Academic Journal
Моделирование генерации цифрового шума
| Title: | Моделирование генерации цифрового шума |
|---|---|
| Publisher Information: | ООО Цифра, 2023. |
| Publication Year: | 2023 |
| Subject Terms: | сигнал, белый шум, моделирование, случайная величина, структура, генератор шума, кольцевой генератор, modelling, random variable, физически неклонируемая функция, оценка качества сигнала, noise generator, signal quality evaluation, noise source, источник шума, structure, ring oscillator, physically unclonable function, signal, white noise |
| Description: | Работа посвящена анализу структурных моделей генерации цифрового шума. В статье представлен ряд моделей формирования генерации цифрового шума как средства защиты информации. Представлены структурные схемы на основе кольцевых генераторов, линейных регистров сдвига с обратными связями. В качестве аналогов приводятся физически неклонируемые функции, выполненные на базе кольцевых генераторов импульсов с линией задержки на основе мультиплексоров; гибридных генераторов; на основе алгоритма Box-Muller; на основе кольцевого генератора с метастабильным состоянием и приведена модель на базе FPGA. Приводится описание способов оценки качества генерируемых последовательностей, в частности уточняются графические тесты анализа псевдослучайных последовательностей. В работе приводится результат исследования выбранной структуры генератора цифрового шума на базе кольцевых генераторов. Генератор случайной последовательности на основе кольцевых генераторов синтезирует сигнал с определенной частотой. Частота сигнала в каждом кольцевом генераторе зависит от задержки сигнала в каждом инвертирующем элементе и может быть немного разной в разных кольцевых генераторах из-за небольших отклонений в параметрах элементов. Показаны результаты графических тестов: гистограмма распределения последовательности случайных чисел; распределение элементов последовательности случайных чисел на плоскости; побитовая автокорреляционная функция случайной последовательности; символьная автокорреляционная функция случайной последовательности. The work is dedicated to the analysis of structural models of digital noise generation. The article presents a number of models of digital noise generation as a means of information protection. Structural schemes based on ring oscillators, linear shift registers with feedbacks are presented. As analogues the physically unclonable functions made on the basis of ring pulse generators with delay line on the basis of multiplexers; hybrid generators; on the basis of Box-Muller algorithm; on the basis of ring oscillator with metastable state and a model on the basis of FPGA are given. A description of the methods for evaluating the quality of generated sequences is given, in particular, graphical tests for analysing pseudo-random sequences are specified. The work presents the result of research on the selected structure of the digital noise generator based on ring oscillators. The ring oscillator based random sequence generator synthesizes a signal with a certain frequency. The frequency of the signal in each ring oscillator depends on the signal delay in each inverting element, and may be slightly different in different ring oscillators due to small deviations in the element parameters. The results of graphical tests are demonstrated: histogram of the distribution of a sequence of random numbers; distribution of elements of a sequence of random numbers on a plane; bit-by-bit autocorrelation function of a random series; symbolic autocorrelation function of a random sequence. Международный научно-исследовательский журнал, Выпуск 11 (137) 2023 |
| Document Type: | Article |
| Language: | Russian |
| DOI: | 10.23670/irj.2023.137.24 |
| Rights: | CC BY |
| Accession Number: | edsair.doi...........50f1d415dbc7b3bbdf0b92f6907d5422 |
| Database: | OpenAIRE |
| DOI: | 10.23670/irj.2023.137.24 |
|---|