EP1527384B1

Latching electronic circuit for random number generation

Abstract

A physical random number generator has a bi-stable latch that operates to generate a random number bit in response to a reception of one or more voltage input signals and a clock signal. A voltage source provides the voltage input signal(s) for provoking the bi-stable latch into a metastable state. A clock provides the clock signal for triggering the bi-stable latch. When triggered, the bi-stable latch latches the random number bit as a function of its metastable state provoked by the voltage input signal(s).

EP1527384B1, drawing sheet 1
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Expired 14 July 2023, 3.2 years ago.

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18 claims: 18 independent, 0 dependent

  1. 1
    A physical random number generator (10) with a bi-stable latch (40); characterized in that it comprises:a voltage source (20, 23, 25) operable to provide one or more constant voltage input signals (VIN) within an indeterminate range of the bi-stable latch for provoking said bi-stable latch into a metastable state;anda clock (30) operable to provide a clock signal (CS) for triggering said bi-stable latch,wherein said bi-stable latch is operable to latch a random number bit (RNB) in response to a triggering of said bi-stable latch by the clock signal, the random number bit being a function of a provoking of said bi-stable latch into the metastable state by the one or more voltage input signals (VIN). Générateur de nombres aléatoires physique (10) avec circuit à verrouillage bistable (40), caractérisé en ce qu'il comprend : une source de tension (20, 23, 25) servant à fournir un ou plusieurs signaux d'entrée de tension constants (VIN) dans un intervalle indéterminé du circuit à verrouillage bistable pour amener ledit circuit à verrouillage bistable dans un état métastable, etune horloge (30) servant à fournir un signal d'horloge (CS) pour déclencher ledit circuit à verrouillage bistable ;dans lequel ledit circuit à verrouillage bistable sert à valider un bit aléatoire (RNB) en réaction au déclenchement dudit circuit à verrouillage bistable par le signal d'horloge, le bit aléatoire étant fonction du fait d'amener ledit circuit à verrouillage bistable dans l'état métastable par le ou les signaux d'entrée de tension (VIN). Physikalischer Zufallszahlgenerator (10) mit einem bistabilen Signalspeicher (40), dadurch gekennzeichnet, dass der Generator Folgendes umfasst: - eine Spannungsquelle (20, 23, 25) zum Schaffen eines Eingangssignals oder mehrerer Eingangssignale (Vin) konstanter Spannung innerhalb eines Zwischenbereichs des bistabilen Signalspeichers zum Umschalten des genannten bistabilen Signalspeichers in einen meta-stabilen Zustand;und- einen Taktgeber (30) zum Schaffen eines Taktsignals (CS) zur Triggerung des genannten bistabilen Signalspeichers, wobei der genannte bistabile Signalspeicher in Reaktion auf eine Triggerung des genannten bistabilen Signalspeichers durch das Taktsignal ein Zufallszahlbit (RNB) speichert, wobei das Zufallszahlbit eine Funktion der Umschaltung des genannten bistabilen Signalspeichers durch das eine oder durch mehrere Spannungseingangssignale (VIN) in den meta-stabilen Zustand ist.
  2. 2
    Générateur de nombres aléatoires physique (10) suivant la revendication 1, dans lequel la source de tension sert à fournir le ou les signaux d'entrée de tension à un niveau de tension logique compris entre le niveau de tension logique haut (VHL) et le niveau de tension de logique bas (VLL) du circuit à verrouillage bistable. Physikalischer Zufallszahlgenerator (10) nach Anspruch 1, wobei die Spannungsquelle das eine Spannungseingangssignal oder mehrere Spannungseingangssignale auf einem logischen Spannungspegel zwischen dem hohen logischen Spannungspegel (VHL) und dem niedrigen logischen Spannungspegel (VLL) des bistabilen Signalspeichers schafft. The physical random number generator (10) of claim 1, wherein the voltage source is operable to provide the one or more voltage input signals in a logic voltage level between the high logic voltage level (VHL) and the low logic voltage level (VLL) of the bi-stabile latch.
  3. 3
    Générateur de nombres aléatoires physique (10) suivant la revendication 1, dans lequel ledit circuit à verrouillage bistable est une bascule comprenant une entrée de données pour recevoir le premier signal d'entrée de tension, et une entrée d'horloge pour recevoir le signal d'horloge. Physikalischer Zufallszahlgenerator (10) nach Anspruch 1, wobei der genannte bistabile Signalspeicher eine Flip-Flop-Schaltung ist, die Folgendes umfasst:- einen Dateneingang zum Empfangen des ersten Spannungseingangssignals, und- einen Taktsignaleingang zum Empfangen des Taktsignals. The physical random number generator (10) of claim 1, wherein said bi-stable latch is a flip-flop including a data input for receiving the first voltage input signal, and a clock input for receiving the clock signal.
  4. 4
