專利名稱：一種基于混沌雙螺旋的混合隨機(jī)序列發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于混沌雙螺旋的混合隨機(jī)序列發(fā)生器。
背景技術(shù)：
對于信息安全的片上系統(tǒng)(SoC)，隨機(jī)序列的產(chǎn)生通常是不可少的。對于加解密的許多應(yīng)用，比如作為非對稱加密算法的密鑰，獲得穩(wěn)定、可靠、安全的隨機(jī)數(shù)是很重要的。因此，在許多應(yīng)用中，都采用能實(shí)現(xiàn)理論上不可預(yù)測的真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器。真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)，一般基于以下方式隨機(jī)噪聲放大，振蕩采樣和混沌電路。其中，噪聲放大是指將電路中的器件或者載波等噪聲源產(chǎn)生的噪聲，經(jīng)過放大以后使用時(shí)鐘采樣形成數(shù)字序列。振蕩采樣的方法，則是使用一個(gè)帶有隨機(jī)抖動(dòng)的信號(hào)，通過控制壓控振蕩器，產(chǎn)生帶相位抖動(dòng)的時(shí)鐘。這個(gè)帶抖動(dòng)的時(shí)鐘，被用來采樣一個(gè)快速的時(shí)鐘，從而產(chǎn)生隨機(jī)序列輸出?；煦珉娐返姆椒▌t是利用混沌電路對初值極端敏感的特性，實(shí)現(xiàn)輸出序列的不可預(yù)測。
發(fā)明內(nèi)容基于上述原理，本實(shí)用新型提供不可預(yù)測性更強(qiáng)的一種基于混沌雙螺旋的混合隨機(jī)序列發(fā)生器。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種基于混沌雙螺旋的混合隨機(jī)序列發(fā)生器，其特征在于包括混沌振蕩器、壓控振蕩器、時(shí)鐘采樣電路、放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、線性反饋移位寄存器和異或邏輯電路；所述混沌振蕩器與壓控振蕩器、放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接，用于產(chǎn)生第一混沌信號(hào)、第二混沛信號(hào)；所述的壓控振蕩器與時(shí)鐘采樣電路連接，用于接收第一混沌信號(hào)并輸出帶抖動(dòng)的慢時(shí)鐘，所述時(shí)鐘采樣電路接收慢時(shí)鐘并輸出隨機(jī)數(shù)；所述的放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與異或邏輯電路連接，用于接收第二混沌信號(hào)并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出；所述的異或邏輯電路與線性反饋移位寄存器、時(shí)鐘采樣電路連接，用于接收數(shù)字信號(hào)、隨機(jī)數(shù)、線性反饋移位寄存器輸出的偽隨機(jī)序列并異或后輸出。本實(shí)用新型的第一優(yōu)選方案為，所述的混沌振蕩器為雙螺旋混沌振蕩器。本實(shí)用新型的發(fā)明思想為綜合了多種隨機(jī)數(shù)發(fā)生機(jī)理，更復(fù)雜、不可預(yù)測，能得到穩(wěn)定的高質(zhì)量隨機(jī)序，同時(shí)每一部分的硬件實(shí)現(xiàn)都非常簡單，成本低，便于大規(guī)模工業(yè)推廣。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。

[0013]圖I是本實(shí)施例電路模塊示意圖。
具體實(shí)施方式
參考圖1，一種基于混沌雙螺旋的混合隨機(jī)序列發(fā)生器，包括的模塊有混沌振蕩器、壓控振蕩器(VC0)、時(shí)鐘采樣電路(CS)、放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(Am/AD)、線性反饋移位寄存器(LFSR)和異或邏輯電路?；煦缯袷幤饔糜诋a(chǎn)生雙螺旋 的波形，如混沌振蕩器框中的螺旋所示。因此，該混沌振蕩器又可以稱為雙螺旋振蕩器。該振蕩器電路可以由以下方程描述
dr y dFyI-—- = ^
dr
