專利名稱：：將使用偽隨機序列的隨機數(shù)產(chǎn)生器解相關(guān)的方法和儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及隨機數(shù)的產(chǎn)生，更特別涉及利用觸發(fā)器亞穩(wěn)定產(chǎn)生隨機數(shù)的方法和儀器。
背景技術(shù)：
：觸發(fā)器和鎖存器廣泛使用在計算機和其它電子設(shè)備中，如采樣、計數(shù)和存儲元件。已經(jīng)開發(fā)了很多觸發(fā)器種類，例如D型觸發(fā)器(“數(shù)據(jù)”)、R-S鎖存器(“復(fù)位和置位”)、J-K觸發(fā)器(具有J和K輸入)和T觸發(fā)器(只有一個輸入)。例如，D型觸發(fā)器是定時翻轉(zhuǎn)的，其輸出延遲一個時鐘脈沖。圖1A中顯示了一個傳統(tǒng)R-S鎖存器100。圖1A中的R-S鎖存器100包括兩個NOR門110和120。兩個NOR門110、120的輸出交叉連接到對立的NOR門的相應(yīng)輸入。因此，NOR門110接收NOR門120的輸出和一個復(fù)位信號R作為輸入。同樣，NOR門120接收NOR門110的輸出和一個置位信號S作為輸入。近來已經(jīng)用邊緣觸發(fā)的觸發(fā)器代替了圖1A中顯示的簡單的鎖存器，如圖1B中顯示的D型觸發(fā)器150。這種D型觸發(fā)器常常用于檢測定時相對于時鐘信號是不可預(yù)測的異步數(shù)字信號的邏輯狀態(tài)。上升信號提供給觸發(fā)器150的時鐘輸入CLK，而要檢測的異步信號的數(shù)字邏輯電平提供給D輸入。然后在Q輸出線產(chǎn)生檢測信號。只要時鐘沒有再次上升，輸出Q就不會改變。此后每當CLK信號上升時，觸發(fā)器150就只是將狀態(tài)改變到D輸入的值(只要復(fù)位信號永久性地捆綁到地)。圖1A中顯示的鎖存器100易受亞穩(wěn)定的影響。關(guān)于亞穩(wěn)定的詳細討論例如請參看如應(yīng)用注釋、亞穩(wěn)定入門、AN219、飛利浦半導(dǎo)體(ApplicatinNote，AMeta-StabilityPrimer，AN219，PhilipsSemiconductors)(1989.11.15)，在這里是參照引用。通常，當兩個到鎖存器100的輸入都設(shè)置為高邏輯值(“11”)然后復(fù)位到低邏輯值(“00”)時會出現(xiàn)亞穩(wěn)定。在這些條件下，鎖存器輸出會以在統(tǒng)計學(xué)方面已知的方式進行不可預(yù)測的振蕩。理論上，鎖存器100會無限期的振蕩。但實際上鎖存器100會隨機改變，達到一個隨機輸出值，或為邏輯低，或為邏輯高。典型地，在給定應(yīng)用中隨后使用其它電路檢測這些亞穩(wěn)定值，這些值可以被解釋為不同的邏輯電平狀態(tài)或呈現(xiàn)一個會被其它邏輯門誤判的中間態(tài)。此外，當觸發(fā)器的建立或保持時間遭到破壞時，圖1B中顯示的邊緣觸發(fā)的觸發(fā)器150會變成亞穩(wěn)態(tài)。因為在每個邊緣觸發(fā)的觸發(fā)器150內(nèi)部有一個由邊緣檢測電路饋給的鎖存器100，所以邊緣觸發(fā)的觸發(fā)器易受亞穩(wěn)定的影響。如果破壞建立或保持時間，則內(nèi)部鎖存器100將會檢測到能夠觸發(fā)亞穩(wěn)態(tài)的輸入。很多應(yīng)用和電子設(shè)備需要隨機數(shù)，包括撲克牌、輪盤賭和角子老虎機等靠運氣定勝負的賭博游戲。特別是很多加密算法和協(xié)議依靠不可預(yù)測的隨機數(shù)源來實現(xiàn)安全的電子通信等。隨機數(shù)產(chǎn)生器應(yīng)該在指定數(shù)字范圍內(nèi)產(chǎn)生所有可能的排列。