随机数生成器及随机数生成方法技术

本公开提供了一种随机数生成器及随机数生成方法。所述随机数生成器包括：控制字提供电路，响应于第一规则产生多个控制字；脉冲产生电路，与所述控制字提供电路连接，响应于所述多个控制字，输出多路脉冲信号，所述脉冲信号包括第一频率信号和第二频率信号，所述第一频率信号和所述第二频率信号在所述脉冲信号中出现的概率由对应的所述控制字控制；随机数生成电路，与所述脉冲产生电路连接，对所述多路脉冲信号进行逻辑运算，产生随机数序列。产生随机数序列。产生随机数序列。

【技术实现步骤摘要】
随机数生成器及随机数生成方法


[0001]本公开涉及一种随机数生成器及随机数生成方法。

技术介绍

[0002]信息加密可以通过软件和硬件共同完成，硬件负责提供随机数，软件负责根据硬件提供的随机数产生更复杂的密钥，并采用密钥对信息进行加密。
[0003]目前，随机数生成主要是利用自然界中的物理噪声，比如器件噪声、核衰变噪声、布朗运动噪声、热噪声等，通过对这些噪声的放大、提取、后处理来生成随机数。该方案受电路制程、电压和温度影响严重，因此需要通过额外的电路去校正。

技术实现思路

[0004]本公开实施例提供了一种随机数生成器及随机数生成方法。
[0005]本公开至少一实施例提供了一种随机数生成器，所述随机数生成器包括：
[0006]控制字提供电路，响应于第一规则产生多个控制字；
[0007]脉冲产生电路，与所述控制字提供电路连接，响应于所述多个控制字，输出多路脉冲信号，所述脉冲信号包括第一频率信号和第二频率信号，所述第一频率信号和所述第二频率信号在所述脉冲信号中出现的概率由对应的所述控制字控制；
[0008]随机数生成电路，与所述脉冲产生电路连接，对所述多路脉冲信号进行逻辑运算，产生随机数序列。
[0009]可选地，所述脉冲产生电路，包括多个脉冲子电路，所述多个脉冲子电路分别与所述控制字提供电路和所述随机数生成电路连接；
[0010]每个所述脉冲子电路分别根据一个所述控制字产生一路所述脉冲信号。
[0011]可选地，所述脉冲子电路，包括：信号发生器和频率合成器，所述频率合成器连接分别所述信号发生器、所述控制字提供电路和所述随机数生成电路连接；
[0012]所述信号发生器响应于初始脉冲信号产生相位均匀间隔的基准脉冲信号；
[0013]所述频率合成器响应于所述基准脉冲信号和所述控制字，产生所述脉冲信号；
[0014]其中，所述控制字包括第一系数和第二系数；
[0015]所述脉冲信号包括基于所述基准脉冲信号和第一系数产生的所述第一频率信号和基于所述基准脉冲信号和第一系数产生的所述第二频率信号，所述脉冲信号中的所述第一频率信号和所述第二频率信号的占比由所述第二系数控制。
[0016]可选地，所述频率合成器包括：第一处理单元、第二处理单元以及输出单元；
[0017]第一处理单元，与所述控制字提供电路连接，基于所述控制字分别产生第一控制信号和第二控制信号；
[0018]第二处理单元，与所述第一处理单元连接，基于所述第一控制信号从相位均匀间隔的基准脉冲信号中选出第一脉冲信号，以及基于所述第二控制信号从所述基准脉冲信号中选出第二脉冲信号，并从所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号中选择一个作为输出信
号；
[0019]输出单元，与所述第二处理单元连接，基于所述第二处理单元的输出信号产生所述脉冲信号。
[0020]可选地，所述随机数生成电路，包括：第一处理子电路和第二处理子电路；
[0021]所述第一处理子电路和所述脉冲产生电路连接，对所述多路脉冲信号进行第一处理，其中，所述第一处理包括异或、同或、与非中的至少一种；
[0022]所述第二处理子电路和所述第一处理子电路连接，对所述第一处理后的多路脉冲信号进行第二处理；
[0023]其中，第二处理包括基于时钟信号，对所述第一处理子电路输出的信号进行采样，得到所述随机数序列。
[0024]可选地，所述随机数生成电路，还包括：时钟子电路，与所述第二处理子电路连接，向所述第二处理子电路提供所述时钟信号。
[0025]可选地，所述时钟子电路用于采用所述多个脉冲子电路中的一个的输出作为所述时钟信号；
[0026]或者，所述时钟子电路用于采用外部时钟的输出作为所述时钟信号。
[0027]可选地，所述随机数生成器，还包括：
[0028]后处理电路，与所述随机数生成电路连接，对所述随机数生成电路输出的随机数序列进行概率偏差校正。
[0029]可选地，所述后处理电路，包括：
[0030]存储模块，存储随机序列；
[0031]处理模块，分别与所述随机数生成电路和所述存储模块连接，基于所述随机数生成电路输出的随机数和所述存储模块的随机序列中的一位，生成第一随机数；
[0032]运算模块，与所述处理模块连接，将所述处理模块输出的所述第一随机数和所述运算模块上一周期输出的第二随机数进行逻辑运算，输出第三随机数。
[0033]可选地，所述控制字为数值，所述多个控制字的整数部分互为质数。
[0034]本公开至少一实施例提供了一种随机数生成方法，所述方法包括：
[0035]响应于第一规则产生多个控制字；
