一種隨機數(shù)采集裝置及密碼芯片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)采集技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種隨機數(shù)采集裝置及密碼芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]隨機數(shù)采集裝置是指能夠產(chǎn)生隨機數(shù)，并對隨機數(shù)進(jìn)行采集的裝置，如隨機數(shù)發(fā)生器等；隨機數(shù)采集裝置所輸出的隨機數(shù)，可在密碼芯片的密碼算法中當(dāng)作密匙使用；因此，隨機數(shù)采集裝置是密碼芯片所必需的模塊，隨機數(shù)采集裝置所輸出的隨機數(shù)的質(zhì)量好壞直接影響密碼芯片的安全性能。
[0003]隨著密碼芯片的發(fā)展，IP重用成為密碼芯片的一個重要特性；然而現(xiàn)有的采用模擬電路實現(xiàn)的隨機數(shù)采集裝置在設(shè)計IP時，嚴(yán)重依賴密碼芯片的生產(chǎn)工藝；只有在密碼芯片的生產(chǎn)工藝與隨機數(shù)采集裝置的生產(chǎn)工藝相同時，隨機數(shù)采集裝置才可在密碼芯片中實現(xiàn)IP重用；可以看出，現(xiàn)有的隨機數(shù)采集裝置在IP重用方面，應(yīng)用較為局限，并無法在密碼芯片中通用IP重用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明實施例提供一種隨機數(shù)采集裝置及密碼芯片，以解決現(xiàn)有隨機數(shù)采集裝置所存在的在IP重用方面，應(yīng)用較為局限的問題。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供如下技術(shù)方案:
[0006]一種隨機數(shù)采集裝置，包括:
[0007]產(chǎn)生并輸出隨機數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)產(chǎn)生數(shù)字單元；
[0008]產(chǎn)生并輸出隨機時鐘信號的時鐘產(chǎn)生數(shù)字單元；
[0009]與所述數(shù)據(jù)產(chǎn)生數(shù)字單元和所述時鐘產(chǎn)生數(shù)字單元相連，在接收所述隨機時鐘信號時，根據(jù)所述隨機時鐘信號對相應(yīng)的處于亞穩(wěn)態(tài)狀態(tài)的隨機數(shù)據(jù)信號進(jìn)行采集，得到隨機數(shù)的數(shù)據(jù)采集數(shù)字單元。
[0010]其中，所述數(shù)據(jù)產(chǎn)生數(shù)字單元包括:
[0011]N個串連相接的第一延遲器，各第一延遲器輸出數(shù)據(jù)信號；
[0012]第一與非門，所述第一與非門的第一輸入引腳與第N個第一延遲器的輸出腳相接，所述第一與非門的第二輸入引腳接收外部輸入的使能信號；
[0013]與所述第一與非門的輸出腳和第一個第一延遲器的輸入腳相接的第一反相器，所述第一反相器輸出所述隨機數(shù)據(jù)信號。
[0014]其中，所述延遲器為跟隨器，N為奇數(shù)。
[0015]其中，所述時鐘產(chǎn)生數(shù)字單元包括:
[0016]第一至第M個串連相接的第二延遲器；
[0017]第M+1至第L個串連相接的第二延遲器，各第二延遲器輸出時鐘信號；
[0018]數(shù)據(jù)選擇器，所述數(shù)據(jù)選擇器的輸入腳與第M至第M-1個第二延遲器的輸出腳分別相接，所述數(shù)據(jù)選擇器的輸出腳與第M+1個第二延遲器相接，其中，所述數(shù)據(jù)選擇器的一個輸入腳對應(yīng)所述第M至第M-1個第二延遲器中的一個第二延遲器，I < M -1 < M ;
[0019]第二與非門，所述第二與非門的第一輸入引腳與第L個第二延遲器的輸出腳相接，所述第二與非門的第二輸入引腳接收外部輸入的使能信號；
[0020]與所述第二與非門的輸出腳和第一個第二延遲器的輸入腳相接的第二反相器，所述第二反相器輸出所述隨機時鐘信號。
[0021]其中，所述延遲器為跟隨器，L為奇數(shù)。
[0022]其中，所述時鐘產(chǎn)生數(shù)字單元還包括:
[0023]時序設(shè)置電路，所述時序設(shè)置電路用于輸出調(diào)整時鐘信號的時序的參數(shù)；
[0024]其中，所述數(shù)據(jù)選擇器的輸入腳接收所述參數(shù)，以根據(jù)所述參數(shù)對相接的第二延遲器輸出的時鐘信號進(jìn)行時序調(diào)整。
[0025]其中，所述數(shù)據(jù)采集數(shù)字單元包括:
[0026]根據(jù)所接收的隨機時鐘信號，鎖存相應(yīng)的處于亞穩(wěn)態(tài)狀態(tài)的隨機數(shù)據(jù)信號，得到隨機數(shù)的觸發(fā)器。
[0027]其中，所述觸發(fā)器包括:
[0028]第一鎖存器和第二鎖存器；
[0029]其中，第一鎖存器的D接口與所述數(shù)據(jù)產(chǎn)生數(shù)字單元相接，G接口接收所述時鐘產(chǎn)生數(shù)字單元輸出的取反后的隨機時鐘信號；
