一种高吞吐率自治布尔网络真随机数发生器

作者:刘正文; 易茂祥*; 杨云; 孙立法; 鲁迎春; 梁**
来源:电子测量与仪器学报, 2023, 37(09): 102-109.
DOI:10.13382/j.jemi.B2306566

摘要

真随机数发生器在硬件与信息安全领域具有广泛的应用前景。为提高真随机数发生器的吞吐率与降低硬件开销,以相互耦合的基本逻辑单元构成自治布尔网络做熵源,利用一阶高频振荡环增强网络刷新频率和多级非线性放大,从而获得高熵值混沌信号,结合DFF和XOR组成的后处理电路,设计构成真随机数发生器并在FPGA平台上实现。通过数据的采样和实时提取,然后对数据执行NIST SP800-22和SP800-90B随机性测试,并对其偏移度、自相关性及最大李雅普诺夫指数等性能进行评估。结果表明,真随机数发生器能够以600 Mbit/s的吞吐率产生熵值0.994 847 bit/sample的随机数序列,而且具有低的偏移度和自相关性及较低的硬件开销。