[发明专利]一种高速足熵数字物理噪声源装置

权利要求书

1.一种高速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、线性波转换器、模数转换器、熵估计电路、位宽转换器和随机数存储器；

第一振荡器的输出分别发送至线性波转换器和熵估计电路；第二振荡器的输出分别发送至模数转换器和熵估计电路；线性波转换器的输出发送至模数转换器；模数转换器的输出发送至位宽转换器；熵估计电路的输出发送至位宽转换器；位宽转换器的输出发送至随机数存储器；

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；

所述线性波转换器用于将所述第一信号转换为线性波模拟信号；

所述模数转换器用于以所述第二信号为时钟信号，将所述线性波模拟信号转化为多比特位宽数字信号；

所述熵估计电路用于以所述第二信号为时钟信号，根据所述第一信号计算出熵值估计结果；

所述位宽转换器用于根据所述熵估计结果以及预设的足熵值，判断出所述多比特位宽数字信号中满足所述足熵值的全部比特位；

所述随机数存储器用于根据所述多比特位宽数字信号中满足所述足熵值的每个比特位的值形成随机数，并存储所述随机数。

2.根据权利要求1所述的高速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相邻位置、使用同一电源并且同时启动。

3.根据权利要求1或2所述的高速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所述的高速足熵数字物理噪声源装置，其特征在于，所述线性波模拟信号为：锯齿波模拟信号或三角波模拟信号。

5.根据权利要求1或4所述的高速足熵数字物理噪声源装置，其特征在于，所述模数转换器用于以所述第二信号为时钟信号，将所述线性波模拟信号转化为多比特位宽数字信号，包括：

当所述第二信号出现上升沿时，触发所述模数转换器从所述线性波转换器中获取所述线性波模拟信号，并将所述线性波模拟信号经过采样、量化、编码过程，转化为多比特位宽数字信号；或者，

当所述第二信号出现下降沿时，触发所述模数转换器从所述线性波转换器中获取所述线性波模拟信号，并将所述线性波模拟信号经过采样、量化、编码过程，转化为多比特位宽数字信号。

6.根据权利要求1所述的高速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以所述第二信号为时钟信号，根据所述第一信号计算出熵值估计结果，包括：

按照单沿计数规则统计在所述第二信号的周期数达到预设采样周期数的时间内，所述第一信号的周期数，并将所述统计出的周期数作为一次采样计数结果；

根据设定次数的采样计数结果，计算所述设定次数的采样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。

7.根据权利要求6所述的高速足熵数字物理噪声源装置，其特征在于，所述单沿计数规则是：

每当所述第二信号出现上升沿时，周期数加1；或者，

每当所述第二信号出现下降沿时，周期数加1。

8.根据权利要求1所述的高速足熵数字物理噪声源装置，其特征在于，所述位宽转换器用于根据所述熵估计结果以及预设的足熵值，判断出所述多比特位宽数字信号中满足所述足熵值的全部比特位，包括：

根据所述熵估计结果，以及所述多比特位宽数字信号中的各个比特位之间的熵值比例关系，即相邻两个比特位之间质量因子差2^M倍，通过对所述熵估计结果执行步长为M的移位操作，判断出所述多比特位宽数字信号中满足所述预设的足熵值的分辨率最低的足熵比特位；并将所述分辨率最低的足熵比特位，以及在所述多比特位宽数字信号中分辨率大于所述分辨率最低的足熵比特位的分辨率的其他比特位发送至所述随机数存储器中。