一種真隨機(jī)數(shù)后處理裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及安全技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種真隨機(jī)數(shù)后處理裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器在安全類應(yīng)用中占有重要的地位，真隨機(jī)數(shù)的隨機(jī)性決定了整個(gè) 應(yīng)用的安全性。在現(xiàn)有的技術(shù)中，真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器一般由兩部分組成：模擬器件生成初始 化序列；數(shù)字器件使用初始化序列作為種子對偽隨機(jī)序列發(fā)生器進(jìn)行初始化，之后輸出隨 機(jī)序列。模擬器件用來保證隨機(jī)數(shù)的不可預(yù)測性，它生成的隨機(jī)數(shù)具有周期長、不相關(guān)等 特點(diǎn)；數(shù)字器件用來保證隨機(jī)數(shù)的隨機(jī)性，它生成的隨機(jī)數(shù)具有隨機(jī)性穩(wěn)定、分布均勻等特 性。
[0003] 通過對以上現(xiàn)有技術(shù)的研究和實(shí)際電路應(yīng)用環(huán)境的考慮，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)存 在以下缺點(diǎn)：
[0004] (1)、當(dāng)模擬器件收到外部的強(qiáng)干擾或者惡意攻擊時(shí)會(huì)輸出可預(yù)測的序列，對該序 列進(jìn)行后期處理后并不能消除這種可預(yù)測性，從而給系統(tǒng)帶來風(fēng)險(xiǎn)。
[0005] (2)、由于偽隨機(jī)序列發(fā)生器需要使用模擬器件的輸出進(jìn)行初始化，這樣會(huì)帶來系 統(tǒng)延時(shí)，影響處理速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器因偽隨機(jī)數(shù)初始化會(huì)帶來系統(tǒng)延 時(shí)的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出一種真隨機(jī)數(shù)后處理裝置。
[0007] -種真隨機(jī)數(shù)后處理裝置，包括：真隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊、偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊、偽隨機(jī) 數(shù)初值存儲(chǔ)模塊和異或模塊；真隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊產(chǎn)生真隨機(jī)數(shù)并向異或模塊發(fā)送真隨機(jī) 數(shù)，偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊產(chǎn)生偽隨機(jī)數(shù)并向異或模塊發(fā)送偽隨機(jī)數(shù)，異或模塊在接收到真隨 機(jī)數(shù)和偽隨機(jī)數(shù)后，對真隨機(jī)數(shù)和偽隨機(jī)數(shù)進(jìn)行異或處理，并輸出異或處理的結(jié)果，偽隨機(jī) 數(shù)初值存儲(chǔ)模塊將存儲(chǔ)的偽隨機(jī)數(shù)初始值發(fā)送給偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊。
[0008] 優(yōu)選的，一種真隨機(jī)數(shù)后處理裝置還包括：真隨機(jī)數(shù)檢測模塊；真隨機(jī)數(shù)檢測模 塊接收真隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊發(fā)送的真隨機(jī)數(shù)并檢測真隨機(jī)數(shù)的隨機(jī)性，在真隨機(jī)數(shù)的隨機(jī)性 不滿足要求時(shí)，真隨機(jī)數(shù)檢測模塊輸出報(bào)警信號(hào)。
[0009] 優(yōu)選的，報(bào)警信號(hào)還用于指示偽隨機(jī)數(shù)初值存儲(chǔ)模塊重置偽隨機(jī)數(shù)初始值。
[0010] 優(yōu)選的，偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊包括：反饋移位寄存器；反饋移位寄存器接收真隨機(jī) 數(shù)發(fā)生模塊發(fā)送的真隨機(jī)數(shù)，即反饋移位寄存器的輸入與真隨機(jī)數(shù)相關(guān)。
[0011] 優(yōu)選的，反饋移位寄存器為部分位反饋的線性反饋移位寄存器。
[0012] 優(yōu)選的，真隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊與偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊并行運(yùn)行。
[0013] 本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器因偽隨機(jī)數(shù)初始化會(huì)帶來系統(tǒng)延 時(shí)的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出一種真隨機(jī)數(shù)后處理方法。
