Kaotik Osilatör Girişli Adc Tabanlı Rastgele Sayı Üreteci

Abstract

Bu çalışmanın amacı kaotik osilatör girişli bir gerçek rastgele sayı üreteci tasarlamaktır. Kullanılan osilatör, parametreleri kontrol edilebilen, tümleştirmeye uygun ve yüksek frakanslarda çalışabilen türdendir. Tasarlanan rastgele sayı üreteci, literatürde sık kullanılan bir matematiksel modele uygun, analog/dijital dönüştürücü tabanlı bir yapıya sahiptir. Bu yapının özelliği, aynı modele uygun diğer yapılara göre daha hızlı çalışması ve kolay tasarlanabilir olmasıdır. Rastgele sayı üretecinin başarımını test etmek üzere, kaotik osilatör ve analog/dijital dönüştürücü tabanlı yapı, ayrık elemanlar kullanılarak gerçeklenmiştir. Sayı üretecinin çıkışından alınan veriler, National Institute of Standarts and Technology (NIST) kurumu tarafından geliştirilmiş, en geçerli testlerden biri olan NIST 800-22 testine tabi tutulmuştur. Üretecin testlerden başarıyla geçtiği görülmüştür. Literatürde bu testten geçen çok az sayıda yapının olması, tasarlanan üretecin başarısını göstermektedir. Kullanılan kaotik osilatörün çalışma frekansı, sayı üretecinin çıkış hızını doğrudan etkilemektedir. Bu sebeple osilatör devresi mümkün olduğunca yüksek frekanslarda çalışmalıdır. Spectre simülatörüyle yapılan benzetim sonucu, kaotik osilatörün çalışma frekansının 60 Mhz mertebesinde olduğu görülmüştür. Bu da rastgele sayı üretecinin çıkış hızının birkaç on Mbit/s mertebesinde olduğu anlamına gelir. Bunun yanı sıra, analog/dijital dönüştürücü tabanlı yapı, mevcut modele uygun olacak şekilde tümdevre olarak gerçeklendiğinde, ayrık tasarıma göre çok daha basit olarak gerçeklenebileceği unutulmamalıdır.

The purpose of this study is to design a chaotic oscillator input random number generator. The oscillator used has controllable parameters, is appropriate for IC design and can operate at high frequencies. The proposed random number generator, convenient with a mathematical model used frequently in literature, has an analog/digital convertor based structure. The specialty of this structure is that, it works faster and can be designed easier with respect to the other structures having the same model. In order to test the random number generator, the chaotic oscillator and the analog/digital convertor based structure are implemented using discerete components. The data got from the output of the number generator is tested by one of the most acceptable tests suite named NIST 800-22 which is developed by National Institute of Standarts and Technology (NIST). It is seen that the generator passed the tests succesfully. It shows the success of the designed generator that there is only a few number of generators passing the test in the literature. The operation frequency of the used oscillator affects directly the speed of the random number generator. For this reason, the oscillator must work at as high frequencies as possible. From Spectre Spice simulator, it is observed that the operating frequency of the oscillator is at the order of 60 Mhz which means that the output rate of the random number generator is at the order of tens of Mbit/s. Additionally, it must be noted that the analog/digital converter based structure can be implemented as an integrated circuit eaiser than the discrete design, still convenient with the same mathematical model.