[发明专利]一种具有检测校正功能的真随机数产生方法与装置

摘要

随机数作为密码系统的一个重要组成部分，广泛应用于安全系统，如会话密钥、初始化向量和数字签名。本发明是一种真随机数产生方法及装置，由熵源模块、采样模块、异或逻辑门、元胞状态机、测试模块、CPU和选择控制器组成。熵源模块是由两块完全相同的振荡器结构组成，该振荡器是一种基于自治布尔网络的混沌振荡器结构。熵源模块能够产生宽频谱、高带宽的混沌信号。随机序列经测试模块测试后，由CPU判断是否通过测试，若通过则直接输出序列；若未通过将数据返回经异或电路进入后处理模块。同时选择控制器选择不同后处理方式对数据进行处理，处理后再次进入测试模块进行测试，直至通过测试为止。本发明所产生的随机码序列能够通过随机数行业标准测试。

主权项

1.一种具有检测校正功能的真随机数产生方法，其特征在于，采用如下结构实现：所述结构包括熵源模块（100）、采样模块（200）、异或逻辑门（300）、元胞状态机（400）、测试模块（500）、CPU（600）和选择控制器（700）；（1）所述熵源模块（100）是由两块完全相同的振荡器结构组成，该振荡器是一种基于自治布尔网络的混沌振荡器结构；所述自治布尔网络由三个二输入异或门（101）、一个三输入异或非门（102）、一个非门（103）和一个四输入异或门（104）组成；三个二输入异或门（101）和一个三输入异或非门（102）首尾相连构成环形布尔网络结构，一个非门（103）输入输出自相连构成环形振荡器，并将非门（103）输出与三输入异或非门（102）输入端相连；环形自治布尔网络结构每个节点输出均与四输入异或门（104）输入端连接；利用非门（103）构成的振荡环结构产生高频周期信号，对环形自治布尔网络结构进行多次重复起振，不断破坏结构中存在的固定点，使熵源模块（100）能够不断产生高质量混沌信号；四输入异或门（104）的输出端与采样模块（200）相连接，进行采样量化过程；（2）采样模块（200）包括D触发器和反相器构成的双采样结构，其中D触发器分为两级，每级两个；反相器也为两个；熵源模块（100）两路输出分别经第一级的两个D触发器进行量化，时钟采用外部时钟，可通过调节外部时钟来调节随机数速率；经两个第一级D触发器量化后的两路随机序列分别接入第二级D触发器其中一个，同时将第一级D触发器量化后的两路随机序列各通过一个反相器取反后接入第二级另一D触发器时钟端，作为时钟信号输入；将第二级D触发器采样后的随机序列进行异或处理，后输入异或逻辑门（300），与返回数据进行异或，并向元胞状态机（400）输出量化采样序列；（3）元胞状态机（400）是由四个不同逻辑电路组成的后处理模块，由多路选择控制器（700）选择不同后处理，提高随机序列质量，增大随机序列的随机性；（4）测试模块（500）在相应软件的支持下对元胞状态机（400）发送的随机序列进行频数检验、游程检验、块内最长游程检验、离散傅里叶变换检验，并将检验结果发送到CPU（600）；（5）CPU（600）对检验结果进行判断，若通过测试则直接输出随机序列；若未通过测试，则将数据重新返回异或逻辑门（300）；（6）选择控制器（700）为四路选择控制器，由CPU（600）发送控制信号，分别对元胞状态机（400）四路逻辑电路进行开关控制。