(57)【要約】本発明は、ノイズ信号を供給するノイズ信号生成装置（１０）と、ノイズ信号生成装置の出力部と、乱数生成器の出力部との間に接続されているサンプリング装置（１６）とを備える乱数生成器に関し、このサンプリング装置（１６）は、サンプルモードにおいてノイズ信号をサンプリングし、スタンバイモードにおいてはノイズ信号をサンプリングしない。乱数生成器は、変更制御信号を供給するための制御発振器（１８）をさらに備え、制御発振器の変更制御信号の周波数は、ノイズ信号の周波数と厳密には相関していない。乱数生成器は、サンプリング装置をサンプルモードに設定する絶縁設備（２０）をさらに備えている。
2004518224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノイズ信号を供給するためのノイズ信号生成装置（１０）と、
上記ノイズ信号生成装置の出力部と乱数生成器の出力部との間に接続されているサンプリング装置（１６）と、
変更信号を制御発振器出力部に供給するための制御発振器（１８）と、
第１制御入力部（２０ａ）、第２制御入力部（２０ｂ）、および、１つの出力部（２０ｃ）を有するイネーブル装置（２０）とを備え、
上記サンプリング装置（１６）がサンプリング状態の場合、上記ノイズ信号はサンプリングされ、そしてサンプリング装置（１６）が静止状態の場合、ノイズ信号はサンプリングされず、
上記制御発振器の変更信号の周波数は、ノイズ信号の周波数と厳密には相関しておらず、
上記第１制御入力部（２０ａ）は、ノイズ信号、または、該ノイズ信号から導出される信号を受信するために配置されており、
上記第２制御入力部（２０ｂ）は、発振器出力部信号、または、該発振器出力部信号から導出される信号を受信するために配置されており、
上記イネーブル装置（２０）の上記出力部（２０ｃ）において、出力信号を生成可能であり、この出力信号によって、サンプリング装置（１６）を静止状態からサンプリング状態に切り替えることができ、
上記イネーブル装置（２０）は、第１制御入力部（２０ａ）における信号が第１誘因状態であり、その後、第２制御入力部（２０ｂ）における信号が第２誘因状態である場合に、出力信号を生成するために配置されている乱数生成器。
【請求項２】
上記イネーブル装置（２０）は、１サンプリング周期の後、出力信号を自発的に生成するように配置されており、該出力信号によって、上記サンプリング装置（１６）は静止状態にされる、あるいは、
上記サンプリング装置（１６）は、所定のサンプリング周期の後、自発的に静止状態に戻るように配置されている請求項１に記載の乱数生成器。
【請求項３】
上記イネーブル装置（２０）は、第１誘因状態に対して、第１制御入力部（２０ａ）における信号の立ち上がり形式で応答し、かつ、
第２誘因状態に対して、第２制御入力部（２０ｂ）における信号の立ち上がり形式で応答するように配置されている請求項１または２に記載の乱数生成器。
【請求項４】
さらに、入力部と出力部とを有する周波数分割器（２２）を備え、
上記周波数分割器（２２）の入力部は、上記ノイズ信号生成装置（１０）の出力部と連結しており、
上記周波数分割器の出力部は、イネーブル装置（２０）に対してノイズ信号から導出される信号を供給するために、上記第１制御入力部（２０ａ）と連結しており、
上記ノイズ信号から導出される信号は、周波数を有しており、当該周波数は、周波数分割器（２２）の分割比率に応じて、ノイズ信号の周波数の割合と一致している請求項１〜３のいずれかに記載の乱数生成器。
【請求項５】
上記周波数分割器（２２）の分割比率は、１：５０〜１：１５０の範囲内である請求項４に記載の乱数生成器。
【請求項６】
上記制御発振器出力部における変更信号の周波数は、ノイズ信号から導出される信号の周波数の範囲内である請求項４または５に記載の乱数生成器。
【請求項７】
ノイズ信号生成装置（１０）が、
ノイズ信号波形を供給するための出力部を有するノイズ源（１２）と、
制御入力部と信号出力部とを有する制御可能な発振器（１４）とを備え、
上記ノイズ源（１２）の出力部は、制御可能な発振器（１４）の制御入力部と接続されている請求項１〜６のいずれかに記載の乱数生成器。
【請求項８】
