專利名稱：：將使用偽隨機(jī)序列的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器解相關(guān)的方法和儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生，更特別涉及利用觸發(fā)器亞穩(wěn)定產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方法和儀器。
背景技術(shù)：
：觸發(fā)器和鎖存器廣泛使用在計(jì)算機(jī)和其它電子設(shè)備中，如采樣、計(jì)數(shù)和存儲(chǔ)元件。已經(jīng)開發(fā)了很多觸發(fā)器種類，例如D型觸發(fā)器(“數(shù)據(jù)”)、R-S鎖存器(“復(fù)位和置位”)、J-K觸發(fā)器(具有J和K輸入)和T觸發(fā)器(只有一個(gè)輸入)。例如，D型觸發(fā)器是定時(shí)翻轉(zhuǎn)的，其輸出延遲一個(gè)時(shí)鐘脈沖。圖1A中顯示了一個(gè)傳統(tǒng)R-S鎖存器100。圖1A中的R-S鎖存器100包括兩個(gè)NOR門110和120。兩個(gè)NOR門110、120的輸出交叉連接到對立的NOR門的相應(yīng)輸入。因此，NOR門110接收NOR門120的輸出和一個(gè)復(fù)位信號(hào)R作為輸入。同樣，NOR門120接收NOR門110的輸出和一個(gè)置位信號(hào)S作為輸入。近來已經(jīng)用邊緣觸發(fā)的觸發(fā)器代替了圖1A中顯示的簡單的鎖存器，如圖1B中顯示的D型觸發(fā)器150。這種D型觸發(fā)器常常用于檢測定時(shí)相對于時(shí)鐘信號(hào)是不可預(yù)測的異步數(shù)字信號(hào)的邏輯狀態(tài)。上升信號(hào)提供給觸發(fā)器150的時(shí)鐘輸入CLK，而要檢測的異步信號(hào)的數(shù)字邏輯電平提供給D輸入。然后在Q輸出線產(chǎn)生檢測信號(hào)。只要時(shí)鐘沒有再次上升，輸出Q就不會(huì)改變。此后每當(dāng)CLK信號(hào)上升時(shí)，觸發(fā)器150就只是將狀態(tài)改變到D輸入的值(只要復(fù)位信號(hào)永久性地捆綁到地)。圖1A中顯示的鎖存器100易受亞穩(wěn)定的影響。關(guān)于亞穩(wěn)定的詳細(xì)討論例如請參看如應(yīng)用注釋、亞穩(wěn)定入門、AN219、飛利浦半導(dǎo)體(ApplicatinNote，AMeta-StabilityPrimer，AN219，PhilipsSemiconductors)(1989.11.15)，在這里是參照引用。通常，當(dāng)兩個(gè)到鎖存器100的輸入都設(shè)置為高邏輯值(“11”)然后復(fù)位到低邏輯值(“00”)時(shí)會(huì)出現(xiàn)亞穩(wěn)定。在這些條件下，鎖存器輸出會(huì)以在統(tǒng)計(jì)學(xué)方面已知的方式進(jìn)行不可預(yù)測的振蕩。理論上，鎖存器100會(huì)無限期的振蕩。但實(shí)際上鎖存器100會(huì)隨機(jī)改變，達(dá)到一個(gè)隨機(jī)輸出值，或?yàn)檫壿嫷?，或?yàn)檫壿嫺?。典型地，在給定應(yīng)用中隨后使用其它電路檢測這些亞穩(wěn)定值，這些值可以被解釋為不同的邏輯電平狀態(tài)或呈現(xiàn)一個(gè)會(huì)被其它邏輯門誤判的中間態(tài)。此外，當(dāng)觸發(fā)器的建立或保持時(shí)間遭到破壞時(shí)，圖1B中顯示的邊緣觸發(fā)的觸發(fā)器150會(huì)變成亞穩(wěn)態(tài)。因?yàn)樵诿總€(gè)邊緣觸發(fā)的觸發(fā)器150內(nèi)部有一個(gè)由邊緣檢測電路饋給的鎖存器100，所以邊緣觸發(fā)的觸發(fā)器易受亞穩(wěn)定的影響。如果破壞建立或保持時(shí)間，則內(nèi)部鎖存器100將會(huì)檢測到能夠觸發(fā)亞穩(wěn)態(tài)的輸入。很多應(yīng)用和電子設(shè)備需要隨機(jī)數(shù)，包括撲克牌、輪盤賭和角子老虎機(jī)等靠運(yùn)氣定勝負(fù)的賭博游戲。特別是很多加密算法和協(xié)議依靠不可預(yù)測的隨機(jī)數(shù)源來實(shí)現(xiàn)安全的電子通信等。隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器應(yīng)該在指定數(shù)字范圍內(nèi)產(chǎn)生所有可能的排列。