greater than or equal to a reference level when the light source 110 is in an off state.
  • the relevant fourth set value is changed.
  • the fourth set value may include an offset value, an analog gain, an exposure time, etc. of the image sensor 120, but is not limited thereto and may remove electrical noise. If possible, other parameters may be included.
  • the monitoring unit 240 monitors the quality of the output value of each pixel after changing the setting value so that at least one of the light source 110 and the image sensor 120 can be controlled.
  • the monitoring unit 240 periodically performs a state monitoring and additional adjustment accordingly.
  • the setting of the monitoring period may be set based on various units such as 1 msec, 1 second, 1 minute, etc. according to hardware characteristics.
  • the monitoring unit 240 includes the light source 110 and the image sensor.
  • a warning signal is generated to indicate that the setting value change for at least one of the 120 should be performed again.
  • the operation of the random number generator 100 may be temporarily suspended, and warm booting or cold booting may be performed.
  • a device for example, a test module that tests the quality of the output value of each pixel detects an abnormal symptom, a warning signal is generated. It generates and controls so that the setting value for at least one of the light source 110 and the image sensor 120 can be changed again.
  • the above performance analysis, configuration change, and monitoring functions can be used to ensure that the initial light intensity state at the first boot of the random number generator is kept close to a stable value (eg, median 512) within the statistical characteristic reference area. It may be.
  • the output checking unit 210 confirms the output value of each pixel output in correspondence with the light intensity value of the optical signal input to each pixel of the image sensor 120 (S100).
  • the output checking unit 210 detects the output value of each pixel of the image sensor 120 in the current state after confirming whether the light source 110 is on or off.
  • the output checking unit 210 detects an output value of each pixel of the image sensor 120 and then detects an on state including the output value of each detected pixel. Generates a result signal, and when the current light source 110 is off (off), after detecting the output value of each pixel of the image sensor 120 generates an off state detection result signal including the output value of each detected pixel do.
  • the output checking unit 210 transmits the detection result signal to the performance analyzing unit 220.
  • the performance analyzer 220 determines whether the light source 110 is on (S101) based on the detection result signal (S101).
  • step S101 when the detection result signal is an on state detection result signal, the performance analyzer 220 determines that the light source 110 is currently on, and the light source is turned on. ), Check the output value of each detected pixel.
  • the performance analyzer 220 determines whether the output value of each pixel is included in the predetermined statistical characteristic reference region (S102).
  • the statistical characteristic reference region may be a reference range for confirming whether the output value of each pixel is distributed or has sufficient fluctuation in the region maintaining the statistical characteristic of quantum shot noise. have.
  • the performance analyzer 220 determines that the performance of each pixel is not stable and generates a second performance analysis result signal. Then, it is transmitted to the setting change unit 230 (S103).
  • the second performance analysis result signal may include reference data for the setting change unit 230 to change the setting value.
  • the setting changer 230 may not stabilize the performance of each pixel when the light source 110 is in an on state. And a set value so that at least one state of the image sensor 120 can be controlled (S104).
  • the setting changing unit 230 changes the first setting value related to the light quantity or light intensity control of the light source 110 to stabilize the performance of each pixel.
  • the amount of current or voltage applied to 110 is changed.
  • the first setting value is not limited to a setting value of a specific configuration for controlling the current amount or the voltage amount, and may be a setting value for all configurations capable of controlling the light amount of the light source 110 in the random number generator 100. have.
  • the setting change unit 230 controls the first setting value so that the amount of current or voltage applied to the light source 110 is increased, and conversely, the output value of each pixel is high.
  • the first set value is controlled to reduce the amount of current or voltage applied to the light source 110.
  • the setting changing unit 230 changes the second setting value related to driving control of each pixel in the image sensor 120 to stabilize performance of each pixel. You can have as much fluctuation as you want.
  • the second set value may include a drive control parameter for controlling the sensitivity of each pixel, such as analog gain, exposure time, etc. of the image sensor 120, but is not limited thereto.
  • Other parameters may be included so that the output value of the pixel included in the desired area among the plurality of pixels constituting the image sensor 120 can be output as much as desired.
  • the setting changing unit 230 is input to each pixel It is determined that the light intensity value of the optical signal is not as uniform as desired, so that the third setting value related to the ROI (range of interest) control of the image sensor 120 is changed so that the light intensity value of the optical signal is uniformly input. Only an area may be selected and used (S105).
  • the third setting value may include all parameters (eg, starting point setting, length setting, etc.) for selecting only a specific region desired by the user among the entire regions in the image sensor 120.
  • the setting changing unit 230 includes pixels in which light intensity values of the optical signal are uniformly input by checking output values of pixels arranged at a predetermined interval or pattern among the plurality of pixels of the image sensor 120. Determine the area to be a specific area.
  • the setting changing unit 230 divides the specific area into an area to be used in the image sensor 120, divides the remaining area other than the specific area into an area to be discarded, and determines the specific area as an ROI.
  • the monitoring unit 240 may change the output value of each pixel after the setting value is changed or the ROI (range of interest) is controlled so that at least one of the light source 110 and the image sensor 120 can be controlled. Perform a function of monitoring the quality (S106).
  • step S102 If it is determined in step S102 that the output value for each pixel is included in the predetermined statistical characteristic reference region, the performance analyzer 220 determines that the performance of each pixel is stable (S107), and then the monitoring unit ( 240, the periodic state monitoring process of step S106 is performed.
  • step S101 when it is determined in step S101 that the detection result signal is the off state detection result signal, the performance analysis unit 220 determines that the light source 110 is currently in an off state, and the light source is off. In operation S108, the output value of each detected pixel is checked.
  • the performance analyzer 220 checks whether an output value of each pixel is output as a value larger than a preset noise determination reference value (eg, 0 or a specific value greater than 0) (S109).
  • a preset noise determination reference value eg, 0 or a specific value greater than 0
  • the performance analyzer 220 may perform an image sensor 120. It is determined that the electrical noise (electrical noise) of the reference or more, and generates an electrical noise abnormal signal to change the setting value for the removal of the electrical noise, and transmits it to the setting changing unit 230 (S110).
  • the electrical noise abnormal signal may include reference data for the setting change unit 230 to change the setting value.
  • the setting changer 230 is a fourth noise associated with the electrical noise because the electrical noise is higher than a reference value when the light source 110 is in an off state.
  • the set value is changed (S111).
  • the fourth set value may include an offset value, an analog gain, an exposure time, etc. of the image sensor 120, but is not limited thereto and may remove electrical noise. If possible, other parameters may be included.
  • step S109 when the light source 110 is in the off state as a result of the determination in step S109, when the output value of each pixel is output to a value smaller than the noise determination reference value, the electrical noise of the image sensor 120 ) Is determined to be included in the normal range as the reference or less, and then the monitoring unit 240 performs a periodic state monitoring process of step 106.
  • the operation flow to secure the performance stability of the random number generator 100 can be used for the quality test in the step of manufacturing QRNG and ensuring the quality stability in the drive, without being limited thereto.
  • it can be applied to all the steps related to securing performance stability of QRNG (e.g. pre-launch step).
  • the value of the entropic signal output from the image sensor can be output within a certain range regardless of the device, thereby achieving the effect that the sufficient random number is continuously secured while minimizing the deviation between each pixel.
  • Implementations of the subject matter described in this specification may be implemented in digital electronic circuitry, computer software, firmware or hardware including the structures and structural equivalents disclosed herein, or one or more of them. It can be implemented in combination. Implementations of the subject matter described herein are one or more computer program products, ie one or more modules pertaining to computer program instructions encoded on a program storage medium of tangible type for controlling or by the operation of a processing system. Can be implemented.
  • the computer readable medium may be a machine readable storage device, a machine readable storage substrate, a memory device, a composition of materials affecting a machine readable propagated signal, or a combination of one or more thereof.
  • system encompasses all the instruments, devices, and machines for processing data, including, for example, programmable processors, computers, or multiple processors or computers.
  • the processing system may include, in addition to hardware, code that forms an execution environment for a computer program on demand, such as code constituting processor firmware, a protocol stack, a database management system, an operating system, or a combination of one or more thereof. .
  • Computer programs may be written in any form of programming language, including compiled or interpreted languages, or a priori or procedural languages. It can be deployed in any form, including components, subroutines, or other units suitable for use in a computer environment. Computer programs do not necessarily correspond to files in the file system.
  • a program may be in a single file provided to the requested program, in multiple interactive files (eg, a file that stores one or more modules, subprograms, or parts of code), or part of a file that holds other programs or data. (Eg, one or more scripts stored in a markup language document).
  • the computer program may be deployed to run on a single computer or on multiple computers located at one site or distributed across multiple sites and interconnected by a communication network.
  • Computer-readable media suitable for storing computer program instructions and data include, for example, semiconductor memory devices such as EPROM, EEPROM, and flash memory devices, such as magnetic disks such as internal hard disks or external disks, magneto-optical disks, and CDs. It may include all types of nonvolatile memory, media and memory devices, including -ROM and DVD-ROM disks.
  • semiconductor memory devices such as EPROM, EEPROM, and flash memory devices, such as magnetic disks such as internal hard disks or external disks, magneto-optical disks, and CDs. It may include all types of nonvolatile memory, media and memory devices, including -ROM and DVD-ROM disks.
  • the processor and memory can be supplemented by or integrated with special purpose logic circuitry.
  • Implementations of the subject matter described herein may include, for example, a backend component such as a data server, or include a middleware component such as, for example, an application server, or a web browser or graphical user, for example, where a user may interact with the implementation of the subject matter described herein. It may be implemented in a computing system that includes a front end component, such as a client computer with an interface, or any combination of one or more of such back end, middleware or front end components. The components of the system may be interconnected by any form or medium of digital data communication such as, for example, a communication network.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Abstract

본 발명은, 광원으로부터 방사되어 각 픽셀로 입력되는 광신호의 광세기값에 대응하여 출력되는 각 픽셀 별 출력값을 기반으로 난수생성기의 성능 안정성을 확보함으로써, 이미지센서로부터 출력되는 엔트로피 신호(entropic signal)의 값이 기기에 상관없이 일정 범위 내에서 출력될 수 있으며, 그에 따라 각 픽셀 간 편차를 최소화하면서도 충분한 난수성이 지속적으로 유지될 수 있는 양자 노이즈 기반 난수생성기의 성능을 관리하기 위한 장치 및 방법을 제안한다.