此外，隨機數(shù)產(chǎn)生器不應(yīng)該有偏差，應(yīng)該使產(chǎn)生的任一個給定的數(shù)與其它數(shù)具有相同的概率。而且，隨機數(shù)產(chǎn)生器應(yīng)該產(chǎn)生不能被預(yù)測的隨機數(shù)，與前面的結(jié)果集合大小無關(guān)。因此，隨機數(shù)應(yīng)該是完全不可預(yù)測且不受外部影響的。2000年3月6日申請的、名為“利用觸發(fā)器亞穩(wěn)定性產(chǎn)生隨機數(shù)的方法和儀器”的美國專利申請序列號09/519,549提出了一種利用觸發(fā)器亞穩(wěn)定行為產(chǎn)生隨機數(shù)的方法和儀器。為觸發(fā)器計時的輸入會故意破壞觸發(fā)器的建立或保持時間(或兩者)以獲得亞穩(wěn)定行為。每當有一個錯誤就采集一位。對于給定種類的觸發(fā)器，如果因一個二進制值(0或1)更為頻繁的出現(xiàn)亞穩(wěn)定，則通過將一半的零“標記”為“1”而將另一半的零“標記”為“0”獲得偶隨機數(shù)分布。此外，將一半的1標記為“1”，將另一半標記為“0”。以這種方式標記輸入位在理論上提供了偶分布的隨機輸出位。雖然亞穩(wěn)定隨機出現(xiàn)，但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)亞穩(wěn)定的持續(xù)時間和出現(xiàn)受噪聲的影響。因此，如果噪聲與標記信號相關(guān)，則隨機數(shù)產(chǎn)生器的輸出不會是隨機的。因此存在的一個需要是利用不受噪聲或其它外力影響的亞穩(wěn)定產(chǎn)生隨機數(shù)的方法和儀器。存在的另一個需要是利用亞穩(wěn)定產(chǎn)生隨機數(shù)的方法和儀器，其使用的標記信號有很高的概率與系統(tǒng)中的所有噪聲不相關(guān)。
發(fā)明內(nèi)容概括來講，公開了一種利用觸發(fā)器的亞穩(wěn)定行為產(chǎn)生隨機數(shù)的方法和儀器。為觸發(fā)器計時的輸入會故意破壞觸發(fā)器的建立或保持時間(或兩者)以獲得亞穩(wěn)定行為。觸發(fā)器的亞穩(wěn)定運行提供了一種產(chǎn)生隨機數(shù)的機制。每當觸發(fā)器變成亞穩(wěn)態(tài)時，振蕩的結(jié)果相對于振蕩停止之后得到的結(jié)果或邏輯值是隨機的。如果結(jié)果與正確運行期間已經(jīng)得到的值不同(一個“錯誤”)，就可以檢測到亞穩(wěn)定事件。如果將0和1的重復(fù)序列用作觸發(fā)器的輸入，將會有機會以一個0或一個1制造“錯誤”。通過(i)將0的一半標記為“1”而將0的另一半標記為“0”；(ii)將1的一半標記為“1”而將另一半標記為“0”；或(iii)兩者，達到1或0的偶分布。因此，不管在0狀態(tài)或1狀態(tài)中制造錯誤的比率如何，隨機輸出位的分布將保持偶分布。本發(fā)明以很高的概率將標記信號與所有系統(tǒng)噪聲解相關(guān)。因此，使用(相對于0和1的頻率的)無偏信號源作為標記信號。使用線性反饋移位寄存器(LFSR)將標記信號解相關(guān)。線性反饋移位寄存器的長度應(yīng)該足以降低相關(guān)幾率并減少LFSR輸出中的任意偏差。較長的移位寄存器具有較長的序列，因此有很高的概率與噪聲源不一致。通過參考下列詳細描述和附圖能夠?qū)崿F(xiàn)更為完整的理解本發(fā)明以及本發(fā)明的其它特性和優(yōu)點。