此外，隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器不應(yīng)該有偏差，應(yīng)該使產(chǎn)生的任一個(gè)給定的數(shù)與其它數(shù)具有相同的概率。而且，隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器應(yīng)該產(chǎn)生不能被預(yù)測的隨機(jī)數(shù)，與前面的結(jié)果集合大小無關(guān)。因此，隨機(jī)數(shù)應(yīng)該是完全不可預(yù)測且不受外部影響的。2000年3月6日申請的、名為“利用觸發(fā)器亞穩(wěn)定性產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方法和儀器”的美國專利申請序列號(hào)09/519,549提出了一種利用觸發(fā)器亞穩(wěn)定行為產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方法和儀器。為觸發(fā)器計(jì)時(shí)的輸入會(huì)故意破壞觸發(fā)器的建立或保持時(shí)間(或兩者)以獲得亞穩(wěn)定行為。每當(dāng)有一個(gè)錯(cuò)誤就采集一位。對于給定種類的觸發(fā)器，如果因一個(gè)二進(jìn)制值(0或1)更為頻繁的出現(xiàn)亞穩(wěn)定，則通過將一半的零“標(biāo)記”為“1”而將另一半的零“標(biāo)記”為“0”獲得偶隨機(jī)數(shù)分布。此外，將一半的1標(biāo)記為“1”，將另一半標(biāo)記為“0”。以這種方式標(biāo)記輸入位在理論上提供了偶分布的隨機(jī)輸出位。雖然亞穩(wěn)定隨機(jī)出現(xiàn)，但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)亞穩(wěn)定的持續(xù)時(shí)間和出現(xiàn)受噪聲的影響。因此，如果噪聲與標(biāo)記信號(hào)相關(guān)，則隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器的輸出不會(huì)是隨機(jī)的。因此存在的一個(gè)需要是利用不受噪聲或其它外力影響的亞穩(wěn)定產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方法和儀器。存在的另一個(gè)需要是利用亞穩(wěn)定產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方法和儀器，其使用的標(biāo)記信號(hào)有很高的概率與系統(tǒng)中的所有噪聲不相關(guān)。
發(fā)明內(nèi)容概括來講，公開了一種利用觸發(fā)器的亞穩(wěn)定行為產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方法和儀器。為觸發(fā)器計(jì)時(shí)的輸入會(huì)故意破壞觸發(fā)器的建立或保持時(shí)間(或兩者)以獲得亞穩(wěn)定行為。觸發(fā)器的亞穩(wěn)定運(yùn)行提供了一種產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的機(jī)制。每當(dāng)觸發(fā)器變成亞穩(wěn)態(tài)時(shí)，振蕩的結(jié)果相對于振蕩停止之后得到的結(jié)果或邏輯值是隨機(jī)的。如果結(jié)果與正確運(yùn)行期間已經(jīng)得到的值不同(一個(gè)“錯(cuò)誤”)，就可以檢測到亞穩(wěn)定事件。如果將0和1的重復(fù)序列用作觸發(fā)器的輸入，將會(huì)有機(jī)會(huì)以一個(gè)0或一個(gè)1制造“錯(cuò)誤”。通過(i)將0的一半標(biāo)記為“1”而將0的另一半標(biāo)記為“0”；(ii)將1的一半標(biāo)記為“1”而將另一半標(biāo)記為“0”；或(iii)兩者，達(dá)到1或0的偶分布。因此，不管在0狀態(tài)或1狀態(tài)中制造錯(cuò)誤的比率如何，隨機(jī)輸出位的分布將保持偶分布。本發(fā)明以很高的概率將標(biāo)記信號(hào)與所有系統(tǒng)噪聲解相關(guān)。因此，使用(相對于0和1的頻率的)無偏信號(hào)源作為標(biāo)記信號(hào)。