文档名：基于周期计数差的熵源在线监测研究
摘要：作为密码应用核心要素,真随机数发挥着不可替代的作用.为保证其质量,真随机数大多基于随机物理现象构造的熵源产生,这也使得其易遭受由环境引入或攻击者恶意施加的扰动影响,进而对密码应用安全产生威胁.为确保真随机数的质量,当前各主要国际标准均明确要求真随机数发生器(TrueRandomNumberGenerator,TRNG)应针对熵源生成的原始随机数(rawrandomnumbers)提供在线监测功能.然而,由于现有在线监测大多基于抽样统计方法构建,导致其在实际应用中存在实现复杂、耗费资源大等问题;另一方面,由于统计模型偏差及熵源输出分布受扰动因素影响等原因,使得现有在线监测方法普遍存在过估计问题.本文以当前广泛采用的振荡环熵源为对象,对扰动场景下熵源特性变异成因及影响进行了深入分析,提出了用于刻画熵源特性的异源同构周期计数差表征方法,并结合变异阈值的标定,构建了具备高准确度、强实时性的熵源在线监测方法.与当前各主要在线监测方法相比,该方法在资源耗费方面具有明显优势,能够实时反映扰动场景下熵源在噪声分量、扰动感应耦合等方面的变异情况,实现对TRNG健康特性的有效监测.
Abstract：Asthekeyelementofthecryptographyapplication,thetruerandomnumberplaysanirreplaceablerole.Toguaranteeitsquality,itcanbemainlygeneratedbytheentropysource,composedoftherandomphysicalprocesses,soitisvulnerabletotheambientinterferenceandtheattack,andthusthesecurityofthecryptographyapplicationcanbethreat-ened.Toguaranteethequalityofthetruerandomnumber,thecurrentmaininternationalstandardsrequirethetruerandomnumbergenerator(TRNG)tobeprovidedwiththeonlineinspectiononthegeneratedrawrandomnumbers.However,thecurrentonlineinspectionismainlyimplementedbythemethodofsamplingstatistics,soithastheproblemsofcomplicatedimplementationandhugeresourceconsumption.Ontheotherhand,becauseofthestatisticmodelbiasandthedisturbanceontheentropysourceoutputdistribution,theexcessiveestimationhasbecomeacommonprobleminthecurrentonlinein-spectionmethod.Inthispaper,thecurrentwidelyappliedringoscillator-basedentropysourceisresearched.Byanalyzingthecauseandtheimpactoftheentropysourcecharacteristicvariation,theheterogeneousisomorphismcyclecountdiffer-enceispromptedtocharacterizetheentropysource,andwiththecalibrationofthevariantthresholdvalue,theonlinein-spectionmethod,withhighaccuracyandstrongreal-time,isestablished.Comparedwiththecurrentonlineinspectionmeth-ods,theproposedmethodhassignificantadvantagesofresourceconsumption,andthevariationofthenoisecomponents,aswellasthedisturbanceinductivecouplings,canbereflectedinrealtime,sotheinspectiononthecharacteristicsofTRNG,canbeeffectivelyimplemented.
作者：欧庆于 罗芳 褚潍禹Author：OUQing-yu LUOFang CHUWei-yu
作者单位：海军工程大学信息安全系,湖北武汉430033
刊名：电子学报 ISTICEIPKU
Journal：ActaElectronicaSinica
年，卷(期)：2023, 51(11)
分类号：TP309.1
关键词：真随机数发生器 熵源 在线监测 环境扰动 周期计数 Allan方差
Keywords：truerandomnumbergenerator entropysource onlinedetection disturbanceinenvironment cyclecount Allanvariance
机标分类号：TP311TN919G412
在线出版日期：2024年2月1日
基金项目：基于周期计数差的熵源在线监测研究[
期刊论文] 电子学报--2023, 51(11)欧庆于 罗芳 褚潍禹作为密码应用核心要素,真随机数发挥着不可替代的作用.为保证其质量,真随机数大多基于随机物理现象构造的熵源产生,这也使得其易遭受由环境引入或攻击者恶意施加的扰动影响,进而对密码应用安全产生威胁.为确保真随机数的...参考文献和引证文献
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