Description

양자 노이즈 기반 난수생성기의 성능을 관리하기 위한 장치 및 방법
본 발명은, 양자 노이즈 기반 난수생성기(Quantum random number generator)의 성능 안정성을 확보하기 위한 기술이다.
더욱 상세하게는, 본 발명은, 각 픽셀로 입력되는 광신호의 광세기값에 따라 각 픽셀로부터 출력되는 각 픽셀 별 출력값을 기반으로 난수생성기의 성능 안정성을 확보하기 위한 방안에 관한 것이다.
난수(random number)는 보안, 과학적 계산, 게임, 복권 등의 다양한 분야에 사용되며, 대부분의 경우에는 순수난수(True random number)가 아닌 알고리즘 기반으로 생성되는 의사난수(Pseudo-random number)가 사용된다.
하지만, 의사난수는, 순수난수와 달리, 예측가능성이 존재한다는 문제가 있다.
최근에는 의사난수가 아닌 순수난수를 생성하는 순수난수 생성기(True random number generator)에 대한 다양한 연구가 진행되고 있으며, 특히 양자 현상을 이용하여 순수난수를 생성하는 난수생성기(Quantum random number generator)가 주목받고 있다.
이러한 양자 난수생성기 중 하나는, 광원에서 발생한 광자 수의 불확정도인 샷 노이즈(shot noise 또는 quantum shot noise)를 이용하여, 순수난수를 생성한다.
샷노이즈 기반의 난수생성기 구현 시, CMOS 센서(sensor) 또는 CCD 센서(sensor) 등의 이미지센서(image sensor)를 이용하는 기술이 최근 등장하였다(논문: Physical Review X, 4, 031056 (2014) 참고).
좀 더 구체적으로, 빛의 샷노이즈에 기반한 난수생성기는, 각 픽셀에서 특정 시간 동안 누적된 광세기값을 난수로 사용한다. 이 광세기값의 변동(fluctuation)이 난수성(randomness)을 만든다.
특히, 각 픽셀에서 특정 시간 동안 누적된 광세기값은, 포아송 분포(Poisson distribution)을 따르기 때문에, 광세기값의 평균(mean)값과 분산(variance)값이 선형 비례 관계를 갖는다. 이러한 이유로, 변동(fluctuation)에 대한 측정자(measure)인 분산(variance)은, 평균(mean)값에 의해 정해지고, 결국 각 픽셀에서의 난수성은 광세기값의 평균(mean)값에 의해 결정된다.
따라서, 이미지센서로부터 출력되는 엔트로피(entropy)는, 포아송 분포(Poisson distribution)에 따른 각 픽셀 별 광세기값의 평균(mean)값에 의해서 결정되며, 결정된 엔트로피(entropy)에 의해 난수성의 품질이 결정된다.
즉, 각 픽셀 별 광세기값의 평균(mean)값이 증가하면, 분산이 증가하고, 각 픽셀 별 광세기값의 변동(fluctuation)이 커지며, 엔트로피(entropy)가 증가하여 난수성의 품질이 향상된다.
한편, 각 픽셀 별 광세기값의 평균(mean)값이 감소하면, 분산이 감소하고, 각 픽셀 별 광세기값의 변동(fluctuation)이 작아지며, 엔트로피(entropy)가 감소하여 난수성의 품질이 감소한다.
이에, 양자 샷노이즈 기반의 난수생성기는, 광원과 이미지센서를 이용함으로써 엔트로피(entropy)에 대응하는 엔트로피 신호(entropic signal)를 생성하고, RNG(Random Number Generator) 후처리 단계(post-processing)를 수행하여 난수를 생성한다.
그러나, 광원과 이미지센서들의 제조공정에서 발생할 수 있는 특성 차이, 예를 들어, 난수생성기를 구현하는 방식 또는 구조에 따른 특성, 외부 온도, 전류 공급 등과 같은 다양한 원인으로 인해, 동일한 난수생성기 모듈, 칩, 또는 기기들이라도 이미지센서로부터 출력되는 엔트로피 신호(entropic signal)들이 각기 다른 값을 갖게 될 수 있다. 이에 따라, 최종적으로 출력되는 난수의 품질이 달라지며, 이는 난수생성기의 성능이 저하되는 원인이 된다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 각 픽셀로 입력되는 광신호의 광세기값에 따라 각 픽셀로부터 출력되는 각 픽셀 별 출력값을 기반으로 난수생성기의 성능 안정성을 확보하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 난수생성기의 성능관리장치는, 적어도 하나의 광원으로부터 방사되는 광신호가 적어도 하나의 픽셀을 포함하는 이미지센서로 입력되는 경우, 각 픽셀로 입력되는 광신호의 광세기값에 대응하여 상기 각 픽셀로부터 출력되는 출력값을 확인하는 출력확인부; 상기 각 픽셀의 출력값과 기 설정된 통계특성기준영역을 이용하여 상기 각 픽셀의 성능을 분석하는 성능분석부; 및 상기 각 픽셀의 성능을 분석한 결과에 기초하여, 상기 광원 및 상기 이미지센서 중 적어도 하나에 대한 설정값을 변경하는 설정변경부를 포함한다.
구체적으로, 상기 성능분석부는, 상기 광원이 온(on) 상태인 경우, 상기 각 픽셀의 전체 또는 일부 출력값이 상기 통계특성기준영역에 포함되는 경우, 상기 각 픽셀의 성능이 안정된 것으로 판단하여 제1 성능분석결과신호를 생성하며, 상기 각 픽셀의 전체 또는 일부 출력값이 상기 통계특성기준영역에 포함되지 않는 경우, 상기 각 픽셀의 성능이 안정되지 않은 것으로 판단하여 제2 성능분석결과신호를 생성할 수 있다.
구체적으로, 상기 설정변경부는, 상기 제2 성능분석결과신호가 생성되는 경우, 상기 각 픽셀의 성능 안정화를 위해 상기 광원의 광량 또는 광세기 제어와 관련되는 제1 설정값을 변경할 수 있다.
구체적으로, 상기 설정변경부는, 상기 제2 성능분석결과신호가 생성되는 경우, 상기 각 픽셀의 성능 안정화를 위해 상기 이미지센서 내 상기 각 픽셀의 구동제어와 관련되는 제2 설정값을 변경할 수 있다.
구체적으로, 상기 설정변경부는, 상기 제2 성능분석결과신호가 생성되는 경우, 상기 각 픽셀로 입력되는 광신호의 광세기값의 균일도가 기 설정된 균일도판단기준범위에 포함되지 않으면, 상기 이미지센서의 ROI(range of interest) 제어와 관련되는 제3 설정값을 변경할 수 있다.
구체적으로, 상기 성능분석부는, 상기 광원이 오프(off) 상태인 경우, 상기 각 픽셀의 전체 또는 일부 출력값이 기 설정된 노이즈판단기준값 보다 큰 값인 경우, 상기 각 픽셀의 전기적 노이즈가 기준 이상인 것으로 판단하며, 상기 설정변경부는, 상기 전기적 노이즈와 관련되는 제4 설정값을 변경할 수 있다.
구체적으로, 상기 통계특성기준영역은, 포아송 분포(Poisson distribution)를 따르는 상기 각 픽셀에 특정 시간 동안 누적된 광세기값의 변동(fluctuation) 폭이 가질 수 있는 범위 중 기 설정된 변동폭구분기준값 이상에 해당하는 범위로 결정될 수 있다.
구체적으로, 상기 설정값에 대한 변경 이후 상기 각 픽셀로부터 출력되는 출력값의 품질을 모니터링하는 모니터링부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 난수생성기의 성능관리장치의 동작방법은, 적어도 하나의 광원으로부터 방사되는 광신호가 적어도 하나의 픽셀을 포함하는 이미지센서로 입력되는 경우, 각 픽셀로 입력되는 광신호의 광세기값에 대응하여 상기 각 픽셀로부터 출력되는 출력값을 확인하는 출력확인단계; 상기 각 픽셀의 출력값과 기 설정된 통계특성기준영역을 이용하여 상기 각 픽셀의 성능을 분석하는 성능분석단계; 및 상기 각 픽셀의 성능을 분석한 결과에 기초하여, 상기 광원 및 상기 이미지센서 중 적어도 하나에 대한 설정값을 변경하는 설정변경단계를 포함한다.
구체적으로, 상기 설정변경단계는, 상기 광원이 온(on) 상태인 경우, 상기 각 픽셀의 전체 또는 일부 출력값이 상기 통계특성기준영역에 포함되지 않으면, 상기 광원의 광량 또는 광세기 제어와 관련되는 제1 설정값을 변경하는 단계; 상기 이미지센서 내 상기 각 픽셀의 구동제어와 관련되는 제2 설정값을 변경하는 단계; 및 상기 이미지센서의 ROI(range of interest) 제어와 관련되는 제3 설정값을 변경하는 단계 중 적어도 하나를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 통계특성기준영역은, 포아송 분포(Poisson distribution)를 따르는 상기 각 픽셀에 특정 시간 동안 누적된 광세기값의 변동(fluctuation) 폭이 가질 수 있는 범위 중 기 설정된 변동폭구분기준값 이상에 해당하는 범위로 결정될 수 있다.
구체적으로, 상기 설정값에 대한 변경 이후 상기 각 픽셀로부터 출력되는 출력값의 품질을 모니터링하는 모니터링단계를 더 포함할 수 있다.
이에, 본 발명은, 광원으로부터 방사되어 각 픽셀로 입력되는 광신호의 광세기값에 대응하여 출력되는 각 픽셀 별 출력값을 기반으로 난수생성기의 성능 안정성을 확보함으로써, 각 픽셀 간 편차를 최소화하면서도 충분한 난수성을 지속적으로 확보할 수 있는 효과를 성취한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자 노이즈 기반 난수생성기의 성능을 관리하는 성능관리장치가 적용될 통신 환경을 보여주는 예시도이다.
