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FMS-Berichte (Mai 2021)
(2021)
Dieser Bericht entstand auf Initiative der Studierenden des 2020 neu gegründeten Masterstudiengangs „Elektro- und Informationstechnik (MEI)“, die an der Pflichtlehrveranstaltung „Forschungsmethoden und Seminar (FMS)“ im Wintersemester 2020/21 teilnahmen.
Diese Lehrveranstaltung hat das Ziel, systematisch an das wissenschaftliche Arbeiten, speziell die Wissenschaftskommunikation, heranzuführen.
Daher war geeignete Literatur zu einem individuellen Thema zu recherchieren, Veröffentlichungen auf ihre Relevanz hin zu beurteilen und letztendlich eine eigene Ausarbeitung basierend auf der Literaturrecherche zu erarbeiten und diese in einem Vortrag zu präsentieren.
Parallel dazu erfolgte im Theorieteil die entsprechende Hinführung zu den verschiedenen Elementen der Wissenschaftskommunikation:
• Bedeutung der Wissenschaftskommunikation für die Arbeit der Ingenieure in Forschung und Entwicklung
• Literaturrecherche, Suchmaschinen, Sichtung und Analyse vorhandener Publikationen, Bewertung der Qualität aufgefundener Fachliteratur, Auswahl geeigneter Materialien für die eigene Arbeit
• Aufbereitung und Darstellung der recherchierten technischer Inhalte in Form einer seitenanzahlbegrenzten wissenschaftlichen Ausarbeitung
• Einhalten formaler Randbedingungen bzgl. Strukturierung, einschl. Bildnachweise und Zitationsstile
• Peer-review-Prozess bei wertschätzender Beurteilung der Leistung anderer
• Publikumsangepasstes Aufbereiten komplexer fachlicher Inhalte mit hochschulöffentlicher Präsentation der Ergebnisse
• Führen mündlicher wissenschaftlicher Diskurse
Nachdem die Masterstudierenden in der Regel über noch keine eigene
wissenschaftliche Forschungserfahrung bzw. -inhalte verfügen, lag der wählbare Schwerpunkt der Literatursuche auf der Bearbeitung von vorgegeben aktuellen technischen oder gesellschaftspolitischen Forschungsthemen.
In times of digitalization, the encryption and signing of sensitive data is becoming increasingly important. These cryptographic processes require large quantities of high-quality random numbers. Which is why a high-performance random number generator (RNG) is to be developed. For this purpose, existing concepts of RNGs and application standards are first analyzed. The proposed approach is to design a physical true random number generator (PTRNG) with a high output of random numbers. Based on this, the development begins with the analog part of the RNG, the noise signal source and a suitable amplifier for the analog noise signal. Therefore, a special noise diode from Noisecom and an amplifier from NXP were chosen and analyzed in different measurements. From the results of the measurements, it can be concluded that both components are suitable for use in the RNG.
The security of modern cryptographic applications depends on the quality of their random number generators (RNGs). While physical true random number generators (PTRNGs) provide high-quality randomness, their performance is often insufficient for high-throughput applications. On the other hand, deterministic random number generators (DRNGs) offer better speed but lack true randomness. This paper presents an approach to developing a high-performance PTRNG. The research focuses on optimizing the digitization of analog noise signals. For this purpose, an ADC was selected that can digitize analog signals at a high clock rate. The functionality of the ADC could be verified by digitizing reference signals. Preliminary results by digitizing the analog noise signal demonstrates the feasibility of the proposed approach, but highlight challenges in achieving good results for Min-Entropy.