圖1A說明了一種傳統(tǒng)R-S鎖存器；圖1B說明了一種常規(guī)D型觸發(fā)器；圖2A說明了一種依照美國專利申請序列號09/519,549的教導(dǎo)的隨機數(shù)產(chǎn)生器，該申請在2000年3月6日申請，名為“利用觸發(fā)器亞穩(wěn)定產(chǎn)生隨機數(shù)的方法和儀器”；圖2B說明了一種同步電路，該電路可用于將圖2A隨機數(shù)產(chǎn)生器的輸出與時鐘源同步；圖2C說明了一組由圖2A和2B的電路產(chǎn)生的波形；圖3說明了一種依照本發(fā)明的改進的隨機數(shù)產(chǎn)生器；圖4說明了一組由圖3和2B的電路產(chǎn)生的一組波形；以及圖5說明了一種使用無偏線性反饋移位寄存器的本發(fā)明的替代實施方案。具體實施例方式圖2A說明了一種依照美國專利申請序列號09/519,549的教導(dǎo)的隨機數(shù)產(chǎn)生器，該申請在2000年3月6日申請，名為“利用觸發(fā)器亞穩(wěn)定產(chǎn)生隨機數(shù)的方法和儀器”。隨機數(shù)產(chǎn)生器200通過將0的一半“標記”為“1”而0的另一半標記為“0”來提供偶分布的隨機輸出位。此外，將1的一半“標記”為“1”而將另一半標記為“0”。如圖2A所示，隨機數(shù)產(chǎn)生器200包括觸發(fā)器210、延遲215、220、D型觸發(fā)器225、232和時鐘振蕩器230。為觸發(fā)器210計時的輸入故意破壞觸發(fā)器210的建立或保持時間(或兩者)以獲得亞穩(wěn)定行為。例如可以使用延遲215、220破壞建立或保持時間。觸發(fā)器210可以由如D、T或JK型觸發(fā)器實現(xiàn)。此外，觸發(fā)器210可以由一個簡單的鎖存器100和一個稍有差異的電路實現(xiàn)，這對于本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員是顯然的。時鐘振蕩器230和D型觸發(fā)器225產(chǎn)生一個時鐘源，D型觸發(fā)器225的Qbar輸出反饋回到其D輸入。以這種方式，D型觸發(fā)器225以與T型觸發(fā)器相同的方式運行(雙態(tài)轉(zhuǎn)換輸出)，提供了一種1:2分頻(divide-by-two)機制。因此，觸發(fā)器210的D輸入由交替的1和0驅(qū)動。1:2分頻觸發(fā)器232產(chǎn)生一個Mark信號，如圖2C中所示，該信號將Input波形中的一半0標記為“1”，另一半0標記為“0”。如從圖2A和2C中更為清楚的看到的，在圖2A中標記為“Clock”的采樣點得到時鐘振蕩器230產(chǎn)生的波形Clock。在圖2A中標記為“Input”的采樣點得到1:2分頻觸發(fā)器225產(chǎn)生的波形Input。在圖2A中的相應(yīng)采樣點得到延遲215產(chǎn)生的波形Input_D和延遲220產(chǎn)生的波形Input_clock。在圖2A中標記為“Mark”的采樣點得到1:2分頻觸發(fā)器232產(chǎn)生的波形Mark。如圖2C中所示，由延遲215、220破壞建立或保持時間(或兩者)確保觸發(fā)器210將呈現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)行為，如波形Meta_stable_out所說明的。如下面進一步討論的，觸發(fā)器210的亞穩(wěn)定運行提供了一種產(chǎn)生隨機數(shù)的機制。由于延遲215、220的延遲、觸發(fā)器210自身的固有延遲，更重要的是由于亞穩(wěn)態(tài)行為的不一致的延遲，波形Meta_stable_out與波形Clock不同步。因此，為了使圖2A的隨機數(shù)產(chǎn)生器200適合同步應(yīng)用，在圖2B中提供了一種說明性機制來將波形Meta_stable_out與波形Clock同步。要提到的是，圖2A和2B的電路通過連接字母相同的圓圈而連接起來。圖2B中顯示的同步電路235包括多個串行的觸發(fā)器240-242，選擇這些觸發(fā)器要使得它們不易進入亞穩(wěn)態(tài)。