Сегодня в мире ведутся работы по созданию средств защиты персональных и секретных данных для различных видов устройств. Так и смарт-карты не останутся в стороне: учеными создано и протестировано аппаратное решение генератора истинно случайных чисел.
Ранее разработчики бились над созданием генератора случайных чисел (ГСЧ) в аналоговом исполнении, но сейчас все больше уделяется внимание созданию устройства в виде цифровой интегральной схемы. Как известно, ГСЧ это устройство, которое генерирует последовательности случайных чисел на основе измеряемых параметров протекающего физического процесса, как то тепловой шум, фотоэлектрический эффект, и другие квантовые явления. Боле того, необходима реализация устройства с минимальными размерами.
Так, группе ученых из Института Электроники, Связи и Информационных Технологий (ИЭСИТ) Королевского Университета Белфарта удалось создать генератор истинно случайных чисел (ГИСЧ), который работает на «эффекте случайных шумовых помех». Эффект возникает при переходе от метастабильного к бистабильному состоянию микросхемы. Например, выход генератора, подсоединен к одному из входов и может удерживаться в метастабильном состоянии, при этом на втором входе будет всегда уровень высокого напряжения - лог 1. Если же на входе оказывается уровень логического 0, на выходе может быть два состояния 0 и 1. Какой сигнал будет на выходе, зависит от условий смены истинного состояния на входе, включая шумы. И как известно, любой элемент имеет некоторые смещения, из-за которых формируется уровень напряжения либо выше, либо ниже искомого.
Было создано четыре образца ГИСЧ. Один реализован на базе ASIC и четырех транзисторов, а остальные на базе FPGA с помощью мультиплексора с инвертором в цепи обратной связи и вентиля «Исключающее ИЛИ» (XOR).
Все образцы прошли Diehard тест, который подразумевает набор статистических тестов для измерения качества набора случайных чисел, и тестирование в лаборатории ИЭСИТ. Проведенные испытания показали хорошие результаты.