dr上述方程可以方便地使用CMOS電路實(shí)現(xiàn)。從混沌振蕩器可以取得類似于電路噪聲的Fif波形。設(shè)第一混沌信號(hào)為》第二混沛信號(hào)為第二混沌信號(hào)的處理采取類似噪聲放大的處理方法。Am/AD模塊先通過放大器Am對其進(jìn)行電壓的放大，然后采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD進(jìn)行量化把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。鑒于電路需要產(chǎn)生的是隨機(jī)數(shù)，所以上述的Am/AD模塊設(shè)計(jì)精度要求不高。第一混沌信號(hào)的處理采用振蕩采樣的處理方法。第一混沌信號(hào)作為VCO的控制電壓，控制VCO產(chǎn)生一個(gè)帶相位抖動(dòng)的慢時(shí)鐘，輸出給CS模塊。CS模塊則把輸入的慢時(shí)鐘對內(nèi)部產(chǎn)生的一個(gè)快時(shí)鐘進(jìn)行采樣，得到隨機(jī)的輸出。LFSR則為用異或門和寄存器實(shí)現(xiàn)的偽隨機(jī)序列發(fā)生器。其在時(shí)鐘的作用下不斷地產(chǎn)生輸出數(shù)字信號(hào)。該LFSR采用的多項(xiàng)式如下所示，
XT16 I Tr5 I τ^-3 I v2 . 1Λ. 十Λ 十Λ 十Λ 十I以上三路的數(shù)據(jù)流通過異或邏輯電路，然后輸出比特流作為本實(shí)施例的隨機(jī)序列輸出。本設(shè)計(jì)采用的噪聲放大、振蕩采樣、混沌電路三種方式為真隨機(jī)序列的產(chǎn)生方式，另外結(jié)合LFSR為偽隨機(jī)序列產(chǎn)生方式，四種方式結(jié)合故其產(chǎn)生為混合隨機(jī)序列。本實(shí)施例中，放大器AD只含有邏輯門和3個(gè)比較器，VCO則由受電壓控制的反相器鏈實(shí)現(xiàn)，LFSR僅含16個(gè)寄存器和3個(gè)異或門。非常適合作為CMOS集成電路中的隨機(jī)序列產(chǎn)生電路。本實(shí)用新型不僅限于上述實(shí)施例所示的保護(hù)范圍，所有基于本實(shí)施例的發(fā)明思想，皆在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種基于混沌雙螺旋的混合隨機(jī)序列發(fā)生器，其特征在于包括混沌振蕩器、壓控振蕩器、時(shí)鐘采樣電路、放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、線性反饋移位寄存器和異或邏輯電路； 所述混沌振蕩器與壓控振蕩器、放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接，用于產(chǎn)生第一混沌信號(hào)、第ニ混沌信號(hào)； 所述的壓控振蕩器與時(shí)鐘采樣電路連接，用于接收第一混沌信號(hào)并輸出帶抖動(dòng)的慢時(shí)鐘，所述時(shí)鐘采樣電路接收慢時(shí)鐘并輸出隨機(jī)數(shù)； 所述的放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與異或邏輯電路連接，用于接收第二混沌信號(hào)并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出； 所述的異或邏輯電路與線性反饋移位寄存器、時(shí)鐘采樣電路連接，用于接收數(shù)字信號(hào)、隨機(jī)數(shù)、線性反饋移位寄存器輸出的偽隨機(jī)序列并異或后輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種基于混沌雙螺旋的混合隨機(jī)序列發(fā)生器，其特征在于所述的混沌振蕩器為雙螺旋混沌振蕩器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于混沌雙螺旋的混合隨機(jī)序列發(fā)生器，其特征在于包括混沌振蕩器、壓控振蕩器、時(shí)鐘采樣電路、放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、線性反饋移位寄存器和異或邏輯電路；本實(shí)用新型綜合了多種隨機(jī)數(shù)發(fā)生機(jī)理，更復(fù)雜、不可預(yù)測，能得到穩(wěn)定的高質(zhì)量隨機(jī)序，同時(shí)每一部分的硬件實(shí)現(xiàn)都非常簡單，成本低，便于大規(guī)模工業(yè)推廣。
文檔編號(hào)G06F7/58GK202584097SQ201220194928
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月3日
發(fā)明者曹富強(qiáng) 申請人:無錫華大國奇科技有限公司