关键字 |
| 混合、周期延长,伪随机数发生器(PRNG),再播。 |
介绍 |
| 许多加密应用程序没有一个可靠的真正来源随机比特,热噪声等电路。相反,他们使用加密机制,称为伪随机数发生器(PRNG)来生成这些值。伪随机数发生器(PRNG)已经被广泛使用的测试模式生成,密码学,和通信系统。但最近安全应用增加了需要强大的(安全)随机数生成自动生成密码,加密算法,在线赌博等PRNG收集不同低熵输入流的随机性,并试图在实践中生成的输出的真正随机流。典型的PRNG由不可预知的输入被称为“种子”值和一个秘密“S”状态。好的PRNG应该长周期随机数序列的特点,适合统计特性、高吞吐率和不可预测性。我们有几个线性prng,如线性反馈移位寄存器(LFSRs)线性同余发生器(LCGs)和多个递归发电机(著),随机数序列长期被高估产生迟来。在实施时,线性prng是有效的在吞吐率和硬件成本,但输出的随机数字生成器是可预测的,因为它们的线性结构。一些非线性prng处理可预测性问题,但产生更高的硬件成本和更多的处理时间。最近,非线性chaos-based prng (CB-PRNGs)提出了硬件成本较低。 Chaos theory studies nonlinear systems defined on a infinite state space (e.g vectors of real numbers or infinite binary strings), whereas cryptography relies on a finite-state machine (computer). All chaos models implemented on a computer are approximations, i. e. pseudo-chaos. |
| 在此我们提出一个新的系统,由一个CB-PRNG和长周期著。再播方法消除短期的缺点在CB-PRNG CB-PRNG的混合有著推动整个系统周期长度值(> 2 253年32-b实现)基于简单的理论计算。高吞吐率(> 6.4 Gb / s)是通过一个迭代输出多个字节,hardware-efficiency使用modelsim仿真进行验证。好的随机数的统计特性。 |
现有的系统 |
| 再播技术广泛用于LFSR LFSRs的测试模式生成应用程序包括生成伪随机数、伪随机噪声序列,快速数字计数器,美白序列。和在CB-PRNG时期扩展提供了一个再播方法扰乱国家价值或系统参数的数字化物流地图高强)删除CB-PRNG的短时间内。1998年,唱歌等人应用不同的重播在微扰方法CB-PRNG to3.3672 * 10扩展其周期长度29日,受移植者的下界系统可以计算。李等人发现重播技术不仅消除了短时间,也提高了CB-PRNG的统计特性。 |
| 另一方面,混合技术已被用于非线性增强的细胞自动机)和改善非线性prng的统计性能。提出了一种软件实现的混合多个spatialtemporal CB-PRNGs获得高安全、加密(解密)速度快,可靠的健壮性混合技术也广泛应用于非线性prng的扩展。Gammel等混合几个非线性反馈移位寄存器(NLFSRs)获得一个长周期和high-throughput-rate流密码。一般来说,混合多个CBPRNGs导致更高的硬件成本,降低吞吐率,但不可预测的周期长度更长。此外,一个人不能确保这些混合产生的随机数prng可接受的统计特性。因为硬件成本高是由于实现多个CB-PRNGs比线性prng复杂,混合的CB-PRNG线性混合著而不是两个CB-PRNGs将降低硬件成本。RM-PRNG提议,它包含一个CB-PRNG著,周期长度大大扩展,因为周期长度著比这长得多的CB-PRNG CB-PRNG的短时间内可以被我们追播算法。注意,下界的周期长度RM-PRNG可以计算分析的周期长度的CB-PRNG,著。此外,吞吐率增强的使用提出RM-PRNG vector-mixing技术。最后,统计特性是改善因为著的线性结构是通过混合CB-PRNG折断。 In Section III, we will introduce our proposed method in details. |
提出了系统 |
| 克服混乱的问题提出了基于设计和多个递归发电机我们这两个系统的设计提出了一种新的组合图1显示了图的系统,它由三个模块组成:非线性模块,再播模块,和矢量混合模块。在实现中,非线性模块有32-b国家控制寄存器和下一个状态施工电路。控制寄存器存储状态值Xt可设置为Seed1 Start命令。下一个状态建设电路产生下一个状态值根据递归公式Xt Xt + 1 + 1 = F (Xt)。为每个生成的状态值RC将重置,再播操作将被激活时检测到定点条件或RC到达再播期。当RC到达再播期Tr或不动点的条件被检测到RC将重置,再播操作将被激活。通过rmux满足寄存器将被加载,再播时激活[1]。Xt + 1的值直接加载到注册如果再播不激活状态。矢量混合模块由一个辅助实现线性发电机(ALG)和输出施工。通过混合Xt + 1与输出欧美+ 1从ALG矢量混合模块,得到的输出RM-PRNG(32位实现)。MPC中使用的模型通常用来表示复杂动力系统的行为。 The additional complexity of the MPC control algorithm is not generally needed to provide adequate control of simple systems, which are often controlled well by generic PID controllers. Common dynamic characteristics that are difficult for PID controllers include large time delays and high-order dynamics. |
