[发明专利]一种基于文氏桥振荡器结构的真随机数发生器

说明书

本发明提供了一种含有忆阻器(RRAM)的基于文氏桥振荡器结构的真随机数发生器，属于信息安全领域；本发明提供的随机数发生器包括：忆阻器分压供电模块、混沌电路模块、单片机数据采集模块；所述忆阻器分压供电模块为所述混沌电路模块进行供电，由于所述忆阻器分压供电模块提供的工作电压具有随机性，使得所述混沌电路模块产生的随机数具有随机性；所述单片机数据采集模块对所述随机数进行数据采集。实现整体混沌系统的不可预测性和不可复制，对要求较高的加密安全系统起到了重大贡献。

技术领域

本发明涉及信息安全领域，尤其涉及一种含有忆阻器(RRAM)的基于文氏桥振荡器结构的真随机数发生器。

背景技术

随着大数据的网络时代的来临，信息安全变得尤为重要，密码学是解决信息安全问题的非常有效的技术。随机数在现代密码技术中有着非常重要的地位，例如：数字签名、密钥管理和几乎所有的密码协议和算法都要用到随机数。所以使用随机数的信息安全系统的安全性就一定程度上取决于随机数的随机性及安全性。

目前，将随机数发生器分为两种：伪随机数发生器(Pseudo random NumberGenerator)和真随机数发生器(True random Number Generator)。其中，伪随机数发生器产生的是伪随机序列，序列通过已知的名为种子的初始值序列和固定算法产生，如果种子和算法是公开的，就可以得到完全相同的随机数。而真随机数发生器是利用了物理过程中的各种随机噪声，如噪声、振动等，可以产生不可预测的真随机数序列，因此解决了伪随机数的周期性问题，对于很多对安全系统要求较高的安全系统加密有很重要的意义。混沌状态是一种介于周期和噪声之间的一种特殊信号状态，混沌信号由于其初值敏感性和频谱宽广性，在加密、通信等实用领域得到了极为广泛的应用，因此，研究并设计随机性更好的混沌信号发生器是一项非常重要的工作。在电路系统中常见的真随机数发生器的产生方法之一就是构造一个混沌系统，利用该系统来产生随机数。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明一种基于文氏桥振荡器结构的真随机数发生器，所述随机数发生器包括：忆阻器分压供电模块、混沌电路模块、单片机数据采集模块；

所述忆阻器分压供电模块为所述混沌电路模块进行供电，由于所述忆阻器分压供电模块提供的工作电压具有随机性，使得所述混沌电路模块产生的随机数具有随机性；

所述单片机数据采集模块对所述随机数进行数据采集。

优选地，所述真随机数发生器还包括加密算法模块，所述加密算法模块依据所述随机数，通过AES加密算法对所述随机数数字序列进行加密处理生成真随机数。

优选地，所述真随机数发生器还包括箝位保护电路模块，所述箝位保护电路模块保证所述混沌电路模块输出的随机信号电压范围在0～3.3V之间，防止所述单片机数据采集模块采集数据时由于电压过高烧毁单片机。

优选地，所述混沌电路模块包括振荡网络、耦合网络和非线性网络。

优选地，所述振荡网络采用文氏桥振荡器，即RC桥式正弦波振荡器，以 RC串并联网络为选频网络和正反馈网络、并引入电压串联负反馈，两个网络构成桥路；所述耦合网络为RC电路，所述非线性网络采用蔡式二极管。

优选地，所述忆阻器分压供电模块还为所述单片机数据采集模块进行供电

本发明还提供了一种利用上述真随机数发生器生成真随机数的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1)：将所述忆阻器分压供电模块的忆阻器由高阻态转变为低阻态；再由低阻态转变为高阻，然后再对所述混沌电路模块进行供电；

步骤2)：所述混沌电路模块由于所述忆阻器分压供电模块提供的工作电压具有随机性，产生具有随机性的随机数；

步骤3)：所述单片机数据采集模块对所述随机数进行数据采集；