    Générateur de nombres aléatoires physique (10) suivant la revendication 1, dans lequel une dépendance en température commune de la source de tension et du circuit à verrouillage bistable est obtenue. Physikalischer Zufallszahlgenerator (10) nach Anspruch 1, wobei eine gemeinsame Temperaturabhängigkeit der Spannungsquelle und des bistabilen Signalspeichers verwirklicht wird. The physical random number generator (10) of claim 1, wherein a common temperature dependence of the voltage source and the bi-stable latch is realized.
  5. 5
    Générateur de nombres aléatoires physique (10) suivant la revendication 1, dans lequel ladite source de tension comprend un diviseur de tension (R1, R2) servant à générer un premier signal d'entrée de tension (VIN). Physikalischer Zufallszahlgenerator (10) nach Anspruch 1, wobei die genannte Spannungsquelle einen Spannungsteiler (R1. R2) aufweist zum Erzeugen eines ersten Spannungseingangssignals (VIN). The physical random number generator (10) of claim 1, wherein said voltage source includes a voltage divider (R1, R2) operable to generate a first voltage input signal (VIN).
  6. 6
    Générateur de nombres aléatoires physique (10) suivant la revendication 1, dans lequel ladite source de tension comprend un condensateur (C) servant à générer un premier signal d'entrée de tension (VIN). Physikalischer Zufallszahlgenerator (10) nach Anspruch 1, wobei die genannte Spannungsquelle einen Kondensator (C) aufweist zum Erzeugen eines ersten Spannungseingangssignals (VIN). The physical random number generator (10) of claim 1, wherein said voltage source includes a capacitor (C) operable to generate a first voltage input signal (VIN).
  7. 7
    Générateur de nombres aléatoires physique (10) suivant la revendication 6, dans lequel ladite source de tension comprend en outre des moyens pour charger et décharger le condensateur (C). Physikalischer Zufallszahlgenerator (10) nach Anspruch 6, wobei die genannte Spannungsquelle weiterhin Mittel aufweist zum Laden und Entladen des Kondensators (C). The physical random number generator (10) of claim 6, wherein said voltage source further includes means for charging and discharging the capacitor (C).
  8. 8
    Générateur de nombres aléatoires physique (10) suivant la revendication 1, dans lequel ladite source de tension comprend une paire de transistors CMOS (T1, T2) servant à générer un premier signal d'entrée de tension (VIN)· Physikalischer Zufallszahlgenerator (10) nach Anspruch 1, wobei die genannte Spannungsquelle ein Paar CMOS Transistoren (T1, T2) aufweist zum Erzeugen eines ersten Spannungseingangssignals (VIN). The physical random number generator (10) of claim 1, wherein said voltage source includes a pair of CMOS transistors (T1, T2) operable to generate a first voltage input signal (VIN).
  9. 9
    A physical random number generating system (50), characterized in that it comprises:a plurality of random number generators (10) according to claim 1. Physikalisches Zufallszahlerzeugungssystem (50), dadurch gekennzeichnet, dass dieses System Folgendes umfasst: - eine Anzahl Zufallszahlgeneratoren (10) nach Anspruch 1. Système de génération de nombres aléatoires physique (50), caractérisé en ce qu'il comprend : une pluralité de générateurs de nombres aléatoires (10) suivant la revendication 1.
  10. 10
    Physikalisches Zufallszahlerzeugungssystem (50) nach Anspruch 9, wobei die Spannungsquelle das eine Spannungseingangssignal oder mehrere Spannungseingangssignale auf einem logischen Spannungspegel zwischen dem hohen logischen Spannungspegel (VHL) und dem niedrigen logischen Spannungspegel (VLL) des bistabilen Signalspeichers schafft. Système de génération de nombres aléatoires physique (50) suivant la revendication 9, dans lequel la source de tension sert à fournir le ou les signaux d'entrée de tension à un niveau de tension logique compris entre le niveau de tension logique haut (VHL) et le niveau de tension de logique bas (VLL) du circuit à verrouillage bistable. The physical random number generating system (50) of claim 9, wherein the voltage source is operable to provide the one or more voltage input signals in a logic voltage level between the high logic voltage level (VHL) and the low logic voltage level (VLL) of the bi-stabile latch.
  11. 11
    Physikalisches Zufallszahlerzeugungssystem (50) nach Anspruch 9, wobei der genannte bistabile Signalspeicher eine Flip-Flop-Schaltung ist, die Folgendes umfasst:- einen Dateneingang zum Empfangen des ersten Spannungseingangssignals,- einen Taktsignaleingang zum Empfangen des Taktsignals. Système de génération de nombres aléatoires physique (50) suivant la revendication 9, dans lequel ledit circuit à verrouillage bistable est une bascule comprenant une entrée de données pour recevoir le premier signal d'entrée de tension, et une entrée d'horloge pour recevoir le signal d'horloge. The physical random number generating system (50) of claim 9, wherein said bi-stable latch is a flip-flop including a data input for receiving the first voltage input signal, and a clock input for receiving the clock signal.
  12. 12
    Physikalisches Zufallszahlerzeugungssystem (50) nach Anspruch 9, wobei eine gemeinsame Temperaturabhängigkeit der Spannungsquelle und des bistabilen Signalspeichers verwirklich wird. Système de génération de nombres aléatoires physique (50) suivant la revendication 9, dans lequel une dépendance en température commune de la source de tension et du circuit à verrouillage bistable est obtenue. The physical random number generating system (50) of claim 9, wherein a common temperature dependence of the voltage source and the bi-stable latch is realized
