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QUAC-TRNG:在商品DRAM芯片中使用四行激活生成高通量真随机数

利用DRAM阵列模拟运算原理生成真随机数的新方法。该方法被称为QUAC-TRNG,是基于DRAM中四行激活的新原理。

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摘要
真正的随机数生成器(TRNG)对随机物理过程进行采样,为各种用例创建大量随机数,包括安全关键型加密原语、科学模拟、机器学习应用程序,甚至娱乐娱乐。不幸的是,并不是每个计算系统都配备了专用的TRNG硬件,这限制了此类系统的应用空间和安全保障。为了开放应用程序空间,并为绝大多数不需要专用TRNG硬件的计算系统提供安全保证,我们开发了QUAC-TRNG。

QUAC-TRNG利用了一个新的观察结果,即一个精心设计的DRAM命令序列快速连续地激活了四个连续的DRAM行。这种四重激活(QUAC)导致位线传感放大器在激活存储冲突数据的四行时不确定性地收敛到随机值,因为位线电压的净偏差未能满足可靠的传感边际。

我们实验证明QUAC可靠地生成来自一个主要DRAM制造商的136个商品DDR4 DRAM芯片的随机值。我们描述了如何在QUAC的基础上开发一个有效的TRNG (QUAC-TRNG)。我们使用NIST STS评估了TRNG的质量,发现QUAC-TRNG成功地通过了每项测试。我们的实验评估表明,QUAC-TRNG生成的真随机数吞吐量为3.44 Gb/s(每个DRAM通道),在基本版本和吞吐量优化版本上分别比最先进的基于DRAM的TRNG高出15.08倍和1.41倍。我们表明,QUAC-TRNG比最先进的技术更好地利用DRAM带宽,当将总线频率扩展到12 GT/s时,吞吐量可达到吞吐量优化基线的2.03倍。”

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v2 arXiv: 2105.08955
Ataberk Olgun, Minesh Patel, A. Giray Yağlıkçı, Haocong Luo, Jeremie S. Kim, Nisa bostancic, Nandita Vijaykumar, ojuz Ergin, Onur Mutlu
2021年5月。



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