[0014] 一種真隨機(jī)數(shù)后處理方法，包括：真隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊產(chǎn)生真隨機(jī)數(shù)并向異或模塊 發(fā)送真隨機(jī)數(shù)；偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊產(chǎn)生偽隨機(jī)數(shù)并向異或模塊發(fā)送偽隨機(jī)數(shù)，偽隨機(jī)數(shù)的 初始值由獨(dú)立的偽隨機(jī)數(shù)初值存儲(chǔ)模塊提供；異或模塊在接收到真隨機(jī)數(shù)和偽隨機(jī)數(shù)后， 對真隨機(jī)數(shù)和偽隨機(jī)數(shù)進(jìn)行異或處理；將異或處理的結(jié)果作為處理后的真隨機(jī)數(shù)并輸出。
[0015] 優(yōu)選的，在真隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊產(chǎn)生真隨機(jī)數(shù)之后，還包括：獲取真隨機(jī)數(shù)并檢測真 隨機(jī)數(shù)的隨機(jī)性；在真隨機(jī)數(shù)的隨機(jī)性不滿足要求時(shí)，輸出報(bào)警信號(hào)。
[0016] 優(yōu)選的，報(bào)警信號(hào)還用于指示偽隨機(jī)數(shù)初值存儲(chǔ)模塊重置偽隨機(jī)數(shù)初始值。
[0017] 優(yōu)選的，真隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊產(chǎn)生真隨機(jī)數(shù)并向異或模塊發(fā)送真隨機(jī)數(shù)，還包括：真 隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊向偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊發(fā)送真隨機(jī)數(shù)；
[0018] 偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊產(chǎn)生偽隨機(jī)數(shù)，包括：偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊根據(jù)真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生偽 隨機(jī)數(shù)。
[0019] 優(yōu)選的，真隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊與偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊并行運(yùn)行。
[0020] 本發(fā)明實(shí)施例提供的一種真隨機(jī)數(shù)后處理裝置及方法，通過異或模塊對真隨機(jī)數(shù) 發(fā)生模塊輸出的真隨機(jī)數(shù)和偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊輸出的偽隨機(jī)數(shù)進(jìn)行異或運(yùn)算，即使真隨機(jī) 數(shù)受損時(shí)，也可以保證異或模塊輸出隨機(jī)數(shù)的隨機(jī)性。同時(shí)，偽隨機(jī)數(shù)初值存儲(chǔ)模塊向偽隨 機(jī)數(shù)發(fā)生模塊提供偽隨機(jī)數(shù)序列的初始值，這樣偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊不需要在接收到真隨機(jī) 數(shù)發(fā)生模塊輸出的真隨機(jī)數(shù)之后再進(jìn)行初始化，不存在系統(tǒng)延遲，從而提高了處理速度。真 隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊、偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊以及真隨機(jī)數(shù)檢測模塊等均有多種實(shí)現(xiàn)方法，可以根 據(jù)實(shí)際應(yīng)用場景選定具體的器件，靈活性高。
[0021] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變 得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明 書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。
[0022] 下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0023] 附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí) 施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0024] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例中真隨機(jī)數(shù)后處理裝置的第一結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例中真隨機(jī)數(shù)后處理裝置的第二結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例中偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖4為實(shí)施例一中真隨機(jī)數(shù)后處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例中真隨機(jī)數(shù)后處理方法的流程圖。
[0029] 結(jié)合附圖在其上標(biāo)記以下附圖標(biāo)記：