使用線性反饋移位寄存器(LFSR)將標(biāo)記信號(hào)解相關(guān)。線性反饋移位寄存器的長度應(yīng)該足以降低相關(guān)幾率并減少LFSR輸出中的任意偏差。較長的移位寄存器具有較長的序列，因此有很高的概率與噪聲源不一致。通過參考下列詳細(xì)描述和附圖能夠?qū)崿F(xiàn)更為完整的理解本發(fā)明以及本發(fā)明的其它特性和優(yōu)點(diǎn)。圖1A說明了一種傳統(tǒng)R-S鎖存器；圖1B說明了一種常規(guī)D型觸發(fā)器；圖2A說明了一種依照美國專利申請序列號(hào)09/519,549的教導(dǎo)的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器，該申請?jiān)?000年3月6日申請，名為“利用觸發(fā)器亞穩(wěn)定產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方法和儀器”；圖2B說明了一種同步電路，該電路可用于將圖2A隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器的輸出與時(shí)鐘源同步；圖2C說明了一組由圖2A和2B的電路產(chǎn)生的波形；圖3說明了一種依照本發(fā)明的改進(jìn)的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器；圖4說明了一組由圖3和2B的電路產(chǎn)生的一組波形；以及圖5說明了一種使用無偏線性反饋移位寄存器的本發(fā)明的替代實(shí)施方案。具體實(shí)施例方式圖2A說明了一種依照美國專利申請序列號(hào)09/519,549的教導(dǎo)的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器，該申請?jiān)?000年3月6日申請，名為“利用觸發(fā)器亞穩(wěn)定產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方法和儀器”。隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器200通過將0的一半“標(biāo)記”為“1”而0的另一半標(biāo)記為“0”來提供偶分布的隨機(jī)輸出位。此外，將1的一半“標(biāo)記”為“1”而將另一半標(biāo)記為“0”。如圖2A所示，隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器200包括觸發(fā)器210、延遲215、220、D型觸發(fā)器225、232和時(shí)鐘振蕩器230。為觸發(fā)器210計(jì)時(shí)的輸入故意破壞觸發(fā)器210的建立或保持時(shí)間(或兩者)以獲得亞穩(wěn)定行為。例如可以使用延遲215、220破壞建立或保持時(shí)間。觸發(fā)器210可以由如D、T或JK型觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)。此外，觸發(fā)器210可以由一個(gè)簡單的鎖存器100和一個(gè)稍有差異的電路實(shí)現(xiàn)，這對于本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員是顯然的。時(shí)鐘振蕩器230和D型觸發(fā)器225產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘源，D型觸發(fā)器225的Qbar輸出反饋回到其D輸入。以這種方式，D型觸發(fā)器225以與T型觸發(fā)器相同的方式運(yùn)行(雙態(tài)轉(zhuǎn)換輸出)，提供了一種1:2分頻(divide-by-two)機(jī)制。因此，觸發(fā)器210的D輸入由交替的1和0驅(qū)動(dòng)。1:2分頻觸發(fā)器232產(chǎn)生一個(gè)Mark信號(hào)，如圖2C中所示，該信號(hào)將Input波形中的一半0標(biāo)記為“1”，另一半0標(biāo)記為“0”。如從圖2A和2C中更為清楚的看到的，在圖2A中標(biāo)記為“Clock”的采樣點(diǎn)得到時(shí)鐘振蕩器230產(chǎn)生的波形Clock。在圖2A中標(biāo)記為“Input”的采樣點(diǎn)得到1:2分頻觸發(fā)器225產(chǎn)生的波形Input。