上記周波数分割器（２２）は、デジタル計数器を備える請求項４に記載の乱数生成器。
【請求項９】
上記ノイズ信号生成装置（１０）は、デジタルノイズ信号を供給する請求項１〜８のいずれか１項に記載の乱数生成器。
【請求項１０】
ノイズ信号、またはノイズ信号から導出される信号は、最大周波数と最小周波数とを有し、
上記制御発振器（１８）の変更信号の周波数は、ノイズ信号、またはノイズ信号から導出される信号の最小周波数よりも大きい請求項１〜９のいずれか１項に記載の乱数生成器。
【請求項１１】
ノイズ信号を供給する工程（１０）と、
サンプリング状態が存在する場合に、ノイズ信号をサンプリングする工程、および静止状態が存在する場合に、ノイズ信号をサンプリングしない工程と、
ノイズ信号の周波数と厳密には相関していない周波数を有する制御変更信号を供給する工程（１８）と、
ノイズ信号またはノイズ信号から導出される信号が、第１誘因状態であり、その後、制御変更信号が、第２誘因状態である場合に、サンプリング状態の信号を発信する工程とを含む乱数を生成する方法。
【請求項１２】
請求項１〜１０に記載の乱数生成器を備えるスマートカード。
【発明の詳細な説明】
本発明は、乱数生成器、特に、暗号アプリケーションと共に使用できる乱数生成器に関するものである。
【０００１】
乱数を必要とする多数の技術分野がある。これらの分野としては、例えば、確定系物理的プロセス（ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｒｉｓｃｈｅ ｐｈｙｓｉｋａｌｉｓｃｈｅ Ｐｒｏｚｅｓｓｅ）に関する乱数を用いたシミュレーションを挙げられる。シミュレーションの様々な値をランダムに変更することにより、極大値および極小値において「捕らえられ」てしまったシミュレーション工程（ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｖｅｒｆａｈｒｅｎ）を、そこから抜け出させることができる。従って、全体の最大値または全体の最小値を最終的に見い出せる可能性が高くなる。
【０００２】
また、ハードウエアまたはソフトウエアの試験にも、同様に乱数が使用される。乱数が必要となるのは、生じる全てのデジタル信号ベクトルを試験できない場合であり、この場合には、系統的に生成されていないランダムな信号ベクトルによってシステム性能を調査することとなる。
【０００３】
乱数生成器にとって非常に重要な応用は、暗号化である。現在の暗号化方法は、ランダム鍵に基づいており、このランダム鍵は、符号化されるデータと同じ長さである必要がある。その安全性は、鍵のランダム性に直接関係している。一般的に、乱数を基礎として、暗号化パターンのための鍵を生成する必要がある。なぜなら、乱数は、潜在的なアタッカーが推測できない唯一のものだからである。このことは、対称符号化方法と非対称符号化方法との双方に当てはまる。大抵の対称符号化方法では、ランダムに生成されるビット配列を、鍵として使用する。非対称符号化方法では、大抵の場合、鍵の構造がより複雑である。例えば、ＲＳＡ鍵は、多数の素数（桁の大きな素数）を基礎としており、これら多数の素数を、秘密にしておく必要がある。これら乱数は、素数を生成するために、使用されるものである。これらは、例えば、素数を連続的に検索するための初期数（Ｓｔａｒｔｚａｈｌ）を提供するために使用できる。
【０００４】
乱数のほかの応用、および、乱数の生成についての一般的な概要は、「高品質物理乱数生成器」（”Ａ Ｈｉｇｈ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒａｎｄｏｍ Ｎｕｍｂｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ”， Ｍ． Ｄｉｃｈｔｌ および Ｎ． Ｊａｎｓｓｅｎ， ユーロスマート安全性会議事録（Ｅｕｒｏｓｍａｒｔ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ−Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ）マルセイユ、２０００年、２７７〜２７８ページ）に公開されている。
