%0 article
%A Иванюк А. А., 
%A Бурко Л. А., 
%T Генерирование детерминированных идентификаторов и случайных чисел на основе схемы конфигурируемого кольцевого осциллятора
%D 2025
%R 10.37661/1816-0301-2025-22-4-65-81
%J Информатика
%X Цели. Целью работы является рассмотрение особенностей функционирования цифровой схемы, анализирующей частоту выходного сигнала конфигурируемого кольцевого осциллятора в пределах фиксированного окна измерения.Методы. Используются методы синтеза и анализа цифровых устройств, в том числе на программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС), основы цифровой схемотехники, методы анализа случайных нормально распределенных величин.Результаты. Разработана цифровая схема регистрации периода конфигурируемого кольцевого осциллятора в зависимости от временного окна измерения и значения его конфигурации. Проведены экспериментальные исследования периодов вырабатываемых сигналов при реализации разработанной схемы на программируемых логических интегральных схемах FPGA Xilinx ZYNQ 7000. Показано, что при многократном повторении измерения периода для регистрирующего счетчика можно выделить три группы разрядов: группу G2 стабильных разрядов, значения которых остаются неизменными на протяжении всех измерений; группу G1 слабо стабильных разрядов, искажения которых незначительны, и группу G0 сильно нестабильных разрядов, вероятность искажения которых от измерения к измерению близка к 1. Было выдвинуто предположение, что группа разрядов G0 представляет собой оцифрованные значения шумовой составляющей значения измеряемого периода. Предполагается, что в силу наличия многих независимых компонентов схем конфигурируемого кольцевого осциллятора и цифрового регистратора, девиаций питающего напряжения, температуры кристалла и окружающей среды, ошибок квантования и др. данная шумовая составляющая нормально распределена. Аналитически было доказано, что нормально распределенная величина, квантованная многоразрядными двоичными числами, при определенных значениях математического ожидания m и среднеквадратического отклонения s порождает только две группы – G2 и G0. Доказано, что вероятность появления единичного символа на всех разрядах группы G0  близка к 0,5, а размерность группы можно оценить как 3+⌊log2 σ⌋ . Разряды группы G1 можно привести к группе G2 различными способами, в том числе методом максимального правдоподобия либо нормализацией значения каждого измерения до теоретически обоснованного разделения на группы G2 и G0. Значения разрядов группы G2 можно интерпретировать как детерминированный ответ на запрос, представляющий собой конфигурацию схемы кольцевого осциллятора в заданном окне измерения, формируя новый тип многоразрядных физически неклонируемых функций, обладающих высокой стабильностью. В свою очередь, разряды G0 могут быть использованы как однобитные источники случайных величин, распределение которых близко к равномерному, формируя основу для построения генераторов случайных чисел.Заключение. Полученные результаты могут быть применены во встроенных средствах обеспечения неклонируемой идентификации цифровых систем и генерации случайных данных. Применение синхронного двоичного счетчика в качестве схемы регистратора частоты конфигурируемого кольцевого осциллятора открывает новые возможности для построения многоразрядных схем физически неклонируемых функций с улучшенными показателями стабильности, уникальности и случайности.
%U https://www.academjournals.by/publication/20210