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樓主 |
發表於 2008-2-15 12:14:00
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東芝推出世界最高性能的物理亂數產生器電路
-- 使用只有1200平方微米的小型電路每秒生成2兆比特的亂數, L/ a) u9 m, Z
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美國商業資訊2008年2月7日東京報導——東芝公司今天宣佈在資訊安全技術領域取得的一項重大進展,即成功研製出一種物理亂數產生電路,該電路達到了世界最高單位面積輸出,能以每秒2兆比特的速率產生亂數。 新研製的亂數產生器(RNG)有一個面積只有1200個平方微米的電路,但卻達到了整合到IC卡和移動設備中所必需的性能和可靠性。" A1 a& ~( o% o! D# M
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該技術的詳細情況在2月6日於舊金山舉行的2008年IEEE國際固態電路會議(ISSCC)22.8分會上進行了介紹。
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/ E& F* B' d* j9 t, b: {0 Z |# K7 X新的RNG技術採用一個緊密型的類比/數位(A/D)轉換器,它能有效地放大類比雜訊信號並將它們轉換為數位亂數。 該技術還整合了東芝公司研製的緊密型噪音源設備。 該設備利用電晶體的氮化矽(SiN)層捕獲電子的隨機物理現象產生雜訊信號;氮化矽層以高發生率捕獲並釋放電子。+ p) o9 ^) e! ~7 s* b
, O0 Y( C) F3 |/ A, j; a東芝還證實,新的RNG電路沒有溫度依賴性,長期以來, 溫度依賴性是物理RNG的一個懸而未決的可靠性問題。
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防駭客加密是安全金融交易和個人資訊交流所必不可少的。許多加密演算法都依靠消除了亂數週期性的高品質RNG。現有的IC卡密碼安全技術採用的是偽RNG演算法,隨著網路技術的進步,該演算法即將走到盡頭。
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6 H$ ?, R0 w+ W1 |/ O1 b東芝公司將繼續進一步地發展和完善該電路,爭取在未來幾年內使這種不可預測的、高度安全的物理RNG達到實用化。
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注:該工作有一部分是由日本國家資訊通信技術研究所(NICT)資助的。# v7 R# `0 o. Y2 m0 D& E
) ~0 `$ ^8 B8 `2 ~! o+ P研製概況1 f; ~, d# E4 D, \/ g7 c1 x
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東芝的新物理RNG電路依靠一個不受溫度影響的奈米級噪音源設備。該裝置以高頻率產生大量雜訊信號。新開發的電路有效地將這些大量的高頻率信號數位化。, @4 Y1 v0 u/ }9 ^
9 _) P5 Q1 U/ v" i. t% }/ ^9 M1. 濾波器和差動放大器型A/D轉換器:
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在研製緊密型RNG電路之前的工作中,東芝使用了一個多諧振盪器電路,在該電路中將噪音源設備與數位化電路串聯。結果,在雜訊幅度與發生率之間有衝突需要平衡;要增加雜訊幅度,就需要提高噪音源設備的電阻,但是這會導致電路的信號發生率降低。( d7 H0 k \1 ^# V& a1 u6 L' R
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新技術則採用了一個濾波器和差動放大器與比較器,它們與噪音源設備是分離的。 該方法可以選擇性地提取新設備產生的高頻雜訊信號,並達到了大約是多諧振盪器電路7倍的亂數生成速率:該技術將性能提高到2.0兆比特/秒的實用水準,而之前的技術是0.3兆比特/秒。
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7 @' K, q% l( [) r2. 將A/D轉換器小型化* L ?- M8 z* H3 K1 P' f
: f* O' E" A% r: w1 Q改進後的電路縮小了A/D轉換器的尺寸。總之,需要對RNG進行折中平衡:噪音源設備越小,電路面積越大。使用噪音源設備產生高頻雜訊信號使東芝能夠縮小A/D轉換器的尺寸,並將整個RNG電路面積降低到1200平方微米(包括噪音源設備)。這比公佈的第二小的物理RNG電路尺寸縮小了86.6%,這一突破實現了單位面積亂數生成率的世界最高水準。
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3. 無溫度依賴性) q' I- ^( M2 X2 [2 _: P
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從-50至100攝氏度範圍的實驗測試證實了生成數高品質的隨機性。結果表明,生成數不受溫度影響,從而證明了在IC卡和移動設備使用的溫度條件下穩定生成亂數的可行性。 |
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