一種適用于rfid閱讀器的真隨機數產生裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于RFID閱讀器的真隨機數產生裝置，包括帶隙基準電路、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、跨導放大器以及負載電阻，所述第二電阻的一端分別與帶隙基準電路的輸出端及負載電阻的一端連接，負載電阻的另一端與第一電阻的一端和跨導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，增加隨機性，達到產生完全不可預測的真隨機數的目的。本發(fā)明可廣泛應用于信息安全領域中。
【專利說明】
一種適用于RF ID閱讀器的真隨機數產生裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及信息安全技術，尤其涉及一種適用于RFID閱讀器的真隨機數產生裝置。
【背景技術】
[0002]射頻識別(Rad1 Frequency Identificat1n，簡稱RFID)技術是一種非接觸式的自動識別技術，它通過電磁波或電感禍合方式傳遞信號，以完成對目標對象的自動識別。與條形碼、磁卡、接觸式IC卡等其它自動識別技術相比，RFID技術具有識別過程無須人工干預、可同時識別多個目標、信息存儲量大、可工作于各種惡劣環(huán)境等優(yōu)點，因此，RFID技術已經被廣泛地應用于固定資產管理、生產線自動化、動物和車輛識別、公路收費、門禁系統(tǒng)、倉儲、商品防偽、航空包裹管理、集裝箱管理等多種不同領域中。而對于傳統(tǒng)的射頻識別系統(tǒng)，其通常包括標簽、閱讀器和后端數據處理系統(tǒng)三個部分。
[0003]隨著電子與通信技術的發(fā)展，信息安全變得越來越重要，而密碼學則是保障信息安全的最好方式，也是唯一途徑。在密碼學應用中，無論是密碼算法中密鑰的產生還是密碼協議中特定變量的隨機初始化，都需要用到隨機數，可見，隨機數在密碼學技術中是非常重要的。而目前，任何信息安全系統(tǒng)的安全性都依賴于這些隨機數的隨機性，若系統(tǒng)的隨機數產生器是不安全的，那么整個系統(tǒng)也是不安全的。因此由此可得，為了滿足射頻識別系統(tǒng)安全性這一最根本的要求，提供一種用于產生完全不可預測的真隨機數的方案，這是目前迫切需要解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0004]為了解決上述技術問題，本發(fā)明的目的是提供一種適用于RFID閱讀器的真隨機數產生裝置。
[0005]本發(fā)明所采用的技術方案是:一種適用于RFID閱讀器的真隨機數產生裝置，包括帶隙基準電路、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、跨導放大器以及負載電阻，所述第二電阻的一端分別與帶隙基準電路的輸出端以及負載電阻的一端連接，所述負載電阻的另一端分別與第一電阻的一端和跨導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放大器的輸入端連接。
[0006]進一步，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]進一步，所述施密特觸發(fā)器包括第一場效應管、第二場效應管、第三場效應管、第四場效應管、第五場效應管以及第六場效應管;所述第一場效應管的漏極分別與第二場效應管的源極和第三場效應管的源極連接，所述第二場效應管的漏極分別與第四場效應管的漏極和非門的輸入端連接，所述第四場效應管的源極分別與第五場效應管的漏極和第六場效應管的源極連接，所述第六場效應管的柵極與第三場效應管的柵極連接；
所述第五場效應管的源極和第三場效應管的漏極均接電源電壓，所述第一場效應管的源極和第六場效應管的漏極均接地，所述噪聲放大器的輸出端分別與第一場效應管的柵極、第二場效應管的柵極、第四場效應管的柵極以及第五場效應管的柵極連接。
[0008]進一步，還包括RFID閱讀器的晶振，所述晶振的輸出端與D觸發(fā)器的時鐘信號輸入端連接。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的真隨機數產生裝置包括帶隙基準電路、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、跨導放大器以及負載電阻，所述第二電阻的一端分別與帶隙基準電路的輸出端以及負載電阻的一端連接，所述負載電阻的另一端分別與第一電阻的一端和跨導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放大器的輸入端連接，由此可得，本發(fā)明真隨機數產生裝置能夠提高低頻振蕩器的周期抖動，從而增加隨機數的隨機性，達到產生完全不可預測的真隨機數的目的。
【附圖說明】
[0010]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步說明:
圖1是本發(fā)明一種適用于RFID閱讀器的真隨機數產生裝置的結構示意圖；
圖2是本發(fā)明一種適用于RFID閱讀器的真隨機數產生裝置中施密特觸發(fā)器的一具體實施例電子電路示意圖。
[0011]1、噪聲放大器。
【具體實施方式】
[0012]對于所述的真隨機數，它有別于偽隨機數的根本特點就是沒有周期性。根據常識可知，真隨機數產生器通常是利用CMOS振蕩器中的時域抖動(振蕩頻率漂移)作為隨機源，而時域抖動則是由環(huán)形振蕩器中噪聲引起的一種隨機現象。在基于振蕩器的真隨機數產生器設計上，可以利用一個D觸發(fā)器來實現低頻振蕩器對高頻振蕩器的采樣，若采樣用的低頻振蕩器的頻率在每個周期(抖動的)都是漂移的，那么輸出位流將是隨機的。在這一基礎上，通過采用其它噪聲源，這則能增加更多的抖動。因此基于這一原理，本發(fā)明設計了一種適用于RFID閱讀器的真隨機數產生裝置。
