bsuirДоклады БГУИРDoklady BGUIR1729-76482708-0382БГУИР10.35596/1729-7648-2025-23-5-75-82bsuir-4210Research ArticleСтатьиУправление метастабильным состоянием элемента памяти с целью генерации случайных данныхControl of the Metastable State of a Memory Element for the Purpose of Random Data GenerationКайкыМ. Н.KaikyM. N.

Кайкы Михаил Николаевич, магистр техн. наук,

220013, Минск, ул. П. Бровки, 6.

Тел.: +375 29 386-91-82.

Kaiky Mikhail Nikolaevich, M. Sci. (Tech.), 

6, P. Brovki St., Minsk, 220013.

Tel.: +375 29 386-91-82.

kaikymykhailo@gmail.comИванюкА. А.IvaniukA. A.

Иванюк А. А., д-р техн. наук, проф., проф. каф. информатики,

Минск.

Alexander A. Ivaniuk, Dr. Sci. (Tech.), Professor, Professor at the Department of Computer Science, 

Minsk.

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроникиBelarusian State University of Informatics and Radioelectronics2025291020252357582Copyright © Кайкы М.Н., Иванюк А.А., 20252025Кайкы М.Н., Иванюк А.А.Kaiky M.N., Ivaniuk A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.bsuir.by/jour/article/view/4210

Предлагается новая схема построения генераторов истинно случайных последовательностей с использованием блока управления источниками случайности. В качестве источника случайности рассмат ривается обобщенный управляемый бистабильный элемент, для которого предложена логическая модель на основе управляемых инверторов с обратной связью. Установлено, что переход бистабильного элемента в состояние метастабильности возможен независимо от его внутренней структуры. Метастабильное состояние выражается в осцилляции выходного сигнала с уникальной частотой, что в дальнейшем позволит генерировать непредсказуемые случайные последовательности. Созданная программная модель управляемого бистабильного элемента на языке SystemVerilog в процессе тестирования доказала свою состоятельность.

A new scheme for constructing truly random sequence generators using a randomness source control unit is proposed. A generalized controlled bistable element is considered as a source of randomness, for which a lo gical model based on controlled feedback inverters is proposed. It is established that the transition of a bistable element to a metastable state is possible regardless of its internal structure. The metastable state is expressed in oscillation of the output signal with a unique frequency, which will further allow generating unpredictable random sequences. The created software model of a controlled bistable element in the SystemVerilog language proved its viability during testing.

управляемый бистабильный элементгенератор истинно случайного числафизически неклонируемая функцияаналитическая модельcontrolled bistable elementtrue random number generatorphysically unclonable functionanalytical modelАвторы выражают искреннюю благодарность резиденту ПВТ компании «Инженерный Центр Ядро», которая является одним из центров разработки YADRO, за предоставленное оборудование для проведения экспериментов в рамках работы совместной учебной лаборатории с Белорусским государственным университетом информатики и радиоэлектроники.The authors express their sincere gratitude to the HTP resident company “Engineering Center Yadro”, which is one of the YADRO development centers, for providing equipment for conducting experiments within the framework of the joint educational laboratory with the Belarusian State University of Informatics and Radioelectronics.ReferencesSilicon Physical Random Functions / B. Gassend [et al.] // Proc. of the 9th ACM Conference on Computer and Communications Security (CCS ’02). 2002. P. 148–160.Silicon Physical Random Functions / B. Gassend [et al.] // Proc. of the 9th ACM Conference on Computer and Communications Security (CCS ’02). 2002. P. 148–160.Иванюк, А. А. Физическая криптография и защита цифровых устройств / А. А. Иванюк, C. C. Заливако // Доклады БГУИР. 2019. № 2. С. 50–58.Иванюк, А. А. Физическая криптография и защита цифровых устройств / А. А. Иванюк, C. C. Заливако // Доклады БГУИР. 2019. № 2. С. 50–58.Физические генераторы случайных чисел для применения в СКЗИ, не содержащих сведения, составляю щие государственную тайну: ТС 26.4.001–2019.Физические генераторы случайных чисел для применения в СКЗИ, не содержащих сведения, составляю щие государственную тайну: ТС 26.4.001–2019.Refillable PUF Authentication Protocol for Constrained Devices / A. Desuert [et al.] // Journal of Ambient Intelligence and Smart Environments. 2022. Vol. 14. P. 1–18.Refillable PUF Authentication Protocol for Constrained Devices / A. Desuert [et al.] // Journal of Ambient Intelligence and Smart Environments. 2022. Vol. 14. P. 1–18.Кайкы, М. Н. Исследование стабильности промышленной SRAM памяти, используемой для неклонируемой идентификации / М. Н. Кайкы, А. А. Иванюк // Информационные технологии и системы 2022 (ИТС 2022): матер. Междунар. науч. конф., Минск, 23 нояб. 2022 г. Минск: Белор. гос. ун-т информ. и радиэлек., 2022. С. 79–80.Кайкы, М. Н. Исследование стабильности промышленной SRAM памяти, используемой для неклонируемой идентификации / М. Н. Кайкы, А. А. Иванюк // Информационные технологии и системы 2022 (ИТС 2022): матер. Междунар. науч. конф., Минск, 23 нояб. 2022 г. Минск: Белор. гос. ун-т информ. и радиэлек., 2022. С. 79–80.Иванюк, А. А. Физически неклонируемая функция типа АРБИТР с нелинейными парами путей / А. А. Иванюк, А. Ю. Шамына // Системный анализ и прикладная информатика. 2023. № 1. С. 54–62.Иванюк, А. А. Физически неклонируемая функция типа АРБИТР с нелинейными парами путей / А. А. Иванюк, А. Ю. Шамына // Системный анализ и прикладная информатика. 2023. № 1. С. 54–62.Kumar, S. S. The Butterfly PUF: Protecting IP on Every FPGA / S. S. Kumar // Proc. IEEE International Workshop on Hardware-Oriented Security and Trust (HOST’2008). USA, CA: Anaheim, 2008. P. 67–70.Kumar, S. S. The Butterfly PUF: Protecting IP on Every FPGA / S. S. Kumar // Proc. IEEE International Workshop on Hardware-Oriented Security and Trust (HOST’2008). USA, CA: Anaheim, 2008. P. 67–70.Kacprzak, T. Analysis of Oscillatory Metastable Operation of an RS Flip-Flop / T. Kacprzak // IEEE Journal of Solid-State Circuits. 1988. Vol. 23, No 2. P. 260–266.Kacprzak, T. Analysis of Oscillatory Metastable Operation of an RS Flip-Flop / T. Kacprzak // IEEE Journal of Solid-State Circuits. 1988. Vol. 23, No 2. P. 260–266.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.