Gerador de números aleatórios digital, reconfigurável, de baixa latência com...

O crescente número de dispositivos conectados à rede da internet das coisas (IoT) traz consigo também uma maior preocupação com a vulnerabilidade dos usuários. Geradores de números aleatórios tem um papel fundamental na proteção da comunicação homem-máquina ou máquina-máquina, sendo componentes indispensáveis nos hardwares dos dispositivos conectados. Porém, mais do que servir como geradores de chaves para encriptação e compressão de mensagens, há cada vez mais necessidade que estes dispositivos tenham a capacidade de detectar e corrigir qualquer viés induzido na saída, por fontes naturais como variação de temperatura ambiente e envelhecimento de componentes, ou forçadas por terceiros que desejam ter acesso ao dado transmitido garantindo um rápido reestabelecimento de uma conexão segura. Este trabalho apresenta um gerador de números aleatórios reconfigurável, com sistema de detecção e correção de viés desenvolvido em uma FPGA Altera Cyclone V. O projeto proposto utiliza como fonte de entropia o Jitter presente em osciladores em anel, realimentado através de um processador hospedeiro com sistema de aprendizado estatístico que garante reconfiguração da fonte de entropia. Resultados demostraram a capacidade de recuperação de até 87ms a 6KHz e um consumo de potência de 80mW do TRGN e 180mW do sistema de detecção e correção.

Título em Inglês

Low-latency reconfigurable true random number generator with bias correction and detection

Palavras-chave em Inglês

Random number generators
Reconfigurable
Low-latency
Bias detection and correction
Ring oscillator

Resumo em Inglês

The dramatic growth of the number of devices connected to the internet of things network (IoT) brings more concerns about the users’ vulnerability. Random number generators play an important role in the protection of human-to-machine and machine-to-machine communications, being crucial components in all connected devices. However, yet being useful as encryption keys generators and compressive sensing seeds even more is being required that these devices also have the capability to fast detect and correct bias variation introduced by natural sources, as temperature variation and electronic components aging, or introduced by undesirable third parties trying to get access to the transmitted data. This work presents a reconfigurable true random number generator (TRNG) built in with a lowlatency bias detection and correction method developed in a FPGA Cyclone V. The proposed system uses a ring oscillator based TRNG controlled by a statistical learning-based host processor. Results have shown correction capability up to 87ms at 6KHz. The measured power consumption of the TRNG and the bias correction HP is 80mW and 180mW respectively at 1.25V with a 18KHz throughput for three random channels.

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Data de Publicação

2020-03-27

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