Lumina Blocks
Güvenlik ve kriptografi
Önizleme · v0.1.0

LM-DRBG

Deterministik rastgele bit üreteci

  • SP 800-90A CTR_DRBG
  • Türetme fonksiyonlu AES-256
  • Tahmin direnci
  • Her yolda sağlık testleri

LM-DRBG, FPGA ve SoC tasarımlarına deterministik rastgele bit üretimi sağlayan bir kriptografi bloğudur.

Motor, NIST SP 800-90A bölüm 10.2.1'e göre CTR_DRBG'yi gerçekler; blok şifreleyici olarak AES-256 kullanır ve bölüm 10.3.2'deki blok şifreleyici türetme fonksiyonunu içerir. Kişiselleştirme dizisiyle başlatmayı, ek girdiyle yeniden tohumlamayı, tahmin direncini ve her uzunlukta üretim isteğini destekler.

Blok, üreticiden bağımsız SystemVerilog olarak teslim edilir ve AMD, Altera ve Efinix cihazlarında aynı kaynaktan derlenir. Bilinen cevap (known-answer) sağlık testleri her reset'ten sonra ve talep üzerine çalışır; testler geçene kadar çıkış engellenir. Hızlı entegrasyon için ANSI C sürücüleri sağlanır.

Ölçülmüş FPGA sonuçları

Ürün top'ı, bağlam dışı (out of context) ve hedef saatte kısıtlanmış olarak. AMD ve Efinix LUT, Altera ALM raporlar; ikisi hiçbir zaman birleştirilmez.

CihazKonfigürasyonMantıkFFBellekDSPFmax
Altera Agilex 3A3CW135BM16AE6S · quartus-pro 26.1.1AXIS_W=32, SBOX_STYLE=0, SEED_BLK=83.564 ALM6.3041 Kb M20K0271,3 MHzhedef 265
AMD Kintex UltraScale+xcku3p-ffva676-1-e · vivado 2026.1AXIS_W=32, SBOX_STYLE=0, SEED_BLK=84.848 LUT3.2310 BRAM0341,8 MHzhedef 300
AMD Kintex UltraScale+xcku3p-ffva676-1-e · vivado 2026.1AXIS_W=32, SBOX_STYLE=1, SEED_BLK=83.971 LUT3.0778 BRAM0326,8 MHzhedef 300
Efinix Titanium Ti375Ti375N1156 · efinity 2026.1AXIS_W=32, SBOX_STYLE=0, SEED_BLK=88.605 LUT3.02922 RAM0338,4 MHzhedef 300

Özellikler

Mekanizma

  • NIST SP 800-90A bölüm 10.2.1, AES-256 ile CTR_DRBG
  • Bölüm 10.3.2 blok şifreleyici türetme fonksiyonu
  • Başlatmada kişiselleştirme dizisi
  • Yeniden tohumlamada ve üretimde ek girdi
  • Tahmin direnci: üretimden önce zorunlu yeniden tohumlama
  • Her bayt uzunluğunda üretim isteği

Sağlık ve güvence

  • Bölüm 11.3'e göre instantiate, generate ve reseed için bilinen cevap testleri
  • Testler her reset bırakılışından sonra ve talep üzerine çalışır
  • Testler geçene kadar çıkış engellenir
  • Sağlık testi hatasında alarm mandalı ve kesme
  • Reseed sayacı zorunlu tutulur: tohum ömrünü aşan bir üretim isteği karşılanmaz, reddedilir

Entegrasyon

  • AMBA AXI4-Lite kontrol ve iki AXI4-Stream veri arayüzü
  • Entropi kendi stream'inden girer, rastgele veri kendi stream'inden çıkar
  • Yanıtların bir sonu vardır: N baytlık bir istek, tlast ile tam olarak N bayt üretir
  • İki teslim top'ı: eksiksiz AXI ürünü ya da kendi yapınız için yalın mekanizma
  • ANSI C sürücüsü, UVM RAL, IP-XACT, SystemRDL register tanımı

Uygulamalar

  • Simetrik ve post-kuantum kriptografi için anahtar üretimi
  • Nonce, IV ve salt üretimi
  • Kimlik doğrulama protokollerinde challenge üretimi
  • Dolgu ve körleme (blinding) değerleri
  • Tohumlanmış bir kaynaktan tekrarlanabilir, standartlara izlenebilir rastgele bitlere ihtiyaç duyan her sistem

Blok diyagramı


Arayüzler

ArayüzTürGenişlikTaşıdığı
s_axilAXI4-Lite slave32 bityetenekler, kontrol, komut, durum, alarmlar, sayaçlar
s_axis (tohum)AXI4-Stream sinkAXIS_Wentropi girdisi, kişiselleştirme dizisi, ek girdi
m_axis (rastgele)AXI4-Stream sourceAXIS_W, tkeep, tlastüretilen bitler
irqseviye1 bittamamlanma, alarm

Yanıt stream'inin bir sonu vardır. Çağıran belirli sayıda bayt ister ve tam olarak onu alır; son aktarımda tlast bulunur, uzunluk tam aktarım sayısına denk gelmiyorsa tkeep son aktarımı belirtir. Deterministik bir üreteci fiziksel bir gürültü kaynağından ayıran fark budur ve arayüzde görülür.