【０００５】
米国特許第４，８５５，６９０号（Ｕ．Ｓ．−Ｐａｔｅｎｔ Ｎｒ．４，８５５，６９０）に、乱数生成器が記載されている。この乱数生成器は、出力変数として、可変周波数を有する発振器の出力信号のサンプリング値を使用する。このような回路を図３に示す。乱数生成器は、アナログ発振器３００、電圧制御されたデジタル発振器４００、典型的なフィリップフロップ回路を有する論理回路５００、クロック発振器６００、中央処理ユニット（ＣＰＵ）７００、および、サンプリング装置８００を備えている。アナログ発振器３００は、三角形状の信号を生成する。この三角形状の信号は、電圧制御されたデジタル発振器４００の制御入力部に格納される。電圧制御されたデジタル発振器の出力信号のサンプリングは、論理回路５００がサンプリング装置をサンプリング状態にすることにより実施される。サンプリング状態では、乱数生成器の出力部に、ＶＣＯ４００の出力信号の実際の値が存在している。これと比較して、切り替え装置が静止状態のとき、出力部には信号が存在している。従って、サンプリング装置は、２つの条件が満たされる場合、論理回路によってサンプリング状態にされる。第１条件は、ＣＰＵ７００がイネーブル信号（Ｅｎａｂｌｅ−Ｓｉｇｎａｌ）を出力することである。第２条件は、クロック発振器の出力信号が、特定の状態、例えば、立ち上がり（ａｎｓｔｅｉｇｅｎｄｅ Ｆｌａｎｋｅ）であることである。従って、ＣＰＵがイネーブル信号を出力する場合、すなわち、乱数生成器を活性化する、つまりスイッチオンするという要求をＣＰＵが受け取った場合に、ひと繋がりのランダムな出力値が生成される。乱数生成器の出力部におけるランダムな数値の周波数は、クロック発振器６００の周波数に正確に一致している。なぜなら、論理回路５００が、サンプリング装置８００を次のように駆動するように配置されているからである。すなわち、論理回路５００は、クロック発振器の出力信号が特定の状態の場合、出力部にサンプリング値が常に提供されるように、サンプリング装置８００を駆動する。しかし、同時に、このことは、出力値の周波数、または、サンプリングの時間的な制御が、アナログ発振器３００の周波数、または、デジタルＶＣＯ４００の周波数と無関係であるということを意味している。出力部サンプリング値は、クロック発振器と常に同じ周波数であり、この場合、アナログ発振器３００の周波数、または、デジタルＶＣＯ４００の周波数を、乱数生成器の出力部において、サンプリング値の数列で認識することはもはやできない。
【０００６】
出力部サンプリング値の周波数が、アナログ発振器または電圧制御されたデジタル発振器の周波数と無関係であることが、全ての場合に望ましいわけではない。例えば、支払いカード（Ｇｅｌｄｋａｒｔｅｎ）では、ランダム源（Ｚｕｆａｌｌｓｑｕｅｌｌｅ）として使用される発振器が、あまりに頻繁にサンプリングされ過ぎて、その結果、得られる値が強く相関している場合、相当数のアプリケーションの安全性が危険にさらされる。アタッカーは、クロック発振器６００の周波数を上昇させることができる場合、このような過度に頻繁なサンプリングを意図的に実施できる。この脅威は、特に、チップカードシステムの場合に、現実味がある。なぜなら、このチップカードシステムは、大抵の場合、外部から格納されるクロックによって作動しているからである。
【０００７】
しかし、他方では、発振器３００および４００の周波数が上昇する場合、サンプリング周波数も上昇し、その結果、現存の資源は、乱数生成のデータ率がより高いことによって、よりよく利用される。
【０００８】
本発明の目的は、既存の機能をできるだけ利用するが、ランダム源が過度にサンプリングされることによって安全性が低下することを防止した、乱数生成器、乱数の生成方法、またはスマートカードを提供することである。
【０００９】
この目的は、請求項１に記載の乱数生成器、請求項１１に記載の乱数の生成方法、および、請求項１２に記載のスマートカードにより達成される。
【００１０】
