Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Producing Random Bits with Delay-Line-Based Ring Oscillators

Jessa M., Matuszewski Ł.

International Journal of Electronics and Telecommunications

|

2013

|

Vol. 59, No. 1

41-50

EN

One of the sources of randomness for a random bit generator (RBG) is jitter present in rectangular signals produced by ring oscillators (ROs). This paper presents a novel approach for the design of delays used in these oscillators. We suggest using delay elements made on carry4 primitives instead of series of inverters or latches considered in the literature. It enables the construction of many high frequency ring oscillators with different nominal frequencies in the same field programmable gate array (FPGA). To assess the unpredictability of bits produced by RO-based RBG, the restarts mechanism, proposed in earlier papers, was used. The output sequences pass all NIST 800-22 statistical tests for smaller number of ring oscillators than the constructions described in the literature. Due to the number of ROs with different nominal frequencies and the method of construction of carry4 primitives, it is expected that the proposed RBG is more robust to cryptographic attacks than RBGs using inverters or latches as delay element.

2

Generacja binarnych ciągów losowych w układzie Virtex-5

Jessa M., Jaworski M.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2010

|

R. 56, nr 7

681-684

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań generatora losowego łączonego, zbudowanego z generatorów wykorzystujących generatory pierścieniowe. Wykazano, że po zaimplementowaniu generatora w układzie Virtex-5 ciągi wyjściowe spełniają wszystkie testy statystyczne z pakietu NIST 800-22. Rozważono trzy sposoby realizacji opóźnienia występującego w generatorze pierścieniowym: w postaci kaskady negatorów, kaskady przerzutników oraz za pomocą linii opóźniającej wbudowanej w układ Virtex-5. Przedstawiono ograniczenia wykorzystania proponowanego generatora w kryptografii.

EN

One of the simplest sources of purely digital true random bit sequences is a ring oscillator with output sampled by a signal from the low-frequency quartz oscillator (Fig. 1). The frequency fH is normally at least several times greater than the frequency fL. The same idea was used in the experiment conducted but there was assumed that the ring oscillators had frequencies , close to fL but not smaller than fL. The signal of frequency fL, common for all source generators, was produced by the quartz oscillator built into evaluation board ML505 containing Virtex-5 (Fig. 2). There was assumed that . The frequencies satisfy the condition . Generators that failed to satisfy this condition were reconstructed to meet this requirement, e.g., by changing the location of elements in the FPGA structure. Tables 1, 3, and 5 lists the results of NIST statistical testing for the realised generator composed of 40 source generators. The all tests were satisfactory independently of the hardware solution of the delay ?. In experiments there were considered three constructions for ?: a chain of inverters, a chain of latches and the delay line built into Virtex-5. The practical RNG demonstrates that the idea of combining modulo 2 of a finite number of source streams can be used to construct entirely digital, high-speed RNGs that pass all NIST statistical tests. The application of this type of generator to cryptography, considered in the last paragraph of this paper, although possible, requires further research.

3

Losowość generatora łączonego TRNG wykorzystujacego metodę z próbkowaniem wyjścia generatora pierścieniowego

Jessa M., Jaworski M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2010

|

Vol. 51, nr 12

47-50

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.