Taiwani insenerid leiutasid väikese madala võimsustarbega memristoridel põhineva vooluahela, mis võib parandada Interneti ning nutitelefonide NFC (Near Field Communication) protokolli andmevahetuse turvalisust. Digitaalse andmeside turvalisus sõltub enamikel juhtudel juhusliku numbri generaatorist, mis on aga tänapäeval enamasti pseudojuhuslik. Memristori vooluahel suudab väljastata täiesti juhuslikke numbreid, tarbides selleks samas vähem voolu kui teised teadaolevad tehnoloogiad.
Takistuslik mälurakk asetseb transistori volframkontakti ning neelu (drain) vahel.
Memristorid ja takistuslikud RRAM muutmälud (resistive random-access memory) salvestavad erinevalt tavapärasele kulonilisel laengul põhinevatele mäluseadmetele andmeid takistuslikult. RRAM mälu on valmistatud elektroodide vahele surutud pinge abil varieeritava elektritakistusega komposiitmaterjalist.
Juhuarvu generaatori valmistamiseks kasutasid National Tsing Hua University (NTHU) teadlased kontakt-RRAM ehk CRAM (contact RRAM) mälu, mis on RRAM mälu eritüüp. Erinevalt enamikest RRAM mäluseadmetest on CRRAM valmistatud transistorist, mille neelus oleva volframkontakti vahele on pandud ränidioksiidist vahekihit. CRRAM bittide maatriksid on kompaktsemad kui enamik RRAM maatrikseid ning on ühilduvad standardete integraalsete loogikalülitusskeemide tootmisviisidega.
CRRAM mälu üksiku mälubiti vooluvahetus leiab aset väga väikese ristläbilõike pindalaga alal, mistõttu on seadmes kulgev vool ränioksiidis toimuva elektronide neeldumise ning vabanemise suhtes eriti tundlik. Nimetatud tundlikkus ongi juhuarvude generaatori tööprintsiibi aluseks.
„Neelus toimuvaid loomulikke voolufluktuatsioone ei saa ennustada, sest nende taga ei ole inimese loodud võrrand ega koodijupp. See tähendab, et meie seadmega on võimalik kasutuselolevaid krüptograafiameetodeid parandada, ” kommenteeris NTHU elektriteaduse dotsent Chrong-Jung Lin.
RRAM üksiku elektroodi kontaktpinna pindala on ligikaudu 80*80 nanomeetrit. Nõnda kitsa voolukanali tõttu moodustab juhtivus- ja keelutsooni elektronmüra seadme takistuse fluktuatsioonidest enam kui 10%. „Traditsiooniliste meetoditega genereeritud juhusignaalid erinevad foonist 1- 2%, mille võimendamisel võib saada ekslikke tulemusi,” ütles Lin.
Taiwani Industriaaltehnoloogia Instituudi (Industrial Technology Research Institute) teadlase Shy-Shyuan Sheu sõnul on Lini meeskonna arendatud seadme põhiline eelis madal võimsustarve.
Väike juhuarvu generaator oleks ideaalne NFC maksesüsteemides, kommenteeris Lin. Ent eraldiseisvana sobib seade vaid madala kiiruse ja voolutarbega süsteemidesse, näiteks autovõtmetesse ning ID kaartidesse, sest seade suudab bitte genereerida maksimaalselt sagedusega 1 kiloherts (103 Hz). Süsteemi tagasisidestamisel oleks võimalik saavutada kiirus enam kui 100 megahertsi (106 Hz). Inteli uus digitaalne juhuarvude generaator Bull Mountain suudab seevastu genereerida kiirusega 3 gigabitti sekundis, ent on mõeldud suurematele ja keerulisematele rakendustele.
Allikas: IEEE
Mitte keegi pole aga kirjutanud populaarteaduslikult lahti, et miks pseudojuhuslikud generaatorid halvad on.
Mille poolest pseudojuhuslikult genereeritud juhuslik arv ei sobi, aga “tõeliselt” juhuslikult genereeritud juhuslik arv aga sobib.
Küsimuse püstitus eeldab, et pseudojuhuslikud numbri/märgi/jne-seeriad on määratult halvad. Kvalitatiivne määratlus sõltub aga eesmärgist. Näiteks on pseudojuhuslikud arvud krüptograafilisest seisukohast mitte kõige paremad, sest neid on võimalik mingisugusele määratud (deterministlikule) jaotusele allutada, mis teeb pseudojuhuslikke algoritme kasutava turvalahenduse haavatavaks. Samas sobivad pseudojuhuslikud arvud eelmainitud omaduse tõttu näiteks aparatuuri kalibreerimiseks või selle korrasoleku kontrollimiseks.
Uku