此外，如果這些觸發(fā)器240-242中的一個變成亞穩(wěn)態(tài)，則時鐘信號的周期應(yīng)該要足夠的長，使得亞穩(wěn)態(tài)的觸發(fā)器的輸出穩(wěn)定在一個固定邏輯值(0或1)，這樣當在下一個觸發(fā)器240-242采樣信號時，觸發(fā)器是穩(wěn)定的。以這種方式，各個觸發(fā)器240-242提高了將波形Meta_stable_out與波形Clock同步的幾率，同時去除了所有的亞穩(wěn)定。實際上，在幾十年后才能測量到這種電路發(fā)生不正確行為的幾率。異或門(“XOR”)250比較波形Meta_stable_out的同步形式和波形Input(在1:2分頻觸發(fā)器225的輸出處采樣)。因為當且僅當兩個輸入不同時XOR門250的輸出才為高，所以當波形stable_out與輸入信號不一致時XOR門250的輸出(“Mistake”)為高。XOR門250的輸出(“Mistake”)提供給移位寄存器260的移位輸入(Shift_in)，每當有一個Mistake時移位寄存器260從Mark信號移過來一位。因此，每當有一個誤差(錯誤)時本發(fā)明的第一實施方案就采集一位。移位寄存器260的輸入線連接到Mark信號。以這種方式，每當有一個Mistake時，移位寄存器260就從Mark信號移入一位。因此，如圖2C所示，對于錯誤0，將會得到一個等于1的一位(根據(jù)Mark信號)。類似地，對于錯誤1，將會得到一個等于0的一位(根據(jù)Mark信號)。隨機數(shù)產(chǎn)生器200也用一個“1”或“0”的標記來標記觸發(fā)器210的1輸入。因此，如果錯誤發(fā)生時輸入的值為1，則也會由于由該1值造成的錯誤而獲得偶分布的隨機位。因此，該電路不受存在1或0輸入值的誤差之間的偏差的影響。如前所示，以上面結(jié)合圖2A到2C討論的方式標記輸入位提供了偶分布的隨機輸出位。但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，亞穩(wěn)定的持續(xù)時間和出現(xiàn)會受噪聲的影響。因此，如果噪聲與標記信號相關(guān)，則隨機數(shù)產(chǎn)生器的輸出不會是隨機的。根據(jù)本發(fā)明的一個特征，(相對于0和1的頻率的)無偏信號源用作標記信號。標記信號有很高的概率與系統(tǒng)中的任何噪聲不相關(guān)。本發(fā)明使用具有足夠長度的線性反饋移位寄存器(LFSR)來降低相關(guān)幾率和減少LFSR輸出的任意偏差。例如在BruceSchneier的實用密碼技術(shù)369-388頁(Wiley，1994)中描述了合適的LFSR。圖3說明了一種依照本發(fā)明的隨機數(shù)產(chǎn)生器300。如圖3所示，隨機數(shù)產(chǎn)生器300包括觸發(fā)器210、延遲215、220、D型觸發(fā)器225和時鐘振蕩器230，其運行方式與上面結(jié)合圖2A描述的方式相同。此外，隨機數(shù)產(chǎn)生器300包括線性反饋移位寄存器310，移位寄存器310如圖4所示產(chǎn)生一個LFSRMark信號，將波形Input中稍稍超過一半的0標記為“1”，而將接近一半的0標記為“0”，按照本發(fā)明，這種標記信號以很高的概率與噪聲無關(guān)。因為對于n位的LFSR，只有2n-1種模式(全0模式不會出現(xiàn))，所以信號總是有一個小偏差。如果n大，這個偏差就變得不明顯。因此，圖3的隨機數(shù)產(chǎn)生器300用線性反饋移位寄存器310替換圖2A的標記觸發(fā)器232。線性反饋移位寄存器310可以按BruceSchneier的實用密碼技術(shù)369-388頁(Wiley，1994)中的描述來實現(xiàn)。用圖2B的同步電路235利用圖3隨機數(shù)產(chǎn)生器300能夠用于將隨機數(shù)產(chǎn)生器300的輸出與時鐘源同步。