本発明は、制御可能な発振器を大抵の場合は有しているノイズ信号生成装置の機能が、次のような場合に、最適に利用されるという認識に基づいている。すなわち、ノイズ信号生成装置の出力信号、つまり、典型的には制御可能な発振器の出力信号を、乱数生成器の出力信号の周波数に影響を与えるために使用する場合に、ノイズ信号生成装置の機能が最適に利用される。特に、ノイズ信号生成装置が、制御可能な発振器を備える場合、出力周波数を調整できる制御領域を予め備えている、このような発振器の制御機能を利用することにより、クロック発振器を駆動するための周波数制御を、完全に、または少なくとも部分的に省くことができる。
【００１１】
ただし、ノイズ信号生成装置は、電圧制御発振器を備えていないにもかかわらず、クロック発振器を周波数に基づいて完全に制御できる場合、乱数生成器の出力信号の周波数が、ノイズ信号生成装置の出力信号の周波数に応じる一方、乱数生成器の出力信号の瞬間位相（Ａｕｇｅｎｂｌｉｃｋｓｐｈａｓｅ）のみは、制御発振器によって特定されることが長所である。制御発振器が、乱数生成器の出力信号のための周波数決定機能をもはや持たなくなった後、例えば、制御発振器の安定性に関する制御発振器への要求は、非常に低くなる。従って、コストの低い方法で、例えば、スマートカード自体に、簡単でコストの安い手段を用いて、クロック発振器を収容できる。外部回路からのクロック信号を受信するための外部端子は、もはや必要なく、その結果、スマートカードは、他の入力部が１つ少ない。ただし、これに伴い、できるだけ少数の入力部および出力部を有するスマートカードを提供する試みがなされる。これにより、スマートカードを完全に手中にしている、潜在的なアタッカーが、例えば、クロック入力部をなんらかの方法で使用して、暗号化アルゴリズムを解号しようと新しく試みることを防止する。特に、暗号プロセッサの安全技術的に非常に重要な核心部分である乱数生成器は、できるだけよく保護されるべきである。
【００１２】
本発明の乱数生成器は、ノイズ信号生成装置、および、サンプリング装置を備え、このサンプリング装置は、ノイズ信号生成装置の出力部と乱数生成器の出力部との間に接続されている。サンプリング装置がサンプリング状態の場合、ノイズ信号がサンプリングされ、サンプリング装置が静止状態の場合、ノイズ信号はサンプリングされない。乱数生成器は、さらに、変更信号を制御発振器出力部に供給するための制御発振器を備え、この場合、制御発振器出力部における変更信号の周波数は、ノイズ信号の周波数に厳密には相関しておらず、ノイズ信号と無関係であることが理想的である。最後に、乱数生成器は、第１および第２制御入力部と、１つの出力部とを有するイネーブル装置（Ｆｒｅｉｓｃｈａｌｔｅｉｎｒｉｃｈｔｕｎｇ、自由切り替え装置）を備えている。この場合、第１制御入力部は、ノイズ信号またはノイズ信号から導出される信号を受信するために配置されており、第２制御入力部は、発振器出力信号または発振器出力信号から導出される信号を受信するために配置されている。イネーブル装置の出力部は、出力信号を生成でき、この出力信号により、サンプリング装置は、静止状態からサンプリング状態へと切り替えられる。イネーブル論理（Ｆｒｅｉｓｃｈａｌｔｌｏｇｉｋ）は、特に、第１入力部の信号が第１誘因状態（ｅｒｓｔｅｒ Ｔｒｉｇｇｅｒ−Ｚｕｓｔａｎｄ、第１トリガー状態、第１起動状態）であり、次に、第２入力部の信号が第２誘因状態（第２トリガー状態）である場合にのみ出力信号を生成するために、スイッチオフされている。
【００１３】
従って、乱数を生成するための本発明の構想は、サンプリング装置の頻繁に繰り返される２段階イネーブルである。この場合、「外部」枠を、ノイズ信号またはノイズ信号から導出される信号が決定し、一方、サンプリングの「内部」枠を、制御発振器が特定する。このことは、言い換えれば、制御発振器の周波数が、ノイズ信号またはノイズ信号から導出される信号の周波数と同じであるか、あるいは、それより大きい場合、ノイズ信号またはノイズ信号から導出される信号の周期毎に、サンプリング値が生成されることを意味している。このことは、言い換えれば、出力信号の周波数、つまり、サンプリング値の周波数は、ノイズ信号の周波数、または、ノイズ信号から導出される信号の周波数に応じているが、サンプリング値の瞬間位相、つまり、ノイズ信号またはノイズ信号から導出される信号の１周期におけるサンプリング値の状態は、クロック発振器により特定されることを同じく意味している。