答:非线性模块 |
| 模块提供了一个广泛的非线性结构材料模型,包括预定义和用户定义的超弹性的材料微小应变和大变形塑性模型使用不同的硬化模型。我们使用LGM作为下一个状态非线性模块,构造函数 |
 _ _ (1) |
| γ= 4,X0ε(0,1)作为初始种子。选择一个值4γ不仅使LGM混乱,也简化了实现的仅仅是left-shifting Xt的产物,2 b (1 - Xt)。然而,国家大小减少从32到31 b,因为动态Xt在(1)和(1 - Xt)是相同的。这相当于一个退化的分辨率1 b。此外,不动点(Xt = 0和0.75)以及数字化LGM时短时间内存在。从全面运行的所有232种子,我们获得所有其他时期32-b LGM (P LGM)没有重播。表我和他们有最长的时期675年(18)和短期的Ts(≤1338)分别列出连同他们的总次数。显然,CB-PRNG的性能只使用非线性模块是令人不满意的。为了解决固定分和短周期问题,再播模块。 |
b .再播模块 |
| 当检测到定点条件或达到再播期,Zt型值+ 1加载状态寄存器将摄动远离Xt + 1 RCU由固定模式_根据下面给出的公式 |
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| 在下标i, j bit-index, L是整数,和R≠0。为了减少混沌动力学的统计特性的退化,扰动的大小固定模式的_应该与Xt相比较小。这里,我们设置L = 5,以便最大相对摄动只有32 (2 5 - 1)/ 2。显然,删除短周期的有效性取决于再播期T,以及再播模式r .然而,选择最优再播期和再播模式也是不容忽视的。然而,几个准则选择合适的Tr和R已经提出和讨论在我们以前的工作然后不会意识到有效的重播,该系统将被困在短周期循环。因此,应该使用素数再播期的候选人。在这项研究中,我们使用Tr和R = " 18 (10010)”,结果显示在表我一个可以看到的短期Ts确实是消除。最低的时期,受移植者PRNG的最大周期和平均周期,分别1929、2 330 875,和2 321 423.005。尽管受移植者PRNG的平均周期相对增加了超过100次的非受移植者,事实上可以延长期限非常向量中混合模块下面描述。 |
c .矢量混合模块 |
| 著,叫DX生成器,作为向量的ALG混合模块。具体来说,我们选择DX发生器与递归方程如下: |
 _ _ _ (3) |
| 使用一个有效的搜索算法,我们发现B的特定选择dx= 228+ 28和M = 231日- 1给出了最大的DX生成器。和欧美+ 1 lsb的混合输出中建设单位使用XOR操作获得的最低有效位输出根据方程 |
 __ (4)_ _ |
| 然后,最重要的一点(MSB) Xt t + 1 + 1是附加到[1:31]形成完整的32-b输出向量。 |
d . DX生成器(ALG) |
| DX生成器的实现(ALG)通过使用8-word寄存器,circular-left-shift (CLS),循环3 - 2计数器和结束在随身携带向前看加法器(EAC-CLA)。通过使用拖鞋eight-word登记实施。生成两个部分产品信号Yt-7 circular-left-shifted 28日和8 b,分别使用模块CLS-28和CLS-8。结合这三个31-b操作数为两个31-b操作数循环3 - 2使用计数器,消耗247门。评估欧美+ 1 31-b EAC-CLA使用348门。的原理图设计31-b EACCLA。的原理图设计31-b EAC-CLA包括四个模块传播和代(PG)发电机,end-around-carry (EAC)发电机,内部携带(IC)发电机,和同学。 |
结果和仿真 |
| 伪随机数生成器,加密和解密用Verilog语言在ModelSim 6.3设计的。所有的模拟执行使用ModelSim 6.3模拟器。伪随机数发生器的模拟输出,加密和解密如图3和4所示。 |
结论 |
| 在本文中,我们提出了一种加密算法使用RM-PRNG确保安全通信。这个密码算法允许人们携带的信心在物理世界的电子世界,从而允许人们做电子商务而不用担心欺骗。有了这些安全通信,提出了加密算法使用RM-PRNG可以适合保护数据在ATM卡,电脑密码和电子商务。 |
表乍一看 |
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| 表1 |
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数据乍一看 |
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引用 |
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