  13. 13
    Physikalisches Zufallszahlerzeugungssystem (50) nach Anspruch 9, wobei die genannte Spannungsquelle einen Spannungsteiler (R1, R2) aufweist zum Erzeugen eines ersten Spannungseingangssignals. Système de génération de nombres aléatoires physique (50) suivant la revendication 9, dans lequel ladite source de tension comprend un diviseur de tension (R1, R2) servant à générer un premier signal d'entrée de tension. The physical random number generating system (50) of claim 9, wherein said voltage source includes a voltage divider (R1, R2) operable to generate a first voltage input signal.
  14. 14
    Physikalisches Zufallszahlerzeugungssystem (50) nach Anspruch 9, wobei die genannte Spannungsquelle einen Kondensator (C) zum Erzeugen eines ersten Spannungseingangssignals. Système de génération de nombres aléatoires physique (50) suivant la revendication 9, dans lequel ladite source de tension comprend un condensateur (C) servant à générer un premier signal d'entrée de tension. The physical random number generating system (50) of claim 9, wherein said voltage source includes a capacitor (C) operable to generate a first voltage input signal.
  15. 15
    Physikalisches Zufallszahlerzeugungssystem (50) nach Anspruch 14, wobei die genannte Spannungsquelle weiterhin Mittel aufweist zum Laden und Entladen des Kondensators (C). Système de génération de nombres aléatoires physique (50) suivant la revendication 14, dans lequel ladite source de tension comprend en outre des moyens pour charger et décharger le condensateur (C). The physical random number generating system (50) of claim 14, wherein said voltage source further includes means for charging and discharging the capacitor (C).
  16. 16
    Physikalisches Zufallszahlerzeugungssystem (50) nach Anspruch 9, wobei die genannte Spannungsquelle ein Paar CMOS Transistoren (T1, T2) aufweist zum Erzeugen eines ersten Spannungseingangssignals. Système de génération de nombres aléatoires physique (50) suivant la revendication 9, dans lequel ladite source de tension comprend une paire de transistors CMOS (T1, T2) servant à générer un premier signal d'entrée de tension. The physical random number generating system (50) of claim 9, wherein said voltage source includes a pair of CMOS transistors (T1, T2) operable to generate a first voltage input signal.
  17. 17
    A method of operating a bi-stable latch of a physical random number generator (10), said method is characterized by the following steps:receiving one or more constant voltage input signals within an indeterminate range of the bi-stable latch for provoking the bi-stable latch into a metastable state;receiving a clock signal (CS) for triggering the bi-stable latch;andlatching a random number bit (RNB) in response to triggering of the bi-stable latch, the random number bit being a function of a provoking of the bi-stable latch into the metastable state by the one or more voltage input signals. Procédé d'exécution d'un circuit à verrouillage bistable d'un générateur de nombres aléatoires physique (10), ledit procédé étant caractérisé par les étapes suivantes : la réception d'un ou de plusieurs signaux d'entrée de tension constants dans un intervalle indéterminé du circuit à verrouillage bistable pour amener le circuit à verrouillage bistable dans un état métastable ;la réception d'un signal d'horloge (CS) pour déclencher le circuit à verrouillage bistable, etla validation d'un bit aléatoire (RNB) en réaction au déclenchement du circuit à verrouillage bistable, le bit aléatoire étant fonction du fait d'amener le circuit à verrouillage bistable dans l'état métastable par le ou les signaux d'entrée de tension. Verfahren zum Betreiben eines bistabilen Signalspeichers eines physikalischen Zufallszahlgenerators (10), wobei das genannte Verfahren durch die nachfolgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet ist: - das Empfangen eines Eingangssignals oder mehrerer Eingangssignale konstanter Spannung innerhalb eines Zwischenbereichs des bistabilen Signalspeichers zum Umschalten des genannten bistabilen Signalspeichers in einen meta-stabilen Zustand;- das Empfangen eines Taktsignals (CS) zum Triggern des bistabilen Signalspeichers;und- das Speichern eines Zufallszahlbits (RNB) in Reaktion auf die Triggerung des bistabilen Signalspeichers, wobei das Zufallszahlbit eine Funktion der Umschaltung des bistabilen Signalspeichers in den meta-stabilen Zustand ist, durch das eine Spannungseingangssignal oder durch mehrere Spannungseingangssignale.
  18. 18
    Procédé suivant la revendication 17, comprenant en outre:la fourniture du bit aléatoire à un circuit logique de sorte qu'un bit aléatoire de système soit généré en fonction du bit aléatoire (RNB). The method of claim 17, further comprising: providing the random number bit to a logic circuit whereby a system random number bit is generated as a function of the random number bit (RNB). Verfahren nach Anspruch 17m das weiterhin Folgendes umfasst: - das Zuführen des Zufallszahlbits zu einer logischen Schaltung, wobei ein Systemzufallszahlbit als eine Funktion des Zufallszahlbits (RNB) erzeugt wird.
Independent claims18