一種適用于rfid閱讀器的真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于RFID閱讀器的真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，包括帶隙基準(zhǔn)電路、第一電阻、第二電阻、噪聲放大器、施密特觸發(fā)器、非門、D觸發(fā)器、電荷泵、跨導(dǎo)放大器以及負(fù)載電阻，所述第二電阻的一端分別與帶隙基準(zhǔn)電路的輸出端及負(fù)載電阻的一端連接，負(fù)載電阻的另一端與第一電阻的一端和跨導(dǎo)放大器的輸出端連接，第一電阻的另一端和第二電阻的另一端與噪聲放大器的正負(fù)輸入端連接；噪聲放大器的輸出端依次通過施密特觸發(fā)器和非門與D觸發(fā)器的輸入端連接，非門的輸出端還通過電荷泵與跨導(dǎo)放大器的輸入端連接。本發(fā)明能提高低頻振蕩器的周期抖動(dòng)，增加隨機(jī)性，達(dá)到產(chǎn)生完全不可預(yù)測(cè)的真隨機(jī)數(shù)的目的。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于信息安全領(lǐng)域中。
【專利說明】
一種適用于RF ID閱讀器的真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及信息安全技術(shù)，尤其涉及一種適用于RFID閱讀器的真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]射頻識(shí)別(Rad1 Frequency Identificat1n，簡(jiǎn)稱RFID)技術(shù)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過電磁波或電感禍合方式傳遞信號(hào)，以完成對(duì)目標(biāo)對(duì)象的自動(dòng)識(shí)別。與條形碼、磁卡、接觸式IC卡等其它自動(dòng)識(shí)別技術(shù)相比，RFID技術(shù)具有識(shí)別過程無須人工干預(yù)、可同時(shí)識(shí)別多個(gè)目標(biāo)、信息存儲(chǔ)量大、可工作于各種惡劣環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，因此，RFID技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于固定資產(chǎn)管理、生產(chǎn)線自動(dòng)化、動(dòng)物和車輛識(shí)別、公路收費(fèi)、門禁系統(tǒng)、倉(cāng)儲(chǔ)、商品防偽、航空包裹管理、集裝箱管理等多種不同領(lǐng)域中。而對(duì)于傳統(tǒng)的射頻識(shí)別系統(tǒng)，其通常包括標(biāo)簽、閱讀器和后端數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)三個(gè)部分。
[0003]隨著電子與通信技術(shù)的發(fā)展，信息安全變得越來越重要，而密碼學(xué)則是保障信息安全的最好方式，也是唯一途徑。在密碼學(xué)應(yīng)用中，無論是密碼算法中密鑰的產(chǎn)生還是密碼協(xié)議中特定變量的隨機(jī)初始化，都需要用到隨機(jī)數(shù)，可見，隨機(jī)數(shù)在密碼學(xué)技術(shù)中是非常重要的。而目前，任何信息安全系統(tǒng)的安全性都依賴于這些隨機(jī)數(shù)的隨機(jī)性，若系統(tǒng)的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器是不安全的，那么整個(gè)系統(tǒng)也是不安全的。因此由此可得，為了滿足射頻識(shí)別系統(tǒng)安全性這一最根本的要求，提供一種用于產(chǎn)生完全不可預(yù)測(cè)的真隨機(jī)數(shù)的方案，這是目前迫切需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種適用于RFID閱讀器的真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種適用于RFID閱讀器的真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，包括帶隙基準(zhǔn)電路、第一電阻、第二電阻、噪聲放大器、施密特觸發(fā)器、非門、D觸發(fā)器、電荷栗、跨導(dǎo)放大器以及負(fù)載電阻，所述第二電阻的一端分別與帶隙基準(zhǔn)電路的輸出端以及負(fù)載電阻的一端連接，所述負(fù)載電阻的另一端分別與第一電阻的一端和跨導(dǎo)放大器的輸出端連接，所述第一電阻的另一端與噪聲放大器的正輸入端連接，所述第二電阻的另一端與噪聲放大器的負(fù)輸入端連接；
所述噪聲放大器的輸出端與施密特觸發(fā)器的輸入端連接，所述施密特觸發(fā)器的輸出端通過非門分別與D觸發(fā)器的信號(hào)輸入端和電荷栗的輸入端連接，所述電荷栗的輸出端與跨導(dǎo)放大器的輸入端連接。
[0006]進(jìn)一步，其還包括第一電容，所述第一電容的一端與電荷栗的輸出端連接，所述第一電容的另一端接地。
