[实用新型]一种提高输出序列随机性的装置

说明书

本实用新型提供了一种提高输出序列随机性的装置，涉及网络信息安全领域，包括随机数发生器，所述随机数发生器包括充电管，所述随机数发生器还包括延迟单元和有限状态机；所述延迟单元与配置管的G级相连，所述有限状态机分别与延迟单元和充电管通信连接，所述充电管为可配置充电管，所述延迟单元为可配置时钟延迟单元；所述可配置充电管包括主充电管和n个配置管，所述主充电管与配置管并联；所述可配置时钟延迟单元包括n个配置管，所述配置管并联，所述n大于等于1，通过使用可配置的充电管通过二级校正消除各种非理想因数对输出序列随机性的影响，并通过每次校正导通或关断一个相应配置管，以降低连续出现0或1的情况的概率，使得系统处于平衡状态。

技术领域

本实用新型涉及网络信息安全领域，尤其涉及一种提高输出序列随机性的装置。

背景技术

目前行业使用的单芯卡口式连接器普遍采用分体壳体结构，如图1所示。分体式壳体用螺纹连接两个壳体，两个壳体连接处中间用O型密封圈密封，该结构的连接器在生产装配中易出现产品组装后密封不严，防水等级不合格以及在使用过程中发生密封圈老化导致漏水等问题。

随着互联网的蓬勃发展以及云计算、云存储等概念的产生，网络信息安全显得越发重要.众多的加密算法和安全协议均基于随机数，使得随机数发生器在网络通信安全中扮演了越来越重要的角色。

真随机数的产生依据自然物理现象，根据实现方法的不同，可将真随机数发生器分为离散混沌TRNG、振荡器采样TRNG和热噪声TRNG三种，离散混沌TRNG基于非线性系统的混沌理论，设计中使用了复杂的开关网络电路，常常无法兼顾高速和低功耗。振荡器采样TRNG将噪声源转换为高频环形振荡器的相位抖动，并使用低频时钟进行采样，其缺点是随机性不足，需要引入额外的噪声和扰动以增加输出序列的随机性。热噪声TRNG将电阻热噪声或MOS管沟道热噪声作为随机源直接放大，应用最为广泛。典型的方式是采用高增益高带宽的差分放大器放大一对大电阻的热噪声，并用模数转换器将结果采样量化。随着工艺尺寸的下降，高增益高带宽放大器的设计愈发困难，且放大器失调、衬底耦合噪声等非理想因素将影响系统输出的随机性。

本实用新型主要涉及RNG-1的数字物理噪声源电路，RNG-1是一款数字物理噪声源电路，用于产生真随机数序列，是信息安全及密码产品中不可缺少的基础部件，如：会话密钥、装置密钥的生成以及安全协议中的随机数、各种初始向量的设置等，都必须使用真随机序列，它们在通信、测量、声学等其它领域也有广泛用途。

RNG-1物理噪声源可以和CPU、E2PROM一起组成应用系统。它被广泛用于信息安全中的密钥管理，即产生密钥、存储密钥和更新密钥。系统中物理噪声源输出的序列具有良好的随机性。系统中CPU用于产生物理噪声源和E2PROM芯片的控制信号，E2PROM在CPU的控制下，用于存储物理噪声源芯片输出的随机序列。E2PROM具有可多次擦写的性能，使本系统可以方便地进行多次密钥产生和存储操作，从而实现密钥更新功能。本系统可实现一次一密的密钥管理。可用于军事信息传送和网络信息传送的密钥管理，也可用于制造密码锁等。

其产品指标及电特性参数如下：工作电压：3.3V(±10％)，5V、3.3V 自适应。采样频率：≤20MHz。输出速率：≤20Mbps。动态特性：CLK-DATA 传输延时：≤15ns；DATA输出转换时间：≤15ns；输出允许时间：≤10ns；输出禁止时间：≤10ns。功耗：工作电流≤20mA；休眠电流≤300μA。温度范围：工作温度范围：-40℃～85℃；存储温度范围：-55℃～125℃。其芯片管脚分布图如图1所示，各管脚的引脚说明如下表所示：

表1引脚说明

其典型应用包括，如图2所示，在测试及应用时，在芯片的正电源VDD 端应连接一个串联电阻，以保护电路，同时建议接一个约为0.1uf左右的旁路电容，以便对电源去耦。