如前所述，線性反饋移位寄存器310應(yīng)該提供足夠多的位數(shù)來降低相關(guān)幾率并減少LFSR輸出中的任意偏差。對于包括n個觸發(fā)器的線性反饋移位寄存器310，在數(shù)字開始重復(fù)之前有2n-1個二進制數(shù)。因此，隨著線性反饋移位寄存器310中觸發(fā)器數(shù)量的增加，2n-1個二進制符號中的-1變得不再重要。無論如何，因為由于-1項而出現(xiàn)的任何偏差的方向是已知的，所以使用如下面結(jié)合圖5討論的適當電路能夠去除或糾正偏差。因此，線性反饋移位寄存器310提供了一個偽隨機的標記輸出，LFSR標記，其一半的輸出位是一個0，而另一半的輸出位是一個1。已經(jīng)看出，如果線性反饋移位寄存器310不可靠，輸出的一部分(甚至是隨機部分)就會使線性反饋移位寄存器310的狀態(tài)被知曉。以這種方式，能夠預(yù)測隨機數(shù)產(chǎn)生器300的輸出。因此，應(yīng)該使用沒有可辨別統(tǒng)計的線性反饋移位寄存器310，從而使線性反饋移位寄存器310的狀態(tài)信息沒有用處。在另一種變型中，通過釋放移位寄存器260之外的采集位并允許在各個采集間隔丟棄一些采集位來獲得額外的安全性。每當有一個Mistake時移位寄存器260從Mark信號移過來一位。以這種方式，錯誤的到達時間是不可辨別的，人們不能預(yù)計將會選擇線性反饋移位寄存器310的那些位。圖5說明了本發(fā)明的一個替代實施方案。如前所示，對于所有最大長度LFSR，在1和0之間的比率中有一個小偏差。出現(xiàn)這種情況是因為要求永遠不會出現(xiàn)全0狀態(tài)，否則LFSR會停止改變。換句話說，如果LFSR的狀態(tài)為全0，則不管分支(tap)數(shù)或移位數(shù)如何，XOR組合都不會產(chǎn)生一個1。因此，除全1狀態(tài)之外的所有狀態(tài)都有一個雙態(tài)。例如，給定一個三位LFSR，狀態(tài)101將伴隨著雙態(tài)010出現(xiàn)。但是對于全1狀態(tài)(111)這是不成立的。如果將最低有效位(或在這方面的其它任意位)用作輸出，則LFSR有七個不同的唯一狀態(tài)，一個輸出有四個1(1111)和三個0(000)。為了糾正這個偏差，我們可以加入一個lfsrstate觸發(fā)器510，該觸發(fā)器510只會在全1狀態(tài)出現(xiàn)時改變和使用。該觸發(fā)器510的初始狀態(tài)是不相關(guān)的。我們首先用N位的AND門520檢測全1狀態(tài)。這個門520的輸出將僅在全1狀態(tài)出現(xiàn)時為真。我們將這個AND門520連接到一對2:1多路復(fù)用器530、540。第一個2:1多路復(fù)用器530只用于在LFSR505中出現(xiàn)使AND門520的輸出變?yōu)檎娴娜?狀態(tài)時改變lfsrstate觸發(fā)器510的條件。另外，相同的狀態(tài)再循環(huán)到狀態(tài)觸發(fā)器510且其條件不會改變。第二2:1多路復(fù)用器540通常接收來自LFSR505的標稱輸出位(nominaloutputbit)。當在LFSR505中出現(xiàn)全1狀態(tài)時，那么該第二2:1多路復(fù)用器540接收一個來自lfsrstate觸發(fā)器510的位。每當全1條件出現(xiàn)時lfsrstate就改變。因此，當LFSR505的狀態(tài)為全1時相關(guān)LFSR的輸出位一半時間是全1，當LFSR505的狀態(tài)為全1時相關(guān)LFSR的輸出位一半時間是0。因此，對于每兩個經(jīng)過LFSR505所有狀態(tài)的周期，觸發(fā)器550接收到的累積輸出是完全無偏的，即相關(guān)輸出位流中1和0的數(shù)量是同等的。