[0013]如圖1所示，一種適用于RFID閱讀器的真隨機數產生裝置，包括帶隙基準電路、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、跨導放大器OTA以及負載電阻R3;
所述第二電阻R2的一端分別與帶隙基準電路的輸出端和負載電阻R3的一端連接，所述負載電阻R3的另一端分別第一電阻Rl的一端和跨導放大器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放大器OTA的輸入端連接。對于所述D觸發(fā)器的時鐘信號，其應為一高頻信號，而優(yōu)選地，本發(fā)明的真隨機數產生裝置還包括RFID閱讀器的晶振，所述晶振的輸出端與D觸發(fā)器的時鐘信號輸入端連接，即所述D觸發(fā)器的時鐘信號(高頻信號)由RFID閱讀器的晶振提供。另夕卜，對于上述的帶隙基準電路，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、電荷栗以及跨導放大器OTA共同構成了低頻振蕩器;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;而所述的跨導放大器則用于將電荷栗所輸出的三角波電壓信號轉換為電流信號并通過負載電阻R3將電流信號轉換回電壓信號，此時，轉換后得到的三角波電壓信號已被縮小，這樣便能提高了電阻噪聲源上的噪聲信號與三角波信號的比值，從而大大提高了低頻振蕩器的周期抖動;最后，利用低頻振蕩器所輸出的低頻信號(即非門所輸出的信號)，對高頻信號(所述高頻信號為由RFID閱讀器的晶振所產生的時鐘信號)進行采樣，這樣便能得到原始的隨機序列。由此可得，通過使用本發(fā)明的真隨機數產生裝置，能夠提高低頻振蕩器的周期抖動，從而增加最終輸出的隨機位流的隨機性，達到產生完全不可預測的真隨機數的目的。而且，通過本發(fā)明真隨機數產生裝置的電路設計，還能獲得隨機數更快的輸出速率。
[0015]進一步作為優(yōu)選的實施方式，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]進一步作為優(yōu)選的實施方式，如圖2所示，本實施例中的施密特觸發(fā)器包括第一場效應管Ml、第二場效應管M2、第三場效應管M3、第四場效應管M4、第五場效應管M5以及第六場效應管M6;
所述第一場效應管Ml的漏極分別與第二場效應管M2的源極和第三場效應管M3的源極連接，所述第二場效應管M2的漏極分別與第四場效應管M4的漏極和非門的輸入端連接，所述第四場效應管M4的源極分別與第五場效應管M5的漏極和第六場效應管M6的源極連接，所述第六場效應管M6的柵極與第三場效應管M3的柵極連接；
所述第五場效應管M5的源極和第三場效應管M3的漏極均接電源電壓，所述第一場效應管Ml的源極和第六場效應管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效應管Ml的柵極、第二場效應管M2的柵極、第四場效應管M4的柵極以及第五場效應管M5的柵極連接。
[0017]對于上述的施密特觸發(fā)器，根據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，當輸出為低電平時，那么M6導通，M3截止，計算轉換點電壓時主要考慮PMOS管部分；當輸出是高電平時，那么M3導通，M6截止，計算轉換點電壓時主要考慮匪OS管部分。另外當輸出是高電平時，M4管和M5管導通，提供了一條輸出到VDD的直流通路。
[0018]以上是對本發(fā)明的較佳實施進行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本發(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權利要求所限定的范圍內。
【主權項】
1.一種適用于RFID閱讀器的真隨機數產生裝置，其特征在于:包括帶隙基準電路、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、跨導放大器以及負載電阻，所述第二電阻的一端分別與帶隙基準電路的輸出端以及負載電阻的一端連接，所述負載電阻的另一端分別與第一電阻的一端和跨導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放大器的輸入端連接。2.根據權利要求1所述一種適用于RFID閱讀器的真隨機數產生裝置，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.根據權利要求1或2所述一種適用于RFID閱讀器的真隨機數產生裝置，其特征在于:所述施密特觸發(fā)器包括第一場效應管、第二場效應管、第三場效應管、第四場效應管、第五場效應管以及第六場效應管;所述第一場效應管的漏極分別與第二場效應管的源極和第三場效應管的源極連接，所述第二場效應管的漏極分別與第四場效應管的漏極和非門的輸入端連接，所述第四場效應管的源極分別與第五場效應管的漏極和第六場效應管的源極連接，所述第六場效應管的柵極與第三場效應管的柵極連接； 所述第五場效應管的源極和第三場效應管的漏極均接電源電壓，所述第一場效應管的源極和第六場效應管的漏極均接地，所述噪聲放大器的輸出端分別與第一場效應管的柵極、第二場效應管的柵極、第四場效應管的柵極以及第五場效應管的柵極連接。4.根據權利要求1或2所述一種適用于RFID閱讀器的真隨機數產生裝置，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)器的時鐘信號輸入端連接。
【文檔編號】G06F7/58GK105930130SQ201610237747
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月14日
【發(fā)明人】吳勁, 李啟文, 曾圣勇, 黃海娜
【申請人】佛山酷微微電子有限公司