一种基于环形振荡器的轻量级高效率的真随机数发生器

• 作者: 鲁迎春 梁华国 王鑫宇 姚亮 倪天明 易茂祥 戚昊琛 黄正峰
• 来源期刊: 电子测量与仪器学报
• 关键词: 真随机数发生器 快速进位链逻辑 低成本 高鲁棒性
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 所属期刊栏目: 学术论文|PAPERS
• 页码范围: 115-122
• 页数: 8页
• 分类号: TN47
• 语种: 中文
• DOI: 10.13382/j.jemi.B2003280

摘要

真随机数发生器(TRNG)作为芯片中重要的安全组件,在现代加密系统中扮演着越来越重要的角色.对于TRNG的设计,关键是需要熵提取器可以在恶劣的环境变化(如工艺波动、电压和温度(PVT))下稳定地生成熵值.基于Xilinx FPGA平台提出了一种基于环形振荡器的低成本,高效率真随机数发生器.TRNG一方面通过快速进位逻辑来提高熵提取的效率,另一方面通过优化电路结构和延迟,在以相对较低的资源开销情况下实现可观的吞吐量和随机性.TRNG分别在多块Xilinx Virtex6 FPGAs和Xilinx Spartan6 FPGAs上进行验证,实验数据测试结果表明,所提出的TRNG能够在广泛的PVT范围内表现出良好的鲁棒性,且生成的随机比特流不仅以相当高P值通过NIST SP800-22统计测试套件,而且可以通过最新的NIST SP800-90B测试.