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發(fā)視頻基于多級(jí)反饋環(huán)形振蕩器的真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器設(shè)計(jì)
2023-09-14 |
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資料介紹
真隨機(jī)數(shù)生成器(trng)在加密系統(tǒng)中起著重要的作用。本文提出了一種在現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣 列(FPGA)上生成真隨機(jī)數(shù)的新方法，該方法以 多級(jí)反饋環(huán)形振蕩器(MSFRO) 的隨機(jī)抖動(dòng) 為熵源。在傳統(tǒng)環(huán)形振蕩器的基礎(chǔ)上，增加了多級(jí)反饋結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大了時(shí)鐘抖動(dòng)的范圍，提 高了時(shí)鐘采樣頻率和熵源的隨機(jī)性。與傳統(tǒng)的時(shí)鐘采樣結(jié)構(gòu)不同，我們利用 MSFRO 產(chǎn)生 的時(shí)鐘抖動(dòng)信號(hào)對(duì) FPGA 的鎖相環(huán)(PLL)產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行采樣。對(duì)得到的輸出值進(jìn)行異 或運(yùn)算，以減小輸出值的偏差，提高其隨機(jī)性。TRNG 在 Xilinx Virtex-6 FPGA 中實(shí)現(xiàn)， 硬件資源消耗低，吞吐量高。將熵源分類、硬件資源和吞吐量與現(xiàn)有 trng 進(jìn)行了比較。結(jié) 果表明，擬合成的 TRNG 只消耗 24 個(gè) lut 和 2 個(gè) DFFs。與其他 trng 相比，該設(shè)計(jì)硬件 資源消耗非常低，吞吐量可達(dá) 290 Mbps。此 TRNG 生成的隨機(jī)位序列通過 NIST SP800- 22 測(cè)試和 NIST SP80090B 測(cè)試。
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