基于混沌的高速真随机数发生器的设计与实现

选取分段线性的混沌表达式来设计真随机数发生器,具体分析了表达式中参数对迭代产生的序列的影响,并给出了最佳的参数选择范围.真随机数发生器由模拟电路实现,整个电路由八级结构相同的子电路和一级抗饱和电路构成.每级子电路都由运算电路和采样/保持电路两部分组成,同时,分析了它们的工作过程和仿真结果.介绍了如何在开关电容电路中消除电荷注入对电路的影响.所设计的真随机数发生器芯片采用TSMC的0 .2 5 μm,mixed signal的工艺进行流片,芯片面积为2 .34m m2 ,并完成了对芯片的测试工作     

一种基于混沌原理的真随机数发生器

选取一维分段线性混沌映射函数设计真随机数发生器的随机源,具体分析了函数中各参数对输出序列随机性和电路稳定性的影响.通过改进函数在混沌吸引盆外的映射关系,成功解决了真随机源电路在各种噪声干扰和器件失配影响下所可能存在的失效问题,显著提高了电路的稳定性.该混沌函数以电压作为迭代变量,电路采用了负反馈形式的运放、采样保持电路和逻辑判断电路等模块,并运用了电荷再分配技术.以该随机源构成的真随机数发生器不但具有理想的随机性,在1M bit/s的输出速率下,平均功耗不超过0.3mW,可广泛应用在SoC等嵌入式环境中.     

基于振荡器的真随机数发生器的研究

以基于振荡器的真随机数发生器为研究对象,理论分析了影响随机数发生器输出随机性的关键因素.对影响随机性的因素给出不同的参数选取,并使用Matlab软件对各种条件下输出序列的0/1概率差进行了计算,分别验证了采样时刻、高频占空比等因素对真随机数发生器输出的影响,给出了能够提高基于振荡器采样的真随机数发生器随机性的具体方法.所得的结论对设计一个具体的基于振荡器的真随机数发生器具有明确的指导意义.     

混沌随机数发生器的设计

为了使由模拟电路实现的混沌随机数发生器可以在标准数字CMOS工艺上实现,设计了一类基于MOS电容的混沌随机数发生器,可以作为一个通用IP,用于SOC的设计.当电路工作时,用于电容设计的MOS管的栅极与衬底之间形成耗尽层,利用串联补偿方法提高电容的线性度.所设计的混沌随机数发生器已经在TSMC的0.25μm、标准的数字n阱COMS工艺进行流片,对芯片的测试工作也已完成,测试结果显示,生成的随机数具有良好的随机性能.     

混沌随机数发生器的设计

为了使由模拟电路实现的混沌随机数发生器可以在标准数字CMOS工艺上实现,设计了一类基于MOS电容的混沌随机数发生器,可以作为一个通用IP,用于SOC的设计.当电路工作时,用于电容设计的MOS管的栅极与衬底之间形成耗尽层,利用串联补偿方法提高电容的线性度.所设计的混沌随机数发生器已经在TSMC的0.25μm、标准的数字n阱COMS工艺进行流片,对芯片的测试工作也已完成,测试结果显示,生成的随机数具有良好的随机性能.     

应用于UHF RFID标签的低功耗真随机数发生器

设计了一种基于振荡采样法的真随机数发生器.针对UHF RFID标签芯片功耗低、面积小的特点,利用简单有效的电路结构增强发生器的随机性.采用频率受控的被采样数据振荡器与采样时钟异或后形成初步随机数,并增加异或链输出负反馈结构,有效提高了输出序列中"0""1"分布的均匀性,降低了序列的自相关性.标签采用SMIC 0.18μm RF CMOS工艺设计并流片,采样时钟为2MHz,总工作电流少于2μA.     

一种无记忆的真随机数发生器

基于传统的振荡采样电路,设计了一种无记忆的真随机数发生器,从理论上保证了输出是相互独立的.采用弹性函数作为后处理,以较小的硬件代价改善了随机数的统计性能.用纯数字电路在FPGA平台上实现,并验证了该真随机数发生器的性能.测试结果表明该真随机数发生器具有较高的数据输出率和良好的统计特性,适合应用于密码系统中.     

一种基于混沌的鲁棒低功耗真随机数发生器

提出了一种低功耗真随机数发生器,它基于简单的伯努利移位混沌映射,并通过对映射进行特殊扩展来保证在实际实现中保持鲁棒性.映射由开关电流技术实现,从而使其可以完全嵌入到片上密码系统中.采用流水线结构并用简单的异或电路来提高信息熵.该随机数发生器采用HJTC的0.18μm CMOS mixed signal工艺进行流片,并通过测试对其统计特性进行了分析.芯片功耗仅为1.42mW,输出比特率为10Mbit/s.     

一种基于混沌的鲁棒低功耗真随机数发生器

提出了一种低功耗真随机数发生器,它基于简单的伯努利移位混沌映射,并通过对映射进行特殊扩展来保证在实际实现中保持鲁棒性.映射由开关电流技术实现,从而使其可以完全嵌入到片上密码系统中.采用流水线结构并用简单的异或电路来提高信息熵.该随机数发生器采用HJTC的0.18μm CMOS mixed signal工艺进行流片,并通过测试对其统计特性进行了分析.芯片功耗仅为1.42mW,输出比特率为10Mbit/s.     

一种基于流水型ADC的高速真随机数发生器

1.5位每级流水型ADC子单元的传输函数满足混沌映射的特性,通过将子单元的两个数字输出进行异或,改变产生序列的分布特性,即可用来产生独立且均匀分布的随机数.根据这个原理设计实现了一种高速真随机数发生器,并引入了一种新型的高速低功耗预放大锁存比较器.仿真结果表明,在未加任何后处理电路修正的情况下,生成的随机序列即可通过NIST标准随机性检测,输出比特率可达200Mb/s.