對于沒有使用整個序列的LFSR，該電路不是必需的，因為其它與局部偏差有關(guān)的問題將變得更為重要。要理解的是，這里顯示和描述的實施方案和變型只是說明本發(fā)明的原理，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的情況下可以實現(xiàn)各種修改。權(quán)利要求1.一種產(chǎn)生隨機數(shù)的方法，包括步驟使用一個標記信號標記一個到觸發(fā)器(210)的輸入信號，其中該輸入信號有一個第一二進制值和一個第二二進制值，其中標記信號將這個第一二進制值的大約一半標記為第一二進制值，將這個第一二進制值的大約一半標記為第二二進制值；將標記信號與噪聲解相關(guān)；以亞穩(wěn)態(tài)運行觸發(fā)器(210)；以及根據(jù)亞穩(wěn)態(tài)的出現(xiàn)由標記信號產(chǎn)生一個隨機位。2.權(quán)利要求1的方法，其中由至少一個線性反饋移位寄存器(310)執(zhí)行解相關(guān)步驟。3.權(quán)利要求2的方法，其中線性反饋移位寄存器(310)提供了足夠的位數(shù)來降低相關(guān)幾率。4.權(quán)利要求2的方法，其中線性反饋移位寄存器(310)(LFSR)提供了足夠的位數(shù)來減少LFSR輸出中的任意偏差。5.權(quán)利要求2的方法，其中線性反饋移位寄存器(310)有一個補償電路來去除來自所產(chǎn)生的隨機位的偏差。6.權(quán)利要求1的方法，其中由線性反饋移位寄存器(310)的集合執(zhí)行解相關(guān)步驟。7.權(quán)利要求1的方法，其中通過破壞觸發(fā)器(210)的建立時間將該觸發(fā)器(210)置于亞穩(wěn)態(tài)。8.權(quán)利要求1的方法，其中通過破壞觸發(fā)器(210)的保持時間將該觸發(fā)器(210)置于亞穩(wěn)態(tài)。9.權(quán)利要求1的方法，其中產(chǎn)生步驟還包括在觸發(fā)器(210)的輸出與提供的輸入不一致時產(chǎn)生一個錯誤信號的步驟。10.權(quán)利要求9的方法，其中錯誤信號使得根據(jù)標記輸入得到一個隨機位。11.權(quán)利要求1的方法，還包括將觸發(fā)器(210)的輸出與本地時鐘源(230)同步的步驟。12.權(quán)利要求1的方法，還包括采集多個隨機位以產(chǎn)生一個隨機數(shù)的步驟。13.權(quán)利要求1的方法，其中第一二進制值是0，第二二進制值是1。14.權(quán)利要求1的方法，其中第一二進制值是1，第二二進制值是0。15.權(quán)利要求1的方法，還包括從移位寄存器釋放采集位以產(chǎn)生隨機位的步驟。16.一種產(chǎn)生隨機數(shù)的方法，包括步驟標記一個到觸發(fā)器(210)的輸入信號，使得一半的0標記為0，一半的0標記為1，而一半的1標記為0，一半的1標記為1；將標記信號與噪聲解相關(guān)；以亞穩(wěn)態(tài)運行觸發(fā)器(210)；以及根據(jù)亞穩(wěn)態(tài)的出現(xiàn)由標記信號產(chǎn)生一個隨機位。17.權(quán)利要求16的方法，其中由一個線性反饋移位寄存器(310)執(zhí)行解相關(guān)步驟。18.權(quán)利要求17的方法，其中線性反饋移位寄存器(310)提供了足夠的位數(shù)來降低相關(guān)幾率。19.權(quán)利要求17的方法，其中線性反饋移位寄存器(310)(LFSR)提供了足夠的位數(shù)來減少LFSR輸出中的任意偏差。20.權(quán)利要求17的方法，其中線性反饋移位寄存器(310)有一個補償電路來去除來自所產(chǎn)生的隨機位的偏差。21.