在圖2A中的相應(yīng)采樣點(diǎn)得到延遲215產(chǎn)生的波形Input_D和延遲220產(chǎn)生的波形Input_clock。在圖2A中標(biāo)記為“Mark”的采樣點(diǎn)得到1:2分頻觸發(fā)器232產(chǎn)生的波形Mark。如圖2C中所示，由延遲215、220破壞建立或保持時(shí)間(或兩者)確保觸發(fā)器210將呈現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)行為，如波形Meta_stable_out所說明的。如下面進(jìn)一步討論的，觸發(fā)器210的亞穩(wěn)定運(yùn)行提供了一種產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的機(jī)制。由于延遲215、220的延遲、觸發(fā)器210自身的固有延遲，更重要的是由于亞穩(wěn)態(tài)行為的不一致的延遲，波形Meta_stable_out與波形Clock不同步。因此，為了使圖2A的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器200適合同步應(yīng)用，在圖2B中提供了一種說明性機(jī)制來將波形Meta_stable_out與波形Clock同步。要提到的是，圖2A和2B的電路通過連接字母相同的圓圈而連接起來。圖2B中顯示的同步電路235包括多個(gè)串行的觸發(fā)器240-242，選擇這些觸發(fā)器要使得它們不易進(jìn)入亞穩(wěn)態(tài)。此外，如果這些觸發(fā)器240-242中的一個(gè)變成亞穩(wěn)態(tài)，則時(shí)鐘信號(hào)的周期應(yīng)該要足夠的長，使得亞穩(wěn)態(tài)的觸發(fā)器的輸出穩(wěn)定在一個(gè)固定邏輯值(0或1)，這樣當(dāng)在下一個(gè)觸發(fā)器240-242采樣信號(hào)時(shí)，觸發(fā)器是穩(wěn)定的。以這種方式，各個(gè)觸發(fā)器240-242提高了將波形Meta_stable_out與波形Clock同步的幾率，同時(shí)去除了所有的亞穩(wěn)定。實(shí)際上，在幾十年后才能測量到這種電路發(fā)生不正確行為的幾率。異或門(“XOR”)250比較波形Meta_stable_out的同步形式和波形Input(在1:2分頻觸發(fā)器225的輸出處采樣)。因?yàn)楫?dāng)且僅當(dāng)兩個(gè)輸入不同時(shí)XOR門250的輸出才為高，所以當(dāng)波形stable_out與輸入信號(hào)不一致時(shí)XOR門250的輸出(“Mistake”)為高。XOR門250的輸出(“Mistake”)提供給移位寄存器260的移位輸入(Shift_in)，每當(dāng)有一個(gè)Mistake時(shí)移位寄存器260從Mark信號(hào)移過來一位。因此，每當(dāng)有一個(gè)誤差(錯(cuò)誤)時(shí)本發(fā)明的第一實(shí)施方案就采集一位。移位寄存器260的輸入線連接到Mark信號(hào)。以這種方式，每當(dāng)有一個(gè)Mistake時(shí)，移位寄存器260就從Mark信號(hào)移入一位。因此，如圖2C所示，對于錯(cuò)誤0，將會(huì)得到一個(gè)等于1的一位(根據(jù)Mark信號(hào))。類似地，對于錯(cuò)誤1，將會(huì)得到一個(gè)等于0的一位(根據(jù)Mark信號(hào))。隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器200也用一個(gè)“1”或“0”的標(biāo)記來標(biāo)記觸發(fā)器210的1輸入。因此，如果錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)輸入的值為1，則也會(huì)由于由該1值造成的錯(cuò)誤而獲得偶分布的隨機(jī)位。因此，該電路不受存在1或0輸入值的誤差之間的偏差的影響。如前所示，以上面結(jié)合圖2A到2C討論的方式標(biāo)記輸入位提供了偶分布的隨機(jī)輸出位。但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，亞穩(wěn)定的持續(xù)時(shí)間和出現(xiàn)會(huì)受噪聲的影響。因此，如果噪聲與標(biāo)記信號(hào)相關(guān)，則隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器的輸出不會(huì)是隨機(jī)的。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特征，(相對于0和1的頻率的)無偏信號(hào)源用作標(biāo)記信號(hào)。標(biāo)記信號(hào)有很高的概率與系統(tǒng)中的任何噪聲不相關(guān)。本發(fā)明使用具有足夠長度的線性反饋移位寄存器(LFSR)來降低相關(guān)幾率和減少LFSR輸出的任意偏差。例如在BruceSchneier的實(shí)用密碼技術(shù)369-388頁(Wiley，1994)中描述了合適的LFSR。圖3說明了一種依照本發(fā)明的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器300。如圖3所示，隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器300包括觸發(fā)器210、延遲215、220、D型觸發(fā)器225和時(shí)鐘振蕩器230，其運(yùn)行方式與上面結(jié)合圖2A描述的方式相同。此外，隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器300包括線性反饋移位寄存器310，移位寄存器310如圖4所示產(chǎn)生一個(gè)LFSRMark信號(hào)，將波形Input中稍稍超過一半的0標(biāo)記為“1”，而將接近一半的0標(biāo)記為“0”，按照本發(fā)明，這種標(biāo)記信號(hào)以很高的概率與噪聲無關(guān)。因?yàn)閷τ趎位的LFSR，只有2n-1種模式(全0模式不會(huì)出現(xiàn))，所以信號(hào)總是有一個(gè)小偏差。如果n大，這個(gè)偏差就變得不明顯。因此，圖3的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器300用線性反饋移位寄存器310替換圖2A的標(biāo)記觸發(fā)器232。線性反饋移位寄存器310可以按BruceSchneier的實(shí)用密碼技術(shù)369-388頁(Wiley，1994)中的描述來實(shí)現(xiàn)。用圖2B的同步電路235利用圖3隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器300能夠用于將隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器300的輸出與時(shí)鐘源同步。如前所述，線性反饋移位寄存器310應(yīng)該提供足夠多的位數(shù)來降低相關(guān)幾率并減少LFSR輸出中的任意偏差。對于包括n個(gè)觸發(fā)器的線性反饋移位寄存器310，在數(shù)字開始重復(fù)之前有2n-1個(gè)二進(jìn)制數(shù)。因此，隨著線性反饋移位寄存器310中觸發(fā)器數(shù)量的增加，2n-1個(gè)二進(jìn)制符號(hào)中的-1變得不再重要。無論如何，因?yàn)橛捎?1項(xiàng)而出現(xiàn)的任何偏差的方向是已知的，所以使用如下面結(jié)合圖5討論的適當(dāng)電路能夠去除或糾正偏差。因此，線性反饋移位寄存器310提供了一個(gè)偽隨機(jī)的標(biāo)記輸出，LFSR標(biāo)記，其一半的輸出位是一個(gè)0，而另一半的輸出位是一個(gè)1。已經(jīng)看出，如果線性反饋移位寄存器310不可靠，輸出的一部分(甚至是隨機(jī)部分)就會(huì)使線性反饋移位寄存器310的狀態(tài)被知曉。以這種方式，能夠預(yù)測隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器300的輸出。因此，應(yīng)該使用沒有可辨別統(tǒng)計(jì)的線性反饋移位寄存器310，從而使線性反饋移位寄存器310的狀態(tài)信息沒有用處。在另一種變型中，通過釋放移位寄存器260之外的采集位并允許在各個(gè)采集間隔丟棄一些采集位來獲得額外的安全性。每當(dāng)有一個(gè)Mistake時(shí)移位寄存器260從Mark信號(hào)移過來一位。以這種方式，錯(cuò)誤的到達(dá)時(shí)間是不可辨別的，人們不能預(yù)計(jì)將會(huì)選擇線性反饋移位寄存器310的那些位。圖5說明了本發(fā)明的一個(gè)替代實(shí)施方案。如前所示，對于所有最大長度LFSR，在1和0之間的比率中有一個(gè)小偏差。出現(xiàn)這種情況是因?yàn)橐笥肋h(yuǎn)不會(huì)出現(xiàn)全0狀態(tài)，否則LFSR會(huì)停止改變。換句話說，如果LFSR的狀態(tài)為全0，則不管分支(tap)數(shù)或移位數(shù)如何，XOR組合都不會(huì)產(chǎn)生一個(gè)1。因此，除全1狀態(tài)之外的所有狀態(tài)都有一個(gè)雙態(tài)。例如，給定一個(gè)三位LFSR，狀態(tài)101將伴隨著雙態(tài)010出現(xiàn)。但是對于全1狀態(tài)(111)這是不成立的。如果將最低有效位(或在這方面的其它任意位)用作輸出，則LFSR有七個(gè)不同的唯一狀態(tài)，一個(gè)輸出有四個(gè)1(1111)和三個(gè)0(000)。為了糾正這個(gè)偏差，我們可以加入一個(gè)lfsrstate觸發(fā)器510，該觸發(fā)器510只會(huì)在全1狀態(tài)出現(xiàn)時(shí)改變和使用。該觸發(fā)器510的初始狀態(tài)是不相關(guān)的。我們首先用N位的AND門520檢測全1狀態(tài)。這個(gè)門520的輸出將僅在全1狀態(tài)出現(xiàn)時(shí)為真。我們將這個(gè)AND門520連接到一對2:1多路復(fù)用器530、540。第一個(gè)2:1多路復(fù)用器530只用于在LFSR505中出現(xiàn)使AND門520的輸出變?yōu)檎娴娜?狀態(tài)時(shí)改變lfsrstate觸發(fā)器510的條件。另外，相同的狀態(tài)再循環(huán)到狀態(tài)觸發(fā)器510且其條件不會(huì)改變。第二2:1多路復(fù)用器540通常接收來自LFSR505的標(biāo)稱輸出位(nominaloutputbit)。當(dāng)在LFSR505中出現(xiàn)全1狀態(tài)時(shí)，那么該第二2:1多路復(fù)用器540接收一個(gè)來自lfsrstate觸發(fā)器510的位。每當(dāng)全1條件出現(xiàn)時(shí)lfsrstate就改變。因此，當(dāng)LFSR505的狀態(tài)為全1時(shí)相關(guān)LFSR的輸出位一半時(shí)間是全1，當(dāng)LFSR505的狀態(tài)為全1時(shí)相關(guān)LFSR的輸出位一半時(shí)間是0。因此，對于每兩個(gè)經(jīng)過LFSR505所有狀態(tài)的周期，觸發(fā)器550接收到的累積輸出是完全無偏的，即相關(guān)輸出位流中1和0的數(shù)量是同等的。對于沒有使用整個(gè)序列的LFSR，該電路不是必需的，因?yàn)槠渌c局部偏差有關(guān)的問題將變得更為重要。要理解的是，這里顯示和描述的實(shí)施方案和變型只是說明本發(fā)明的原理，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的情況下可以實(shí)現(xiàn)各種修改。權(quán)利要求1.一種產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方法，包括步驟使用一個(gè)標(biāo)記信號(hào)標(biāo)記一個(gè)到觸發(fā)器(210)的輸入信號(hào)，其中該輸入信號(hào)有一個(gè)第一二進(jìn)制值和一個(gè)第二二進(jìn)制值，其中標(biāo)記信號(hào)將這個(gè)第一二進(jìn)制值的大約一半標(biāo)記為第一二進(jìn)制值，將這個(gè)第一二進(jìn)制值的大約一半標(biāo)記為第二二進(jìn)制值；將標(biāo)記信號(hào)與噪聲解相關(guān)；以亞穩(wěn)態(tài)運(yùn)行觸發(fā)器(210)；以及根據(jù)亞穩(wěn)態(tài)的出現(xiàn)由標(biāo)記信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)位。2.權(quán)利要求1的方法，其中由至少一個(gè)線性反饋移位寄存器(310)執(zhí)行解相關(guān)步驟。3.權(quán)利要求2的方法，其中線性反饋移位寄存器(310)提供了足夠的位數(shù)來降低相關(guān)幾率。4.權(quán)利要求2的方法，其中線性反饋移位寄存器(310)(LFSR)提供了足夠的位數(shù)來減少LFSR輸出中的任意偏差。5.權(quán)利要求2的方法，其中線性反饋移位寄存器(310)有一個(gè)補(bǔ)償電路來去除來自所產(chǎn)生的隨機(jī)位的偏差。6.權(quán)利要求1的方法，其中由線性反饋移位寄存器(310)的集合執(zhí)行解相關(guān)步驟。7.權(quán)利要求1的方法，其中通過破壞觸發(fā)器(210)的建立時(shí)間將該觸發(fā)器(210)置于亞穩(wěn)態(tài)。8.權(quán)利要求1的方法，其中通過破壞觸發(fā)器(210)的保持時(shí)間將該觸發(fā)器(210)置于亞穩(wěn)態(tài)。9.權(quán)利要求1的方法，其中產(chǎn)生步驟還包括在觸發(fā)器(210)的輸出與提供的輸入不一致時(shí)產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤信號(hào)的步驟。10.權(quán)利要求9的方法，其中錯(cuò)誤信號(hào)使得根據(jù)標(biāo)記輸入得到一個(gè)隨機(jī)位。11.權(quán)利要求1的方法，還包括將觸發(fā)器(210)的輸出與本地時(shí)鐘源(230)同步的步驟。12.權(quán)利要求1的方法，還包括采集多個(gè)隨機(jī)位以產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù)的步驟。13.權(quán)利要求1的方法，其中第一二進(jìn)制值是0，第二二進(jìn)制值是1。14.權(quán)利要求1的方法，其中第一二進(jìn)制值是1，第二二進(jìn)制值是0。15.權(quán)利要求1的方法，還包括從移位寄存器釋放采集位以產(chǎn)生隨機(jī)位的步驟。16.一種產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方法，包括步驟標(biāo)記一個(gè)到觸發(fā)器(210)的輸入信號(hào)，使得一半的0標(biāo)記為0，一半的0標(biāo)記為1，而一半的1標(biāo)記為0，一半的1標(biāo)記為1；將標(biāo)記信號(hào)與噪聲解相關(guān)；以亞穩(wěn)態(tài)運(yùn)行觸發(fā)器(210)；以及根據(jù)亞穩(wěn)態(tài)的出現(xiàn)由標(biāo)記信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)位。17.權(quán)利要求16的方法，其中由一個(gè)線性反饋移位寄存器(310)執(zhí)行解相關(guān)步驟。18.權(quán)利要求17的方法，其中線性反饋移位寄存器(310)提供了足夠的位數(shù)來降低相關(guān)幾率。19.權(quán)利要求17的方法，其中線性反饋移位寄存器(310)(LFSR)提供了足夠的位數(shù)來減少LFSR輸出中的任意偏差。20.權(quán)利要求17的方法，其中線性反饋移位寄存器(310)有一個(gè)補(bǔ)償電路來去除來自所產(chǎn)生的隨機(jī)位的偏差。21.權(quán)利要求16的方法，其中由線性反饋移位寄存器(310)的集合執(zhí)行解相關(guān)步驟。22.權(quán)利要求16的方法，其中產(chǎn)生步驟還包括在觸發(fā)器(210)的輸出與提供的輸入不一致時(shí)產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤信號(hào)的步驟。23.權(quán)利要求16的方法，還包括采集多個(gè)隨機(jī)位以產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù)的步驟。24.一種隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器(300)，包括觸發(fā)器(210)，運(yùn)行在亞穩(wěn)態(tài)；標(biāo)記電路，使用標(biāo)記信號(hào)標(biāo)記一個(gè)到觸發(fā)器(210)的輸入信號(hào)，其中該輸入信號(hào)有一個(gè)第一二進(jìn)制值和一個(gè)第二二進(jìn)制值，其中標(biāo)記信號(hào)將第一二進(jìn)制值的大約一半標(biāo)記為第一二進(jìn)制值，將第一二進(jìn)制值的大約一半標(biāo)記為第二二進(jìn)制值；至少一個(gè)線性反饋移位寄存器(310)，將標(biāo)記信號(hào)與噪聲解相關(guān)；以及根據(jù)亞穩(wěn)態(tài)的出現(xiàn)由標(biāo)記信號(hào)產(chǎn)生隨機(jī)位的裝置。