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公開番号2025021824
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-14
出願番号2023125809
出願日2023-08-01
発明の名称乱数生成装置、乱数生成方法、及び電子制御装置
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人,個人
主分類G06F 7/58 20060101AFI20250206BHJP(計算;計数)
要約【課題】真正乱数が十分な不確定性を有していない場合も、乱数の出力を継続すること。
【解決手段】統計テスト部26における、エントロピ源22からのエントロピの統計的テストの結果が「NG」である場合、シード生成部44において、エントロピプール部42から提供される追加エントロピに基づいて、シードが生成される。そして、第1PRNG部46は、そのシードに基づいて、乱数を生成する。このように、乱数生成装置1は、統計的テストの結果が「NG」で、エントロピの不確定性が確保されていないことに応じて、HSM乱数ではなく、追加エントロピに基づくシードを使用して乱数が生成されるように構成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１エントロピ源（２２）において、物理的現象から生成した真正乱数である第１エントロピに少なくとも基づいて、第１乱数を生成する第１乱数生成部（２４、２８、４４、４６）と、
第２エントロピ源（３０）から取得した第２エントロピに基づいて、第２乱数を生成する第２乱数生成部（４２、４４、４６）と、
前記第１エントロピについて、エントロピとしての不確定性が確保されているか否かを判定する判定部（２６）と、を備え
前記判定部によって不確定性が確保されていると判定された場合に、前記第１乱数生成部によって第１乱数が生成され、前記判定部によって不確定性が確保されていないと判定された場合、前記第２乱数生成部によって第２乱数が生成されるように構成された乱数生成装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記第１乱数生成部は、
シードを内部状態の初期値として使用して、内部状態に応じた疑似乱数を生成するとともに、次の内部状態を決定する第１疑似乱数生成部（４６）を備え、
前記第１乱数は、前記第１エントロピに基づくシードを前記第１疑似乱数生成部に与えることにより、前記第１疑似乱数生成部によって生成される、請求項１に記載の乱数生成装置。
【請求項３】
前記第１乱数生成部は、
前記第１疑似乱数生成部に与えるシードを生成するシード生成部（４４）を備え、
前記第１乱数は、前記第１エントロピ及び第２エントロピに基づいて前記シード生成部によって生成されるシードを前記第１疑似乱数生成部に与えることにより、前記第１疑似乱数生成部によって生成される、請求項２に記載の乱数生成装置。
【請求項４】
前記第１乱数生成部は、
シードを内部状態の初期値として使用して、内部状態に応じた疑似乱数を生成するとともに、次の内部状態を決定する第１疑似乱数生成部（４６）と、
前記第１疑似乱数生成部とは別の第２疑似乱数生成部（２８）と、を備え、
前記第１エントロピに基づくシードが、前記第２疑似乱数生成部に与えられ、
前記第１乱数は、前記第２疑似乱数生成部によって生成される乱数に基づくシードを、前記第１疑似乱数生成部に与えることにより、前記第１疑似乱数生成部によって生成される、請求項１に記載の乱数生成装置。
【請求項５】
前記第１乱数生成部は、
前記第１疑似乱数生成部に与えるシードを生成するシード生成部を備え、
前記第１乱数は、前記第２疑似乱数生成部によって生成される乱数と前記第２エントロピとに基づいて前記シード生成部によって生成されるシードを前記第１疑似乱数生成部に与えることにより、前記第１疑似乱数生成部によって生成される、請求項４に記載の乱数生成装置。
【請求項６】
前記シード生成部は、２つの入力からシードを生成する際に、暗号学的ハッシュ関数を使用する、請求項３又は５に記載の乱数生成装置。
【請求項７】
前記第１疑似乱数生成部は、前記第１乱数生成部と前記第２乱数生成部とで共用され、
前記第２乱数は、前記第１疑似乱数生成部に、前記第２エントロピに基づくシードを与えることにより、前記第１疑似乱数生成部によって生成される、請求項２乃至５のいずれか１項に記載の乱数生成装置。
【請求項８】
前記第２エントロピに基づいてシードが連続して作成される回数を、所定回数に制限する制限部（Ｓ１４２、Ｓ１４６、Ｓ１４８）をさらに備える、請求項７に記載の乱数生成装置。
【請求項９】
