[发明专利]一种高速随机性检测卡

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于TMS320C672x系列DSP的高速随机性检测卡，该检测卡完全兼容并支持国家随机性检测标准指出的15种随机性检测项目，可以对任意二元序列的随机性进行快速检测，也可以对能够转化为等价二元序列的其它任意序列的随机性进行快速检测。

背景技术

随机数在信息科学的众多应用领域以及工业界中都发挥着极其重要的作用，已被广泛地应用于工业和学术研究领域。例如，工业仿真领域需要用到随机数，娱乐业(博彩、抽奖等)中使用到随机数，商业决策处理过程中需要使用随机数，计算机模拟与软件测试中需要随机数，人工智能研究领域更需要使用大量的随机数，等等。

随机性检测是使用一种或多种特定的检测方法，从多个方面侧面对任意待测序列的随机性进行检测，并确定其随机性指标的过程。

美国联邦政府在2001年发布的密码模块评估标准(FIPS PUB 140-2 SECURITYREQUIREMENTS FOR CRYPTOGRAPHIC MODULES)中指定了4项基本的随机性检测项目，分别为单比特频数检测、扑克检测、游程总数检测以及块内最大“1”游程检测。我国有关主管部门制定的随机性检测标准除了包括上述4项随机性检测项目，还指定了11项扩展的随机性检测项目。

目前，国内外机构和组织已开发出了一些较为成熟的随机性检测软件。例如，美国佛罗里达州立大学研制的Diehard软件、美国国家标准技术局研制的RNGT软件以及澳大利亚昆士兰理工大学研制的CRYPT-X软件等。此外，国内的一些科研院所和高校也开发了一些包含统计检测功能的软件。但是，目前的随机性检测工具主要以纯软件系统的形式提供，尚没有完全兼容并支持国家相关随机性检测标准中全部15项检测项目的硬件系统或者工具。

与纯软件系统相比，硬件系统具有兼容性强、检测效率高、稳定性好等优点。可查阅到的公开资料表明，目前只有日本邮政省通信综合研究所(CRL)曾在Xilinx VirtexIIFPGA上实现了FIPS 140提出的4项基本的随机性检测项目；但是，该系统规模小，且仅适用于密码产品的自检。此外，荷兰的L·哈尔斯申请了几个单项的随机性检测方法的专利，用于工业中在线输出序列的随机性检测，但是这几项检测也比较分散、并且也不全面，并没有形成系统的硬件支撑工具。

发明内容

本发明提供了一种完全兼容并支持国家随机性检测标准的高速随机性检测卡，使用该检测卡可以对任意二元序列(或能够转化为等价二元序列的其它形式的任意序列)进行高速的随机性检测。

本发明与带有USB接口的主机配合使用，构成C/S(客户端/服务器端)结构，随机性检测卡为服务器端，USB主机为客户端。USB主机可以是任何带有USB传输接口的计算设备，包括个人电脑、服务器、甚至带有USB接口的移动计算设备。

随机性检测包括两个要素，样本和参数，样本指定随机性检测的对象；参数指定需要对样本进行哪项检测以及该项检测的参数；检测卡需要在这两种要素齐备的前提下对样本进行检测。检测卡接收USB主机发送来的待测样本和检测参数、适时执行随机性检测，给USB主机返回检测结果，并对多任务检测的并行处理提供支持。

1.本发明的硬件体系结构

本发明硬件结构的基本组件包括：TMS320C672X数字信号处理器、用于存放固化程序的FLASH(闪速储存器)、用于与USB主机数据传输的USB控制芯片、以及至少一片用于通用储存功能的SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory，同步动态随机存取储存器)，此外，还包括ESAM(Embedded Secure Access Module，嵌入式安全模块)，为随机性检测卡提供防检测、抗攻击、自毁等硬件特性，而且通过加密认证功能，ESAM还可以保护随机性检测卡的软件不被非法拷贝。

随机性检测卡上预留了硬件扩展接口，以方便其它外围设备与DSP中UHPI(UniversalHost Port Interface，通用主机接口)的连接，为硬件升级和功能扩展提供了条件。

2.本发明的软件体系结构