[0036]响应于所述多个控制字，输出多路脉冲信号，所述脉冲信号包括第一频率信号和第二频率信号，所述第一频率信号和所述第二频率信号在所述脉冲信号中出现的概率由对应的所述控制字控制；
[0037]对所述多路脉冲信号进行逻辑运算，产生随机数序列。
[0038]可选地，所述响应于所述多个控制字，输出多路脉冲信号，包括：
[0039]响应于初始脉冲信号产生相位均匀间隔的基准脉冲信号；
[0040]响应于所述基准脉冲信号和所述控制字，产生所述脉冲信号；
[0041]其中，所述控制字包括第一系数和第二系数；
[0042]所述脉冲信号包括基于所述基准脉冲信号和第一系数产生的所述第一频率信号和基于所述基准脉冲信号和第一系数产生的所述第二频率信号，所述脉冲信号中的所述第一频率信号和所述第二频率信号的占比由所述第二系数控制。
[0043]可选地，所述对所述多路脉冲信号进行逻辑运算，产生随机数序列，包括：
[0044]对所述多路脉冲信号进行第一处理，其中，所述第一处理包括异或、同或、与非中的至少一种；
[0045]对所述第一处理后的多路脉冲信号进行第二处理；其中，第二处理包括基于时钟信号，对所述第一处理输出的信号进行采样，得到所述随机数序列。
[0046]可选地，所述方法还包括：
[0047]对所述随机数生成电路输出的随机数序列进行概率偏差校正。
[0048]可选地，所述对所述随机数生成电路输出的随机数序列进行概率偏差校正，包括：
[0049]基于产生的所述随机数序列和随机序列中的一位，生成第一随机数；
[0050]将所述第一随机数和上一周期输出的第二随机数进行逻辑运算，输出第三随机数。
附图说明
[0051]图1是相关技术中的随机数生成方案示意图；
[0052]图2是本公开实施例提供的一种随机数生成器的结构示意图；
[0053]图3示出了本公开实施例提供的一种脉冲子电路的结构示意图；
[0054]图4为采用图3中的信号发生器产生的K路相位均匀间隔的基准脉冲信号的波形图；
[0055]图5为采用频率合成器进行脉冲信号合成的原理示意图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种随机数生成器，其特征在于，所述随机数生成器包括：控制字提供电路，响应于第一规则产生多个控制字；脉冲产生电路，与所述控制字提供电路连接，响应于所述多个控制字，输出多路脉冲信号，所述脉冲信号包括第一频率信号和第二频率信号，所述第一频率信号和所述第二频率信号在所述脉冲信号中出现的概率由对应的所述控制字控制；随机数生成电路，与所述脉冲产生电路连接，对所述多路脉冲信号进行逻辑运算，产生随机数序列。2.根据权利要求1所述的随机数生成器，其特征在于，所述脉冲产生电路，包括多个脉冲子电路，所述多个脉冲子电路分别与所述控制字提供电路和所述随机数生成电路连接；每个所述脉冲子电路分别根据一个所述控制字产生一路所述脉冲信号。3.根据权利要求2所述的随机数生成器，其特征在于，所述脉冲子电路，包括：信号发生器和频率合成器，所述频率合成器分别与所述信号发生器、所述控制字提供电路和所述随机数生成电路连接；所述信号发生器响应于初始脉冲信号产生相位均匀间隔的基准脉冲信号；所述频率合成器响应于所述基准脉冲信号和所述控制字，产生所述脉冲信号；其中，所述控制字包括第一系数和第二系数；所述脉冲信号包括基于所述基准脉冲信号和第一系数产生的所述第一频率信号和基于所述基准脉冲信号和第一系数产生的所述第二频率信号，所述脉冲信号中的所述第一频率信号和所述第二频率信号的占比由所述第二系数控制。4.根据权利要求3所述的随机数生成器，其特征在于，所述频率合成器包括：第一处理单元、第二处理单元以及输出单元；第一处理单元，与所述控制字提供电路连接，基于所述控制字分别产生第一控制信号和第二控制信号；第二处理单元，与所述第一处理单元连接，基于所述第一控制信号从相位均匀间隔的基准脉冲信号中选出第一脉冲信号，以及基于所述第二控制信号从所述基准脉冲信号中选出第二脉冲信号，并从所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号中选择一个作为输出信号；输出单元，与所述第二处理单元连接，基于所述第二处理单元的输出信号产生所述脉冲信号。5.根据权利要求2至4任一项所述的随机数生成器，其特征在于，所述随机数生成电路，包括：第一处理子电路和第二处理子电路；所述第一处理子电路和所述脉冲产生电路连接，对所述多路脉冲信号进行第一处理，其中，所述第一处理包括异或、同或、与非中的至少一种；所述第二处理子电路和所述第一处理子电路连接，对所述第一处理后的多路脉冲信号进行第二处理；其中，第二处理包括基于时钟信号，对所述第一处理子电路输出的信号进行采样，得到所述随机数序列。6.根据权利要求5所述的随机数生成器，其特征在于，所述随机数生成电路，还包括：时钟子电路，与所述第二处理子电路连接，向所述第二处理子电路提供所述时钟信号。7.根据权利要求6所述的随机数生成器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏祥野，修黎明，
申请(专利权)人：北京京东方技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：