真随机数发生器的研究与设计

来源 :杭州电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:howard2000_0
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着社会信息技术的高速发展,数据存储与交换变得越来越频繁,人们对数据存储的安全也越来越重视,而随机数的质量在一定程度上决定着加密系统的安全性。本文的目标是要设计并实现一个仅由普通逻辑单元构成的高速数字真随机数发生器,其随机数生成速率要超过100Mbit/s,且最终的输出随机数序列需通过NIST SP800-22随机数测试集的检测。随机数发生器通常由熵源模块和后处理模块两部分组成。熵源模块是利用一些不可预测的物理现象作为随机源,而后处理模块则主要用来降低或者消除输出序列中的偏置和相关性。本文对制约随机数发生器随机数生成速率的原因进行了分析,在此基础上提出了一种提高随机数生成速率的改进结构,它通过对多个独立熵源进行轮流采样,来降低对单一熵源的采样速率,从而提升采样序列的单比特熵值,减弱采样序列间的相关性,进而加快了随机数生成速率。基于此种改进结构,对传统的亚稳态熵源和振荡抖动熵源做出相应改动,并以这两种改进后的熵源作为最终的熵源模块。后处理模块采用异或链电路来降低序列中存在的偏置,并通过DES算法将两种类型熵源产生的随机数进行重新组合。相较于采用单一熵源实现的真随机数发生器,本文的设计使随机数生成速率得到了明显提升,同时由于采用基于非线性运算的DES算法进行后处理,发生器的抗外部攻击能力也得到了提升。为了验证设计的有效性,采用Verilog HDL语言对随机数发生器的各模块进行了功能描述,通过Quartus II软件完成自动综合,使用基于Altera Cyclone IV EP4CEl5F17C8芯片的FPGA开发板进行了板载调试和验证。利用NIST SP800-22随机数测试套件对生成的随机数序列进行了随机性检测,结果显示在不高于300MHz的系统时钟下,该随机数发生器生成的随机数序列均能稳定通过NIST SP800-22测试集的全部检测。此电路一共消耗了1247个逻辑单元,最高输出速率达到299.52Mbit/s。与其它同类型数字真随机数发生器相比,在资源消耗中等的情况下极大的提高了发生器的随机数生成速率。
其他文献
互联网金融经营模式的创新,在缔造普惠金融规模迅速扩张、小微初创企业增添融资路径的同时,也使该行业风险不断累积。尤其是市场准入规则模糊、小额豁免制度缺失、信息披露和
本文以20世纪杰出的女建筑学家和作家林徽因的散文为考察对象,从修辞角度进行解读,旨在分析林徽因散文的语言特质。主要从辞格运用和语言风格两个方面逐层探寻林徽因散文所独
<正>一谈话交流,走近"小说"师:看老师写一位俄国作家的名字。(板书:列夫·托尔斯泰)会读吗?一起读一遍。了解他吗?生:我好像听过这个名字。生:上学期,我们学过他的一句名言:"
在信息高速传播的时代,品牌的任何负面影响聚合成危机的可能性加大,速度加快,因此,研究哪些方面可以造成品牌的负面影响尤为重要。本文从品牌自身、品牌使用者、品牌内部和外
生物基因发明依赖于自然存在的具有特定性能的生物遗传资源,在对基因发明给予知识产权保护的同时,也应关注特有的生物遗传资源享有者基本权利的保护。本文在着重分析生物遗传
美国十分重视家长对儿童早期教育的积极参与,他们把家长的参与看作是孩子委托给父母的一种使命和责任。联邦政府推出了家长参与婴幼儿早期教育的“首要计划”和“先行计划”
高中数学的难度有所增加,由于高一新学期学生就面临着理论性、抽象性很强的集合、函数等概念知识学习,而这些知识所呈现的连贯性、逻辑性较强。对刚跨入高中的新生,认为数学
目的:建立雌性甲亢大鼠模型。方法:为低、中、高三个剂量组灌胃给药甲状腺素片混悬液造成大鼠甲亢,对照组灌胃生理盐水,观察行为变化及体重变化,经放免法检测FT3、FT4及TSH值
目的研究祁州漏芦水提物对四氯化碳诱发的急性肝损伤小鼠肝脏氧化应激和DNA损伤的影响。方法将小鼠随机分为正常对照组、模型对照组、联苯双脂组及祁州漏芦水提物高、低剂量