[0030] 11-真隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊，12-偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊，13-偽隨機(jī)數(shù)初值存儲(chǔ)模塊，14異 或模塊，15-真隨機(jī)數(shù)檢測模塊，121-反饋移位寄存器。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保 護(hù)范圍并不受【具體實(shí)施方式】的限制。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，提供了一種真隨機(jī)數(shù)后處理裝置，圖1為真隨機(jī)數(shù)后處理裝 置的結(jié)構(gòu)示意圖。真隨機(jī)數(shù)后處理裝置包括真隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊11、偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊12、 偽隨機(jī)數(shù)初值存儲(chǔ)模塊13和異或模塊14 ;其中，真隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊11用于產(chǎn)生并向異或 模塊14輸出真隨機(jī)數(shù)，偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊12用于產(chǎn)生并向異或模塊14輸出偽隨機(jī)數(shù)，偽 隨機(jī)數(shù)初值存儲(chǔ)模塊13存儲(chǔ)著偽隨機(jī)數(shù)的初始值并將該初始值發(fā)送給偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊 12,異或模塊14用于在接收到真隨機(jī)數(shù)和偽隨機(jī)數(shù)后，對真隨機(jī)數(shù)和偽隨機(jī)數(shù)進(jìn)行異或處 理，并輸出異或處理的結(jié)果OUT，異或模塊14輸出的異或處理的結(jié)果OUT即為處理后的真隨 機(jī)數(shù)。
[0033] 上述真隨機(jī)數(shù)和偽隨機(jī)數(shù)都是二進(jìn)制數(shù)，真隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊11和偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生 模塊12并行運(yùn)行，同時(shí)分別周期性地、同步地向異或模塊14發(fā)送二進(jìn)制的隨機(jī)數(shù)，上述 二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)分別可以組成二進(jìn)制數(shù)序列；異或模塊14將獲取到的真隨機(jī)數(shù)序列和偽 隨機(jī)數(shù)序列進(jìn)行按位異或處理。例如異或模塊14接收到的真隨機(jī)數(shù)的二進(jìn)制數(shù)序列為： 1001101011，相應(yīng)的，異或模塊14接收到的偽隨機(jī)數(shù)的二進(jìn)制數(shù)序列為：0101000110,則異 或模塊14進(jìn)行按位異或處理后的結(jié)果參見表1所示： rnrml 韋 1
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種真隨機(jī)數(shù)后處理裝置，其特征在于，包括：真隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊、偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模 塊、偽隨機(jī)數(shù)初值存儲(chǔ)模塊和異或模塊； 所述真隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊產(chǎn)生真隨機(jī)數(shù)并向所述異或模塊發(fā)送所述真隨機(jī)數(shù)，所述偽隨 機(jī)數(shù)發(fā)生模塊產(chǎn)生偽隨機(jī)數(shù)并向所述異或模塊發(fā)送所述偽隨機(jī)數(shù)，所述異或模塊在接收到 所述真隨機(jī)數(shù)和所述偽隨機(jī)數(shù)后，對所述真隨機(jī)數(shù)和所述偽隨機(jī)數(shù)進(jìn)行異或處理，并輸出 異或處理的結(jié)果，所述偽隨機(jī)數(shù)初值存儲(chǔ)模塊將存儲(chǔ)的偽隨機(jī)數(shù)初始值發(fā)送給所述偽隨機(jī) 數(shù)發(fā)生模塊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的真隨機(jī)數(shù)后處理裝置，其特征在于，所述裝置還包括；真隨機(jī) 數(shù)檢測模塊； 所述真隨機(jī)數(shù)檢測模塊接收所述真隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊發(fā)送的真隨機(jī)數(shù)并檢測所述真隨 機(jī)數(shù)的隨機(jī)性，在所述真隨機(jī)數(shù)的隨機(jī)性不滿足要求時(shí)，所述真隨機(jī)數(shù)檢測模塊輸出報(bào)警 信號(hào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的真隨機(jī)數(shù)后處理裝置，其特征在于，所述報(bào)警信號(hào)還用于指 示所述偽隨機(jī)數(shù)初值存儲(chǔ)模塊重置偽隨機(jī)數(shù)初始值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的真隨機(jī)數(shù)后處理裝置，其特征在于，所述偽隨機(jī)數(shù)發(fā) 生模塊包括：反饋移位寄存器； 所述反饋移位寄存器接收真隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊發(fā)送的真隨機(jī)數(shù)，即所述反饋移位寄存器 的輸入與所述真隨機(jī)數(shù)相關(guān)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的真隨機(jī)數(shù)后處理裝置，其特征在于，所述反饋移位寄存器為 部分位反饋的線性反饋移位寄存器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的真隨機(jī)數(shù)后處理裝置，其特征在于，所述真隨機(jī)數(shù)發(fā) 生模塊與所述偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊并行運(yùn)行。
