D flip-flop based TRNG with zero hardware cost for IoT security applications

计算机科学 NIST公司 触发器 架空(工程) 嵌入式系统 计算机硬件 随机数生成 高级加密标准 CMOS芯片 现场可编程门阵列 加密 电子工程 工程类 计算机网络 算法 操作系统 自然语言处理
作者
Sajid Khan,Ambika Prasad Shah,Shailesh Singh Chouhan,Jai Gopal Pandey,Santosh Kumar Vishvakarma
出处
期刊:Microelectronics Reliability [Elsevier BV]
卷期号:120: 114098-114098 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.microrel.2021.114098
摘要

System-on-chips (SoCs) for the Internet of things (IoT) applications require hardware-based integrated random number generators for the secure transmission of information. However, they have limited hardware and power budget, which limits the use of on-chip dedicated True Random Number Generator (TRNG). In this work, a symmetric D flip-flop with integrated TRNG is proposed. The proposed architecture is implemented using a standard 40 nm CMOS technology. The post-layout simulation results show that it offers good randomness with low energy-per-bit. In addition, the circuit has passed all the tests of NIST without any post-processing. When compared with the conventional D flip-flop, it has almost negligible area overhead that is only 0.14%. An FPGA implementation is also presented as a proof of concept that confirms the simulation results. Advanced Encryption Standard (AES) key expansion algorithm is also implemented to demonstrate the dual usage of the proposed D flip-flop.

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