σ-AND随机数生成器

提出了一种结构简单、实现快速且周期为2k-1的随机数生成器:σ-AND随机数生成器,其中k为32的倍数。σ-AND随机数生成器用极少的异或、循环移位、与等计算机基本指令即可实现,软硬件实现效率高。同时其输出序列具有良好的伪随机性,可以作为适合软件快速实现的序列密码的驱动部分使用。

基于混沌激光的高速随机数产生与时域反射测量技术

混沌激光作为激光器不稳定输出的一种特殊形式,具有类噪声、宽频谱特性。近年来,混沌激光在信息安全和测量领域的应用越来越受到广泛关注。结合国内外研究现状,介绍了作者所在课题组在混沌激光产生高速随机数和混沌信号时域反射测量领域的研究成果和进展,研制了高速随机数发生器和混沌光时域反射仪。

一种基于环形振荡器的轻量级高效率的真随机数发生器

真随机数发生器(TRNG)作为芯片中重要的安全组件,在现代加密系统中扮演着越来越重要的角色。对于TRNG的设计,关键是需要熵提取器可以在恶劣的环境变化(如工艺波动、电压和温度(PVT))下稳定地生成熵值。基于Xilinx FPGA平台提出了一种基于环形振荡器的低成本,高效率真随机数发生器。TRNG一方面通过快速进位逻辑来提高熵提取的效率,另一方面通过优化电路结构和延迟,在以相对较低的资源开销情况下实现可观的吞吐量和随机性。TRNG分别在多块Xilinx Virtex6 FPGAs和Xilinx Spartan6 FPGAs上进行验证,实验数据测试结果表明,所提出的TRNG能够在广泛的PVT范围内表现出良好的鲁棒性,且生成的随机比特流不仅以相当高P值通过NIST SP800-22统计测试套件,而且可以通过最新的NIST SP800-90B测试。

随机数发生器的噪声模型与快速仿真

在随机数发生器设计过程中,采用Spice虽然能对模拟电路进行比较精确的仿真,但耗时太久,同时它的数据处理工作也非常繁琐,不易进行统计分析。为了解决这一问题,在分析了一个分段线性映射的、决定论混沌的随机数发生器的基础上,根据它的混沌公式提出了基本的仿真原理。为了提高仿真的准确性,针对CMOS电路中主要的噪声,即MOS管的热噪声与闪烁噪声,建立了二种噪声仿真模型。在分析电路行为的同时,逐步提出了采用MATLAB/Simulink的随机数发生器单元电路模型,然后建立了随机数发生器系统模型,实现了快速计算过程。最后给出了系统模型的仿真测试结果。

基于SP 800-22标准的随机性测试方法研究与快速实现

随机数在密码系统中起着至关重要的作用。一个有缺陷的随机数序列,可能会导致整个密码系统被攻击者攻破。因此,测试随机数的随机性是非常重要的环节。具体地,介绍美国NIST公布的SP 800-22随机数测试标准,通过同时计算多个比特数据、优化统计测试公式和降低计算复杂度等方法,对其中的部分测试项进行了基于C语言的快速实现。测试结果表明,采用该快速实现方法能显著提升随机数测试速率。

基于国密算法和PUF的企业用户身份认证系统

针对当前企业信息系统登录方法安全性和可扩展性的不足,设计一种基于国密算法和PUF(物理不可克隆函数)的企业用户身份认证系统。该系统借鉴FIDO U2F(线上快速第二因子身份认证)认证框架,以身份识别令牌作为认证第二因子,使用国产加密算法实现安全性的自主可控,同时在身份令牌中集成了PUF和真随机数发生器,以达到提升安全性和可扩展性的目的。安全性分析表明,该系统的安全性显著高于现有技术实现。实验测试结果表明,该系统运行开销较低,稳定可靠,能够方便、快捷地部署在企业信息系统中。

基于混沌激光的500Mb/s高速真随机数发生器

基于光反馈半导体激光器产生混沌激光作为熵源,设计制作了放大器、比较器及触发器等高频电子器件,实现对混沌激光的模数转换,产生一路随机数,与另一路不相关的随机数异或处理,无需后续数字处理,最快可实现500 Mb/s输出。产生的随机数序列通过了美国国家标准与技术研究院(NIST)的统计测试标准(SP800-22)。该随机数发生器码率可调,易集成,有利于产品化。