无线传感器网络低功耗真随机源设计

针对无线传感器网络(WSNs)密码安全应用过程中的低功耗需求和无线传感器网络节点集成微型化的趋势,提出一种新的真随机源设计方法用于生成高质量密钥来保证密码算法安全性。该方法基于概率计算单元构建斐波那契振荡随机源。由于概率计算单元工作状态在MOS管的亚阈值电流区,工作电流小使得设计功耗极低。同时,防止电路停振,设计概率信号放大单元保证随机振荡正确性。本设计在中芯国际SMIC 0.13μm工艺下进行仿真验证,所产生的真随机序列性能良好。与基于数字逻辑门的振荡真随机源相比,功耗减小1000倍,面积也有明显减小,适合应用于无线传感器网络之中。

量子保密系统真随机源的实现

研究了基于物理随机源的方法产生真随机码:即用基于晶体二极管pn结齐纳击穿电压的随机性产生随机的电平信号,然后利用电压比较器甄别噪声电压,从而获得随机二进制序列,可用于控制量子保密通信系统的位相调制器,从而产生随机量子码。研制的随机二进制码理论上最大码率200kbit/s。

基于光量子的真随机源

介绍基于单光子的量子随机性产生二元真随机序列的实验以及所采用的数学处理方法 .实验利用单光子探测器 ,较高速的信号处理电路和计算机数据采集系统 ,接收记录随机选择反射或折射路径通过 5 0 /5 0分束器的光子 ,从而获得原始的二元随机序列 .用Huffman编码方法把原始数据压缩为符合密码学要求的真随机序列 .随机序列采集的速率理论上可达 2 0 0kbit/s.

基于光子间隙随机分布的任意进制真随机数源

根据激光光子数的泊松分布特征，通过衰减脉冲激光的光强度使衰减后平均每十个脉冲含有一个光子，该光子在十个脉冲中位置的分布是随机的，也即任意二十个脉冲中的两个光子的间隙时间是随机的。基于该随机间隙时间可产生真随机数序列，不仅可以产生二进制随机数，也可产生多进制的。实验上分别制备了二进制和十进制真随机数序列；对数据量为100M的样本进行通用的ENT程序随机性检验，检测结果很好。此外，该实验方案具有抗干扰能力强、便于集成、随机数产生速率容易提高等优点，可广泛应用于保密通信、身份验证、Monte Carlo计算、彩票游戏等领域。

光量子随机数发生器

设计制作了基于单光子量子随机性的二进制随机数发生器,通过50/50光分束器的光子流被其后的单光子探测器记录下光子路径,经高速电路和计算机数据采集系统转换为二进制随机数流,目前实验中随机数采集速率达100Kbit/s,本文采用延迟符合计数法来克服探测器暗计数的影响。使暗计数对随机数序列的影响下降了2到3个数量级,最后应用的三种随机性测试表明所采数据随机性良好。