[发明专利]一种真随机数发生器及电子设备

说明书

本申请提供一种真随机数发生器及电子设备，包括：信号采集器件，包括数据采集端口，时钟端口以及输出端口，且在数据采集端口处的信号的上升沿与时钟端口处的信号的上升沿在预设位置处对齐时，信号采集器件处于亚稳态状态；振荡器，振荡器分别与数据采集端口、时钟端口以及输出端口连接，振荡器用于产生振荡信号并将振荡信号分别输入至数据采集端口和时钟端口，并根据输出端口输出的信号调整产生的振荡信号的周期；其中，振荡器至数据采集端口和时钟端口的电路延迟不同。本申请的真随机数发生器可以使得信号采集器件动态地稳定在亚稳态状态下，提供可靠的随机数，实现基于亚稳态的随机数的产生。

技术领域

本申请涉及信息安全领域技术领域，具体而言，涉及一种真随机数发生器及电子设备。

背景技术

随着日益增加的信息安全需求，信息的加密与破解技术得到极大的发展。为了保证信息的保密性、完整性、可用性、可控性和不可否认性，目前广泛地使用了信息加密技术。而几乎所有的信息加密技术都需要使用密匙，因此，如何得到一个安全可靠、难以破解的密匙就成为了信息加密技术的一个重点。众所周知，凡是可以被破解的密码都是会有一定规律可寻的，只要找到这个规律就可以反向去破解，而真随机数是一种靠着纯物理现象生成的随机数，它有着无规律性以及难以复现的优点，可以很好的满足了人们对密匙安全性的要求。也正因此，现在的很多密匙都是以真随机数为基础而产生的。

目前，常见的真随机数发生器实现方法主要有随机噪声源直接放大法、基于振荡器的随机数发生器和基于亚稳态的随机数发生器。

随机噪声源直接放大法是将随机噪声(如电阻热噪声)放大得到随机数的方法，但是这种方法很难把电源沉底耦合的噪声的影响去掉。而基于振荡器的随机数发生器，器件使用过多，抖动积累时间较长，产生的随机序列的随机性不够高，对于一些要求不是很严格的场合适用，是目前应用最多的真随机数发生器结构。而基于亚稳态的随机数发生器，是利用数字电路中的亚稳态去产生真随机数，当电路进入亚稳态，并从亚稳态再次回到稳态时，由于半导体内外部噪声的影响，最终电路会收敛于高低电平中的任意一个，这种不确定性收敛就是真随机数产生的来源。基于亚稳态的随机数发生器所产生的随机数随机性高，但是由于在实际中电源的噪声、温度的漂移还有CMOS工艺的偏差对延时电路影响很大，亚稳态的产生和使用并不容易。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种真随机数发生器及电子设备，用以实现基于亚稳态的随机数的产生。

本申请实施例提供了一种真随机数发生器，包括：

信号采集器件，包括数据采集端口，时钟端口以及输出端口，且在所述数据采集端口处的信号与所述时钟端口处的信号满足亚稳态的出现条件时，所述信号采集器件处于亚稳态状态；振荡器，所述振荡器分别与所述数据采集端口、所述时钟端口以及所述输出端口连接，所述振荡器用于产生振荡信号并将所述振荡信号分别输入至所述数据采集端口和所述时钟端口，并根据所述输出端口输出的信号调整产生的所述振荡信号的周期；其中，所述振荡器至所述数据采集端口和所述时钟端口的电路延迟不同。

在上述实现方式中，振荡器可以根据信号采集器件的输出端口输出的值自动调整振荡信号的周期，而由于振荡器至数据采集端口和时钟端口的电路延迟不同，因此数据采集端口和时钟端口在同一时刻收到的振荡信号不是振荡器同一时刻发出的振荡信号，因此可以通过调整振荡信号的周期，使得数据采集端口处的信号与所述时钟端口处的信号满足亚稳态的出现条件，比如使得数据采集端口和时钟端口在同一时刻收到的振荡信号的上升沿在预设位置处对齐，从而使得信号采集器件动态地稳定在亚稳态状态下，提供可靠的随机数，实现基于亚稳态的随机数的产生。

进一步地，所述振荡器包括奇数个依次首尾相连的振荡单元；每个所述振荡单元均包括：第一延迟链路和第二延迟链路，用于按照预设的延迟周期对接收到的信号的上升沿位置进行延迟；其中，所述第一延迟链路的延迟周期小于所述第二延迟链路的延迟周期；选择单元，分别与所述第一延迟链路和第二延迟链路连接，以根据所述输出端口输出的信号，选择输出所述第一延迟链路处理的信号，或选择输出所述第二延迟链路处理的信号。