一种新型均匀分布混沌伪随机数发生器

提出了一种基于一维无限折叠混沌映射的均匀分布混沌伪随机数发生器。统计测试和仿真证实,在一定的参数范围内,所产生的混沌序列序为均匀分布序列且具有理想的二值自相关函数。

伪随机数发生器的FPGA实现与研究

在很多实际应用中,直接利用FPGA产生伪随机序列的方法可以为系统设计或测试带来极大的便利。本文给出了基于线性反馈移位寄存器电路,并结合FPGA的特有结构,设计了一种简捷而又高效的伪随机序列产生方法。最后通过统计对比,说明了这种方法所产生的随机序列不仅可具有极长的周期,而且还具有良好的随机特性。

基于单向函数的伪随机数发生器

伪随机数发生器(pseudorandom number generator,PRNG)是重要的密码学概念.基于单向函数的伪随机数发生器起始于1982年的BMY发生器,将单向函数反复迭代,周期性地输出伪随机序列.单向函数的性质和种子长度关系到发生器的可实现性和安全性,是此类发生器的2个重要参数.在分析现有工作的基础上,改进了单向函数的随机化迭代方式,基于不可逆性证明了迭代过程的安全性.迭代方式的改进消除了单向函数的长度保持性质,采用一般的压缩规范单向函数和通用散列函数构建伪随机数发生器.输出级与BMY发生器结构类似,以迭代函数的核心断言作为伪随机序列.基于与真随机序列的不可区分性,证明了伪随机数发生器的安全性.所构建的伪随机数发生器与现有同类发生器结构类似,但放松了对单向函数性质的要求,增强了可实现性,减小了种子长度,提高了效率.

高速伪随机数发生器的设计与实现

该文以物理噪声源和LFSR为基础,利用FPGA设计了一款高速伪随机数发生器DPFSR。这款高速伪随机数发生器既能满足密码学领域对随机数的高质量的要求,又能满足实际应用对随机数的高速度的要求,输出速率能达到上千兆bps。该文介绍了DPFSR的设计原理、安全性分析、设计参数并且给出了随机性测试结果。

基于一维扩展元胞自动机的伪随机数发生器研究

随机数作为加密数据的载体,备受关注,自然,随机数发生器亦成为密码学的重要研究课题之一。依据元胞自动机(CA)的基本理论,构造出一维扩展元胞自动机模型,借以生成随机数发生器的元胞自动机规则,同时引进遗传算法(GA),以元胞状态序列的熵作为遗传演化的适应度,从而有效地实现最佳元胞自动机规则的搜索,即构造出特定初始条件下的最优GA-CA耦合随机数发生器。最后对其生成随机数性能进行统计检验,其结果通过美国联邦信息处理标准(FIPS140-2)。为网络安全应用提供一种新的、特别适合硬件实现的、简单快速的伪随机数发生器。

基于FPGA的任意分布高速伪随机数发生器

在FPGA上通过并行线性反馈移位寄存器实现高速均匀分布伪随机数,并且采用适合FPGA处理的“接受拒绝”的方法使输出满足用户指定的任意分布.伪随机数发生器结构简单,无需FPGA内嵌DSP模块,适用于各种类型FPGA上实现.

Montgomery方法及其在伪随机数发生器中的应用

文章在Montgomery算法的基础上作了一些改进使之适合于硬件实现，并将修改后的Montgomery算法用于计算一种类Blum－Micali伪随机数发生器的计算，从而在很大程度上提高了该发生器的速度。该伪随机数发生器的安全性是基于离散对数的难题，如果素数q的位数很高（如512－bit），则伪随机数发生器是很安全的。

一个一维离散混沌判定定理及其在伪随机数发生器中的应用

该文研究了一类取模运算的1维离散动力系统,提出了一个这类离散映射的混沌判据,利用Marotto定理证明了其混沌的存在性。给出了几个满足该判据的特殊形式的系统,分析了其分岔图、Lyapunov指数谱等基本动力学性质,通过模拟结果验证了理论的正确性。基于新系统设计了一个伪随机数发生器(PRNG),SP800-22随机性检测结果表明了该序列具有良好的伪随机性。进一步给出了一个图像加密方案,其密钥空间可以达到2747。该文提出的新系统的系统参数可以无穷多,所以理论上该加密方案的密钥空间可以无穷大。

