【摘 要】
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信息安全在现代生活中有越来越重要的作用,而信息安全芯片,特别是密码芯片是保证信息安全的重要工具.作为密码芯片中的重要组成部分,真随机数发生器的VLSI设计受到人们越来越
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信息安全在现代生活中有越来越重要的作用,而信息安全芯片,特别是密码芯片是保证信息安全的重要工具.作为密码芯片中的重要组成部分,真随机数发生器的VLSI设计受到人们越来越多的关注.该论文就是以密码芯片中的真随机数发生器IP核为研究对象,开展真随机数发生器的理论研究与VLSI实现时的结构设计.为了解真随机数发生器在密码芯片中的重要作用,论文首先介绍了密码学理论基础,以及随机数发生器的分类,并概述了真随机数发生器的实现途径:对噪声源直接放大、采样振荡器抖动噪声、离散时间混沌映射.该论文主要针对前两种基本方法的真随机数发生器进行了细致的理论分析、研究和VLSI设计;并对两个方案的设计都进行了系统级分析建模、电路级分析设计、以及后端版图设计.在论文的第二章中,主要研究基于放大电阻热噪声的真随机数发生器的设计方案.在此方案中,作者设计了噪声放大器、数模转换器、比较器、失调控制系统、电荷泵、后处理器.并且以上述模块的设计依据和电路结构设计方法为重点,进行了详细的阐述和VLSI实现分析.在论文的第三章中,主要介绍基于采样振荡器抖动噪声的真随机数发生器的设计.在对此种系统方案进行理论分析之后,从功能的角度,将整个系统主要分为3个部分:慢时钟电路、快时钟电路以及采样电路.并在相应章节中对此3部分电路的VLSI设计分别进行了描述.实现的两个真随机数发生器电路均采用CHARTERED-0.35UM-3.3V工艺,用HSPICE对各自的电路模块以及系统进行了仿真.仿真结果显示输出码流为随机数序列.并且两个方案的VLSI电路都参加了"多项目晶圆计划(MPW)".
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