[发明专利]一种足熵数字物理噪声源装置

权利要求书

1.一种足熵数字物理噪声源装置，其特征在于，所述装置包括：

第一振荡器、第二振荡器、第一单沿计数器、第二单沿计数器、采样控制单元、计数结果保存器、熵估计电路、判断模块和随机数存储模块；

第一振荡器的输出发送至第一单沿计数器；第二振荡器的输出发送至第二单沿计数器；第二单沿计数器的输出发送至采样控制单元；采样控制单元的输出发送至第一单沿计数器；第一单沿计数器的输出发送至计数结果保存器；计数结果保存器的输出发送至熵估计电路；熵估计电路的输出发送至判断模块；判断模块的输出分别发送给第二单沿计数器和随机数存储模块；随机数存储模块同时接收计数结果保存器的输出；

所述第一振荡器用于生成第一信号；所述第二振荡器用于生成第二信号；

所述第一单沿计数器用于对所述第一信号的周期数进行统计，并根据所述第一信号的周期数的统计结果生成计数结果；

所述第二单沿计数器用于对所述第二信号的周期数进行统计，当所述第二信号的周期数达到预设采样周期数时，所述第二单沿计数器自动执行清零操作，并触发采样控制单元；

所述采样控制单元用于执行计数结果保存和清零操作；所述计数结果保存和清零操作是指将所述第一单沿计数器的计数结果发送至所述计数结果保存器并对所述第一单沿计数器执行清零操作；

所述计数结果保存器用于储存所述第一单沿计数器发送来的计数结果，并将所述计数结果发送至熵估计电路；

所述熵估计电路用于根据所述计数结果计算出熵值估计结果；

所述判断模块用于判断所述熵值估计结果是否满足预设的足熵条件，若是，则触发随机数存储模块；若否，则调节所述第二单沿计数器的预设采样周期数，以使熵估计电路重新基于所述第一单沿计数器的计数结果计算出熵值估计结果，直至获得满足所述预设的足熵条件的熵值估计结果；

所述随机数存储模块用于存储基于所述计数结果形成的随机数。

2.根据权利要求1所述的足熵数字物理噪声源装置，其特征在于，所述第一振荡器和所述第二振荡器的结构相同、包含相同数量的反相器、具有相同的布线方式、放置于同一硬件平台上的同一位置、使用同一电源并且同时启动。

3.根据权利要求2所述的足熵数字物理噪声源装置，其特征在于，所述第一振荡器和第二振荡器均以延迟器件的形式具体实现，所述延迟器件包括：环形振荡器。

4.根据权利要求1所述的足熵数字物理噪声源装置，其特征在于，所述第一单沿计数器和所述第二单沿计数器同时采用上沿计数方法或同时采用下沿计数方法；

所述上沿计数方法是指：每当所述第一信号或所述第二信号出现上升沿时，相应的计数器周期数加1；所述下沿计数方法是指：每当所述第一信号或所述第二信号出现下降沿时，相应的计数器周期数加1。

5.根据权利要求1所述的足熵数字物理噪声源装置，其特征在于，将所述采样控制单元执行计数结果保存和清零操作的时间设置为第一设定数量的第一信号的周期数。

6.根据权利要求5所述的足熵数字物理噪声源装置，其特征在于，所述第一单沿计数器用于对所述第一信号的周期数进行统计，并根据所述第一信号的周期数的统计结果生成计数结果，包括：

统计在所述第二信号的周期数达到所述预设采样周期数的时间内，所述第一振荡器的第一信号的周期数，并将所述统计出的周期数与所述第一设定数量的第一信号的周期数的和作为计数结果。

7.根据权利要求1所述的足熵数字物理噪声源装置，其特征在于，所述熵估计电路用于根据所述计数结果计算出熵值估计结果，包括：

根据接收到的所述计数结果，计算所述计数结果在白噪声影响下的计数方差值，并将所述计数方差值作为所述熵估计电路的熵估计结果。

8.根据权利要求1所述的足熵数字物理噪声源装置，其特征在于，当所述随机数存储模块接收到外部的读取数据指令read时，将所述随机数输出。

9.根据权利要求1所述的足熵数字物理噪声源装置，其特征在于，所述随机数存储模块以存储器的形式具体实现，包括：先入先出型的数据缓冲器FIFO。