Σχεδίαση γεννητριών τυχαίων αριθμών χαμηλής κατανάλωσης ισχύος

• Κύριος συγγραφέας: Στάικος, Κωνσταντίνος
• Άλλοι συγγραφείς: Σερπάνος, Δημήτριος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2009
• Θέματα: Γεννήτριες τυχαίων αριθμών; Ταλαντωτής δακτυλίου; Random number generators; TRNG; Jitter; 519

Οι γεννήτριες τυχαίων αριθμών (ΓΤΑ) βρίσκονται στη ζωή του ανθρώπου εδώ και χιλιάδες χρόνια. Η πιο συχνή εφαρμογή τους είναι σε παιχνίδια που εμπεριέχουν τύχη, θεωρείστε για παράδειγμα το ζάρι που αποτελεί μια από τις πιο παλιές και πιο γνωστές γεννήτριες τυχαίων αριθμών. Ωστόσο με την πρόοδο της τεχνολογίας βρήκαν εφαρμογή και σε άλλους τομείς και κυρίως στην κρυπτογραφία, όπως για παράδειγμα στην ασφαλή μεταφορά δεδομένων στο διαδίκτυο ή στη διατήρηση της ασφάλειας ενός τοπικού δικτύου. Στα πλαίσια αυτής τη διπλωματικής θα δούμε τις κατηγορίες στις οποίες χωρίζονται οι ΓΤΑ καθώς επίσης και διάφορες πηγές τυχαιότητας γι’ αυτές. Στη συνέχεια θα επικεντρωθούμε στις Γεννήτριες Πραγματικά Τυχαίων Αριθμών και την εφαρμογή τους σε ολοκληρωμένα κυκλώματα όπως τα FPGA και θα δούμε κατάλληλες τεχνικές για την υλοποίηση τους. Έπειτα παρουσιάζουμε τη δομή και τη λειτουργία δύο γεννητριών που βασίζονται στην τεχνική που αξιοποιεί το jitter των ταλαντωτών. Η βασική τους διαφορά, η οποία κατ’ επέκταση επηρεάζει και το συνολικό σχεδιασμό, είναι ότι η μία έχει έναν αργό και ένα γρήγορο ταλαντωτή, ενώ η άλλη δύο γρήγορους ταλαντωτές. Στο στάδιο της υλοποίησης θα χρησιμοποιήσουμε τη γλώσσα περιγραφής υλικού VHDL και θα δούμε τη συμπεριφορά των σχεδιασμών μας όσον αφορά την επιφάνεια που καταλαμβάνουν και την ισχύ που καταναλώνουν για συγκεκριμένες τεχνολογίες FPGA. Επίσης θα ελέγξουμε τη στατιστική ποιότητα των ακολουθιών bit που παράγουν οι γεννήτριες μας για να επαληθεύσουμε την αποτελεσματική λειτουργία των σχεδιασμών μας. Τέλος θα συγκρίνουμε τις δύο ΓΠΤΑ που σχεδιάσαμε στους τομείς που μόλις αναφέραμε.