[发明专利]具备环形振荡电路的随机数产生装置

说明书

本申请是下述申请的分案申请：发明名称：具备环形振荡电路的随机数产生装置；申请日：2004年6月24日；申请号：200410061692.7。

技术领域

本发明涉及随机数产生装置，特别是涉及具备环形振荡电路的随机数产生装置。

背景技术

在信息安全领域中，随机数的使用不可或缺，近年来，产生具有均匀性(对随机数的概率值和出现率不产生差异)且不具有随机数出现的规则性或前后的相关性、周期性等的自然随机数(真随机数)的高性能随机数产生装置的需要不断增高。作为这样的随机数产生装置，有使用了利用微弱放射线、电阻或二极管的热噪声、晶体振荡器的摆动等自然现象而得到的随机脉冲的装置。

在现有的随机数产生装置中，提出了一种如下的装置：其将跳动生成电路附加到生成随机数的触发器的输入线上，通过输入信号的跳动来扩大触发器输出的不确定工作范围(例如参见特开2002-366347号公报)。

此外，也有如下的装置：通过利用构成环形振荡电路的场效应晶体管的衬底效应，使环形振荡电路的振荡频率变动，生成频率变动的时钟信号。在这种情况下，通过用计数器对频率变动的时钟信号的脉冲数进行计数来生成随机数(例如参见特开2001-331306号公报)。

但是，由于在利用由自然现象引起的随机脉冲的随机数产生装置中，多包含随机脉冲产生源、信号放大器、波形整形电路、均匀性优化电路等模拟因素，所以电路规模就变得大且复杂。因此，难以将它们作为一体的LSI(大规模集成电路)安装在微型计算机或ASIC(Applicaion Specific Integrated Circuit：专用集成电路)上。进而，利用了热噪声的装置由于容易受到外部噪声等的影响所以缺乏工作的稳定性。此外，利用放射线的装置被担心对环境有影响。

为了应用于超小型·薄型的高技术设备，还需要一种小型且功耗小、性能高的随机数产生装置。

发明内容

因此，本发明的主要目的是提供一种小型且功耗小、性能高的随机数产生装置。

在本发明的随机数产生装置中，具备：多个延迟电路，被连接成环路状；脉冲产生电路，在用所述多个延迟电路形成的环路内产生比所述多个延迟电路的总延迟时间短的脉冲宽度的脉冲信号；以及计数器，与所述多个延迟电路中的某个延迟电路的输出节点连接，对所述脉冲信号通过该输出节点的次数进行计数，根据该计数值输出真随机数数据信号。在这种情况下，通过将在环路内产生的亚稳态的寿命二进制化成“0”、“1”来生成真随机数数据。因此，能够实现小型且功耗小、性能高的随机数产生装置。

本发明的上述及其他目的、特征、方面和优点从联系附图进行理解的与本发明相关的下述详细说明中就变得清楚了。

附图说明

图1是表示本发明实施例1的随机数装置的概略结构的方框图。

图2是表示图1所示的真随机数产生部的结构的方框图。

图3是表示图2所示的环形振荡器和计数器的结构的电路图。

图4A-4C分别是用于说明图3所示的环形振荡器和计数器的工作的时序图。

图5是表示图1所示的LFSR(Linear Feedback Shift Regiser：线性反馈移位寄存器)的结构的电路图。

图6是表示图1所示的随机数存储部的结构的电路图。

图7是用于说明图6所示的随机数存储部的工作的时序图。

图8是表示本发明实施例1的变例的环形振荡器和计数器的结构的电路图。

图9是表示本发明实施例2的环形振荡器和计数器的结构的电路图。

图10A-10C分别是用于说明图9所示的环形振荡器和计数器的工作的时序图。

图11是表示本发明实施例3的环形振荡器的结构的电路图。

图12是表示本发明实施例3的变例的环形振荡器的结构的电路图。

图13是用于说明图3所示的环形振荡器在不产生亚稳态情况下的工作的时序图。

图14A和14B分别是用于说明图12所示的环形振荡器可靠地产生亚稳态的工作的时序图。

图15是表示本发明实施例4的环形振荡器的结构的电路图。

图16是用于说明图15所示的环形振荡器的工作的时序图。

图17是表示本发明实施例5的环形振荡器的结构的电路图。

图18是用于说明图17所示的环形振荡器的工作的时序图。

图19是表示本发明实施例5的变例的环形振荡器的结构的电路图。

图20是表示本发明实施例6的环形振荡器的结构的方框图。