도 2는 난수생성기의 기본적인 컨셉을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 성능관리장치의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 통계특성기준영역에 대한 일례를 보여주는 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 성능관리장치에서 난수생성기의 성능 안정성을 확보하는 동작 흐름을 보여주는 흐름도이다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예들을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자 노이즈 기반 난수생성기의 성능을 관리하는 성능관리장치가 적용될 환경을 보여주는 예시도이다.
난수생성기(100)는, 광원으로부터 방사되어 각 픽셀로 입력되는 광신호의 소정 시간 동안의 광세기값을 검출하며, 검출한 광량에 대한 샷노이즈(shot noise 또는 quantum shot noise)를 기반으로 순수난수(True random number)(이하, 난수)를 생성한다.
이러한 난수생성기(100)는, 양자 노이즈를 기반으로 하는 양자난수생성기(Quantum Random Number Generator, QRNG)일 수 있으며, 장비, 모듈 또는 칩(chip) 형태로 구현될 수 있다.
이때, 난수생성기(100)의 크기 및 성능에 따라 적어도 하나의 광원이 구비될 수 있으며, 광원의 개수는 제한되지 않는다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 광원이 1개인 것으로 언급하여 설명하도록 하겠다.
성능관리장치(200)는, 난수생성기(100)의 성능 안정성을 확보하기 위한 장치로서, 특히 광원으로부터 방사되어 각 픽셀로 입력되는 광신호의 광세기값에 대응하여 출력되는 각 픽셀 별 ADC 출력값(이하, 출력값)을 기반으로 각 픽셀 별 성능을 분석한다.
그리고, 성능관리장치(200)는, 각 픽셀 별 성능을 분석한 결과에 기초하여, 광원 및 이미지센서 중 적어도 하나의 설정(setting)을 제어하거나, 이미지센서 내 ROI(range of interest)를 변경하여 난수생성기(100)의 성능 안정성을 확보 및 모니터링한다.
이를 위해, 성능관리장치(200)는, 난수생성기(100) 내 구성(예: 광원, 이미지센서, ADC 등)의 입력 및 출력신호를 확인할 수 있으며, 구성(예: 광원, 이미지센서, ADC 등)의 설정값을 제어할 수 있다. 구체적인 내용은 후술한다.
성능관리장치(200)는, 난수생성기(100) 내부에 하나의 function block으로서 탑재될 수다. 또는, 별도의 장치로 구현되어 난수생성기(100)의 성능 안정성을 확보 및 모니터링할 수 있다.
이하에서는, 난수생성기(100)의 기본 구조에 대해 간단히 설명한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 난수생성기(100)는, 광원(110)으로부터 방사되어 이미지센서(120)의 각 픽셀로 입력되는 광신호의 소정 시간 동안의 광세기값, 즉 광량을 검출하며, 검출한 광량에 대한 샷노이즈(shot noise 또는 quantum shot noise)를 기반으로 순수난수(True random number)(이하, 난수)를 생성한다. 난수생성기(100)는, 장비, 모듈 또는 칩(chip) 형태로 구현될 수 있다.
난수생성기(100)는, 광원(110), 이미지센서(120), 증폭기(130) 및 ADC(analog-digital converter)(140)를 포함할 수 있다.
광원(110)은, 광자를 방사하며, 예컨대 다수의 광자로 이루어진 광신호를 연속적으로 방사할 수 있다.
광원(110)은, 레이저(laser) 등과 같은 간섭광(coherent light) 또는 LED(light emitting diode) 등과 같은 혼돈광(chaotic light)을 방사할 수 있다. 만일, 광원(110)으로 LED가 사용되는 경우, 양자 노이즈 특성이 유지될 수 있도록 설정된 임계범위 내에서 적정 전류를 인가할 수 있다.
이미지센서(120)는, 이미지센서(120)가 장착된 카메라 모듈일 수 있으며, 검출되는 광량의 양자 노이즈를 이용하여 난수(150)가 생성될 수 있도록 특정 시간 단위로 누적된 전류/전압을 증폭기(130)로 전달한다.
이때, 이미지센서(120)는, CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 센서 및 CCD(charge coupled device) 센서 등으로 구현될 수 있으며, 광원(110)으로부터 방사되는 광신호를 검출할 수 있는 다른 유사 센서들로도 구현될 수 있다.
이미지센서(120)는, 적어도 하나의 픽셀(PI1-PIn)을 포함하며, 각 픽셀(PI1-PIn)은 제어신호에 따라 제어될 수 있다.
증폭기(130)는, 이미지센서(120)로부터 입력되는 전류/전압을 증폭한 다음 ADC(140)로 전송한다.
ADC(140)는, 증폭기(130)를 통해 특정 시간 단위로 누적된 전류/전압이 증폭되어 아날로그 신호로 수신되면, 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 난수(150)를 생성한다.
전술한 난수생성기(100)의 구조는 관련된 유사 기술이 Physical Review X, 4, 031056 (2014) 등에 이미 공지된 것을 확인할 수 있다.
난수생성기(100)를 통해 난수(150)가 생성되는 경우, 이미지센서(120)의 각 픽셀에 특정 시간 동안 누적된 광세기값이 포아송 분포(Poisson distribution)을 따른다. 광세기값의 평균(mean)값과 분산(variance)값은 수학식 1과 같이 선형 비례 관계이다.
Figure PCTKR2016014884-appb-M000001
여기서, m은 광세기값의 평균(mean)값을 의미하며, σ2 은 분산(variance)을 의미한다.
이러한 이유로, 광세기값의 변동(fluctuation)에 대한 측정자(measure)인 분산(variance)은 평균(mean)값에 의해 정해지고, 이미지센서(120)의 각 픽셀에서의 난수성은, 결국 광세기값의 평균(mean)값에 의해 결정된다.
따라서, 이미지센서(120)로부터 출력되는 엔트로피(entropy)는, 포아송 분포(Poisson distribution)에 따른 각 픽셀 별 광세기값의 평균(mean)값에 의해서 결정되며, 결정된 엔트로피(entropy)에 의해 난수성의 품질이 결정된다.
즉, 각 픽셀 별 광세기값의 평균(mean)값이 증가하면, 분산이 증가하고, 각 픽셀 별 광세기값의 변동(fluctuation)이 커지며, 엔트로피(entropy)가 증가하여 난수성의 품질이 향상된다.
한편, 각 픽셀 별 광세기값의 평균(mean)값이 감소하면, 분산이 감소하고, 각 픽셀 별 광세기값의 변동(fluctuation)이 작아지며, 엔트로피(entropy)가 감소하여 난수성의 품질이 감소한다.
난수생성기(100)는 광원(110)과 이미지센서(120)를 이용하여 엔트로피(entropy)에 대응하는 엔트로피 신호(entropic signal)를 생성하고, RNG(Random Number Generator) 후처리 단계(post-processing)를 수행하여 난수(150)를 생성한다.
그러나, 광원(110)과 이미지센서(120)의 제조공정에서 발생할 수 있는 특성 차이, 난수생성기(100)를 구현하는 방식 또는 구조에 따른 특성, 외부 온도, 전류 공급 등 다양한 원인으로 인해, 동일한 난수생성기 모듈, 칩, 또는 기기들이라도 이미지센서(120)로부터 출력되는 엔트로피 신호(entropic signal)들이 각기 다른 특성의 값을 가질 수 있다. 그 결과 최종적으로 출력되는 난수성의 품질이 상이하게 되는 문제가 발생한다.
이러한 문제점을 해소하기 위해서는, 이미지센서(120)로부터 출력되는 엔트로피 신호(entropic signal)의 값(value)이 기기에 상관없이 일정 범위에 있을 수 있도록 하고, 이미지센서(120)의 각 픽셀이 충분한 난수성(randomness)를 확보할 수 있도록 하고, 픽셀(pixel) 간의 편차를 최소화 하며, 광원(100)이 온(on) 상태가 유지되는 한 계속해서 충분한 난수성(randomness)을 확보할 수 있도록 하는 것이 중요하다.
이에, 본 발명에서는, 각기 다른 난수생성기가 다양한 성능 안정성 저하원인의 영향을 받는 경우에도, 광원(110) 및 이미지센서(120)의 상태를 제어한 후 주기적인 모니터링/제어를 통해 난수생성기(100)의 출력 품질에 대한 안정성을 확보하기 위한 방안을 제안하고자 한다.
이하에서는, 도 3을 참조하여 난수생성기(100)의 성능 안정성을 확보하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 성능관리장치(200)의 구성을 구체적으로 설명하도록 하겠다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 성능관리장치(200)는, 광원(110)으로부터 방사되는 광신호가 적어도 하나의 픽셀을 포함하는 이미지센서(120)로 입력되는 경우, 각 픽셀로 입력되는 광신호의 광세기값에 대응하여 각 픽셀로부터 출력되는 출력값을 확인하는 출력확인부(210), 각 픽셀의 출력값과 기 설정된 통계특성기준영역을 이용하여 각 픽셀의 성능을 분석하는 성능분석부(220), 각 픽셀의 성능을 분석한 결과에 기초하여 광원(110) 및 이미지센서(120) 중 적어도 하나가 제어될 수 있도록 설정값을 변경하는 설정변경부(230), 및 설정값에 대한 변경 이후 각 픽셀의 출력 품질을 모니터링하는 모니터링부(240)를 포함하는 구성을 가질 수 있다.
이상의 출력확인부(210), 성능분석부(220), 설정변경부(230) 및 모니터링부(240)를 포함하는 성능관리장치(200)의 전체 구성 내지는 적어도 일부는 소프트웨어 모듈 또는 하드웨어 모듈 형태로 구현되거나, 또는 소프트웨어 모듈과 하드웨어 모듈이 조합된 형태로도 구현될 수 있다.
결국, 본 발명이 일 실시예에 따른 성능관리장치(200)는 위 구성들을 통해 광원(110)으로부터 방사되어 이미지센서(120)의 각 픽셀로 입력되는 광신호의 광세기값에 대응하여 출력되는 각 픽셀 별 출력값을 기반으로 난수생성기의 성능 안정성을 확보함으로써, 이미지센서(120)로부터 출력되는 엔트로피 신호(entropic signal)의 값이 기기에 상관없이 일정 범위 내에서 출력될 수 있으며, 그에 따라 각 픽셀 간 편차를 최소화하면서도 충분한 난수성이 지속적으로 확보된다. 이하에서는 이를 위한 성능관리장치(200) 내 각 구성에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
출력확인부(210)는, 이미지센서(120)의 각 픽셀로 입력되는 광신호의 광세기값에 대응하여 출력되는 각 픽셀의 출력값을 확인한다.