[0030]所述第二鎖存器的D接口與所述第一鎖存器的Q接口相接，G接口接收所述時鐘產(chǎn)生數(shù)字單元輸出的隨機時鐘信號，Q接口輸出所得到的隨機數(shù)。
[0031]本發(fā)明實施例還提供一種密碼芯片，包括至少一個上述所述的隨機數(shù)采集裝置。
[0032]其中，所述隨機數(shù)采集裝置的數(shù)量大于1，且隨機數(shù)采集裝置之間并聯(lián)相接；所述密碼芯片還包括:
[0033]與并聯(lián)相接的隨機數(shù)采集裝置相接，并輸出最終隨機數(shù)的異或電路。
[0034]基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明實施例提供的隨機數(shù)采集裝置，包括:產(chǎn)生并輸出隨機數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)產(chǎn)生數(shù)字單元；產(chǎn)生并輸出隨機時鐘信號的時鐘產(chǎn)生數(shù)字單元；與所述數(shù)據(jù)產(chǎn)生數(shù)字單元和所述時鐘產(chǎn)生數(shù)字單元相連，在接收所述隨機時鐘信號時，根據(jù)所述隨機時鐘信號對相應(yīng)的處于亞穩(wěn)態(tài)狀態(tài)的隨機數(shù)據(jù)信號進(jìn)行采集，得到隨機數(shù)的數(shù)據(jù)采集數(shù)字單元。本發(fā)明實施例采用數(shù)字電路實現(xiàn)了亞穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的采集，相比于現(xiàn)有采用模擬電路實現(xiàn)的隨機數(shù)采集裝置，本發(fā)明實施例采用數(shù)字電路實現(xiàn)的隨機數(shù)采集裝置，能夠降低隨機數(shù)采集裝置中的IP重用設(shè)計的難度、提升設(shè)計便捷性，且所提供的隨機數(shù)采集裝置可在較多的不同生產(chǎn)工藝的密碼芯片之間實現(xiàn)IP重用，所提供的隨機數(shù)采集裝置在IP重用方面應(yīng)用較為廣泛。
【附圖說明】
[0035]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0036]圖1為本發(fā)明實施例提供的隨機數(shù)采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖2為本發(fā)明實施例提供的數(shù)據(jù)產(chǎn)生數(shù)字單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖3為本發(fā)明實施例提供的時鐘產(chǎn)生數(shù)字單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖4為本發(fā)明實施例提供的時鐘產(chǎn)生數(shù)字單元的另一結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖5為本發(fā)明實施例提供的觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖6為本發(fā)明實施例提供的隨機數(shù)采集裝置的另一結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖7為本發(fā)明實施例提供的密碼芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0043]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0044]圖1為本發(fā)明實施例提供的隨機數(shù)采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，參照圖1，該隨機數(shù)采集裝置可以包括:數(shù)據(jù)產(chǎn)生數(shù)字單元100，時鐘產(chǎn)生數(shù)字單元200，數(shù)據(jù)采集數(shù)字單元300 ；其中，數(shù)據(jù)采集數(shù)字單元300分別與數(shù)據(jù)產(chǎn)生數(shù)字單元100和時鐘產(chǎn)生數(shù)字單元200相連；
[0045]在本發(fā)明實施例中，數(shù)據(jù)產(chǎn)生數(shù)字單元100可用于產(chǎn)生隨機數(shù)據(jù)信號，并將產(chǎn)生的隨機數(shù)據(jù)信號輸出至數(shù)據(jù)采集數(shù)字單元300 ;
[0046]時鐘產(chǎn)生數(shù)字單元200可用于產(chǎn)生隨機時鐘信號，并將產(chǎn)生的隨機時鐘信號輸出至數(shù)據(jù)采集數(shù)字單元300 ；
[0047]數(shù)據(jù)采集數(shù)字單元300可接收數(shù)據(jù)產(chǎn)生數(shù)字單元100輸出的隨機數(shù)據(jù)信號，及時鐘產(chǎn)生數(shù)字單元200輸出的隨機時鐘信號；數(shù)據(jù)采集單數(shù)字單元300可在接收隨機時鐘信號時，根據(jù)所接收的隨機時鐘信號對相應(yīng)的處于亞穩(wěn)態(tài)狀態(tài)的隨機數(shù)據(jù)信號進(jìn)行采集，從而得到隨機數(shù)；<