【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及計算機，尤其涉及一種隨機數(shù)生成方法及真隨機數(shù)發(fā)生器。
技術(shù)介紹
1、隨機數(shù)發(fā)生器是現(xiàn)代密碼學(xué)、通信和安全應(yīng)用的重要組成部分，高質(zhì)量的隨機數(shù)對密碼學(xué)、模擬、安全通信等其他應(yīng)用至關(guān)重要。然而，傳統(tǒng)的基于環(huán)形振蕩器的結(jié)構(gòu)存在隨機性較差、占用資源過多、通用性差等問題，因此，需要提出新的隨機數(shù)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)，克服現(xiàn)有缺點，提供可靠、穩(wěn)定、通用強的真隨機數(shù)生成解決方案。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)實施例提供一種隨機數(shù)生成方法及真隨機數(shù)發(fā)生器，可以解決相關(guān)技術(shù)中隨機數(shù)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的隨機性較差、占用資源過多、通用性差的問題。
2、為了解決上述問題，本專利技術(shù)實施例公開了一種隨機數(shù)生成方法，所述方法應(yīng)用于真隨機數(shù)發(fā)生器，所述真隨機數(shù)發(fā)生器包括熵源模塊、熵提取采樣模塊和后處理模塊；所述方法包括：
3、利用所述熵源模塊中的第一環(huán)形振蕩器產(chǎn)生邏輯高低電平；所述第一環(huán)形振蕩器包括至少兩階環(huán)形振蕩器，每一階環(huán)形振蕩器的輸出端連接本階的輸入端；
4、將每一階環(huán)形振蕩器產(chǎn)生的邏輯高低電平分別輸入至所述熵源模塊中的第二環(huán)形振蕩器的異或門的第一輸入端進行信號處理，得到熵源信號；所述第二環(huán)形振蕩器包括n個異或門，所述第二環(huán)形振蕩器中第一個異或門的第二輸入端連接所述第二環(huán)形振蕩器的輸出端，除第一個異或門之外，前一個異或門的輸出端連接后一個異或門的第二輸入端；n為大于或等于3的奇數(shù)；
5、利用所述熵提取采樣模塊對所述熵源信號進行采樣，得到初始隨機序列；
6、
7、可選地，所述第二環(huán)形振蕩器還包括m個反向器，所述m個反向器依次級聯(lián)，m為大于或等于3的奇數(shù)；
8、所述第二環(huán)形振蕩器中第一個異或門的第二輸入端連接所述第二環(huán)形振蕩器的輸出端，包括：
9、所述第二環(huán)形振蕩器中最后一個反向器的輸出端連接所述第二環(huán)形振蕩器中第一個異或門的第二輸入端，所述第二環(huán)形振蕩器中第一個反向器的輸入端連接所述第二環(huán)形振蕩器的輸出端。
10、可選地，所述第一環(huán)形振蕩器中的，每一階環(huán)形振蕩器包括至少兩個級聯(lián)的反向器，每一階環(huán)形振蕩器包含的反向器的數(shù)目互為素數(shù)。
11、可選地，所述熵提取采樣模塊包括d型觸發(fā)器；所述利用所述熵提取采樣模塊對所述熵源信號進行采樣，得到初始隨機序列，包括：
12、將所述熵源信號輸入至所述d型觸發(fā)器的輸入端，將采樣時鐘信號輸入到所述d型觸發(fā)器的時鐘輸入端；
13、在所述采樣時鐘信號的上升沿到達時，利用所述d型觸發(fā)器捕獲并鎖存所述熵源信號的當(dāng)前狀態(tài)，以通過連續(xù)采樣，得到初始隨機序列；所述初始隨機序列為包含所述熵源信號隨機性的隨機數(shù)字信號。
14、可選地，所述后處理模塊包括線性反饋移位寄存器；所述利用所述后處理模塊消除所述初始隨機序列的偏置和相關(guān)性，得到目標(biāo)隨機序列，包括：
15、利用所述線性反饋移位器對所述初始隨機序列進行移位和反饋操作，得到目標(biāo)隨機序列。
16、另一方面，本專利技術(shù)實施例公開了一種真隨機數(shù)發(fā)生器，所述真隨機數(shù)發(fā)生器包括依次串聯(lián)的熵源模塊、熵提取采樣模塊和后處理模塊；
17、所述熵源模塊包括第一環(huán)形振蕩器和第二環(huán)形振蕩器；
18、所述第一環(huán)形振蕩器包括至少兩階環(huán)形振蕩器，每一階環(huán)形振蕩器的輸出端連接本階的輸入端；
19、所述第二環(huán)形振蕩器包括n個異或門，第一個異或門的第二輸入端連接所述第二環(huán)形振蕩器的輸出端，除第一個異或門之外，前一個異或門的輸出端連接后一個異或門的第二輸入端；n為大于或等于3的奇數(shù)；
20、其中，所述第一環(huán)形振蕩器的每一階環(huán)形振蕩器的輸出端分別連接所述第二環(huán)形振蕩器中不同的異或門的第一輸入端。
21、可選地，所述第二環(huán)形振蕩器還包括m個反向器，所述m個反向器依次級聯(lián)，m為大于或等于3的奇數(shù)；
22、所述第二環(huán)形振蕩器中最后一個反向器的輸出端連接所述第二環(huán)形振蕩器中第一個異或門的第二輸入端，所述第二環(huán)形振蕩器中第一個反向器的輸入端連接所述第二環(huán)形振蕩器的輸出端。
23、可選地，所述第一環(huán)形振蕩器中的，每一階環(huán)形振蕩器包括至少兩個級聯(lián)的反向器，每一階環(huán)形振蕩器包含的反向器的數(shù)目互為素數(shù)。
24、可選地，所述熵提取采樣模塊包括d型觸發(fā)器；所述d型觸發(fā)器的輸入端連接所述熵源模塊的輸出端，所述d型觸發(fā)器的輸出端連接所述后處理模塊的輸入端。
25、可選地，所述后處理模塊包括線性反饋移位寄存器，所述線性反饋移位寄存器的輸入端連接所述熵提取采樣模塊的輸出端。