보다 구체적으로, 출력확인부(210)는, 광원(110)이 온(on) 상태인지 또는 오프(off) 상태인지를 확인한 후 현재 상태에서의 이미지센서(120)의 각 픽셀의 출력값을 검출한다.
여기서, 각 픽셀의 출력값은, 이미지센서(120) 마다 8 비트(bit), 10 비트(bit), 16 비트(bit) 등으로 병렬 출력(parallel output)될 수도 있고, 시리얼 출력(serial output)될 수도 있다.
이처럼 병렬 출력(parallel output) 또는 시리얼 출력(serial output)로 출력되더라도 각 픽셀의 출력값은, 결국 일정 범위의 디지털 값(digital value)로 해석된다.
예를 들어, 각 픽셀의 출력이 10 비트(bit)인 경우에는, ADC(140)를 통해 디지털 값(digital value)로 해석되는 출력값이 (0 ~ 1023) 사이의 값을 갖는다.
각 픽셀의 출력값을 검출할 때, 출력확인부(210)는, 운용자의 설정에 따라 이미지센서(120)의 전체 픽셀에 대한 출력값을 모두 확인할 수도 있고, 시간을 단축하기 위해 일부만(예: 일정 간격 또는 특정패턴(pattern)) 확인할 수도 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 이미지센서(120)의 각 픽셀에 대한 출력값을 모두 확인하는 것으로 가정하여 설명한다.
이후, 출력확인부(210)는, 이미지센서(120)의 각 픽셀의 출력값을 검출한 결과를 알리기 위한 검출결과신호를 생성한다.
즉, 출력확인부(210)는, 현재 광원(110)이 온(on) 상태인 경우, 이미지센서(120)의 각 픽셀의 출력값을 검출한 후 검출된 각 픽셀의 출력값을 포함하는 온상태검출결과신호를 생성한다.
여기서, 온상태검출결과신호에는, 광원이 온(on) 상태일 때 검출된 각 픽셀의 출력값 및 광원이 온(on) 상태임을 확인할 수 있는 식별자 등이 포함될 수 있다.
한편, 출력확인부(210)는, 광원(110)이 오프(off) 상태인 경우, 이미지센서(120)의 각 픽셀의 출력값을 검출한 후 검출된 각 픽셀의 출력값을 포함하는 오프상태검출결과신호를 생성한다.
여기서, 오프상태검출결과신호에는, 광원이 오프(off) 상태일 때 검출된 각 픽셀의 출력값 및 광원이 오프(off) 상태임을 확인할 수 있는 식별자 등이 포함될 수 있다.
이처럼 광원의 온(on)/오프(off) 상태에 따른 검출결과신호가 생성되면, 출력확인부(210)는, 검출결과신호를 성능분석부(220)로 전달한다.
성능분석부(220)는, 각 픽셀의 출력값과 기 설정된 통계특성기준영역을 이용하여 각 픽셀의 성능을 분석한다.
보다 구체적으로, 성능분석부(220)는, 출력확인부(210)로부터 수신되는 검출결과신호에 기초하여 광원(110)의 온(on)/오프(off) 상태에 따른 각 픽셀의 성능을 분석한다.
먼저, 광원(110)이 온(on) 상태일 때 각 픽셀의 성능을 분석하는 과정에 대하여 설명한다.
성능분석부(220)는, 출력확인부(210)로부터 온상태검출결과신호가 수신되는 경우, 현재 광원(110)이 온(on) 상태인 것으로 판단한다. 이어서, 성능분석부(220)는, 온상태검출결과신호로부터 광원이 온(on) 상태일 때 검출된 각 픽셀의 출력값을 확인한다.
이후, 성능분석부(220)는, 각 픽셀의 출력값과 기 설정된 통계특성기준영역을 비교한 결과에 기초하여 성능결과를 생성한다.
이때, 운용자의 설정에 따라 이미지센서(120)의 전체 픽셀에 대한 출력값을 모두 기 설정된 통계특성기준영역과 비교할 수도 있고, 시간을 단축하기 위해 일부만(예: 일정 간격 또는 특정패턴(pattern)) 비교할 수도 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 이미지센서(120)의 각 픽셀에 대한 출력값과 기 설정된 통계특성기준영역을 모두 비교하는 것으로 가정하여 설명하도록 하겠다.
여기서, 통계특성기준영역은, 양자 샷노이즈(quantum shot noise)의 통계 특성을 유지하고 있는 영역에 각 픽셀의 출력값이 분포하고 있는지 또는 충분한 변동성(fluctuation)을 갖고 있는지를 확인하기 위한 기준범위일 수 있다.
이러한, 통계특성기준영역은, 우수한 난수성을 확보하기 위해 양자 샷노이즈(quantum shot noise)의 통계 특성을 유지하는 구간(이하, 통계특성유지구간) 내에서 가능한 큰 값을 갖고, 각 픽셀 별 광세기값의 변동(fluctuation) 폭이 큰 영역으로 설정하되, 포화(saturation)되거나 또는 양자 샷노이즈(quantum shot noise) 특성을 벗어나는 구간은 배제하는 것이 바람직하다.
이와 관련하여, 도 4에서는 본 발명의 실시예에 따른 통계특성기준영역에 대한 일례를 보여주고 있다. 도 4에서는 이미지센서(120)의 ADC(140)의 출력값이 10 비트(bit)인 케이스에 대해 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 통계특성기준영역은, 이미지센서(120)의 출력이 10 비트(bit)인 경우, 각 픽셀에 특정 시간 동안 누적된 광세기값의 변동(fluctuation) 폭이 디지털 값(digital value)으로 해석되었을 때 가질 수 있는 출력값의 범위인 (0 ~ 1023) 내에서 결정되며, 이 범위의 일부 또는 전체에서 양자 샷노이즈(quantum shot noise)의 통계 특성을 유지할 수 있다. 이러한 특성 유지 구간을 확인하기 위해서, 별도의 추가적인 통계 분석 모듈이 포함될 수 있다.
통계특성기준영역은, 포아송 분포(Poisson distribution)를 따르는 각 픽셀의 광세기값의 변동(fluctuation) 폭이 디지털 값(digital value)로 해석되었을 때 가질 수 있는 최저값(예: 0)과 최대값(예: 1023) 사이의 특성유지구간(R) 내에서, 가능한 변동폭이 큰 구간으로 결정된다.
즉, 통계특성기준영역은, 특성유지구간(R) 내에서, 기 설정된 변동폭구분기준값(예: 100, 512 등등) 이상에 해당하는 구간(R2, R1)로 결정된다.
여기서 통계특성기준영역을 정하는 방법은, 난수생성기의 특성에 맞게 다양한 방식으로 정해질 수 있다.
일 예로는, 변동폭이 큰 영역과 변동폭이 작은 영역에 대한 변동폭구분기준값(예: 100, 512 등등)을 먼저 설정하고, 변동폭이 큰 영역 즉 출력값이 큰 영역(최대값(예: 1023), 변동폭구분기준값(예: 100, 512 등등)) 내에서 통계특성기준영역(R2, R1)을 결정할 수 있다.
이에, 성능분석부(220)는, 디지털 값(digital value)으로 변환된 각 픽셀 별 출력값과 기 설정된 통계특성기준영역을 비교하여 해당 픽셀의 성능 안정성을 판단할 수 있다.
즉, 성능분석부(220)는, 각 픽셀의 출력값(또는 출력값들의 평균 등 출력값의 특성을 대변할 수 있는 어떤 값)이 기 설정된 통계특성기준영역에 포함되는 경우, 각 픽셀의 성능이 안정된 것으로 판단하여 제1 성능분석결과신호를 생성하게 된다.
또한, 성능분석부(220)는, 각 픽셀의 출력값(또는 출력값들의 평균 등 출력값의 특성을 대변할 수 있는 어떤 값)이 기 설정된 통계특성기준영역에 포함되지 않는 경우, 각 픽셀의 성능이 안정되지 않은 것으로 판단하여 제2 성능분석결과신호를 생성하게 된다. 제2 성능분석결과신호는 설정변경부(230)가 설정값을 변경하기 위한 참고 데이터를 포함할 수 있다.
본 발명에서는 각 픽셀의 성능이 안정된 것으로 판단되는 경우 제1 성능분석결과신호를 생성하며, 각 픽셀의 성능이 안정되지 않은 것으로 판단되는 경우 제2 성능분석결과신호를 생성하여 전송하는 것으로 언급하였다.
하지만, 본 발명은, 이에 한정되지 않으며, 각 픽셀의 성능이 안정된 경우에는 별도의 신호를 생성하여 전송하지 않고 성능이 안정되지 않은 경우에만 설정값 변경과 관련되는 신호를 생성하여 전송하는 방식 등과 같이 다양한 신호처리방식에 의해 운용될 수 있다.
다음으로, 광원(110)이 오프(off) 상태일 때 각 픽셀의 성능을 분석하는 과정에 대하여 설명하도록 하겠다.
성능분석부(220)는, 출력확인부(210)로부터 오프상태검출결과신호가 수신되는 경우, 현재 광원(110)이 오프(off) 상태인 것으로 판단한다. 이어서, 성능분석부(220)는, 오프상태검출결과신호로부터 광원(110)이 오프(off) 상태일 때 검출된 각 픽셀의 출력값을 확인한다.
이후, 성능분석부(220)는, 각 픽셀의 출력값이 기 설정된 노이즈판단기준값(예: 0 또는 0 보다 큰 특정값) 보다 큰 값으로 출력되고 있는지를 확인한다.
즉, 성능분석부(220)는, 광원(110)이 오프(off) 상태일 때, 각 픽셀의 출력값이 상기 노이즈판단기준값 보다 큰 값으로 출력되고 있는 경우에는 이미지센서(120)의 전기적 노이즈(electrical noise)가 기준 이상인 것으로 판단한다. 그리고 전기적 노이즈의 제거를 위한 설정값이 변경되도록 전기적노이즈비정상신호를 생성하고, 이를 설정변경부(230)로 전송한다.