[0007]進(jìn)一步，所述施密特觸發(fā)器包括第一場(chǎng)效應(yīng)管、第二場(chǎng)效應(yīng)管、第三場(chǎng)效應(yīng)管、第四場(chǎng)效應(yīng)管、第五場(chǎng)效應(yīng)管以及第六場(chǎng)效應(yīng)管;所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極分別與第二場(chǎng)效應(yīng)管的源極和第三場(chǎng)效應(yīng)管的源極連接，所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極分別與第四場(chǎng)效應(yīng)管的漏極和非門的輸入端連接，所述第四場(chǎng)效應(yīng)管的源極分別與第五場(chǎng)效應(yīng)管的漏極和第六場(chǎng)效應(yīng)管的源極連接，所述第六場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與第三場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接；
所述第五場(chǎng)效應(yīng)管的源極和第三場(chǎng)效應(yīng)管的漏極均接電源電壓，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的源極和第六場(chǎng)效應(yīng)管的漏極均接地，所述噪聲放大器的輸出端分別與第一場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、第二場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、第四場(chǎng)效應(yīng)管的柵極以及第五場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接。
[0008]進(jìn)一步，還包括RFID閱讀器的晶振，所述晶振的輸出端與D觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端連接。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置包括帶隙基準(zhǔn)電路、第一電阻、第二電阻、噪聲放大器、施密特觸發(fā)器、非門、D觸發(fā)器、電荷栗、跨導(dǎo)放大器以及負(fù)載電阻，所述第二電阻的一端分別與帶隙基準(zhǔn)電路的輸出端以及負(fù)載電阻的一端連接，所述負(fù)載電阻的另一端分別與第一電阻的一端和跨導(dǎo)放大器的輸出端連接，所述第一電阻的另一端與噪聲放大器的正輸入端連接，所述第二電阻的另一端與噪聲放大器的負(fù)輸入端連接;所述噪聲放大器的輸出端與施密特觸發(fā)器的輸入端連接，所述施密特觸發(fā)器的輸出端通過非門分別與D觸發(fā)器的信號(hào)輸入端和電荷栗的輸入端連接，所述電荷栗的輸出端與跨導(dǎo)放大器的輸入端連接，由此可得，本發(fā)明真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置能夠提高低頻振蕩器的周期抖動(dòng)，從而增加隨機(jī)數(shù)的隨機(jī)性，達(dá)到產(chǎn)生完全不可預(yù)測(cè)的真隨機(jī)數(shù)的目的。
【附圖說明】
[0010]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說明:
圖1是本發(fā)明一種適用于RFID閱讀器的真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明一種適用于RFID閱讀器的真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置中施密特觸發(fā)器的一具體實(shí)施例電子電路示意圖。
[0011]1、噪聲放大器。
【具體實(shí)施方式】
[0012]對(duì)于所述的真隨機(jī)數(shù)，它有別于偽隨機(jī)數(shù)的根本特點(diǎn)就是沒有周期性。根據(jù)常識(shí)可知，真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器通常是利用CMOS振蕩器中的時(shí)域抖動(dòng)(振蕩頻率漂移)作為隨機(jī)源，而時(shí)域抖動(dòng)則是由環(huán)形振蕩器中噪聲引起的一種隨機(jī)現(xiàn)象。在基于振蕩器的真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器設(shè)計(jì)上，可以利用一個(gè)D觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)低頻振蕩器對(duì)高頻振蕩器的采樣，若采樣用的低頻振蕩器的頻率在每個(gè)周期(抖動(dòng)的)都是漂移的，那么輸出位流將是隨機(jī)的。在這一基礎(chǔ)上，通過采用其它噪聲源，這則能增加更多的抖動(dòng)。因此基于這一原理，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種適用于RFID閱讀器的真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置。
