專利名稱：以操作可靠的方式產生真實隨機數(shù)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于產生真實隨機數(shù)的方法和裝置。
例如對于訪問保護或者加密的目的，要求良好地以操作可靠的方式產生真實隨機數(shù)。這種隨機數(shù)的產生與汽車鎖相關聯(lián)，例如在馬達控制裝置的層面上進行，其中在許多情況下涉及一個嵌入系統(tǒng)。在此不考慮使用基于操作可能性的外部源和采用專用的開關電路，這是因為與之關聯(lián)的附加的裝備成本。
為產生真實隨機數(shù)此外公知以下方案使用分開的噪音源的一個模擬/數(shù)字轉換器的低值位，然而這卻需要較高的的成本。同樣地公知，通過在時間上測量一個外部事件，例如一個由使用者進行觸壓鍵的持續(xù)時間產生一個真實隨機數(shù)。然而至少在系統(tǒng)開始通信并且因此在一個外部的事件之前必須產生所述隨機數(shù)的情況下也不考慮該方案。除了產生真實隨機數(shù)以外還公知使用偽隨機數(shù)列，并且例如把當前的狀態(tài)存儲在該系統(tǒng)的一個非易失的存儲器中。然而與真實隨機數(shù)相比較偽隨機數(shù)的質量是不夠的。
本發(fā)明的任務是，提出一種方法與一種裝置，利用該方法和裝置可以快速也就是說例如在毫秒的范圍內，節(jié)約存儲器并且取決于裝置運行時間地產生一個真實隨機數(shù)，而不需要在控制裝置的工作循環(huán)之間進行存儲，并且不需要外部源(隨機觸發(fā)器)。
該任務通過獨立權利要求的特征完成。
本發(fā)明的有利的安排和擴展從從屬權利要求中得出。
根據本發(fā)明所述的方法建立在所屬技術領域的基礎上，這是通過基于一個反向充電過程(Umladevorgang)的一種隨機分布的持續(xù)時間產生所述真實隨機數(shù)而建立的。通過該技術方案產生一個真實隨機數(shù)，這就是說不產生偽隨機數(shù)。此外該方法可以不通過外部連接電路而實施，在許多情況下對于相應系統(tǒng)現(xiàn)有的裝備不需要其它的部件，從而附加成本很低。本發(fā)明的另一個優(yōu)點在于，它不要求存儲一個可以隨后操作或者復位的狀態(tài)。如果在一個本來就是一個除了完成其它的任務以外還必須產生隨機數(shù)的系統(tǒng)的組成部分的部件上實施構成所述隨機源反向充電過程，那么根據本發(fā)明的方法就是特別有利的。
在根據本發(fā)明的方法的優(yōu)選實施方式中提出，所述反向充電過程包含至少一個存儲單元的反向充電。存儲單元本來就是現(xiàn)代系統(tǒng)的組成部分，并且在此為進行反向充電過程成為一個特別成本合算的基礎。
在此方面例如可以提出，至少一個存儲單元是一個EEPROM。一個EEPROM存儲單元的反向充電過程的持續(xù)時間有比較大的隨機離散性，以此為基礎可以產生真實隨機數(shù)。
作為可供選擇的替代同樣地還可能，至少一個存儲單元是一個閃速存儲器的一個存儲單元。閃速存儲器越來越廣泛地得到應用，并且在許多情況下不需要額外成本對為根據本發(fā)明的真實隨機數(shù)的產生提供一個適當?shù)幕A。
此外，在根據本發(fā)明的方法的優(yōu)選實施方式中還提出，借助于一個電荷泵進行所述反向充電過程。例如普遍地結合EEPROM使用電荷泵，其中在許多情況下設置在片上電荷泵。
在根據本發(fā)明的方法的情況下，此外還可以提出借助于一個計數(shù)器測取所述反向充電過程的隨機持續(xù)時間。在此，如果所述計數(shù)器的脈沖調制盡可能地高是有利的，從而在對所述隨機數(shù)狀態(tài)起基礎作用的計數(shù)器狀態(tài)在所述反向充電結束時可以給出盡可能大的離散性。