【００１４】
本発明の構想により、ノイズ信号生成装置の周波数制御機能を利用できる。すなわち、出力部サンプリング値の平均周波数を変更する必要がある場合、例えば、ノイズ信号生成装置にあるＶＣＯは、ただ異なるようにバイアスされる（ｖｏｒｇｅｓｐａｎｎｔ）。
【００１５】
出力部サンプリング値のランダム性は、制御発振器の変数の瞬間位相により改善される。上記のような実施から分かるように、乱数生成器の出力部の出力部サンプリング値は、従来技術での場合のように定数の瞬間周波数を有しておらず、平均値においてのみ定数である、変化する瞬間的周波数を有している。しかし、このことは、大抵の暗号化アプリケーションにおいて、意味がない。なぜなら、これは１と０との数列次第であり、デジタル信号の相当する傾斜（Ｆｌａｎｋｅｎ、ｅｄｇｅ、端部）の間の間隔には関係ないからである。定数の周波数を有する出力部サンプリング値が予測される場合、出力部サンプリング値を周波数によって均一化するための他のメモリー回路（バッファー）は、本発明における乱数生成器の出力部の下流側に接続されていない。
【００１６】
本発明の好ましい実施例を、以下に、添付の図を参照して詳しく説明する。
【００１７】
図１は、本発明の乱数生成器のブロック図を示す。図２は、図１に示す乱数生成器の機能を説明するためのタイムチャートを示す。図３は、公知の乱数生成器のブロック図を示す。
【００１８】
本発明の乱数生成器は、ノイズ信号生成装置１０を備えている。このノイズ信号生成装置１０は、ノイズ源１２と制御可能な発振器１４とを備えていることが有利である。この発振器１４は、回路を簡易化するため、電圧制御発振器として実施されている。しかし、基本的に、どの他の制御可能な発振器も使用できる。
【００１９】
ノイズ源として、例えば、出力信号が強く増幅されている熱ノイズ抵抗器、ショットノイズ（Ｓｃｈｒｏｔｒａｕｓｃｈｅｎ）を強く増幅する遮断方向のダイオード、強くノイズを発生するトランジスタ、あるいは、相対的にランダムに変化する出力信号波形（Ａｕｓｇａｎｇｓｉｇｎａｌｆｏｒｍ）を生成する、アナログまたはデジタル回路のような任意の回路を使用できる。ただし、ノイズ源１２の出力信号と、ＶＣＯ１４の出力信号との双方とも、完全にノイズィ、すなわち、統計学的に、完全に、ランダムに分散されている必要はない。このような信号波形（Ｓｉｇｎａｌｖｅｒｌａｕｆ）は、妥当な手段（ｕｂｅｒｓｃｈａｕｂａｒｅｎ Ｍｉｔｔｅｌ）によって生成するのが比較的困難であるが、このこと以外は、ある程度のランダム性でも十分であり、その結果、すべての擬似ノイズ源なども使用できる。ただし、使用される専門用語では、「ノイズ信号」という表現を、最適に分散された確率を有する理想的なノイズ信号に制限するものではない。その代わり、「ノイズ信号」という表現は、最適な確率分散は示していないが、大抵のアプリケーションのために十分な、ある最小程度の（ｇｅｗｉｓｓｅｎ ｍｉｎｉｍａｌｅｎ Ｇｒａｄ、ある程度最小の、ある最小次数の）ランダム性または予測不可能性を示す変更信号をも含んでいる。
【００２０】
本発明の乱数生成器は、サンプリング装置１６をさらに備えている。このサンプリング装置１６は、簡単に表示するため、入力部と、出力部と、制御入力部とを有する標準的なスイッチとして、図１に示されている。このサンプリング装置は、最も簡単な場合、２つの状態、すなわち、乱数生成器の出力部に信号が存在しない静止状態、（この状態を図１に示す）、または、装置１６のスイッチが閉じていることにより表すことができ、その結果、乱数生成器の出力部に出力信号が存在しているサンプリング状態になることができる。
【００２１】
本発明の乱数生成器は、制御発振器１８をさらに備えている。この制御発振器１８は、変更信号を発振器出力部に供給する。この場合、制御発振器の変更信号の周波数は、ノイズ信号の周波数と厳密には相関していない。変更信号とノイズ信号とは、相互に独立していることが理想的である。
【００２２】
図１に示す乱数生成器は、イネーブル論理としても示されるイネーブル装置２０をさらに備えている。
【００２３】
このイネーブル装置２０は、第１入力部２０ａ、第２入力部２０ｂ、および、出力部２０ｃを備えている。