전기적노이즈비정상신호는 설정변경부(230)가 설정값을 변경할 수 있는 참고 데이터를 포함할 수 있다.
여기서, 노이즈판단기준값은, 전기적 노이즈의 발생여부를 판단하기 위해 설정되는 기준값으로 운영자의 설정에 따라 다른 값을 가질 수 있다.
한편, 광원(110)이 오프(off) 상태일 때, 각 픽셀의 출력값이 상기 노이즈판단기준값 보다 작은 값으로 출력되고 있는 경우에는 이미지센서(120)의 전기적 노이즈(electrical noise)가 기준 이하인 것으로 판단하여, 전기적 노이즈가 정상범위에 포함되어 있음을 알리기 위해 전기적노이즈정상신호를 생성하고, 이를 설정변경부(230)로 전송한다.
본 발명에서는 각 픽셀의 출력값이 기 설정된 노이즈판단기준값 보다 큰 경우에는 전기적노이즈비정상신호를 생성하며, 각 픽셀의 출력값이 상기 노이즈판단기준값 보다 작은 경우에는 전기적노이즈정상신호를 생성하여 전송하는 것으로 언급하였다.
하지만, 본 발명은, 이에 한정되지 않으며, 전기적 노이즈가 정상범위에 포함되는 경우에는 별도의 신호를 생성하여 전송하지 않고 전기적 노이즈가 발생된 것으로 판단되는 경우에만 설정값 변경과 관련되는 신호를 생성하여 전송하는 방식 등과 같이 다양한 신호처리방식에 의해 운용될 수 있다.
한편, 설정변경부(230)는, 각 픽셀의 성능을 분석한 결과에 기초하여 광원(110) 및 이미지센서(120) 중 적어도 하나가 제어될 수 있도록 설정값을 변경한다.
먼저, 광원(110)이 온(on) 상태일 때 각 픽셀의 성능을 분석한 결과에 기초하여 설정값을 변경하는 과정에 대하여 설명한다.
보다 구체적으로, 설정변경부(230)는, 성능분석부(220)로부터 제2 성능분석결과신호가 수신되면, 광원(110)이 온(on) 상태일 때 각 픽셀의 성능이 안정되지 않은 것을 의미하므로, 광원(110) 및 이미지센서(120) 중 적어도 하나의 상태를 제어하기 위한 설정값을 변경한다.
이때, 광원(110) 및 이미지센서(120) 중 적어도 하나의 상태를 제어하기 위해 광원(110) 및 이미지센서(120) 내 각 부품의 레지스터(register) 값을 변경하거나, 실제 인가되는 전압 또는 전류를 제어를 위한 셋팅값(setting)을 변경할 수 있다.
이하에서는 광원(110) 및 이미지센서(120) 중 적어도 하나의 설정값을 변경하는 것으로 언급하여 설명하도록 하겠다.
먼저, 광원(110)의 상태를 제어하는 경우, 설정변경부(230)는, 각 픽셀의 성능 안정화를 위해 광원(110)의 광량 또는 광세기 제어와 관련되는 제1 설정값을 변경하여 광원(110)에 인가되는 전류량 또는 전압량이 변경되도록 한다.
여기서, 제1 설정값은, 전류량 또는 전압량 제어를 위한 특정한 구성의 설정값으로 한정되지 않으며, 난수생성기(100) 내에서 광원(110)의 광량을 제어할 수 있는 모든 구성에 대한 설정값일 수 있다.
즉, 설정변경부(230)는, 각 픽셀의 출력값이 전반적으로 낮게 형성되는 경우는 광원(110)으로 인가되는 전류량 또는 전압량이 증가되도록 제1 설정값을 제어하고, 반대로 각 픽셀의 출력값이 높게 형성되는 경우에는 광원(110)으로 인가되는 전류량 또는 전압량이 감소되도록 제1 설정값을 제어한다.
다음, 이미지센서(120)의 상태를 제어하는 경우, 설정변경부(230)는, 각 픽셀의 성능 안정화를 위해 이미지센서(120) 내 각 픽셀의 구동제어와 관련되는 제2 설정값을 변경하여 원하는 만큼의 변동(fluctuation)이 발생되도록 할 수 있다.
여기서, 제2 설정값은, 이미지센서(120)의 아날로그 게인(analog gain), 노출시간(exposure time) 등과 같이 각 픽셀의 감도를 제어하기 위한 구동제어 파라미터가 포함될 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 이미지센서(120)을 구성하는 다수의 픽셀 중 원하는 영역 포함되는 픽셀의 출력값이 원하는 만큼의 변동(fluctuation)이 출력될 수 있도록 하는 다른 파라미터들도 포함될 수 있다.
대부분의 경우에는 광원(110)의 전류량 또는 전압량 제어와 관련되는 제1 설정값을 변경하여 제어하는 것을 우선적으로 수행할 수 있다.
한편, 이미지센서(120)의 상태를 제어했음에도 각 픽셀로 입력되는 광신호의 광세기값의 균일도가 기 설정된 균일도판단기준범위에 포함되지 않으면, 설정변경부(230)는, 각 픽셀로 입력되는 광신호의 광세기값이 원하는 만큼 균일하지 않은 것으로 판단하여 이미지센서(120)의 ROI(range of interest) 제어와 관련되는 제3 설정값을 변경하여 광신호의 광세기값이 균일하게 입력되는 특정영역만을 선택하여 사용할 수도 있다.
여기서, 제3 설정값은, 이미지센서(120) 내 전체영역 중 사용자가 원하는 특정영역만을 선택하기 위한 모든 파라미터들(예: 시작점 설정, 길이 설정 등)이 포함할 수 있다. 균일도판단기준범위는, 각 픽셀로 입력되는 광신호의 광세기값의 균일한 정도를 판단하기 위해 설정되는 기준값으로 운영자에 설정에 따라 다른 값을 가질 수 있다.
이때, ROI(range of interest)는, 광신호의 광세기값이 균일하게 입력되는 특정영역을 구분할 수 있는 가로 시작점, 세로 시작점, 가로 길이 및 세로 길이를 지정함으로써 변경되게 되는 데, 일반적으로는 이미지센서(120)의 레지스터(register) 값을 제어함으로써 변경할 수 있다.
결국, 설정변경부(230)는, 이미지센서(120)의 다수의 픽셀 중 일정 간격 또는 패턴(pattern)으로 배치된 픽셀들의 출력값을 확인하여 광신호의 광세기값이 균일하게 입력되는 픽셀이 포함되는 영역을 특정영역으로 결정한다.
이후, 설정변경부(230)는, 이미지센서(120) 내에서 특정영역을 사용할 영역으로 구분하고, 특정영역 이외의 나머지 영역을 버려질 영역으로 구분한 후 특정영역을 ROI로 결정하게 된다.
이처럼 ROI를 결정하는 방법으로는 전술한 방식을 사용하는 것이 일반적이지만, 시작점 또는 길이를 지정함에 있어 일부 제한 요소가 있을 수 있으므로, 경우에 따라서는 다수의 영역을 지정하거나 또는 직사각형이 아닌 형태까지도 가능할 수 있다.
다음으로, 광원(110)이 오프(off) 상태일 때 각 픽셀의 성능을 분석한 결과에 기초하여 설정값을 변경하는 과정에 대하여 설명하도록 하겠다.
보다 구체적으로, 설정변경부(230)는, 성능분석부(220)로부터 전기적노이즈비정상신호가 수신되는 경우, 광원(110)이 오프(off) 상태일 때 전기적 노이즈가 기준 이상인 것이므로, 전기적 노이즈와 관련되는 제4 설정값을 변경하게 된다.
여기서, 제4 설정값은, 이미지센서(120)의 오프셋값(offset value), 아날로그 게인(analog gain), 노출시간(exposure time) 등이 포함될 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 전기적 노이즈를 제거할 수 있다면 다른 파라미터들도 포함될 수 있다.
모니터링부(240)는, 광원(110) 및 이미지센서(120) 중 적어도 하나가 제어될 수 있도록 설정값을 변경 이후 각 픽셀의 출력값의 품질을 모니터링하는 기능을 수행한다.
보다 구체적으로, 모니터링부(240)는, 광원(110) 및 이미지센서(120) 중 적어도 하나에 대한 설정값의 변경이 완료되면, 주기적으로 상태 모니터링과 그에 따른 추가 조정을 수행한다.
이때, 모니터링 주기의 설정은, 하드웨어의 특성에 따라 1 msec, 1초, 1분 등과 같이 다양한 단위를 기준으로 설정될 수 있다.
이처럼 주기적인 상태 모니터링을 수행한 결과, 각 픽셀의 출력값이 원하는 영역에서 벗어나게 되는 경우, 특히, 수 회에 걸쳐, 일정 수준 이상으로 벗어나는 경우, 모니터링부(240)는, 광원(110) 및 이미지센서(120) 중 적어도 하나에 대한 설정값 변경을 다시 수행해야 함을 알리기 위해 경고 시그널을 생성한다.
만일, 경고 시그널이 짧은 주기로 반복되어 생성되는 경우에는, 난수생성기(100)의 동작을 일시 중시시키고, 웜부팅(warm booting) 또는 콜드부팅(cold booting)을 할 수도 있다.
한편, 주기적인 상태 모니터링을 수행하였을 때 각 픽셀의 출력값이 원하는 영역에 있는 경우라도, 각 픽셀의 출력값의 품질을 테스트하는 장치(예: 테스트 모듈)가 이상 징후를 발견하는 경우에는, 경고 시그널을 생성하여 광원(110) 및 이미지센서(120) 중 적어도 하나에 대한 설정값이 다시 변경될 수 있도록 제어하게 된다.
물론, 위의 성능분석, 설정변경, 모니터링 기능은, 난수생성기를 처음 부팅했을 때의 초기 광세기 상태가 통계특성기준영역 내에서 안정적인 값(예: 중간값 512)에 근사하게 유지되도록 하는 데 사용될 수도 있다.
