Digitally controllable metastability-based true random number generator
Dijital kontrol edilebilir metastabiliti tabanlı gerçek rastgele sayı üreteci
- Tez No: 955907
- Danışmanlar: PROF. DR. UĞUR ÇİLİNGİROĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yeditepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 83
Özet
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.
Özet (Çeviri)
The advancement of Internet of Things (IoT) applications is driving the rapid growth and expansion of communication networks. Communication networks occur not only among individuals but also between electronic devices. The operations of encryption and decryption are extremely critical steps in the process of ensuring that communication across these networks is kept private and safe. Interest in random number generators (RNGs), which significantly impact the effectiveness of these operations, is consistently on the rise. In addition, the quality of random number generators directly affects the confidentiality of data and the effectiveness of secure communication. There are fundamentally two categories of RNGs. The first is pseudo-random number generators (PRNGs), known as deterministic RNGs, which are used in applications needing lower security. The second is true random number generators (TRNGs), which use real physical noise sources and are used in applications requiring higher safety standards. In this thesis, a digitally controlled metastability-based TRNG core is designed and fabricated using 130-nm CMOS technology. The measurement results, obtained from two separate chips at 0 °C, 50 °C, and 70 °C, demonstrate the robustness of the design. The TRNG successfully passes both AIS 31 and NIST test criteria, confirming its reliability and compliance with industry standards. Additionally, a complete TRNG design and its simulation results including the TRNG core and a proposed control algorithm is presented. It is designed for use in IoT devices, secure communication systems, smart cards, and hardware cryptographic systems. The digitally controlled nature of the TRNG ensures adaptability and resilience, making it a promising solution for modern security applications
Benzer Tezler
- Pure tone audiometer design
Saf ton odyometre tasarımı
YUSUF ARPAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Bilim ve TeknolojiBoğaziçi ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMED ÖZKAN
- PIC mikrodenetleyici ile yapay sinir ağı donanım modülü
Artificial neural network hardware module using PIC microcontrollers
ULVİ BAŞPINAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolMarmara ÜniversitesiElektronik-Bilgisayar Eğitimi Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. HASAN HÜSEYİN ÇELİK
- Monolithic microwave integrated circuit phase shifters
Tek tabanlı mikrodalga entegre devre faz kaydırıcıları
MEHMET ERİM İNAL
Yüksek Lisans
İngilizce
1997
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CANAN TOKER
- Channel estimation for spatial media-based modulation
Uzaysal ortam-tabanlı modülasyon için kanal kestirimi
AKİF KABACI
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ALİ ÇIRPAN
- Tarihi ahşap yapıların onarımı için kural tabanlı yaklaşım: Göğceli Cami örneği
Rule based approach for historical timber structure: case of Göğceli Mosque
MEHMET SALİH ÖZALP
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MİNE ÖZKAR KABAKÇIOĞLU