Dijital kontrol edilebilir metastabiliti tabanlı gerçek rastgele sayı üreteci

Nesnelerin İnterneti (IoT) uygulamalarının ilerlemesi, iletişim ağlarının hızla büyümesini ve genişlemesini sağlamaktadır. İletişim ağları yalnızca bireyler arasında değil, aynı zamanda elektronik cihazlar arasında da meydana gelmektedir. Şifreleme ve şifre çözme işlemleri, bu ağlar arasındaki iletişimin özel ve güvenli tutulmasını sağlama sürecinde son derece kritik adımlardır. Bu işlemlerin etkinliğini önemli ölçüde etkileyen rastgele sayı üreteçlerine (RSU) olan ilgi sürekli olarak artmaktadır. Ayrıca, rastgele sayı üreteçlerinin kalitesi, verilerin gizliliğini ve güvenli iletişimin etkinliğini doğrudan etkilemektedir. Temelde iki RSU kategorisi vardır. Birincisi, daha düşük güvenliğe ihtiyaç duyan uygulamalarda kullanılan, deterministik RSU'lar olarak bilinen sözde rastgele sayı üreteçleridir. İkincisi, gerçek fiziksel gürültü kaynaklarını kullanan ve daha yüksek güvenlik standartları gerektiren uygulamalarda kullanılan gerçek rastgele sayı üreteçleridir (GRSU). Bu tezde, 130-nm CMOS teknolojisi kullanılarak dijital olarak kontrol edilen metastabilite tabanlı bir GRSU çekirdeği tasarlanmış ve üretilmiştir. 0 °C, 50 °C ve 70 °C sıcaklıklarda iki ayrı kırmıktan elde edilen ölçüm sonuçlarıyla tasarımın sağlamlığı gösterilmiştir. Önerilen GRSU, güvenilirliği ve endüstri standartlarına uygunluğu teyit edilmiş hem AIS 31 hem de NIST test kriterleri başarıyla sağlanmıştır. Ayrıca, tasarlanan GRSU çekirdeği ve önerilen bir kontrol algoritması da dahil olmak üzere tam bir GRSU tasarımı ve simülasyon sonuçları sunulmuştur. Bu tam GRSU IoT cihazlarında, güvenli iletişim sistemlerinde, akıllı kartlarda ve donanım kriptografik sistemlerinde kullanılmak üzere tasarlanmıştır. TRNG'nin dijital olarak kontrol edilen yapısı, uyarlanabilirlik ve dayanıklılık sağlayarak onu modern güvenlik uygulamaları için umut verici bir çözüm haline getirmektedir.