[发明专利]一种真随机数生成方法及真随机数发生器

说明书

本发明属于数字及电子信息技术领域，具体涉及一种真随机数生成方法及真随机数发生器通过基于两个独立不同源的高频和低频时钟，利用时钟的抖动和两个独立时钟之间的相位漂移具有随机的特性，从不同模块抽头出来的高频时钟进行异或，然后用低频时钟进行采样同步，利用线性移位寄存器对采样后数据进行随机后处理，即可得到真随机数。本发明只需要普通数字逻辑单元即可产生可靠随机序列的真随机数，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于数字及电子信息技术领域，具体涉及一种真随机数生成方法及真随机数发生器。

背景技术

随机数在加密设备和加密芯片中占有重要的位置。在以ECC、RSA等为代表的非对称密钥加密体制中需要有安全可靠的随机数来生成密钥，而在网络安全协议中，密钥分配时的临时交换号往往采用随机数来进行握手。在这些敏感场合中，随机数发生器得到了广泛的应用。然而传统的伪随机数发生器存在着运算结果可预测、可重复等缺点，已不能适应信息安全技术发展的需要。

随机数产生器可以用硬件方法实现，也可以用软件方法实现。软件方法实现的随机数产生器用算法产生的随机序列决定于采用的算法和初始种子，通常被称为伪随机数产生器。硬件方法实现真随机数主要依赖于物理原件的随机特征，例如电阻或者二极管的噪声等。真随机数产生器不像伪随机数产生器那样需要设定初始种子，因而真随机数具有更好的随机特性和更优的应用。

目前常见的片上真随机数产生器的产生方式有三种：基于电路噪声的真随机数产生器、基于混沌机制的真随机数产生器和基于振荡器采样的真随机数产生器。基于电路噪声采样和混沌机制的真随机数发生器需要放大器和比较器，其电路面积和资源消耗较大。

因此急需开发一种简单而可靠的真随机数发生器。

发明内容

针对以上问题，本发明旨在提供一种只需要普通数字逻辑单元即可产生可靠随机序列的真随机数生成方法及真随机数发生器。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种真随机数生成方法，包括如下步骤：

S1选择不同源的高频时钟和低频时钟，作为随机源；

S2分别多次对高频时钟进行抽头；

S3对分别抽头出来的高频时钟进行异或处理；

S4用低频时钟对异或处理后的高频时钟进行采样，即得真随机数。

进一步的，所述步骤S4之后还包括S5：

S5对所述随机数进行位宽和速度匹配处理。

进一步的，所述步骤S5之后还包括步骤S6：

S6采用循环码编码进行消偏处理。

更进一步的，所述高频时钟包括但不限于通过片内振荡器、外部时钟、外部时钟倍频、外部晶体加内部振荡电路倍频、外部晶体加内部振荡电路振荡器倍频的方式得到。

更进一步的，所述低频时钟包括但不限于通过片内振荡器、外部时钟、外部晶体加内部振荡电路的方式得到。

一种真随机数发生器，包括

高频时钟选择单元，用于获取不同源的高频时钟；

高频时钟抽头单元，用于分别多次对高频时钟的抽头模块进行抽头；

异或单元，用于对分别抽头出来的高频时钟进行异或处理；

低频时钟选择单元，用于获取不同源的低频时钟；

采样单元，用于利用低频时钟对异或处理后的高频时钟进行采样，得到真随机数。

作为一种改进，还包括异步FIFO单元，