【００２４】
図１に示すように、制御発振器１８の出力部は、第２入力部２０ｂと接続されている。
【００２５】
イネーブル論理２０の第１入力部２０ａは、図１に破線で示すように、ノイズ信号生成装置１０の出力部と、あるいは、図１に実線で表すように、周波数分割器２２の出力部と直接接続されていてもよい。
【００２６】
イネーブル論理２０の第１入力部２０ａが、ＶＣＯの出力部と直接接続されている場合、イネーブル論理は、その第１入力部を介して、ノイズ信号生成装置の出力部においてノイズ信号を受信する。これに対して、周波数分割器２２が、ノイズ信号生成装置の出力部とイネーブル論理の第１入力部２０ａとの間に接続されている場合、イネーブル論理は、その第１入力部を介して、ノイズ信号を直接受信せず、ノイズ信号から導出される信号を受信する。
【００２７】
ただし、通常の周波数分割器の出力信号は、入力部信号と同期して流れるが、それ相応に低下された周波数を有している。従って、周波数分割器の出力信号は、周波数分割器の入力信号に応じており、この場合、当然、周波数分割器の出力信号の周波数は、周波数分割器に入力される信号の周波数に対応している。
【００２８】
以下に、図２を参照して、本発明の乱数生成器の機能を説明する。
【００２９】
図２では、第１行目に、例として、ノイズ信号の流れを示す。図２から分かるように、ノイズ信号は、一連のデジタル値でもよい。このデジタル値は、「１」または「０」のどちらかでもよい。ただし、ノイズ信号は、必ずしもデジタルノイズ信号である必要は無く、ノイズ信号の振幅が、変動周波数に伴って最大の正の値と最小の負の値との間を変動するアナログノイズ信号でも同じようによい。
【００３０】
第２行目３２に、周波数分割器２２（図１）の出力信号をプロットする。第３行目３４に、制御発振器１８（図１）の出力信号を示す。最後の行３６に、イネーブル論理２０（図１）の出力信号をプロットする。
【００３１】
次に、イネーブル論理の出力信号は、０の値である。このことは、サンプリング装置が、その静止状態であること、すなわち、乱数生成器の出力部に、信号が存在しないことを意味しており、周波数分割器の出力信号が、時点ｔ１のときに、「０」から「１」へ移行するまでずっとこのままである。イネーブル論理の出力部もまだ「０」のままである。制御発振器の出力信号が、時点ｔ２のときに、同じく、論理値「０」から論理値「１」に移行するまでこのままである。従って、時点ｔ１のときに、第１入力部２０ａにある信号、すなわち、周波数分割器の出力信号は、第１誘因状態である。時点ｔ１に続いて時点ｔ２のときに、イネーブル論理２０の第２制御入力部２０ｂにある信号も、その誘因状態に達する。次に、イネーブル論理２０ｃの出力信号は、高い状態である。このことは、サンプリング装置がそのサンプリング状態になり、その結果、図２に示す例では乱数生成器の出力部に、図２のサンプリング値４０により示すように「０」が出力される。従って、図２に示す例では、乱数生成器が、出力部に「０」を出力する。図２にＴで示す短いサンプリング周期の後、サンプリング装置１６（図１）は、再びその静止状態に戻る。すなわち、スイッチが再び開かれ、乱数生成器は、新しいサンプリング値を再び出力できる。このことは、同じく、周波数分割器の出力信号が、まず、正の傾斜（端部）を示し、次に、制御発振器の出力信号が、同じく、正の傾斜を有している場合にのみ生じる。それゆえ、制御発振器の周波数が、周波数分割器の出力信号の周波数よりも低いということを条件に、乱数生成器は、周波数分割器の出力信号が論理値高状態である場合には常に、サンプリング値を出力するということが分かる。このことは、出力部サンプリング値の平均周波数が、周波数分割器の出力信号の周波数に等しいということを同じく意味している。周波数分割器の出力信号の周波数は、実施されているように、ノイズ信号の周波数から導出されている。図２から、明らかとなる、制御発振器の周波数の選択に応じて、サンプリング値は、周波数分割器の出力信号の立ち上がった後すぐ生じてもよいが、あるいは、分割器の出力信号の周波数が立ち下がる（ｆａｌｌｅｎｄｅｎ Ｆｌａｎｋｅ）直前に生じてもよい。
【００３２】
