[发明专利]一种高速真随机数发生器

权利要求书

1.一种高速真随机数发生器，其特征在于，包括第一反馈环振真随机源、第二反馈环振真随机源和加密运算单元，所述第一反馈环振真随机源用于产生第一随机序列，所述第二反馈环振真随机源用于产生第二随机序列，所述加密运算单元以第一随机序列作为明文数据且以第二随机序列作为密钥进行加密运算并输出密文数据作为随机数输出；

所述第一反馈环振真随机源和所述第二反馈环振真随机源至少包括一个新型FIRO环形振荡器或新型GARO环形振荡器；

所述新型FIRO环形振荡器包括多路改进型FIRO环形振荡器，每路改进型FIRO环形振荡器的输出端分别与多路选择器的多个输入端相连接，所述多路选择器受控于控制信号使其在当前时刻仅选通一路改进型FIRO环形振荡器并输出信号；所述改进型FIRO环形振荡器采用n个反相器连接成环形振荡器，每个反相器的输入端都接一个二选一选择器，所述二选一选择器的输出端与该反相器的输入端相连接，所述二选一选择器的第一输入端与该反相器的输出端相连接；每个反相器的输出信号均通过反馈环路反馈至第一个二选一选择器的第二输入端，所述二选一选择器的第二输入端与前级反相器的输出端相连接，所述二选一选择器受控于控制信号使其选通第一输入端或第二输入端，当所述第一输入端选通时，每个反相器从大环路中断开，形成独立的子环振进入亚稳定状态；当所述第二输入端选通时，每个反相器从子环振断开，重新接入大环振，快速进入稳态；

所述新型GARO环形振荡器包括多路改进型GARO环形振荡器，每路改进型GARO环形振荡器的输出端分别与多路选择器的多个输入端相连接，所述多路选择器受控于控制信号使其在当前时刻仅选通一路改进型GARO环形振荡器并输出信号；所述改进型GARO环形振荡器采用n个反相器连接成环形振荡器，每个反相器的输入端都接一个二选一选择器，所述二选一选择器的输出端与该反相器的输入端相连接，所述二选一选择器的第一输入端与该反相器的输出端相连接，第n个反相器的输出端信号通过反馈环路反馈至每个二选一选择器的第二输入端，所述二选一选择器的第二输入端与前级反相器的输出端相连接，所述二选一选择器受控于控制信号使其选通第一输入端或第二输入端，当所述第一输入端选通时，每个反相器从大环路中断开，形成独立的子环振进入亚稳定状态；当所述第二输入端选通时，每个反相器从子环振断开，重新接入大环振，快速进入稳态。

2.根据权利要求1所述的高速真随机数发生器，其特征在于，所述第一反馈环振真随机源采用多个新型FIRO环形振荡器异或输出；所述第二反馈环振真随机源采用多个新型GARO环形振荡器异或输出。

3.根据权利要求1或2所述的高速真随机数发生器，其特征在于，所述改进型FIRO环形振荡器和改进型GARO环形振荡器中，除第n反相器以外的其他反相器输出端的反馈环路中接入反馈开关fi，其中，i为1至n-1的自然数，采用本原多项式作为反馈多项式控制反馈开关。

4.根据权利要求3所述的高速真随机数发生器，其特征在于，所述第一反馈环振真随机源和所述第二反馈环振真随机源中，采用不同的本原多项式使所述第一随机序列和所述第二随机序列正交。

5.根据权利要求1或2所述的高速真随机数发生器，其特征在于，还包括异或链电路，所述第一反馈环振真随机源产生的第一随机序列和所述第二反馈环振真随机源产生的第二随机序列分别经所述异或链电路处理后再输出至所述加密运算单元。

6.根据权利要求5所述的高速真随机数发生器，其特征在于，所述异或链电路包括多个串接的D触发器，所述第一随机序列或第二随机序列串行输入至第一个D触发器，每个D触发器的输出端均与其下一级D触发器的输入端相连接，所述多个串接的D触发器通过一同步时钟信号控制每个D触发器同时输出信号并通过一异或门异或输出后作为所述异或链电路的输出。

7.根据权利要求1或2所述的高速真随机数发生器，其特征在于，所述加密运算单元为DES加密运算单元。