이하에서는, 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 성능관리장치(200)에서의 난수생성기(100)의 성능 안정성을 확보하는 동작 흐름을 설명하기로 한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 전술의 도 1 ~ 도 4에서 언급한 참조번호를 언급하여 설명하도록 하겠다. 도 5에서 언급하는 난수생성기(100)의 성능 안정성을 확보하는 동작 흐름은 운영자의 선택에 따라 모두 사용될 수도 일부만 사용될 수도 있다.
먼저, 출력확인부(210)는, 이미지센서(120)의 각 픽셀로 입력되는 광신호의 광세기값에 대응하여 출력되는 각 픽셀의 출력값을 확인한다(S100).
즉, 출력확인부(210)는, 광원(110)이 온(on) 상태인지 또는 오프(off) 상태인지를 확인한 후 현재 상태에서의 이미지센서(120)의 각 픽셀의 출력값을 검출한다.
결국, 출력확인부(210)는, 현재 광원(110)이 온(on) 상태인 경우, 이미지센서(120)의 각 픽셀의 출력값을 검출한 후 검출된 각 픽셀의 출력값을 포함하는 온상태검출결과신호를 생성하며, 현재 광원(110)이 오프(off) 상태인 경우, 이미지센서(120)의 각 픽셀의 출력값을 검출한 후 검출된 각 픽셀의 출력값을 포함하는 오프상태검출결과신호를 생성한다.
이후, 출력확인부(210)는, 검출결과신호를 성능분석부(220)로 전달한다.
성능분석부(220)는, 검출결과신호에 기초하여 광원(110)의 온(on) 상태인지의 여부를 판단한다(S101).
S101 단계의 판단결과, 검출결과신호가 온(on)상태검출결과신호인 경우, 성능분석부(220)는, 현재 광원(110)이 온(on) 상태인 것으로 판단하고, 광원이 온(on) 상태일 때 검출된 각 픽셀의 출력값을 확인한다.
이후, 성능분석부(220)는, 각 픽셀의 출력값이 기 설정된 통계특성기준영역에 포함되는 지의 여부를 판단한다(S102).
여기서, 통계특성기준영역은, 양자 샷노이즈(quantum shot noise)의 통계 특성을 유지하고 있는 영역에 각 픽셀의 출력값이 분포하고 있는지 또는 충분한 변동성(fluctuation)을 갖고 있는지를 확인하기 위한 기준범위일 수 있다.
S102 단계의 판단결과, 각 픽셀 별 출력값이 기 설정된 통계특성기준영역에 포함되지 않는 경우, 성능분석부(220)는, 각 픽셀의 성능이 안정되지 않은 것으로 판단하여 제2 성능분석결과신호를 생성하고, 이를 설정변경부(230)로 전달한다(S103). 제2 성능분석결과신호는 설정변경부(230)가 설정값을 변경하기 위한 참고 데이터를 포함할 수 있다.
설정변경부(230)는, 성능분석부(220)로부터 제2 성능분석결과신호가 수신되는 경우, 광원(110)이 온(on) 상태일 때 각 픽셀의 성능이 안정되지 않은 것이므로 광원(110) 및 이미지센서(120) 중 적어도 하나의 상태가 제어될 수 있도록 설정값을 변경한다(S104).
먼저, 광원(110)의 상태를 제어하는 경우, 설정변경부(230)는, 각 픽셀의 성능 안정화를 위해 광원(110)의 광량 또는 광세기 제어와 관련되는 제1 설정값을 변경하여 광원(110)에 인가되는 전류량 또는 전압량이 변경되도록 한다.
여기서, 제1 설정값은, 전류량 또는 전압량 제어를 위한 특정한 구성의 설정값으로 한정되지 않으며, 난수생성기(100) 내에서 광원(110)의 광량을 제어할 수 있는 모든 구성에 대한 설정값일 수 있다.
즉, 설정변경부(230)는, 각 픽셀의 출력값이 전반적으로 낮게 형성되는 경우는 광원(110)으로 인가되는 전류량 또는 전압량이 증가되도록 제1 설정값을 제어하고, 반대로 각 픽셀의 출력값이 높게 형성되는 경우에는 광원(110)으로 인가되는 전류량 또는 전압량이 감소되도록 제1 설정값을 제어한다.
다음, 이미지센서(120)의 상태를 제어하는 경우, 설정변경부(230)는, 각 픽셀의 성능 안정화를 위해 이미지센서(120) 내 각 픽셀의 구동제어와 관련되는 제2 설정값을 변경하여 원하는 만큼의 변동(fluctuation)이 발생되도록 할 수 있다.
여기서, 제2 설정값은, 이미지센서(120)의 아날로그 게인(analog gain), 노출시간(exposure time) 등과 같이 각 픽셀의 감도를 제어하기 위한 구동제어 파라미터가 포함될 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 이미지센서(120)을 구성하는 다수의 픽셀 중 원하는 영역 포함되는 픽셀의 출력값이 원하는 만큼의 변동(fluctuation)이 출력될 수 있도록 하는 다른 파라미터들도 포함될 수 있다.
한편, 이미지센서(120)의 상태를 제어했음에도 각 픽셀로 입력되는 광신호의 광세기값의 균일도가 기 설정된 균일도판단기준범위에 포함되지 않으면, 설정변경부(230)는, 각 픽셀로 입력되는 광신호의 광세기값이 원하는 만큼 균일하지 않은 것으로 판단하여 이미지센서(120)의 ROI(range of interest) 제어와 관련되는 제3 설정값을 변경하여 광신호의 광세기값이 균일하게 입력되는 특정영역만을 선택하여 사용할 수도 있다(S105).
여기서, 제3 설정값은, 이미지센서(120) 내 전체영역 중 사용자가 원하는 특정영역만을 선택하기 위한 모든 파라미터들(예: 시작점 설정, 길이 설정 등)이 포함될 수 있다.
결국, 설정변경부(230)는, 이미지센서(120)의 다수의 픽셀 중 일정 간격 또는 패턴(pattern)으로 배치된 픽셀들의 출력값을 확인하여 광신호의 광세기값이 균일하게 입력되는 픽셀이 포함되는 영역을 특정영역으로 결정한다.
이후, 설정변경부(230)는, 이미지센서(120) 내에서 특정영역을 사용할 영역으로 구분하고, 특정영역 이외의 나머지 영역을 버려질 영역으로 구분한 후 특정영역을 ROI로 결정하게 된다.
한편, 모니터링부(240)는, 전술에 따라 광원(110) 및 이미지센서(120) 중 적어도 하나가 제어될 수 있도록 설정값이 변경되거나 또는 ROI(range of interest) 제어된 이후 각 픽셀의 출력값의 품질을 모니터링하는 기능을 수행한다(S106).
만일, S102 단계의 판단결과, 각 픽셀 별 출력값이 기 설정된 통계특성기준영역에 포함되는 경우, 성능분석부(220)는, 각 픽셀의 성능이 안정된 것으로 판단하게 되며(S107), 이후 모니터링부(240)에 의해 S106 단계의 주기적인 상태 모니터링 과정이 수행되게 된다.
한편, S101 단계의 판단결과, 검출결과신호가 오프상태검출결과신호인 경우, 성능분석부(220)는, 현재 광원(110)이 오프(off) 상태인 것으로 판단하고, 광원이 오프(off) 상태일 때 검출된 각 픽셀의 출력값을 확인한다(S108).
이후, 성능분석부(220)는, 각 픽셀의 출력값이 기 설정된 노이즈판단기준값(예: 0 또는 0 보다 큰 특정값) 보다 큰 값으로 출력되고 있는지를 확인한다(S109).
S109 단계의 판단결과, 광원(110)이 오프(off) 상태일 때, 각 픽셀의 출력값이 상기 노이즈판단기준값 보다 큰 값으로 출력되고 있는 경우, 성능분석부(220)는, 이미지센서(120)의 전기적 노이즈(electrical noise)가 기준 이상인 것으로 판단하여, 전기적 노이즈의 제거를 위한 설정값이 변경되도록 전기적노이즈비정상신호를 생성하고, 이를 설정변경부(230)로 전송한다(S110).
전기적노이즈비정상신호는 설정변경부(230)가 설정값을 변경할 수 있는 참고 데이터를 포함할 수 있다.
설정변경부(230)는, 성능분석부(220)로부터 전기적노이즈비정상신호가 수신되는 경우, 광원(110)이 오프(off) 상태일 때 전기적 노이즈가 기준 이상인 것이므로, 전기적 노이즈와 관련되는 제4 설정값을 변경한다(S111).
여기서, 제4 설정값은, 이미지센서(120)의 오프셋값(offset value), 아날로그 게인(analog gain), 노출시간(exposure time) 등이 포함될 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 전기적 노이즈를 제거할 수 있다면 다른 파라미터들도 포함될 수 있다.
한편, S109 단계의 판단결과, 광원(110)이 오프(off) 상태일 때, 각 픽셀의 출력값이 상기 노이즈판단기준값 보다 작은 값으로 출력되고 있는 경우에는 이미지센서(120)의 전기적 노이즈(electrical noise)가 기준 이하로서 정상범위에 포함되어 있는 것으로 판단하게 되며, 이후 모니터링부(240)에 의해 106 단계의 주기적인 상태 모니터링 과정이 수행된다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 난수생성기(100)의 성능 안정성을 확보하는 동작 흐름은, QRNG를 제조하는 단계에서의 품질 테스트 및 구동 중에서의 품질 안정성 확보를 위해 사용될 수 있으며, 이에 한정되지 않고, QRNG의 성능 안정성 확보와 관련되는 모든 단계(예: 출시 전 단계 등)에도 적용될 수 있음은 물론이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광원으로부터 방사되어 각 픽셀로 입력되는 광신호의 광세기값에 대응하여 출력되는 각 픽셀 별 출력값을 기반으로 난수생성기의 성능 안정성을 확보함으로써, 이미지센서로부터 출력되는 엔트로피 신호(entropic signal)의 값이 기기에 상관없이 일정 범위 내에서 출력될 수 있으며, 그에 따라 각 픽셀 간 편차를 최소화하면서도 충분한 난수성이 지속적으로 확보되는 효과를 성취한다.