サンプリング値の瞬間位相、すなわち、周波数分割器の出力信号に関連し、それゆえ、ノイズ信号そのものにも関連しているノイズ生成機の出力信号の瞬間位相は、制御発振器により特定される。
【００３３】
ただし、図２では、周波数分割器の分割器比率を、例えば、１：５とし、この場合、制御発振器の周波数は、周波数分割器の出力信号の周波数よりも明らかに大きい。このことは、乱数生成器の出力部サンプリング値は、周波数分割器の出力信号の１周期においてのみ生成され、この１周期は、最大で制御発振器出力部信号の周期持続期間に等しいことを意味している。この場合、制御発振器の出力信号の立ち上がりは、周波数分割器の出力信号の立ち上がりの前に直接生じる必要がある。この場合、制御発振器の出力信号の次の立ち上がりの際に、出力部サンプリング値がまず生成される。
【００３４】
ノイズ信号の周波数に応じて、任意の分割器比率を設定できる。この場合、本発明の好ましい実施例では、分割器比率１：１００が選択される。周波数分割器の出力信号に関して、できるだけ大きな位相範囲を評価できるように、制御発振器の出力信号の周波数を、周波数分割器の出力信号の周波数よりも数パーセント上の値に設定することがさらに好ましい。
【００３５】
前述の箇所で、第１誘因状態および第２誘因状態は、それぞれ、当該信号の立ち上がりであることを説明したが、例えば、立ち下がり、または、一方の信号の立ち上がり、他方の信号の立ち下がりとすることもできる。なお、回路がアナログに作動している場合には、上記した立ち上がり・立ち下がりの代わりに、誘因状態として、特定の正または負の電圧値、あるいは、時間の機能として導出される特定の値を使用できることは明らかである。このことによって、全体的な操作方法は何も変わらないが、イネーブル論理の具体的な設計には影響がでる。このイネーブル論理は、例えば、フリップフロップ、比較器、および／または論理ゲートにより構成される構造でもよい。
【００３６】
以上のように、本発明によれば、ノイズ生成装置に、サンプリングされる制御可能な発振器を備えることが好ましい。しかし、サンプリングの周波数は、制御発振器により決定されるのではなく、定数の分割因数を有する周波数分割器によって、発振器の出力部においてノイズ信号から導出されることが好ましい。あるいは、周波数分割を省くこともできる。この場合、ノイズ信号は、イネーブル論理を直接「起動する（Ｓｃｈａｒｆｍａｃｈｅｎ）」ために使用される。
【００３７】
それゆえ、周波数分割により得られた信号は、サンプリング工程を直接引き起こさない。サンプルは、周波数分割がサンプリング工程を発動、または、「起動」した後、制御発振器の次の傾斜により引き起こされ、この制御発振器の周波数は、ノイズ信号生成装置の周波数とは無関係である。従って、サンプリングを行うための周波数は、ノイズ信号生成装置の周波数に対応している。ノイズ信号の周期持続期間に関する、一連の出力部サンプリング値の位相位置だけが、ノイズ信号生成装置の出力部における変更信号の周波数とは無関係である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の乱数生成器のブロック図である。
【図２】
図１に示す乱数生成器の機能を説明するためのタイムチャートである。
【図３】
知られている乱数生成器のブロック図である。
【符号の説明】
１０    ノイズ信号生成装置
１２    ノイズ源
１４    電圧制御発振器
１６    サンプリング装置
１８    制御発振器
２０    イネーブル装置
２０ａ  イネーブル装置の第１制御入力部
２０ｂ  イネーブル装置の第２入力部
２０ｃ  イネーブル装置の出力部
２２    周波数分割器
３０    ノイズ信号
３２    周波数分割器の出力信号
３４    制御発振器の出力信号
３６    イネーブル論理の出力信号
４０    サンプリング値
３００  アナログ発振器
４００  デジタルＶＣＯ
５００  論理回路
６００  クロック発振器
７００  ＣＰＵ
８００  サンプリング装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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