【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于密碼學(xué)領(lǐng)域，具體涉及基于熱噪聲的隨機(jī)數(shù)種子發(fā)生器。
技術(shù)介紹
1、基于熱噪聲的隨機(jī)數(shù)種子發(fā)生器是一種利用熱噪聲作為信號(hào)源的模擬信號(hào)發(fā)生系統(tǒng)，因?yàn)闊嵩肼暿亲匀唤缰械碾S機(jī)現(xiàn)象，所以系統(tǒng)輸出的是真隨機(jī)數(shù)。
2、在現(xiàn)今加密系統(tǒng)中隨機(jī)數(shù)應(yīng)用廣泛，但又由于隨機(jī)數(shù)難以獲取而通過使用偽隨機(jī)數(shù)作為隨機(jī)數(shù)種子，進(jìn)而通過算法得到一系列的隨機(jī)數(shù)供加密系統(tǒng)使用，使用偽隨機(jī)數(shù)存在被攻擊者逆向得知隨機(jī)數(shù)生成的規(guī)律，進(jìn)而攻擊現(xiàn)有的系統(tǒng)，對(duì)安全造成極大威脅。
3、傳統(tǒng)的偽隨機(jī)數(shù)生成方案無法完全滿足安全性的要求，因此，必須找到廉價(jià)獲取真隨機(jī)數(shù)的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本專利技術(shù)的目的在于提供基于熱噪聲的隨機(jī)數(shù)種子發(fā)生器，該系統(tǒng)通過電阻電橋獲取疊加共模噪聲的熱噪聲信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)由后級(jí)放大和濾波得到真隨機(jī)數(shù)。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
3、基于熱噪聲的隨機(jī)數(shù)種子發(fā)生器系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括以下步驟：
4、步驟一：使用磁珠濾除高頻電源紋波，由四個(gè)精密電阻組成的電橋作為信號(hào)發(fā)生器電路；
5、步驟二：電橋輸出通過電容濾除直流偏置電壓；
6、步驟三：構(gòu)造增益為1000的儀表放大器，儀表放大器正輸入端電容接入橋臂a，負(fù)輸入端電容接入橋臂b；
7、步驟四：儀表放大器輸出接入多級(jí)差分放大電路，將儀表放大器輸出信號(hào)放大100~1000倍，從nv級(jí)提升到v級(jí)；
8、步驟五：將放大后的信號(hào)
9、步驟六：濾波器的輸出信號(hào)經(jīng)由adc電路輸入到加密系統(tǒng)作為隨機(jī)數(shù)生成算法的隨機(jī)數(shù)種子；
10、假定輸入電壓為v，為電橋電阻，為各橋臂電流。因此，電橋輸入和輸出可表示為：
11、；
12、；
13、；
14、其中：為電源紋波，為電橋節(jié)點(diǎn)輸出電壓。
15、由于生產(chǎn)問題，電阻無法保持一致性，電流流經(jīng)電阻產(chǎn)生噪聲，又由于電源紋波的影響，動(dòng)態(tài)情形下，瞬時(shí)輸出電壓為：
16、
17、
18、其中為電阻誤差，橋臂電壓,為對(duì)應(yīng)電阻產(chǎn)生的噪聲
19、去除直流偏置后,信號(hào)進(jìn)入增益為k的儀表放大器，輸出為：
20、
21、因?yàn)橼吔?，所以：
22、
23、其中：k為儀表放大器增益，為電橋噪聲差值。
24、基于熱噪聲的隨機(jī)數(shù)種子發(fā)生器。其中差分放大器輸入輸出關(guān)系表示為：
25、
26、其中：為同相輸入端電壓，為反相輸入端電壓，為差分放大器輸出電壓，r1為反饋回路電阻，r2為連接電阻。
27、基于熱噪聲的隨機(jī)數(shù)種子發(fā)生器。其中選通濾波器在s域表示為：
28、
29、其中，s為復(fù)頻域微分算子，?是中心頻率（通帶的中心），是截止頻率（從通帶到阻帶的過渡頻率），q是品質(zhì)因數(shù)，與濾波器的帶寬有關(guān)。
30、使用mfb電路將傳遞函數(shù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。在二階mfb帶通濾波器框架中令c1=c2=c，增益kp：
31、
32、
33、
34、使用adc對(duì)選波器輸出采樣，其中采樣幅值作為隨機(jī)數(shù)種子。
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1.基于熱噪聲的隨機(jī)數(shù)種子發(fā)生器，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱噪聲的隨機(jī)數(shù)種子發(fā)生器，所述其特征在于，電橋；假定輸入電壓為V，為電橋電阻，為各橋臂電流；因此，電橋輸入和輸出可表示為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱噪聲的隨機(jī)數(shù)種子發(fā)生器，其特征在于，所述儀表放大器；去除直流偏置后,信號(hào)進(jìn)入增益為K的儀表放大器，輸出為：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱噪聲的隨機(jī)數(shù)種子發(fā)生器，其特征在于，所述放大電路；其中差分放大器輸入輸出關(guān)系為表示為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱噪聲的隨機(jī)數(shù)種子發(fā)生器，其特征在于，所述濾波器電路傳遞函數(shù)；其中選通濾波器在s域表示為：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱噪聲的隨機(jī)數(shù)種子發(fā)生器，其特征在于，所述濾波器傳遞函數(shù)電路實(shí)現(xiàn)；使用MFB電路將傳遞函數(shù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)；在二階MFB帶通濾波器框架中令C1=C2=C，增益Kp：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱噪聲的隨機(jī)數(shù)種子發(fā)生器，其特征在于，所述輸出信號(hào)采樣；使用ADC對(duì)選波器輸出采樣，其中采樣幅值作為隨機(jī)數(shù)種子。
【技術(shù)特征摘要】
1.基于熱噪聲的隨機(jī)數(shù)種子發(fā)生器，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱噪聲的隨機(jī)數(shù)種子發(fā)生器，所述其特征在于，電橋；假定輸入電壓為v，為電橋電阻，為各橋臂電流；因此，電橋輸入和輸出可表示為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱噪聲的隨機(jī)數(shù)種子發(fā)生器，其特征在于，所述儀表放大器；去除直流偏置后,信號(hào)進(jìn)入增益為k的儀表放大器，輸出為：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱噪聲的隨機(jī)數(shù)種子發(fā)生器，其特征在于，所述放大電路；其中差分放大器輸入輸出關(guān)系為...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：謝煥強(qiáng)，張晶，石羽汐，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：桂林理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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