한편, 본 명세서에서 설명하는 기능적인 동작과 주제의 구현물들은 디지털 전자 회로로 구현되거나, 본 명세서에서 개시하는 구조 및 그 구조적인 등가물들을 포함하는 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어 혹은 하드웨어로 구현되거나, 이들 중 하나 이상의 결합으로 구현 가능하다.　 본 명세서에서 설명하는 주제의 구현물들은 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 제품, 다시 말해 처리 시스템의 동작을 제어하기 위하여 혹은 이것에 의한 실행을 위하여 유형의 프로그램 저장매체 상에 인코딩된 컴퓨터 프로그램 명령에 관한 하나 이상의 모듈로서 구현될 수 있다.
컴퓨터로 판독 가능한 매체는 기계로 판독 가능한 저장 장치, 기계로 판독 가능한 저장 기판, 메모리 장치, 기계로 판독 가능한 전파형 신호에 영향을 미치는 물질의 조성물 혹은 이들 중 하나 이상의 조합일 수 있다.
본 명세서에서 "시스템"이나 "장치"라 함은 예컨대 프로그래머블 프로세서, 컴퓨터 혹은 다중 프로세서나 컴퓨터를 포함하여 데이터를 처리하기 위한 모든 기구, 장치 및 기계를 포괄한다. 처리 시스템은, 하드웨어에 부가하여, 예컨대 프로세서 펌웨어를 구성하는 코드, 프로토콜 스택, 데이터베이스 관리 시스템, 운영 체제 혹은 이들 중 하나 이상의 조합 등 요청 시 컴퓨터 프로그램에 대한 실행 환경을 형성하는 코드를 포함할 수 있다.
컴퓨터 프로그램(프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 어플리케이션, 스크립트 혹은 코드로도 알려져 있음)은 컴파일되거나 해석된 언어나 선험적 혹은 절차적 언어를 포함하는 프로그래밍 언어의 어떠한 형태로도 작성될 수 있으며, 독립형 프로그램이나 모듈, 컴포넌트, 서브루틴 혹은 컴퓨터 환경에서 사용하기에 적합한 다른 유닛을 포함하여 어떠한 형태로도 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 파일 시스템의 파일에 반드시 대응하는 것은 아니다. 프로그램은 요청된 프로그램에 제공되는 단일 파일 내에, 혹은 다중의 상호 작용하는 파일(예컨대, 하나 이상의 모듈, 하위 프로그램 혹은 코드의 일부를 저장하는 파일) 내에, 혹은 다른 프로그램이나 데이터를 보유하는 파일의 일부(예컨대, 마크업 언어 문서 내에 저장되는 하나 이상의 스크립트) 내에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에 위치하거나 복수의 사이트에 걸쳐서 분산되어 통신 네트워크에 의해 상호 접속된 다중 컴퓨터나 하나의 컴퓨터 상에서 실행되도록 전개될 수 있다.
한편, 컴퓨터 프로그램 명령어와 데이터를 저장하기에 적합한 컴퓨터로 판독 가능한 매체는, 예컨대 EPROM, EEPROM 및 플래시메모리 장치와 같은 반도체 메모리 장치, 예컨대 내부 하드디스크나 외장형 디스크와 같은 자기 디스크, 자기광학 디스크 및 CD-ROM과 DVD-ROM 디스크를 포함하여 모든 형태의 비휘발성 메모리, 매체 및 메모리 장치를 포함할 수 있다. 프로세서와 메모리는 특수 목적의 논리 회로에 의해 보충되거나, 그것에 통합될 수 있다.
본 명세서에서 설명한 주제의 구현물은 예컨대 데이터 서버와 같은 백엔드 컴포넌트를 포함하거나, 예컨대 어플리케이션 서버와 같은 미들웨어 컴포넌트를 포함하거나, 예컨대 사용자가 본 명세서에서 설명한 주제의 구현물과 상호 작용할 수 있는 웹 브라우저나 그래픽 유저 인터페이스를 갖는 클라이언트 컴퓨터와 같은 프론트엔드 컴포넌트 혹은 그러한 백엔드, 미들웨어 혹은 프론트엔드 컴포넌트의 하나 이상의 모든 조합을 포함하는 연산 시스템에서 구현될 수도 있다. 시스템의 컴포넌트는 예컨대 통신 네트워크와 같은 디지털 데이터 통신의 어떠한 형태나 매체에 의해서도 상호 접속 가능하다.
본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 마찬가지로, 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.
또한, 본 명세서에서는 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 시스템 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 시스템들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징될 수 있다는 점을 이해하여야 한다
이와 같이, 본 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 따라서, 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (12)

  1. 적어도 하나의 광원으로부터 방사되는 광신호가 적어도 하나의 픽셀을 포함하는 이미지센서로 입력되는 경우, 각 픽셀로 입력되는 광신호의 광세기값에 대응하여 상기 각 픽셀로부터 출력되는 출력값을 확인하는 출력확인부;
    상기 각 픽셀의 출력값과 기 설정된 통계특성기준영역을 이용하여 상기 각 픽셀의 성능을 분석하는 성능분석부; 및
    상기 각 픽셀의 성능을 분석한 결과에 기초하여, 상기 광원 및 상기 이미지센서 중 적어도 하나에 대한 설정값을 변경하는 설정변경부를 포함하는 것을 특징으로 하는 난수생성기의 성능관리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 성능분석부는,
    상기 광원이 온(on) 상태인 경우, 상기 각 픽셀의 전체 또는 일부 출력값이 상기 통계특성기준영역에 포함되는 경우, 상기 각 픽셀의 성능이 안정된 것으로 판단하여 제1 성능분석결과신호를 생성하며,
    상기 각 픽셀의 전체 또는 일부 출력값이 상기 통계특성기준영역에 포함되지 않는 경우, 상기 각 픽셀의 성능이 안정되지 않은 것으로 판단하여 제2 성능분석결과신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 난수생성기의 성능관리장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 설정변경부는,
    상기 제2 성능분석결과신호가 생성되는 경우, 상기 각 픽셀의 성능 안정화를 위해 상기 광원의 광량 또는 광세기 제어와 관련되는 제1 설정값을 변경하는 것을 특징으로 하는 난수생성기의 성능관리장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 설정변경부는,
    상기 제2 성능분석결과신호가 생성되는 경우, 상기 각 픽셀의 성능 안정화를 위해 상기 이미지센서 내 상기 각 픽셀의 구동제어와 관련되는 제2 설정값을 변경하는 것을 특징으로 하는 난수생성기의 성능관리장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 설정변경부는,
    상기 제2 성능분석결과신호가 생성되는 경우, 상기 각 픽셀로 입력되는 광신호의 광세기값의 균일도가 기 설정된 균일도판단기준범위에 포함되지 않으면, 상기 이미지센서의 ROI(range of interest) 제어와 관련되는 제3 설정값을 변경하는 것을 특징으로 하는 난수생성기의 성능관리장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 성능분석부는,
    상기 광원이 오프(off) 상태인 경우, 상기 각 픽셀의 전체 또는 일부 출력값이 기 설정된 노이즈판단기준값 보다 큰 값인 경우, 상기 각 픽셀의 전기적 노이즈가 기준 이상인 것으로 판단하며,
    상기 설정변경부는,
    상기 전기적 노이즈와 관련되는 제4 설정값을 변경하는 것을 특징으로 하는 난수생성기의 성능관리장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 통계특성기준영역은,
    포아송 분포(Poisson distribution)를 따르는 상기 각 픽셀에 특정 시간 동안 누적된 광세기값의 변동(fluctuation) 폭이 가질 수 있는 범위 중 기 설정된 변동폭구분기준값 이상에 해당하는 범위로 결정되는 것을 특징으로 하는 난수생성기의 성능관리장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 설정값에 대한 변경 이후 상기 각 픽셀로부터 출력되는 출력값의 품질을 모니터링하는 모니터링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 난수생성기의 성능관리장치.
  9. 적어도 하나의 광원으로부터 방사되는 광신호가 적어도 하나의 픽셀을 포함하는 이미지센서로 입력되는 경우, 각 픽셀로 입력되는 광신호의 광세기값에 대응하여 상기 각 픽셀로부터 출력되는 출력값을 확인하는 출력확인단계;
    상기 각 픽셀의 출력값과 기 설정된 통계특성기준영역을 이용하여 상기 각 픽셀의 성능을 분석하는 성능분석단계; 및
    상기 각 픽셀의 성능을 분석한 결과에 기초하여, 상기 광원 및 상기 이미지센서 중 적어도 하나에 대한 설정값을 변경하는 설정변경단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 난수생성기의 성능관리장치의 동작방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 설정변경단계는,
    상기 광원이 온(on) 상태인 경우, 상기 각 픽셀의 전체 또는 일부 출력값이 상기 통계특성기준영역에 포함되지 않으면, 상기 광원의 광량 또는 광세기 제어와 관련되는 제1 설정값을 변경하는 단계;
    상기 이미지센서 내 상기 각 픽셀의 구동제어와 관련되는 제2 설정값을 변경하는 단계; 및
    상기 이미지센서의 ROI(range of interest) 제어와 관련되는 제3 설정값을 변경하는 단계 중 적어도 하나를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 난수생성기의 성능관리장치의 동작방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 통계특성기준영역은,
    포아송 분포(Poisson distribution)를 따르는 상기 각 픽셀에 특정 시간 동안 누적된 광세기값의 변동(fluctuation) 폭이 가질 수 있는 범위 중 기 설정된 변동폭구분기준값 이상에 해당하는 범위로 결정되는 것을 특징으로 하는 난수생성기의 성능관리장치의 동작방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 설정값에 대한 변경 이후 상기 각 픽셀로부터 출력되는 출력값의 품질을 모니터링하는 모니터링단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 난수생성기의 성능관리장치의 동작방법.