前記第２エントロピは、フリーランタイマのタイマ値、ＡＤ変換器の変換値、制御学習値の少なくとも１つに基づいて生成される、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の乱数生成装置。
【請求項１０】
前記第２エントロピは、前記ＡＤ変換器の変換値が所定の値となるごとに取得された、前記フリーランタイマのタイマ値に基づいて生成される、請求項９に記載の乱数生成装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、乱数を生成する乱数生成装置及び方法、並びに乱数生成装置を備えた電子制御装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、コンピューティングデバイスにおいてエントロピを生成するための方法が開示されている。この方法では、第１の繰り返しタイマを第１の周波数に設定し、第２の繰り返しタイマを第２の周波数に設定する。そして、予め定められた数の第１のビットを第１のエントロピソースから第１の周波数で収集し、特定の数の第２のビットを第２のエントロピソースから第２の周波数で収集する。収集された第１のビット及び第２のビットは、それぞれ疑似乱数生成器に提供される。疑似乱数生成器は、第１のビット及び第２のビットを使用してシード処理を行う。
【０００３】
このように、特許文献１の方法では、エントロピソースを複数設け、疑似乱数生成器が、これらのエントロピソースから収集した第１のビット及び第２のビットを使用してシード処理を行う。従って、例えば、第１のエントロピソースがセキュリティ侵害されても、他のエントロピソースのビットをシード処理して生成された暗号鍵によって暗号化されたメッセージは解読され得ない。そのため、盗聴者による、すべてのメッセージの解読を防ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－２８７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、より完全な乱数を生成する必要がある場合、真正乱数生成器が用いられることがある。真正乱数生成器は、ダイオードや抵抗などで発生する熱雑音、無線通信路のノイズ、同位体の放射性崩壊など、物理的なソースにおける予測できない物理現象による乱雑性を利用して乱数を生成する。
【０００６】
しかし、真正乱数は、時として、出現するビットの頻度に偏りが生じたり、同じビットが連続して生成されたりする可能性もある。このため、真正乱数生成器により生成される真正乱数が、エントロピとしての十分な不確定性を有しているか否かを検査するために、統計的なテストが行われることがある。そして、真正乱数が統計的なテストをパスした場合、例えば、生成した真正乱数をシードとして擬似乱数生成器によって疑似乱数を生成し、生成した疑似乱数を用いて、例えば暗号化などの乱数を使用する機能が実行される。
【０００７】
一方、真正乱数が統計的なテストをパスしない場合、疑似乱数生成器にシードが提供されないため、擬似乱数生成器によって乱数が生成されない可能性がある。なお、特許文献１のように、エントロピソースが複数設けられていても、各エントロピソースから異なる周波数でビットの収集を行っている場合、同様の問題が生じる可能性がある。つまり、いずれかのエントロピソースから収集されたビットがシードとして不適であると、他のエントロピソースからシードに用いるビットが収集されるまで、疑似乱数生成器は乱数を生成できない可能性がある。このような場合、乱数を使用する機能の実行が不可能となってしまう虞がある。
【０００８】
本開示は、上述した点に鑑みてなされたものであり、真正乱数が十分な不確定性を有していない場合も、乱数の出力を継続することが可能な乱数生成装置及び方法、並びに乱数生成装置を備えた電子制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本開示による乱数生成装置は、
第１エントロピ源（２２）において、物理的現象から生成した真正乱数である第１エントロピに少なくとも基づいて、第１乱数を生成する第１乱数生成部（２４、２８、４４、４６）と、
第２エントロピ源（３０）から取得した第２エントロピに基づいて、第２乱数を生成する第２乱数生成部（４２、４４、４６）と、
第１エントロピについて、エントロピとしての不確定性が確保されているか否かを判定する判定部（２６）と、を備え
判定部によって不確定性が確保されていると判定された場合に、第１乱数生成部によって第１乱数が生成され、判定部によって不確定性が確保されていないと判定された場合、第２乱数生成部によって第２乱数が生成されるように構成される。
【００１０】
電子制御装置は、上述した乱数生成装置を備えるように構成される。
（【００１１】以降は省略されています）

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