[0013]如圖1所示，一種適用于RFID閱讀器的真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，包括帶隙基準(zhǔn)電路、第一電阻R1、第二電阻R2、噪聲放大器1、施密特觸發(fā)器、非門、D觸發(fā)器、電荷栗、跨導(dǎo)放大器OTA以及負(fù)載電阻R3;
所述第二電阻R2的一端分別與帶隙基準(zhǔn)電路的輸出端和負(fù)載電阻R3的一端連接，所述負(fù)載電阻R3的另一端分別第一電阻Rl的一端和跨導(dǎo)放大器OTA的輸出端連接，所述第一電阻Rl的另一端與噪聲放大器I的正輸入端連接，所述第二電阻R2的另一端與噪聲放大器I的負(fù)輸入端連接；
所述噪聲放大器I的輸出端與施密特觸發(fā)器的輸入端連接，所述施密特觸發(fā)器的輸出端通過非門分別與D觸發(fā)器的信號(hào)輸入端和電荷栗的輸入端連接，所述電荷栗的輸出端與跨導(dǎo)放大器OTA的輸入端連接。對(duì)于所述D觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)，其應(yīng)為一高頻信號(hào)，而優(yōu)選地，本發(fā)明的真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置還包括RFID閱讀器的晶振，所述晶振的輸出端與D觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端連接，即所述D觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)(高頻信號(hào))由RFID閱讀器的晶振提供。另夕卜，對(duì)于上述的帶隙基準(zhǔn)電路，其不僅用于提供參考電壓，并且還可給電荷栗和噪聲放大器I提供偏置電壓。
[0014]由上述可得，在本裝置中帶隙基準(zhǔn)電路、電阻噪聲源(第一電阻Rl、第二電阻R2)、噪聲放大器1、施密特觸發(fā)器、非門、電荷栗以及跨導(dǎo)放大器OTA共同構(gòu)成了低頻振蕩器;而在低頻振蕩器中增加了電阻噪聲源和噪聲放大器I，能夠增加低頻振蕩器的噪聲從而提高周期抖動(dòng);而所述的跨導(dǎo)放大器則用于將電荷栗所輸出的三角波電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)并通過負(fù)載電阻R3將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換回電壓信號(hào)，此時(shí)，轉(zhuǎn)換后得到的三角波電壓信號(hào)已被縮小，這樣便能提高了電阻噪聲源上的噪聲信號(hào)與三角波信號(hào)的比值，從而大大提高了低頻振蕩器的周期抖動(dòng);最后，利用低頻振蕩器所輸出的低頻信號(hào)(即非門所輸出的信號(hào))，對(duì)高頻信號(hào)(所述高頻信號(hào)為由RFID閱讀器的晶振所產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào))進(jìn)行采樣，這樣便能得到原始的隨機(jī)序列。由此可得，通過使用本發(fā)明的真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，能夠提高低頻振蕩器的周期抖動(dòng)，從而增加最終輸出的隨機(jī)位流的隨機(jī)性，達(dá)到產(chǎn)生完全不可預(yù)測(cè)的真隨機(jī)數(shù)的目的。而且，通過本發(fā)明真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置的電路設(shè)計(jì)，還能獲得隨機(jī)數(shù)更快的輸出速率。
[0015]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，其還包括第一電容Cl，所述第一電容的一端Cl與電荷栗的輸出端連接，所述第一電容Cl的另一端接地。
[0016]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，如圖2所示，本實(shí)施例中的施密特觸發(fā)器包括第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml、第二場(chǎng)效應(yīng)管M2、第三場(chǎng)效應(yīng)管M3、第四場(chǎng)效應(yīng)管M4、第五場(chǎng)效應(yīng)管M5以及第六場(chǎng)效應(yīng)管M6;
所述第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml的漏極分別與第二場(chǎng)效應(yīng)管M2的源極和第三場(chǎng)效應(yīng)管M3的源極連接，所述第二場(chǎng)效應(yīng)管M2的漏極分別與第四場(chǎng)效應(yīng)管M4的漏極和非門的輸入端連接，所述第四場(chǎng)效應(yīng)管M4的源極分別與第五場(chǎng)效應(yīng)管M5的漏極和第六場(chǎng)效應(yīng)管M6的源極連接，所述第六場(chǎng)效應(yīng)管M6的柵極與第三場(chǎng)效應(yīng)管M3的柵極連接；
