真隨機數發(fā)生器的VLSI實現研究.pdf

1、信息安全在現代生活中有越來越重要的作用,而信息安全芯片,特別是密碼芯片是保證信息安全的重要工具.作為密碼芯片中的重要組成部分,真隨機數發(fā)生器的VLSI設計受到人們越來越多的關注.該論文就是以密碼芯片中的真隨機數發(fā)生器IP核為研究對象,開展真隨機數發(fā)生器的理論研究與VLSI實現時的結構設計.為了解真隨機數發(fā)生器在密碼芯片中的重要作用,論文首先介紹了密碼學理論基礎,以及隨機數發(fā)生器的分類,并概述了真隨機數發(fā)生器的實現途徑:對噪聲源直接放大、

2、采樣振蕩器抖動噪聲、離散時間混沌映射.該論文主要針對前兩種基本方法的真隨機數發(fā)生器進行了細致的理論分析、研究和VLSI設計;并對兩個方案的設計都進行了系統(tǒng)級分析建模、電路級分析設計、以及后端版圖設計.在論文的第二章中,主要研究基于放大電阻熱噪聲的真隨機數發(fā)生器的設計方案.在此方案中,作者設計了噪聲放大器、數模轉換器、比較器、失調控制系統(tǒng)、電荷泵、后處理器.并且以上述模塊的設計依據和電路結構設計方法為重點,進行了詳細的闡述和VLSI實現分

3、析.在論文的第三章中,主要介紹基于采樣振蕩器抖動噪聲的真隨機數發(fā)生器的設計.在對此種系統(tǒng)方案進行理論分析之后,從功能的角度,將整個系統(tǒng)主要分為3個部分:慢時鐘電路、快時鐘電路以及采樣電路.并在相應章節(jié)中對此3部分電路的VLSI設計分別進行了描述.實現的兩個真隨機數發(fā)生器電路均采用CHARTERED-0.35UM-3.3V工藝,用HSPICE對各自的電路模塊以及系統(tǒng)進行了仿真.仿真結果顯示輸出碼流為隨機數序列.并且兩個方案的VLSI電路都