[发明专利]一种随机数发生器及发生方法

说明书

本发明属于集成电路的信息安全技术领域，公开一种随机数发生器及发生方法，该随机数发生器包括：随机源产生电路，用于通过多路混沌随机源产生多路初始随机源，并将多路初始随机源数字化后进行异或叠加生成初始随机数且输出至后处理电路；其中，每一路混沌随机源至少包括多个混沌映射单元，采用链式环形电路结构，且通过混沌映射单元中设置的二维混沌映射电路，获取一路初始随机源；后处理电路，用于对初始随机数进行检测、运算与串并转换处理后，输出最终随机数序列。本发明能够保证随机数发生器的稳定性和输出序列的随机性。

技术领域

本发明属于集成电路的信息安全技术领域，尤其涉及一种随机数发生器及发生方法。

背景技术

随着个人计算机和网络的普及，电子商务、电子政务有了飞速的发展，与此同时，电子商务、政务的信息安全问题也越来越受到人们的关注，安全芯片在信息社会的各个领域中应用广泛，其主要功能包括对用户关键数据的安全存储、加密、解密以及身份识别等。随着国家对信息安全产业的支持力度加大，安全芯片的安全性就需要等级保护。随机数发生器作为安全芯片中不可或缺的一部分，要求也越来越严格。随机数发生器是加密应用的基础，可用于产生指定安全要求的加密密钥、对抗侧信道攻击、生产初始向量、随机填充位等攻击。

由于伪随机数本身是可预测的，所以在信息加密应用中，必须采用完全不可预测的真随机数来保障信息的安全性。真随机数的不可预测性来源于一个本征的随机物理过程，如利用电阻热噪声产生真随机数等。随着非线性理论的发展和完善，混沌行为给真随机数发生器的设计提供了新的理论依据和实现方法。目前，考虑实现的可能性，通常选取分段性混沌表达式作为混沌映射函数，该映射函数的状态空间划分产生一个二进制的离散非记忆的信息源，从而在理论上保证了从该信息源产生的随机数是真随机数；混沌表达式如下所示，通过对X_n的符号判断产生最终的0，1随机数序列；

X_n+1＝BX_n+A，X_n0；

X_n+1＝BX_n-A，X_n＝0；

然而，上述基于混沌表达式的随机数发生器，实现电路的稳定性差，对于系数A和B的取值存在约束，会存在X_n+1的值与X_n的值相同的情况，从而造成了以后的随机序列的值都为A或-A，严重影响了序列的随机性，使得混沌系统进入了饱和，严重影响输出序列的随机性，因此如何设计一种随机数发生器，保证随机数发生器的稳定性和输出序列的随机性是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明针对上述基于混沌表达式的随机数发生器，实现电路的稳定性差，影响了序列的随机性，使得混沌系统进入了饱和，严重影响输出序列的随机性的问题，提出一种随机数发生器及发生方法，能够保证随机数发生器的稳定性和输出序列的随机性。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种随机数发生器，包括：随机源产生电路和后处理电路；

所述随机源产生电路，用于通过多路混沌随机源产生多路初始随机源，并将多路初始随机源数字化后进行异或叠加生成初始随机数且输出至后处理电路；其中，每一路混沌随机源至少包括多个混沌映射单元，采用链式环形电路结构，且通过混沌映射单元中设置的二维混沌映射电路，获取一路初始随机源；

所述后处理电路，用于对初始随机数进行检测、运算与串并转换处理后，输出最终随机数序列；

所述二维混沌映射电路基于二维混沌随机数方程实现，所述二维混沌随机数方程为：