[发明专利]用于识别相关的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于识别至少两个环形振荡器的相关的方法和一种用于执行所提出的方法的装置。所考察的环形振荡器在此用作为随机发生器。

背景技术

对于许多应用来说需要被称为随机元件的结果的随机数。为了产生随机数采用所谓的随机发生器。随机发生器是提供随机数序列的方法。随机数的决定性标准是，生成的结果是否能够被看作为与较早的结果无关。

例如对于密码方法来说需要随机数。这些随机数被用于为加密方法生成密钥。对用于密码方法的密钥提出了在随机特性方面的高要求。因此，例如通过LFRS（linear feedback shift register，线性反馈移位寄存器）代表的伪随机数发生器（pseudo random number generator, PRNG）不适于此目的。仅仅真随机数发生器或TRNG(true random number generator)满足所提出的要求。在该真随机数发生器或TRNG情况下利用自然噪声过程来获得不可预测的结果。常见的是如下噪声发生器，其利用电阻或半导体的热噪声或势垒、例如pn结处的散粒（Schrot）噪声。另一可能性是利用同位素的放射性衰变。

尽管“经典的”方法使用模拟元件、诸如电阻作为噪声源，但是在不久的过去常常采用数字元件、诸如反相器。所述数字元件具有电路布局方面的较少花费的优点，因为其作为标准元件存在。此外也可以在可自由编程的电路、诸如FPGA中采用这样的电路。

例如已知采用是电子振荡器电路的环形振荡器。在所述环形振荡器情况下奇数数目的反相器互连成环，由此形成具有自然频率的振荡。所述自然频率在此取决于环中的反相器数目、反相器特性、互连的条件（也即线路电容、运行电压和温度）。由于反相器的噪声形成相对于理想振荡器频率的随机相移，该随机相移被用作对于TRNG的随机过程。要注意的是，环形振荡器自主振荡并且不需要诸如电容器或者线圈的外部部件。

在利用随机（Zufall）时的问题通过如下方式形成，即必须尽可能在预期的理想的边沿附近对环形振荡器采样，以便获得随机的采样值。为此在出版物Bock H., Bucci M., Luzzi R.:An Offset-compensated Oscillator-based Random Bit Source for Security Applications, CHES 2005中展示出一种如何通过采样时间点的规则移位（geregelte Verschieben）总是在振荡器边沿的附近进行采样的可能性。

从印刷品EP 1 686 458 B1中已知一种用于借助于环形振荡器来产生随机数的方法，其中提供第一和第二信号，其中通过第二信号触发地对第一信号进行采样。在所述方法中，多次采样环形振荡器，其中总是仅仅利用非反相延迟、也即偶数数目的反相器作为延迟元件。在此，振荡器环从起始点开始总是在偶数数目的反相器之后同时或互相延迟地被采样。由此可以放弃采样时间点的移位；替代于此地分析多重采样信号。

在Bucci, M.和Luzzi, R.的出版物“Design of Testable Random Bit Generators”（CHES 2005）中提出了一种方法，利用该方法可以确定出随机源的影响。借此可以预防攻击。但是，随机值和确定性的值之间的直接区分因此是不可能的。

另一可能性通过使用多个环形振荡器来给出。这例如在Sunar, B.等人的出版物：Aproveable Secure True Random Number Generator with Built In Tolerance Attacks, IEEE Trans. on Computers, 1/2007中论述。在此彼此关联（verknüpfen）和分析多个环形振荡器的采样值。

在此问题是，例如通过来自外部的影响可能发生环形振荡器的相关，使得所获得的结果不具有期望尺度的熵。

发明内容

以此为背景提出一种具有权利要求1的特征的方法和一种根据权利要求8的装置。另外的实施由从属权利要求和说明书得出。

利用所提出的方法可以确保，与采样频率无关地最小墒总是可用。这可归因于在彼此不相关的情况下至少一个振荡器也不与其他基准时钟、例如系统时钟或者频率注入时钟相关。墒的估计基于如下假设进行，即采样时钟不与振荡器时钟相关。只有当在振荡器周期上存在均匀分布的采样时，才可以实现估计的墒值。如果两个振荡器分别与另一时钟相关，则它们也互相相关。