[实用新型]一种真随机比特流发生器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种真随机比特流发生器，尤其是一种可以应用于需要产生高质量真随机数的一种简单的真随机比特流发生器。

背景技术

随机数在博彩业、计算机模拟仿真以及随机抽样等很多领域有着重要的应用，尤其在密码学及信息安全领域扮演着重要角色。随机数可分为伪随机数(PRNG)和真随机数(TRNG)两种类型。伪随机数一般是通过数学方法由计算机产生的，它产生的随机数是有一定规律的，对于同样的输入种子，输出的随机序列将会是相同的，所以在加密应用中，如果攻击者拥有足够的计算能力，就可对伪随机数加密进行破解。真随机数是基于某种自然噪声产生的，完全没有规律可循，是不可预测的。

产生真随机数需要熵源即随机源，目前熵源一般是通过检测放射性衰变、粒子轨迹、电子电路噪声、大气噪声、机械振动噪声、电子振荡器频率抖动等物理噪声来获取的。由于这些装置结构复杂，操作繁琐，有些还对人体具有一定的危险性，使得目前这类随机数产生方法既不方便，也不实用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种产生真随机比特流的简单方法，用于生成真随机数。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种真随机比特流发生器，具有用于提取稳压二极管两端噪声的随机噪声提取模块以及比特流输出模块，所述的随机噪声提取模块提取稳压二极管两端的噪声并产生随机数字噪声信号给比特流输出模块，所述的比特流输出模块对上述的随机数字噪声信号进行处理后输出真随机比特流。

进一步具体的说，本实用新型所述的随机噪声提取模块由N路电路结构相同的随机数字噪声发生器构成，并具有相对应的N个输出端，其中N为大于1的正整数。所述的每一路随机数字噪声发生器都包括稳压二极管、偏流调节电阻器、由电阻与电容构成的低通滤波器和比较器。

更进一步的说，本实用新型所述的比特流输出模块包括多路数字噪声信号运算电路和比特流输出采样电路。所述的多路数字噪声信号运算电路包括一个M输入异或门，其中M为1≤M＜N的正整数，所述的M输入异或门的M个输入端分别连接到随机噪声提取模块相对应的任意M路输出端，所述的随机噪声提取模块除M路输出端外的剩余输出端与多路数字噪声信号运算电路中的另一个多输入异或门的输入端相对应连接。而所述的比特流输出采样电路具有JK触发器，所述的JK触发器的第一输入端J端与M输入异或门的输出端相连接，所述的JK触发器的第二输入端K端与另一个多输入异或门的输出端相连接，JK触发器的时钟输入端CLK端连接外部输入的采样时钟信号，JK触发器的Q端输出真随机比特流数据。

本实用新型的有益效果是：1)利用稳压二极管反向击穿区的雪崩效应，产生输出幅度较大的随机噪声，使得噪声提取电路非常简单，用一个比较器就可实现；2)具有自适应特性，能自动跟随由环境变化引起稳压二极管反向击穿电压的变化，避免比较电路进入饱和状态而降低随机比特流输出的质量；3)采用多路噪声提取方法，进一步增加了输出比特流的随机性，产生的随机数据在进行后处理前就具有良好的统计特性；4)制造成本低廉。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的优选实施例的结构原理框图；

图2是本实用新型中N路随机数字噪声发生器的电路原理图；

图3是本实用新型中比特流输出模块的电路原理图；

图中：1、随机噪声提取模块；2、比特流输出模块；11、第1路随机数字噪声发生器；12、第2路随机数字噪声发生器；1N、第N路随机数字噪声发生器；111、稳压二极管；112、偏流调节电阻器；113、低通滤波器；114、比较器；21、多路数字噪声信号运算电路；22、比特流输出采样电路。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1所示的一种真随机比特流发生器，包括随机噪声提取模块1以及比特流输出模块2两部分。随机噪声提取模块1用于提取稳压二极管两端的噪声，并产生随机数字噪声信号给比特流输出模块2，比特流输出模块2对多路随机数字噪声进行处理，输出真随机比特流。