所述第五場(chǎng)效應(yīng)管M5的源極和第三場(chǎng)效應(yīng)管M3的漏極均接電源電壓，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml的源極和第六場(chǎng)效應(yīng)管M6的漏極均接地，所述噪聲放大器I的輸出端分別與第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml的柵極、第二場(chǎng)效應(yīng)管M2的柵極、第四場(chǎng)效應(yīng)管M4的柵極以及第五場(chǎng)效應(yīng)管M5的柵極連接。
[0017]對(duì)于上述的施密特觸發(fā)器，根據(jù)其輸出是低電平還是高電平，可以把施密特觸發(fā)器電路分為兩部分，當(dāng)輸出為低電平時(shí)，那么M6導(dǎo)通，M3截止，計(jì)算轉(zhuǎn)換點(diǎn)電壓時(shí)主要考慮PMOS管部分；當(dāng)輸出是高電平時(shí)，那么M3導(dǎo)通，M6截止，計(jì)算轉(zhuǎn)換點(diǎn)電壓時(shí)主要考慮匪OS管部分。另外當(dāng)輸出是高電平時(shí)，M4管和M5管導(dǎo)通，提供了一條輸出到VDD的直流通路。
[0018]以上是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適用于RFID閱讀器的真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，其特征在于:包括帶隙基準(zhǔn)電路、第一電阻、第二電阻、噪聲放大器、施密特觸發(fā)器、非門、D觸發(fā)器、電荷栗、跨導(dǎo)放大器以及負(fù)載電阻，所述第二電阻的一端分別與帶隙基準(zhǔn)電路的輸出端以及負(fù)載電阻的一端連接，所述負(fù)載電阻的另一端分別與第一電阻的一端和跨導(dǎo)放大器的輸出端連接，所述第一電阻的另一端與噪聲放大器的正輸入端連接，所述第二電阻的另一端與噪聲放大器的負(fù)輸入端連接； 所述噪聲放大器的輸出端與施密特觸發(fā)器的輸入端連接，所述施密特觸發(fā)器的輸出端通過非門分別與D觸發(fā)器的信號(hào)輸入端和電荷栗的輸入端連接，所述電荷栗的輸出端與跨導(dǎo)放大器的輸入端連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種適用于RFID閱讀器的真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，其特征在于:其還包括第一電容，所述第一電容的一端與電荷栗的輸出端連接，所述第一電容的另一端接地。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種適用于RFID閱讀器的真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，其特征在于:所述施密特觸發(fā)器包括第一場(chǎng)效應(yīng)管、第二場(chǎng)效應(yīng)管、第三場(chǎng)效應(yīng)管、第四場(chǎng)效應(yīng)管、第五場(chǎng)效應(yīng)管以及第六場(chǎng)效應(yīng)管;所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極分別與第二場(chǎng)效應(yīng)管的源極和第三場(chǎng)效應(yīng)管的源極連接，所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極分別與第四場(chǎng)效應(yīng)管的漏極和非門的輸入端連接，所述第四場(chǎng)效應(yīng)管的源極分別與第五場(chǎng)效應(yīng)管的漏極和第六場(chǎng)效應(yīng)管的源極連接，所述第六場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與第三場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接； 所述第五場(chǎng)效應(yīng)管的源極和第三場(chǎng)效應(yīng)管的漏極均接電源電壓，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的源極和第六場(chǎng)效應(yīng)管的漏極均接地，所述噪聲放大器的輸出端分別與第一場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、第二場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、第四場(chǎng)效應(yīng)管的柵極以及第五場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種適用于RFID閱讀器的真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，其特征在于:還包括RFID閱讀器的晶振，所述晶振的輸出端與D觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端連接。
【文檔編號(hào)】G06F7/58GK105930130SQ201610237747
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月14日
【發(fā)明人】吳勁, 李啟文, 曾圣勇, 黃海娜
【申請(qǐng)人】佛山酷微微電子有限公司