權(quán)利要求16的方法，其中由線性反饋移位寄存器(310)的集合執(zhí)行解相關(guān)步驟。22.權(quán)利要求16的方法，其中產(chǎn)生步驟還包括在觸發(fā)器(210)的輸出與提供的輸入不一致時產(chǎn)生一個錯誤信號的步驟。23.權(quán)利要求16的方法，還包括采集多個隨機位以產(chǎn)生一個隨機數(shù)的步驟。24.一種隨機數(shù)產(chǎn)生器(300)，包括觸發(fā)器(210)，運行在亞穩(wěn)態(tài)；標記電路，使用標記信號標記一個到觸發(fā)器(210)的輸入信號，其中該輸入信號有一個第一二進制值和一個第二二進制值，其中標記信號將第一二進制值的大約一半標記為第一二進制值，將第一二進制值的大約一半標記為第二二進制值；至少一個線性反饋移位寄存器(310)，將標記信號與噪聲解相關(guān)；以及根據(jù)亞穩(wěn)態(tài)的出現(xiàn)由標記信號產(chǎn)生隨機位的裝置。25.權(quán)利要求24的隨機數(shù)產(chǎn)生器(300)，其中第一二進制值是0而第二二進制值是1。26.權(quán)利要求24的隨機數(shù)產(chǎn)生器(300)，其中第一二進制值是1而第二二進制值是0。27.權(quán)利要求24的隨機數(shù)產(chǎn)生器(300)，其中一個或多個線性反饋移位寄存器(310)提供了足夠的位數(shù)來降低相關(guān)幾率。28.權(quán)利要求24的隨機數(shù)產(chǎn)生器(300)，其中一個或多個線性反饋移位寄存器(310)(LFSR)提供了足夠的位數(shù)來減少LFSR輸出中的任意偏差。29.權(quán)利要求24的隨機數(shù)產(chǎn)生器(300)，其中一個或多個線性反饋移位寄存器(310)有一個補償電路來去除來自所產(chǎn)生的隨機數(shù)的偏差。30.一種隨機數(shù)產(chǎn)生器(300)，包括觸發(fā)器(210)，運行在亞穩(wěn)態(tài)；標記電路，標記一個到觸發(fā)器(210)的輸入信號，使得一半的0標記為0，一半的0標記為1，而一半的1標記為0，一半的1標記為1；一個或多個線性反饋移位寄存器(310)，將標記信號與噪聲解相關(guān)；以及根據(jù)亞穩(wěn)態(tài)的出現(xiàn)由標記信號產(chǎn)生隨機位的裝置。31.權(quán)利要求30的隨機數(shù)產(chǎn)生器(300)，其中一個或多個線性反饋移位寄存器(310)提供了足夠的位數(shù)來降低相關(guān)幾率。32.權(quán)利要求30的隨機數(shù)產(chǎn)生器(300)，其中一個或多個線性反饋移位寄存器(310)(LFSR)提供了足夠的位數(shù)來減少LFSR輸出中的任意偏差。33.權(quán)利要求30的隨機數(shù)產(chǎn)生器(300)，其中一個或多個線性反饋移位寄存器(310)有一個補償電路來去除來自所產(chǎn)生的隨機數(shù)的偏差。全文摘要提出了一種利用觸發(fā)器亞穩(wěn)態(tài)行為產(chǎn)生隨機數(shù)的方法和儀器。為觸發(fā)器計時的輸入故意破壞觸發(fā)器的建立或保持時間(或兩者)以獲得亞穩(wěn)態(tài)行為。當檢測到亞穩(wěn)態(tài)事件時，提供一個輸出位作為隨機位。通過將一半到觸發(fā)器的0輸入“標記”為“1”而將另一半0標記為“0”達到偶的隨機數(shù)分布。此外，將一半的1標記為“1”而將另一半1標記為“0”。使用線性反饋移位寄存器，標記信號有很高的概率與所有噪聲不相關(guān)。文檔編號H03K3/84GK1575450SQ02814645公開日2005年2月2日申請日期2002年7月8日優(yōu)先權(quán)日2001年7月25日發(fā)明者M·埃普斯坦申請人:皇家菲利浦電子有限公司