随着互联网的飞速发展,网络通信、电子商务逐渐兴起,如何保障信息安全成为了一个至关重要的问题,而信息加密技术作为信息安全的核心技术,其中随机数发挥着不可或缺的作用。基于香农信息理论,为了保障网络通信的绝对安全,如何稳定的生成高速率、不可预测且随机性良好的随机数具有非常重大的研究意义。此外,随机数还有其他广泛的应用,如蒙特卡罗模拟,身份认证,雷达测距等。随机数发生器一般分为伪随机数发生器和物理随机数发生器两类。伪随机数发生器通常是基于计算机等设备以及确定的数学算法快速的生成随机数序列,并且其具有良好的随机统计特性。但是,伪随机数序列具有周期性且可以被预测。因此,在实际应用中伪随机数发生器往往难以保障加密信息的绝对安全。物理随机数发生器是基于自然界中的随机物理现象作为物理熵源,其可以生成无周期且不可预测的随机数序列,能够保障科学计算的准确性以及网络通信的安全性。目前的物理随机数生成方法主要包含电路热噪声放大、振荡采样法、混沌信号等方法。然而受限于电路热噪声与振荡采样的带宽,其生成的随机数序列的速率长期处于Mbit/s的水平,难以达到实际应用的需求。基于光学器件的混沌信号具有宽频谱、类噪声等特性可以实时生成Gbit/s量级的随机数序列,但是其结构复杂且难以集成。而电路混沌以其可集成、低功耗等特性逐渐成为了物理随机数发生器研究的热点。本文提出了一种基于布尔混沌的高速物理随机数发生器。本文基于2输入数字逻辑门构建了一个自治布尔网络,利用实际逻辑门的非理想特性,产生了带宽达0.68GHz的布尔混沌,并实现了实时速率为1OOMbit/s的物理随机数发生器。通过USB2.0传输接口实现了随机数比特的高速采集,该方法生成的物理随机数成功通过了NIST和Diehard随机数检测标准,表明具有良好的随机性。本文围绕基于布尔混沌的高速物理随机数发生器,主要研究内容和工作如下:1、提出了以2输入逻辑门构成的自治布尔网络,理论分析并实验验证了自治布尔网络向混沌的转变,以布尔混沌作为物理熵源,具体研究了熵源的动态特性,分析了其最小熵值和香农熵随节点的变化,构建了一个高速物理随机数发生器。2、通过USB2.0高速传输接口完成了物理随机数序列的高速采集,通过各种不同的国际随机性测试标准,分析研究了该物理随机数发生器的随机统计特性。3、通过各种不同的后处理方案,以弥补该物理随机数发生器的随机统计缺陷,并分析了各个不同的后处理方案的优势与不足。