QRNG 엔트로피 입력을 활용한 FPGA 기반 NRBG 설계 및 난수 품질 검증

이 연구에서는 QRNG(Quantum Random Number Generator) IC에서 추출한 외부 엔트로피를 DRBG(Deterministic Random Bit Generator)의 입력(entropy input 및 nonce)으로 활용하고, 추가적인 비공개 외부 물리 노이즈 소스를 XOR 연산으로 결합한 NRBG(Non-deterministic Random Bit Generator)를 FPGA에 구현하였다. DRBG는 SHA-256 해시 연산기의 병렬 구조와 부분 파이프라인 삽입을 통해 약 10 Gb/s 처리 성능을 확보하였다. 생성된 난수는 PCIe 인터페이스를 통해 PC로 전송되며, PC 환경에서 NIST SP 800-22, NIST SP 800-90B, BSI AIS 31, Dieharder 등 국제 표준 검증 도구를 C#으로 포팅하여 직접 품질 검증을 수행하였다. FPGA–PC 연동 구조를 통해 고속 난수 생성과 표준 기반 검증을 단일 플랫폼 내에서 통합적으로 구현할 수 있음을 확인하였다.