随着大数据时代的到来，各种信息安全问题以及隐私数据泄露事件层出不穷，给人们的生活造成了极大的安全隐患及诸多不便。密码技术为此类问题提供了有力的安全防护，而高质量的随机数在保密系统中的作用更是举足轻重，通过提取电路中的物理随机源来产生随机数的数字真随机数发生器由于具有不可预测性，保证了输出的随机数质量，为密码系统的安全性提供了有力保障。　　本文讨论了多种随机数发生器的熵源机制，提出了两种新型的数字真随机数发生器，基于不同的熵源，使用不同的研究方法分析了其输出特性，具体地　　一方面：首先分析了基于瞬时效应环形振荡器的熵源产生机制及物理随机模型，在FPG A上进行电路实现并验证了作者给出的模型。随后借鉴瞬时效应环形振荡器中的周期重启机制，提出了一种输出独立的基于经典环形振荡器的新型真随机数发生器方案；同时对该熵源给出了随机模型用以评估输出的熵，并进一步给出了在该熵源结构下要满足安全性所需要的设计参数。然后实现该结构，对输出进行内部随机数检测并通过了德国BSI公司发布的AIS31标准测试。最后再给出了一种针对经典环形振荡器等传统熵源的熵率改进方案。　　另一方面：布尔混沌理论的研究为真随机数发生器的设计开辟了新方向，提供了新的设计思路。本文根据混沌布尔网络的设计要求，提出一种基于混沌布尔网络的新型真随机数发生器。本文分析了混沌熵源的产生机制，设计出对应的采样电路及硬件后处理电路。对熵源进行仿真建模，表明分段线性微分方程建模与实际情况相接近，并给出部分设计参数，建模可用于电路在流片实现时布局布线等的设计参考。在多种FPG A开发板上实现了该真随机数发生器，观察熵源节点输出信号并对其输出特性进行功率谱密度、自相关性及李雅普诺夫指数分析，接着与已提出的布尔网络熵源进行对比，说明本结构具有稳定的振荡特性，网络动态不随网络节点数变化而发生改变。最后通过对后处理输出的随机性进行美国国家标准技术研究所发布的SP800-22标准、中华人民共和国密码行业标准GM/T0005-2012及AIS31标准检测，说明其具有非常好的统计特性，可作为安全的随机数。　　本文设计的两种数字真随机数发生器均在开发板上进行了实现，给出了分析方法，为数字真随机数发生器的设计提供了理论及实验参考。