随着区块链技术的快速发展与网络支付的广泛应用,便捷的信息网络在为人们生产生活带来方便的同时,也蕴藏着不可忽视的安全隐患。对于安全协议与密码学的进一步研究也迫在眉睫。而真随机数在信息安全领域发挥着核心且不可替代的作用,随着随机数发生器的使用场景越来越宽泛,对于真随机数发生器小型化、可移植、易部署等性能提出了更高的要求。为此,本文提出了两种数字真随机数发生器。其一,受到基于TERO的重启机制的真随机数发生器设计的启发,本文提出一种应用传统经典环形振荡器“低频采高频”方式的重启机制真随机数发生器,其具有纯数字电路实现,可移植性高等优点。分析了其随机性来源,对熵源建立了数学模型,进行熵评估。并且针对电路重启中空闲时间提出了一种输出速率提高的改进方法。提出了一种基于异或的真随机数发生器输出熵率提高方法,并给出了证明。最后在FPGA上实现了所设计结构,采集输出通过NIST SP800-22标准,国密GM/T0005-2012标准与AIS31标准安全性测试。其二,基于随机布尔网络理论与布尔混沌理论本文提出了一种的纯数字电路实现真随机数发生器。介绍了布尔混沌的定义并且给出了真随机数发生器逻辑门网络稳定进入布尔混沌状态的证明。基于所提出的熵源结构,设计了包括后处理电路与采样电路在内的真随机数发生器整体设计结构。介绍了两种针对混沌布尔网络仿真建模方法,并且在Matlab与Simulink工具箱中进行了仿真实验。在FPGA上实现了该结构,并且将波形图与仿真结果进行对比分析。通过采集FPGA输出进行自相关性、功率谱密度、李雅普诺夫指数的计算。说明了本结构输出具有低相关性、谱线宽、混沌性强的特点。最后采集输出比特通过NIST SP800-22标准,国密GM/T0005-2012标准与AIS31标准安全性测试。本文对基于数字电路的真随机数发生器提出了新的设计思路,为之后的数字真随机数发生器的设计提供了参考。