如果提出，所述方法用一個嵌入系統(tǒng)實施，尤其是由一輛汽車的馬達控制裝置實施，可以認為根據本發(fā)明的方法是特別有利的。在此原則上可以考慮在其中(還)要求產生良好的隨機數(shù)的環(huán)境中使用的所有嵌入系統(tǒng)。
根據本發(fā)明所述的裝置建立在現(xiàn)有技術領域的基礎上，這是通過基于一個反向充電過程的一種隨機分布的持續(xù)時間產生所述真實隨機數(shù)而建立的。由此以相同的或者相似的方式得出結合根據本發(fā)明的方法說明的優(yōu)點和特征，因此為了避免重復，請參閱上述相應的說明。
這同樣也適用于下面說明的根據本發(fā)明的裝置的有利的擴展，在此同樣地可以參閱結合本發(fā)明的方法的相應說明。
根據本發(fā)明的裝置以有利的方式通過具有至少一個用于產生所述反向充電的隨機數(shù)而擴展。
在此可以有利地提出，至少一個存儲單元是一個EEPROM的存儲單元。
作為可供選擇的替代同樣地還可能，至少一個存儲單元是一個閃速存儲器的一個存儲單元。
根據本發(fā)明的裝置以有利的方式通過所述裝置有一個電荷泵以進行所述反向充電過程而擴展。
與根據本發(fā)明的裝置相關聯(lián)，此外還可以提出所述裝置具有一個計數(shù)器用以測取所述反向充電過程的隨機分布持續(xù)時間。
如果所述裝置是一個嵌入系統(tǒng)，尤其是一輛汽車的馬達控制裝置，可以認為根據本發(fā)明裝置的實施方式是特別有利的。
本發(fā)明的一個較重要的基本思想在于，如果把一個本來就屬于該系統(tǒng)的部件，特別是一個控制裝置的組成部件是一個電荷泵，用作隨機源，就可以幾乎不需要增加系統(tǒng)成本地產生隨機數(shù)。本發(fā)明特別地適用于必需要用現(xiàn)有系統(tǒng)(就是說不需要額外為此設置的部件)產生一個良好的真實隨機數(shù)而不必涉及獨立的、操作性的發(fā)生器(觸發(fā)器)的所有業(yè)務場合。屬于該范圍但不局限于此的還有特別是所有成本理想的嵌入系統(tǒng)。與汽車技術相關聯(lián)例如特別是對訪問保護(還有在保養(yǎng)工作的情況下)并且對于加密的目的(例如汽車鎖)都需要隨機數(shù)。
下面參照附圖舉例說明本發(fā)明。
在附圖中

圖1示出一個流程圖，該流程圖說明根據本發(fā)明方法的一個實施方式；圖2示出一個存儲單元的可能的反向充電過程；圖3極其簡化地示出一個馬達控制裝置的一些部件的方框圖。
在圖1中所示的根據本發(fā)明的方法的實施方式由步驟S1開始。在步驟S2復位計數(shù)器，其以后的計數(shù)器狀態(tài)用作產生所述真實隨機數(shù)的基礎或者該計數(shù)器狀態(tài)直接地表達所述隨機數(shù)。在步驟S3中開始反向充電過程并且同時啟動所述計數(shù)器。所述反向充電過程尤其是在一個EEPROM或者閃速存儲單元寫入，這通常地采用一個電荷泵進行。在步驟S4中檢驗該反向充電過程是否結束，一直檢驗到該反向充電過程結束為止。接著在步驟S5中使該計數(shù)器停止。在步驟S6中讀取計數(shù)器狀態(tài)，并且用作真實隨機數(shù)。然而在一定的情況下還在輔助其它的計算功能的條件下產生最終的隨機數(shù)。
圖2中示出一個存儲單元的三個隨機分布反向充電過程。一個當前的反向充電過程的實際持續(xù)時間在此可以在一個最短的持續(xù)時間T1’(曲線Q’)與一個最長的持續(xù)時間T”(曲線Q”)之間，并且例如是T(曲線Q)。