PCT/KR2016/014884 2015-12-31 2016-12-19 양자 노이즈 기반 난수생성기의 성능을 관리하기 위한 장치 및 방법 WO2017116055A1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201680028450.9A CN107615237B (zh) 2015-12-31 2016-12-19 用于管理基于量子噪声的随机数生成器的性能的装置和方法
JP2017562336A JP6979876B2 (ja) 2015-12-31 2016-12-19 量子ノイズ基盤乱数生成器の性能を管理するための装置及び方法
EP16882007.4A EP3399405B1 (en) 2015-12-31 2016-12-19 Device and method for managing performance of quantom noise-based random number generator
US15/570,624 US10346136B2 (en) 2015-12-31 2016-12-19 Device and method for managing performance of quantum noise-based random number generator

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2015-0190741 2015-12-31
KR1020150190741A KR101729663B1 (ko) 2015-12-31 2015-12-31 양자 노이즈 기반 난수생성기의 성능을 관리하기 위한 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017116055A1 true WO2017116055A1 (ko) 2017-07-06

Family

ID=58704279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2016/014884 WO2017116055A1 (ko) 2015-12-31 2016-12-19 양자 노이즈 기반 난수생성기의 성능을 관리하기 위한 장치 및 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10346136B2 (ko)
EP (1) EP3399405B1 (ko)
JP (1) JP6979876B2 (ko)
KR (1) KR101729663B1 (ko)
CN (1) CN107615237B (ko)
WO (1) WO2017116055A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10635403B1 (en) 2017-09-27 2020-04-28 Ut-Battelle, Llc Quantum random number generator

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101729663B1 (ko) * 2015-12-31 2017-04-24 에스케이텔레콤 주식회사 양자 노이즈 기반 난수생성기의 성능을 관리하기 위한 장치 및 방법
US10296905B2 (en) * 2016-09-08 2019-05-21 Eyl Inc. Method and system using quantum random generator
JP6892830B2 (ja) * 2017-02-24 2021-06-23 アイディー クワンティック ソシエテ アノニム 複数の光源を活用する量子ノイズ基盤の乱数生成装置
KR102045764B1 (ko) 2018-02-02 2019-11-18 안상욱 진난수 발생용 에스램 셀 및 이를 구비한 에스램 셀 어레이 구동회로
CN108306732A (zh) * 2018-04-20 2018-07-20 北京数字认证股份有限公司 一种随机数生成方法、相关设备及系统
KR102483374B1 (ko) 2018-05-11 2022-12-30 한국전자통신연구원 양자 난수 생성 장치 및 방법
EP3920463B1 (en) * 2019-01-30 2024-09-11 Sony Group Corporation Encryption device, encryption method
CN109918045A (zh) * 2019-02-28 2019-06-21 徐文婷 一种改进的光量子随机数产生的实现方法
CN109918046A (zh) * 2019-02-28 2019-06-21 徐文婷 一种改进的基于光学的量子随机数产生的装置
JP7317297B2 (ja) * 2019-03-05 2023-07-31 ブリルニクスジャパン株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法、および電子機器
CN110210073B (zh) 2019-05-10 2022-03-08 腾讯科技（深圳）有限公司 量子噪声过程分析方法、装置、设备及存储介质
CN111028409B (zh) * 2019-12-04 2021-12-24 中体彩科技发展有限公司 一种彩票随机选号系统及方法
CN111063093B (zh) * 2019-12-04 2021-12-24 中体彩科技发展有限公司 一种彩票开奖系统及方法
EP4016350A1 (en) * 2020-12-15 2022-06-22 Id Quantique Sa Random number generator diagnosis method
CN113138018A (zh) * 2021-03-17 2021-07-20 太原理工大学 一种用于量子随机数产生的高信噪比宽带平衡零拍探测器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020032331A (ko) * 2000-10-25 2002-05-03 김현은 이미지 센서의 결함 픽셀 보정 장치 및 그 방법
US6831980B1 (en) * 1996-10-09 2004-12-14 Activcard Ireland Limited Random number generator and method for same
KR20100104261A (ko) * 2009-03-17 2010-09-29 연세대학교 산학협력단 이미지 센서를 이용한 배열 광원의 특성 평가 장치 및 방법
KR20100118772A (ko) * 2009-04-29 2010-11-08 삼성전자주식회사 노이즈 제거 수단을 구비한 이미지 센서, 이를 포함하는 이미지 픽업 장치 및 그 방법
KR20150124405A (ko) * 2014-04-28 2015-11-05 유니베르시떼 드 제네브 양자 난수 생성에 기초한 광학장치를 위한 방법 및 장치

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3963037B2 (ja) * 1997-03-19 2007-08-22 ソニー株式会社 記録装置及び再生装置
JP4107063B2 (ja) * 2002-11-26 2008-06-25 日本ビクター株式会社 暗号情報の送受信システム、送受信方法、暗号情報埋め込み用プログラム及び暗号情報記録装置
US20060294312A1 (en) * 2004-05-27 2006-12-28 Silverbrook Research Pty Ltd Generation sequences
US20080046731A1 (en) * 2006-08-11 2008-02-21 Chung-Ping Wu Content protection system
US7904494B2 (en) * 2006-12-08 2011-03-08 International Business Machines Corporation Random number generator with random sampling
US9152381B2 (en) * 2007-11-09 2015-10-06 Psyleron, Inc. Systems and methods employing unique device for generating random signals and metering and addressing, e.g., unusual deviations in said random signals
CN101477451B (zh) * 2009-01-08 2010-12-01 重庆大学 一种基于在线手写签名的随机数产生方法
CN101799586B (zh) * 2010-02-04 2013-09-25 安徽量子通信技术有限公司 一种光量子编码装置及其编码方法
CN101980146B (zh) * 2010-10-13 2012-10-24 华东师范大学 基于光子数可分辨探测的真随机数发生器
CN102681816B (zh) * 2012-05-22 2015-01-14 太原理工大学 一种全光真随机数发生器
DE102013213392A1 (de) * 2013-07-09 2015-01-15 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Beurteilung einer Ausgabe eines Zufallsgenerators
US9658831B2 (en) * 2014-03-11 2017-05-23 Sony Corporation Optical random number generator and method for generating a random number
KR101729663B1 (ko) * 2015-12-31 2017-04-24 에스케이텔레콤 주식회사 양자 노이즈 기반 난수생성기의 성능을 관리하기 위한 장치 및 방법
US10048941B2 (en) * 2016-04-25 2018-08-14 Waleed Sami Haddad Random number generator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6831980B1 (en) * 1996-10-09 2004-12-14 Activcard Ireland Limited Random number generator and method for same
KR20020032331A (ko) * 2000-10-25 2002-05-03 김현은 이미지 센서의 결함 픽셀 보정 장치 및 그 방법
KR20100104261A (ko) * 2009-03-17 2010-09-29 연세대학교 산학협력단 이미지 센서를 이용한 배열 광원의 특성 평가 장치 및 방법
KR20100118772A (ko) * 2009-04-29 2010-11-08 삼성전자주식회사 노이즈 제거 수단을 구비한 이미지 센서, 이를 포함하는 이미지 픽업 장치 및 그 방법
KR20150124405A (ko) * 2014-04-28 2015-11-05 유니베르시떼 드 제네브 양자 난수 생성에 기초한 광학장치를 위한 방법 및 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10635403B1 (en) 2017-09-27 2020-04-28 Ut-Battelle, Llc Quantum random number generator

Also Published As

Publication number Publication date
US10346136B2 (en) 2019-07-09
EP3399405A4 (en) 2019-10-02
EP3399405A1 (en) 2018-11-07
CN107615237B (zh) 2021-12-21
US20180260192A1 (en) 2018-09-13
EP3399405B1 (en) 2021-07-28
CN107615237A (zh) 2018-01-19
JP2019505860A (ja) 2019-02-28
JP6979876B2 (ja) 2021-12-15
KR101729663B1 (ko) 2017-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017116055A1 (ko) 양자 노이즈 기반 난수생성기의 성능을 관리하기 위한 장치 및 방법
WO2022114871A1 (ko) 배터리 진단 장치, 배터리 진단 방법, 배터리 팩 및 자동차
WO2018074799A1 (ko) 공작 기계의 상태를 감시하는 전자 장치 및 그의 제어 방법
WO2018155738A1 (ko) 복수의 광원을 활용하는 양자 노이즈 기반 난수생성장치
WO2018190494A1 (ko) 지문센서모듈 및 이를 갖는 지문인식장치
WO2017217673A1 (en) Apparatus and method for measuring dust
WO2016027992A1 (ko) 코드 커버리지 측정 방법 및 이를 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 기록매체
WO2019135475A1 (en) Electronic apparatus and control method thereof
WO2014051362A1 (ko) 이벤트 기반 비전 센서를 이용한 근접 센서 및 근접 센싱 방법
WO2020060130A1 (en) Display apparatus and control method thereof
WO2019153665A1 (zh) 滤网洁净度检测方法及滤网洁净度传感器、空气处理设备
WO2018097405A1 (ko) 디지털 아날로그 변환부로 제어되는 전압제어 전류원을 이용한 주소형 화재감지장치 및 이를 포함하는 화재탐지 시스템
WO2020235937A1 (en) Sensor device and electronic device obtaining information from the sensor device
WO2018117620A1 (en) Air conditioning apparatus, central control apparatus of the air conditioning apparatus, remote control apparatus of the air conditioning apparatus, indoor apparatus of the air conditioning apparatus and method of controlling thereof
WO2018161588A1 (zh) 广播接收者队列调整方法、装置、存储介质及电子设备
WO2012070910A2 (ko) 대표값 산출 장치 및 방법.
WO2021125893A1 (en) Apparatus for preventing component burnout in electric device and method thereof
WO2022114452A1 (ko) 레이저 파워 스캐닝을 이용한 고정확 광학식 입자 측정 장치 및 입자 측정 방법
WO2022131506A1 (ko) 두뇌 임피던스 측정 기기 및 그 동작 방법
EP3752864A1 (en) X-ray detector including shock-detecting sensor, x-ray system including x-ray detector, and method of operating x-ray system
WO2018101598A1 (en) Method for detecting radionuclide, process for detecting radionuclide using the same, and radiation detector for the same
WO2019009513A1 (ko) 선형 가변 차동 변환기
WO2021091105A1 (en) Electronic apparatus and control method thereof
WO2021045486A1 (ko) 과전류 보호 기능을 갖는 전자 장치 및 과전류 보호 방법
WO2019059459A1 (ko) 경화 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16882007

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15570624

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017562336

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE