带有自适应反馈电路的真随机数发生器的制作方法

本发明涉及集成电路安全设计技术领域， 尤其涉及一种带有自适应反馈电路的真随机数发生器。

背景技术：

自随机数生成器的设计过程中，经常遇到如下问题：其一、熵源质量依赖于芯片的工艺及生产过程，只能在芯片完成之后通过测试才能确定。如果根据熵源情况来确定随机数发生器的设计及随机数的质量，芯片的设计周期将被延长，不满足市场变换的需要。或者为了保证熵源的质量，设计规模较大的熵源提取电路，将付出芯片面积增加的代价。其二、熵源产生的质量差，可以通过后处理电路进行补偿。但后处理电路的补偿能力是有限的，不断增加后处理的电路的规模来达到提高随机数质量的目的，对于电路的面积和功耗是无法承受的。所以，解决问题还需要在熵源及提取部分进行调整。其三、在真随机数发生器结构中，在熵源测试电路或者在线测试电路进行数据统计。如图1所示，为现有的真随机数发生器结构，其中，包括熵源（11）和熵源提取电路（12）。随机数发生器经过这两个部分后，得到初始随机数，然后，再经过后处理电路（13）得到随机数发生器的输出数据。而当前基于安全设计的随机数发生器，均带有熵源测试电路（14）或在线测试电路（15）。

如图2和图3所示，现有的带有反馈电路的真随机数发生器结构图。在该真随机数发生器结构中，增加了反馈电路，即反馈决策电路（16）。熵源测试电路（14）或在线测试电路（15）不再只有一种情况下输出报警信号，而是根据不同的阈值配置，输出一组报警信号，但也仅仅是一组报警信号，这一组报警信号也不会直接输出，而是输出给反馈决策电路（16），由反馈决策电路（16）判断此时应修改熵源产生或熵源提取的机制还输出报警信号。而当决定修改熵源产生或熵源提取的机制时，发出使能信号来修改熵源（11），或者修改熵源提取电路（12）的参数或机制，否则，发出报警号作为随机数发生器的输出。

但是，上述现有的熵源测试电路连接反馈决策电路，或者在线测试电路连接反馈决策电路，仅仅发出一组报警信号，而且该一组报警信号作为随机数发生器的输出信号输出给系统处理，需要采集一定数量的数据之后，才能输出测试结果和随机数，这使得随机数发生器产生随机数的速度较低，不能满足高速环境下的使用需求。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的是提供一种带有自适应反馈电路的真随机数发生器，熵源测试电路和在线测试电路共同连接反馈决策电路，由反馈决策电路直接判断是应该修改熵源产生或者熵源提取机制还是应该输出报警信号，从而，有效提高了随机数的质量和生成码率。

为了达到上述技术目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种带有自适应反馈电路的真随机数发生器，包括熵源、熵源提取电路、后处理电路、熵源测试电路、在线测试电路和反馈决策电路，其中，熵源连接熵源提取电路和熵源测试电路，熵源提取电路连接后处理电路和在线测试电路，熵源测试电路和在线测试电路共同连接反馈决策电路，反馈决策电路连接熵源和熵源提取电路。

优选地，熵源通过熵源提取电路得到初始随机数，初始随机数经过后处理电路得到真随机数发生器的输出数据，熵源测试电路监测熵源的质量数值，在线测试电路决策初始随机数的质量数值，当熵源的质量数值和初始随机数的质量数值低于配置阈值时，熵源测试电路和在线测试电路均会输出报警信号到反馈决策电路，反馈决策电路根据报警信号的具体数值，做出三种判断结果：第一种是修改熵源产生策略；第二种是修改熵源提取机制；第三种是将报警信号设置表征为该错误无法修复；当判断结果是修改熵源产生策略时，反馈决策电路向熵源发出熵源配置信号来修改熵源的参数；当判断结果是修改熵源提取机制，反馈决策电路向熵源提取电路发出熵源提取电路配置信号修改熵源提取机制；当反馈决策电路收到的报警信号超过配置阈值时，反馈决策电路将该报警信号设置表征为该错误无法修复并输出。

本实用新型的真随机数发生器采用了上述熵源测试电路和在线测试电路共同连接反馈决策电路的结构，所获得的有益效果是，由于不同门限数值的设置，能够在熵源测试或者在线测试得到报警信号之前，预测随机数发生质量问题或报警，进而通过修改熵源或熵源提取电路的参数配置，进而改善随机数的质量，避免报警信号的产生，提高随机数产生的码率。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

附图说明

图1是现有的真随机数发生器结构图。

图2是现有的带有反馈电路的真随机数发生器结构图之一。

图3是现有的带有反馈电路的真随机数发生器结构图之二。

图4是本实用新型具体实施的真随机数发生器结构图。

具体实施方式

参看图4，为本实用新型具体实施的真随机数发生器结构图。本实用新型具体实施的带有自适应反馈电路的真随机数发生器，包括熵源（11）、熵源提取电路（12）、后处理电路（13）、熵源测试电路（14）、在线测试电路（15）和反馈决策电路（16），其中，熵源（11）连接熵源提取电路（12）和熵源测试电路（14），熵源提取电路（12）连接后处理电路（13）和在线测试电路（15），熵源测试电路（14）和在线测试电路（15）共同连接反馈决策电路（16），反馈决策电路（16）连接熵源（11）和熵源提取电路（12），反馈决策电路（16）即为自适应反馈电路。

该真随机数发生器工作时，熵源（11）通过熵源提取电路（12）得到初始随机数，初始随机数经过后处理电路（13）得到真随机数发生器的输出数据，熵源测试电路（14）监测熵源（11）的质量数值，在线测试电路（15）决策初始随机数的质量数值，当熵源（11）的质量数值和初始随机数的质量数值低于配置阈值时，熵源测试电路（14）和在线测试电路（15）均会输出报警信号到反馈决策电路（16），反馈决策电路（16）根据报警信号的具体数值，做出三种判断结果：第一种是修改熵源产生策略；第二种是修改熵源提取机制；第三种是将报警信号设置表征为该错误无法修复；当判断结果是修改熵源产生策略时，反馈决策电路（16）向熵源（11）发出熵源配置信号来修改熵源（11）的参数；当判断结果是修改熵源提取机制，反馈决策电路（16）向熵源提取电路（12）发出熵源提取电路配置信号修改熵源提取机制；当反馈决策电路（16）收到的报警信号超过配置阈值时，反馈决策电路（16）将该报警信号设置表征为该错误无法修复并输出。

本实用新型并不限于上文讨论的实施方式。基于本实用新型启示的显而易见的变换或替代也应当被认为落入本实用新型的保护范围。以上的具体实施方式用来揭示本实用新型的最佳实施方法，以使得本领域的普通技术人员能够应用本实用新型的多种实施方式以及多种替代方式来达到本实用新型的目的。