Güvenlik ve güvence

Sağlık testleri isteğe bağlı değildir ve ertelenmez. Bilinen cevap testleri her reset bırakılışından sonra ve talep üzerine instantiate, generate ve reseed fonksiyonlarında çalışır. SP 800-90A bölüm 11.3.1'in istediği gibi testler geçene kadar veri çıkışı engellenir: testler her DRBG fonksiyonunda ilk kullanımdan önce yapılır.

Bir hata alarmı mandallar. Durum bir register'da görünür, kesmeyle bildirilir ve mekanizma çıkış üretmeyi reddeder.

Reseed sayacı zorunlu tutulur. Tohum ömrünü aşan bir üretim isteği karşılanmaz, reddedilir; standardın sınırı bir yazılım geleneği değil, donanımın davranışıdır.

Tahmin direnci istek bazında kullanılabilir ve üretimden önce yeniden tohumlamayı zorunlu kılar.

Entropi kaynağı entegratöre aittir. Bu blok deterministik bir üreteçtir: başlatmasında iddia ettiği güvenlik gücünde entropi girdisi gerektirir. LM-TRNG böyle bir kaynaktır. Yetersiz bir kaynakla tohumlanan bir DRBG'nin çıkışı, incelenerek iyi bir çıkıştan ayırt edilemez; bu yükümlülüğün varsayılmak yerine burada açıkça yazılmasının nedeni budur.

Güç analizi saldırılarına karşı önlem yoktur. Maskeleme ya da rastgeleleştirilmiş çizelge uygulanmamıştır.


Konfigürasyon

ParametreTürEtkisi
SEED_BLKelaborationtohum materyali tamponlama
AXIS_Welaborationstream genişliği
SBOX_STYLEelaborationyerine koyma gerçeklemesi: bellek ya da mantık
tahmin direnciçalışma zamanıistek bazında
kişiselleştirme / ek girdiçalışma zamanıtohum stream'i üzerinden
top seçimielaborationeksiksiz AXI ürünü ya da yalın mekanizma

Kaynaklar ve performans

Her hedef cihaz için kaynak kullanımı ve maksimum saat frekansı bağlam dışında (out of context) ölçülür ve bu sayfadaki ölçülmüş sonuçlarda hedef bazında yayımlanır. AMD ve Efinix satırları LUT, Altera satırları ALM raporlar; ikisi hiçbir zaman birleştirilmez.

Üretim hızı AES motorunun temposunu izler: arka arkaya sürekli olarak her on dört saatte bir 128 bit blok.


Teslimat içeriği

Öğeİçerik
RTLparametrik, üreticiden bağımsız SystemVerilog
Modelçevrim doğruluğunda C++ modeli
Register'larSystemRDL kaynağı ve üretilmiş altı dışa aktarım
DoğrulamaUVM RAL, formal property wrapper'ları, CAVP vektör sürücüleri
Yazılımüretilmiş başlık dosyası ve JSON ile ANSI C referans sürücüsü
PaketlemeIP-XACT, IEEE 1685-2022
Gerçeklemeher FPGA üreticisi için çalıştırılabilir akış script'i, dosya listesi, SDC
Dokümantasyonentegrasyon kılavuzu ve LM-TRNG ile birlikte kullanım notu

Gizlilik ayarları

Bu sitenin neleri kullanabileceğini seçin. Kararınızı her sayfanın altındaki Gizlilik ayarları bağlantısından dilediğiniz zaman değiştirebilirsiniz.

Sitenin çalışması için gerekenler ve burada yaptığınız seçimin kaydı. Kayıt tarayıcınızda tutulur; çerez kullanılmaz.

Her zaman açık

Ziyaretleri saymamıza ve hangi sayfaların işe yaradığını görmemize olanak tanır; reklam ya da siteler arası takip içermez. Şu anda hiçbir analitik aracı kullanmıyoruz, yani seçiminiz ne olursa olsun hiçbir şey yüklenmez.

Çerez politikası · Gizlilik politikası