7. -種真隨機(jī)數(shù)后處理方法，其特征在于，包括： 真隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊產(chǎn)生真隨機(jī)數(shù)并向異或模塊發(fā)送所述真隨機(jī)數(shù)； 偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊產(chǎn)生偽隨機(jī)數(shù)并向異或模塊發(fā)送所述偽隨機(jī)數(shù)，所述偽隨機(jī)數(shù)的初 始值由獨(dú)立的偽隨機(jī)數(shù)初值存儲(chǔ)模塊提供； 所述異或模塊在接收到所述真隨機(jī)數(shù)和所述偽隨機(jī)數(shù)后，對所述真隨機(jī)數(shù)和所述偽隨 機(jī)數(shù)進(jìn)行異或處理； 將所述異或處理的結(jié)果作為處理后的真隨機(jī)數(shù)并輸出。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的真隨機(jī)數(shù)后處理方法，其特征在于，所述真隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊 產(chǎn)生真隨機(jī)數(shù)之后，還包括： 獲取所述真隨機(jī)數(shù)并檢測所述真隨機(jī)數(shù)的隨機(jī)性； 在所述真隨機(jī)數(shù)的隨機(jī)性不滿足要求時(shí)，輸出報(bào)警信號(hào)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的真隨機(jī)數(shù)后處理方法，其特征在于，所述報(bào)警信號(hào)還用于指 示所述偽隨機(jī)數(shù)初值存儲(chǔ)模塊重置偽隨機(jī)數(shù)初始值。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的真隨機(jī)數(shù)后處理方法，其特征在于，所述真隨機(jī)數(shù)發(fā)生 模塊產(chǎn)生真隨機(jī)數(shù)并向異或模塊發(fā)送所述真隨機(jī)數(shù)，還包括；所述真隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊向所 述偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊發(fā)送所述真隨機(jī)數(shù)； 所述偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊產(chǎn)生偽隨機(jī)數(shù)，包括：偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊根據(jù)所述真隨機(jī)數(shù)產(chǎn) 生偽隨機(jī)數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的真隨機(jī)數(shù)后處理方法，其特征在于，所述真隨機(jī)數(shù)發(fā)生 模塊與所述偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊并行運(yùn)行。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種真隨機(jī)數(shù)后處理裝置及方法，其中，該裝置包括：真隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊、偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊、偽隨機(jī)數(shù)初值存儲(chǔ)模塊和異或模塊；所述真隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊產(chǎn)生真隨機(jī)數(shù)并向所述異或模塊發(fā)送所述真隨機(jī)數(shù)，所述偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊產(chǎn)生偽隨機(jī)數(shù)并向所述異或模塊發(fā)送所述偽隨機(jī)數(shù)，所述異或模塊在接收到所述真隨機(jī)數(shù)和所述偽隨機(jī)數(shù)后，對所述真隨機(jī)數(shù)和所述偽隨機(jī)數(shù)進(jìn)行異或處理，并輸出異或處理的結(jié)果，所述偽隨機(jī)數(shù)初值存儲(chǔ)模塊將存儲(chǔ)的偽隨機(jī)數(shù)初始值發(fā)送給所述偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊。通過本發(fā)明提供的真隨機(jī)數(shù)后處理裝置，避免因偽隨機(jī)數(shù)初始化而存在系統(tǒng)延遲，可以提高處理速度。
【IPC分類】G06F7-58
【公開號(hào)】CN104636115
【申請?zhí)枴緾N201310566372
【發(fā)明人】劉國華, 蘇偉, 萬勇, 周芝梅, 唐曉柯
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 北京南瑞智芯微電子科技有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2013年11月14日