圖3極其簡化地示出一個馬達控制裝置的一些部件的方框圖，其中所述的馬達控制裝置18以一個嵌入系統(tǒng)的形式示出。所述馬達控制裝置18可以包含圖中沒有示出完成所有在該馬達控制裝置的任務所需的其它部件。總體上在下面詳細說明的部件是馬達控制裝置18上本來就有的組成部分，就是說不是專用于產生所述真實隨機數(shù)設置的組成部分。所示的馬達控制裝置18具有一個集成的控制器20，所述控制器20主要適用于控制一個電荷泵14，所述電荷泵14用于在應當改變存儲單元22的內含時給一個EEPROM12的一個存儲單元陣列22的一個存儲單元10反向充電。此外所述控制器20還與一個計數(shù)器16通信，利用所述計數(shù)器16測取所述存儲單元10的反向充電過程。本領域內普通技術人員可以了解利用圖3中所示的部件可以按照有利的方式實施由圖1所描述的方法。因此不再在此重新說明一個隨機數(shù)的過程。
在以上的說明、附圖、和權利要求書中公開的本發(fā)明的特征既可以單獨地也可以任意進行細合來實現(xiàn)本發(fā)明。
權利要求
1.產生一個真實隨機數(shù)的方法，其特征在于，基于一個反向充電過程的一隨機分布的持續(xù)時間(T)來產生所述真實隨機數(shù)。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述反向充電過程包含至少一個存儲單元(10)的反向充電。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，至少一個存儲單元(10)是一個EEPROM(12)的存儲單元。
4.如權利要求2或3所述的方法，其特征在于，至少一個存儲單元(10)是一個閃速存儲器的一個存儲單元。
5.如上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，此外，借助于一個電荷泵(14)進行所述反向充電過程。
6.如上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，借助于一個計數(shù)器(16)測取所述反向充電過程的隨機持續(xù)時間(T)。
7.如上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，所述方法用一個嵌入系統(tǒng)實施，尤其是由一輛汽車的馬達控制裝置(18)實施。
8.產生一個真實隨機數(shù)的裝置，其特征在于，基于一個反向充電過程的一隨機分布的持續(xù)時間(T)來產生所述真實隨機數(shù)。
9.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述裝置具有用于產生隨機數(shù)而反向充電的至少一個存儲單元(10)。
10.如權利要求9所述的裝置，其特征在于，至少一個存儲單元(10)是一個EEPROM(12)的存儲單元。
11.如權利要求9或10所述的裝置，其特征在于，至少一個存儲單元(10)是一個閃速存儲器的一個存儲單元。
12.如權利要求8至11之一所述的裝置，其特征在于，所述裝置具有一個電荷泵(14)用于進行所述反向充電過程。
13.如權利要求8至12之一所述的裝置，其特征在于，所述裝置具有于一個計數(shù)器(16)用于測取所述反向充電過程的隨機分布的持續(xù)時間(T)。
14.如權利要求8至13之一所述的方法，其特征在于，所述裝置是一個嵌入系統(tǒng)(18)，尤其是一輛汽車的馬達控制裝置(18)。
全文摘要
本發(fā)明涉及產生真實隨機數(shù)的方法和裝置，其中，基于反向充電過程的隨機分布的持續(xù)時間(t)產生所述真實隨機數(shù)。在此尤其考慮存儲單元，例如EEPROM或者閃速存儲單元的反向充電過程，所述存儲單元的反向充電借助于一個電荷泵進行。
文檔編號G06F7/58GK1930546SQ200580007410
公開日2007年3月14日 申請日期2005年2月2日 優(yōu)先權日2004年3月8日
發(fā)明者A·弗蘭克, R·科勒 申請人:西門子公司