[发明专利]一种高速真随机数的产生系统

说明书

本发明公开了一种高速真随机数的产生系统，包括真随机数发生模块和处理器；所述真随机数发生模块配置为用于生成N路真随机数序列；所述处理器配置为控制所述N路真随机数模块序列的速率；处理器控制多组真随机数模块序列速率的过程如下：通过处理器输出I/O口，通过输出高低电平控制物理噪声芯片的使能引脚，通过片选控制随机数输出，使真随机数模块序列达到系统需求的真随机数序列速率以及将真随机数序列进行移位处理，串行输出高速率随机bit流。本发明通过真随机数发生模块产生真随机数序列，通过FPGA处理器控制真随机数序列的速率使其使其串行输出高速率随机bit流，提高密钥在传输的过程中的安全性，同时提高QKD了系统密钥分发速率的问题。

技术领域

本发明涉及量子随机数领域，具体涉及一种高速真随机数的产生系统。

背景技术

真随机数发生器在现今信息流量社会中，各个领域中应用广泛，特别是保密重要的场合。真随机数发生器不仅是现代通信重要的组成部分，随机数的生成更是构建安全的基石。

在现代的通信中，人们主要通过随机数来对信息进行加密、解密和身份认证等。真随机数发生器产生的随机数速率的上限取决于熵源的特性决定，虽然在近些年来，随机数发生芯片取得一定的成就，但其速率还没达到随机系统的需要。随机数主要由真随机数发生器产生的随机数和伪随机数发生器产生的随机数。前者是通过物理芯片产生一种真随机数，具有不可推测和独立性，达到真正的随机，但主要问题是随机序列生成的速率无法满足现代通信的要求。后者是利用加密算法，如：对称加密、非对称加密、hash算法等，通过软件运算，实现“真随机”。但由于算法和种子都是固定的，有规律可循，该随机数是可预测、可再现的，所以称之为伪随机数，无法满足高性能的加密系统。如：量子密钥分发系统。因此，需要对现有技术进行改进提出精度更好的随机数。

现有的随机数生成器主要是通过算法产生一种伪随机数的方法来实现“真随机”，缺点就是算法一旦被破译就没有随机可言。另一个方法就是噪声源随机数产生真随机，缺点就是速率过低，无法满足系统的加密业务需求。

因此需要对现有的随机数生成器进行进一步地改进，通过本系统方案产生一种高速率高质量的随机数发生器，电路简单可靠、易实现、成本低，可嵌入其他应用场合。

发明内容

为了解决上述技术问题，提出了一种精度更好的保证系统安全的可嵌入式的随机数系统。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：一种高速真随机数的产生系统，其特征在于，包括真随机数发生模块和处理器；

所述真随机数发生模块配置为用于生成N路并行真随机数序列；

所述处理器配置为控制所述生成N路并行真随机数序列的速率；

所述处理器控制生成N路并行真随机数序列速率的过程如下：

步骤1：所述处理器通过输出I/O口输出高低电平控制物理噪声芯片的使能引脚，通过片选控制随机数输出；

步骤2：处理器控制N路并行真随机数序列达到真随机数序列速率然后将N路并行真随机数序列进行移位处理，串行输出高速率随机bit流；

所述高速率是指速率为50MHZ以上的随机数据流；

所述处理器将N路并行真随机数序列移位处理的移位频率F的计算公式如下：

F＝f*X，其中f是随机序列的传输速率，X为移位位宽。

优选地，所述真随机数发生模块包括物理噪声芯片，所述物理噪声芯片用于生成真随机数模块序列。

优选地，所述物理噪声芯片为数字物理噪声源芯片，所述数字物理噪声源芯片设置有N组，分别为第一噪声源芯片，第二噪声源芯片，第三噪声源芯片，……第N噪声源芯片。