25.權(quán)利要求24的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器(300)，其中第一二進(jìn)制值是0而第二二進(jìn)制值是1。26.權(quán)利要求24的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器(300)，其中第一二進(jìn)制值是1而第二二進(jìn)制值是0。27.權(quán)利要求24的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器(300)，其中一個(gè)或多個(gè)線性反饋移位寄存器(310)提供了足夠的位數(shù)來降低相關(guān)幾率。28.權(quán)利要求24的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器(300)，其中一個(gè)或多個(gè)線性反饋移位寄存器(310)(LFSR)提供了足夠的位數(shù)來減少LFSR輸出中的任意偏差。29.權(quán)利要求24的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器(300)，其中一個(gè)或多個(gè)線性反饋移位寄存器(310)有一個(gè)補(bǔ)償電路來去除來自所產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)的偏差。30.一種隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器(300)，包括觸發(fā)器(210)，運(yùn)行在亞穩(wěn)態(tài)；標(biāo)記電路，標(biāo)記一個(gè)到觸發(fā)器(210)的輸入信號(hào)，使得一半的0標(biāo)記為0，一半的0標(biāo)記為1，而一半的1標(biāo)記為0，一半的1標(biāo)記為1；一個(gè)或多個(gè)線性反饋移位寄存器(310)，將標(biāo)記信號(hào)與噪聲解相關(guān)；以及根據(jù)亞穩(wěn)態(tài)的出現(xiàn)由標(biāo)記信號(hào)產(chǎn)生隨機(jī)位的裝置。31.權(quán)利要求30的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器(300)，其中一個(gè)或多個(gè)線性反饋移位寄存器(310)提供了足夠的位數(shù)來降低相關(guān)幾率。32.權(quán)利要求30的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器(300)，其中一個(gè)或多個(gè)線性反饋移位寄存器(310)(LFSR)提供了足夠的位數(shù)來減少LFSR輸出中的任意偏差。33.權(quán)利要求30的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器(300)，其中一個(gè)或多個(gè)線性反饋移位寄存器(310)有一個(gè)補(bǔ)償電路來去除來自所產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)的偏差。全文摘要提出了一種利用觸發(fā)器亞穩(wěn)態(tài)行為產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方法和儀器。為觸發(fā)器計(jì)時(shí)的輸入故意破壞觸發(fā)器的建立或保持時(shí)間(或兩者)以獲得亞穩(wěn)態(tài)行為。當(dāng)檢測到亞穩(wěn)態(tài)事件時(shí)，提供一個(gè)輸出位作為隨機(jī)位。通過將一半到觸發(fā)器的0輸入“標(biāo)記”為“1”而將另一半0標(biāo)記為“0”達(dá)到偶的隨機(jī)數(shù)分布。此外，將一半的1標(biāo)記為“1”而將另一半1標(biāo)記為“0”。使用線性反饋移位寄存器，標(biāo)記信號(hào)有很高的概率與所有噪聲不相關(guān)。文檔編號(hào)H03K3/84GK1575450SQ02814645公開日2005年2月2日申請日期2002年7月8日優(yōu)先權(quán)日2001年7月25日發(fā)明者M(jìn)·埃普斯坦申請人:皇家菲利浦電子有限公司