26、本專利技術(shù)實施例包括以下優(yōu)點：
27、本專利技術(shù)實施例提供的隨機數(shù)生成方法，利用第一環(huán)形振蕩器和第二環(huán)形振蕩器組成的環(huán)形振蕩器嵌套結(jié)構(gòu)作為熵源模塊，通過嵌套結(jié)構(gòu)將第一環(huán)形振蕩器中各階環(huán)形振蕩器產(chǎn)生的邏輯高低電平的隨機性添加至第二環(huán)形振蕩器中進行疊加，增強了熵源信號的隨機性，有利于提高真隨機數(shù)發(fā)生器輸出的隨機數(shù)的質(zhì)量；然后，再利用熵提取采樣模塊對熵源信號進行采樣，并利用后處理模塊消除采樣得到的初始隨機序列的偏置和相關(guān)性，從而使得隨機序列的分布更加合理，隨機性更強。相比于現(xiàn)有技術(shù)中的隨機數(shù)生成方法，本專利技術(shù)實施例提升了隨機數(shù)的隨機性，且結(jié)構(gòu)簡單，無需占用過多資源，也不需要再可編程延遲線來改變振蕩器的頻率，通用性強。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護點】
1.一種隨機數(shù)生成方法，其特征在于，應(yīng)用于真隨機數(shù)發(fā)生器，所述真隨機數(shù)發(fā)生器包括熵源模塊、熵提取采樣模塊和后處理模塊；所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二環(huán)形振蕩器還包括M個反向器，所述M個反向器依次級聯(lián)，M為大于或等于3的奇數(shù)；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一環(huán)形振蕩器中的，每一階環(huán)形振蕩器包括至少兩個級聯(lián)的反向器，每一階環(huán)形振蕩器包含的反向器的數(shù)目互為素數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述熵提取采樣模塊包括D型觸發(fā)器；所述利用所述熵提取采樣模塊對所述熵源信號進行采樣，得到初始隨機序列，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述后處理模塊包括線性反饋移位寄存器；所述利用所述后處理模塊消除所述初始隨機序列的偏置和相關(guān)性，得到目標(biāo)隨機序列，包括：
6.一種真隨機數(shù)發(fā)生器，其特征在于，所述真隨機數(shù)發(fā)生器包括依次串聯(lián)的熵源模塊、熵提取采樣模塊和后處理模塊；
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的隨機數(shù)發(fā)生器，其特征在于，所述第二環(huán)形振蕩器還包括M個反向
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的真隨機數(shù)發(fā)生器，其特征在于，所述第一環(huán)形振蕩器中的，每一階環(huán)形振蕩器包括至少兩個級聯(lián)的反向器，每一階環(huán)形振蕩器包含的反向器的數(shù)目互為素數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的真隨機數(shù)發(fā)生器，其特征在于，所述熵提取采樣模塊包括D型觸發(fā)器；所述D型觸發(fā)器的輸入端連接所述熵源模塊的輸出端，所述D型觸發(fā)器的輸出端連接所述后處理模塊的輸入端。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的真隨機數(shù)發(fā)生器，其特征在于，所述后處理模塊包括線性反饋移位寄存器，所述線性反饋移位寄存器的輸入端連接所述熵提取采樣模塊的輸出端。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種隨機數(shù)生成方法，其特征在于，應(yīng)用于真隨機數(shù)發(fā)生器，所述真隨機數(shù)發(fā)生器包括熵源模塊、熵提取采樣模塊和后處理模塊；所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二環(huán)形振蕩器還包括m個反向器，所述m個反向器依次級聯(lián)，m為大于或等于3的奇數(shù)；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一環(huán)形振蕩器中的，每一階環(huán)形振蕩器包括至少兩個級聯(lián)的反向器，每一階環(huán)形振蕩器包含的反向器的數(shù)目互為素數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述熵提取采樣模塊包括d型觸發(fā)器；所述利用所述熵提取采樣模塊對所述熵源信號進行采樣，得到初始隨機序列，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述后處理模塊包括線性反饋移位寄存器；所述利用所述后處理模塊消除所述初始隨機序列的偏置和相關(guān)性，得到目標(biāo)隨機序列，包括：
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：田家輝，范園園，
申請(專利權(quán))人：龍芯中科技術(shù)股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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