Losowość generatora łączonego TRNG wykorzystujacego metodę z próbkowaniem wyjścia generatora pierścieniowego

• Autorzy: Jessa M. , Jaworski M.

Warianty tytułu

EN

Randomness of a combined TRNG based on the ring oscillator sampling method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Łączenie liczb losowych wytwarzanych przez wiele niezależnych generatorów może znacząco poprawić właściwości statystyczne ciągu wyjściowego. To stwierdzenie jest prawdziwe dla deterministycznych i niedeterministycznych źródeł ciągów losowych. W kryptografii użytkownik często potrzebuje ciągów o bardzo dobrych właściwościach statystycznych, lecz pochodzących z systemu niedeterministycznego. W pracy przedstawiamy wyniki testów statystycznych przeprowadzonych dla ciągów liczb wytwarzanych przez generator łączony. Proponujemy nową metodę odróżniania pseudolosowości i losowości dla ciągów wytwarzanych przez generator liczb prawdziwie losowych (TRNG). Generator ten wykorzystuje generatory pierścieniowe, których wyjścia są próbkowane przez sygnał innego generatora. Badany generator wykonano w układzie reprogramowalnym FPGA wytwarzanym przez firmę Xilinx.

EN

Combining random numbers produced by many independent generators can significantly improve the statistical properties of the output sequence. This statement is true for deterministic and non-deterministic sources of random numbers. In cryptography, a user often needs sequences with very good statistical properties but originating from a non-deterministic system. In this paper, we present the results of statistical tests performed for number sequences produced by a combined generator. We propose a new method for distinguishing pseudo and true randomness for sequences produced by a true random number generator (TRNG). The generator uses ring oscillators with outputs sampled by a signal of another clock. The combined TRNG was realized in a field programmable gate array (FPGA) produced by Xilinx.

Słowa kluczowe

PL

generator liczb prawdziwie losowych; generator łączony; generator pierścieniowy; losowość; testy statystyczne

EN

true random number generator; combined generator; ring oscillator; randomness; statistical tests

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 51, nr 12
• Strony: 47--50
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., wykr.

Twórcy

autor

Jessa M.

autor

Jaworski M.

• Politechnika Poznańska, Wydział Elektroniki i Telekomunikacji

Bibliografia

• [1] Vasyltsov I., Hambardzumyan E., Kim Y.-S., and Karpinskyy B.: Fast digital TRNG based on metastable ring oscillator, in Proc. Workshop Cryptograph. Hardware Embed. Syst. CHES'2008, Washington, 2008, LNCS 5154, pp. 164-180.
• [2] Petrie C. S. and Connelly J. L: A noise-based IC rndom number generator for applications in Cryptography. IEEE Trans. Circuits and Syst. I, Fundam. Theory Appl., vol. 47, pp. 615-621, May 2000.
• [3] Bucci M., Germani L., Luzzi R., Trifiletti A., Varnonuovo M.: A high-speed oscillator-based truly random number source for cryptographic applications on a smartcard IC. IEEE Trans, on Computers, vol. 52, pp. 403-409, April. 2003.
• [4] Holcomb D. E., Burleson W. P., and Fu K.: Power-up SRAM state as an identyfifying Fingerprint and source of true random numbers. IEEE Transactions on Computers, vol. 58, pp. 1198-1210, Sept. 2009.
• [5] Rukhin A., Soto J., Nechvatal J., Smid M., Barker E., Leigh S., Levenson M., Vangel M., Banks D., Heckert A., Dray J., Vo S.: A statistical test suite for random and pseudorandom number generators for cryptographic applications. NIST special publication 800-22, National Institute of Standards and Technology. 2001, USA, Available at: http://csrc.nist.gov/rng/.
• [6] Wold K. and Tan C. H.: Analysis and enhancement of random number generator in FPGA based on oscillator rings. Proc. of ReConFig 2008, Cancun, 2008, pp. 385-390.
• [7] Wold K. and Petrović S.: Optimizing speed of a true random number generator in FPGA by spectral analysis. Proc. of Fourth International Conference on Computer Sciences and Convergence Information Technology, ICCIT'09, 24-26 Nov., 2009, pp. 1105-1110.
• [8] Bochard N., Bernard F., and Fischer V: Observing the randomness in RO-based TRNG. Proc. of ReConFig 2009, 9-11 Dec. 2009, pp. 237-242.
• [9] Dichtl M. and Golić J. D.: High speed true random number generation with logic gates only, CHES 2007. Vienna, 2007, LNCS 4727, pp. 45-62, 2007.
• [10] http://www.xilinx.com/support/documentation/virtex-5.htm
• [11] Jessa M., Jaworski M.: Genercja binarnych ciągów losowych w układzie Virtex-5. PAK, vol. 56, pp. 681-684, lipiec 2010.
• [12] Bratley P., Fox B. L., and Schrage L. E.: A Guide to Simulation. New York: Springer-Verlag, 1987.