八维广义同步系统在伪随机数发生器中的应用

该文提出一类4维离散系统。利用系统平衡点处Jacobi矩阵的特征值来分析系统在平衡点处的稳定性,建立了一个判别这类系统为周期或混沌的定理。依据该定理构造了一个新的4维离散系统。该系统具有正的Lyapunov指数,数值模拟显示该系统的动力学行为具有混沌特性。结合该系统和系统广义同步定理构造了一个8维广义同步混沌系统。利用该系统构造了一个16 bit混沌伪随机数发生器(CPRNG),其密钥空间大于21245。利用FIPS 140-2检测/广义FIPS 140-2检测判别标准分别检测由CPRNG,Narendra RBG,RC4 PRNG和ZUC PRNG生成的1000个长度为20000 bit的密钥流的随机性。检测结果表明,分别有100%/99%,100%/82.9%,99.9%/98.8%和100%/97.9%密钥流通过FIPS 140-2检测/广义FIPS 140-2检测标准。数值仿真显示不同密钥流之间有平均50.004%不同码。结果说明设计的伪随机数发生器有好的随机性,可以抵抗穷尽攻击。该文提出的CPRNG为密码安全的研究与发展提供了新的工具。

调和耦合混沌系统及其在伪随机数发生器中的应用

混沌系统有很多独特的性质,常在密码学中用作伪随机数发生器.在帐篷映射的基础上,提出一种新型耦合方式-自变量调和耦合,构造了一个混沌系统,并对该系统的混沌特性进行了分析.随后,基于这个混沌系统设计了伪随机数发生器.频数测试、序偶测试、扑克测试、游程测试、自相关测试等五个测试表明,该伪随机数发生器产生的序列有良好的伪随机性.最后,简要分析了所产生序列的线性复杂度和发生器的密钥空间大小,并设计了一个简易的流密码加解密系统.

基于Handel-C的伪随机数发生器的设计与实现

伪随机数发生器在硬件进化、通信、信息加密甚至在其它信号处理如噪声的产生和测试数据等方面都有着非常重要的应用。结合Handel-C语言和CA(Cellular Automata)的特点,按一定的规则数,利用混合CA90和CA150算法规则来设计伪随机数发生器,并用Handel-C语言对其进行描述。从仿真运行的结果来看,产生的随机序列的周期非常之长,且随机特性好,最后通过FTU2下载工具最终在FPGA上实现了硬件电路功能,为实现产生高速随机序列提供了一种实用的设计方法。

一种新的基于时空混沌的伪随机数发生器

时空混沌系统有很好的密码学特性,常被用来设计伪随机数发生器。然而,时空混沌系统的概率密度分布不均匀,不利于保证伪随机数发生器的安全。针对此问题,提出一种新的基于时空混沌系统的伪随机发生器算法。该算法从提升时空混沌局部映射的密码学性能入手,将分段Logistic映射作为局部映射,并通过改变时空混沌系统的耦合参数来解决概率密度分布不均的问题。理论分析与仿真实验的结果表明,该算法产生的序列具有良好的初值敏感性和随机性,同时具有良好的执行效率,能够满足信息加密安全的需要。

基于时空混沌的伪随机数发生器设计

时空混沌系统有很好的密码学特性,但目前基于该模型提出的伪随机数发生器存在效率不高的问题。为此,提出了一种高效的基于时空混沌的伪随机数设计方案。在产生伪随机数的过程中,将一些耗时操作尽可能地替换为一些快速操作,并尽可能地减少时空混沌模型自身的迭代次数,因此算法的效率得到有效提升。对算法所产生的伪随机序列的密码学属性进行了测试,结果表明该伪随机发生器方案不仅运算速度快,而且具有很好的密码学性能。

高速32位伪随机数发生器电路设计

文章提出了一种实现32位伪随机发生器电路设计方案。该方案的关键是对产生伪随机数所需要的乘法器和模2n－1加法器的设计。针对所采用的伪随机数迭代函数的特殊性，提出了特定的32位×16位乘法器以及模231－1加法器实现方案，使电路的速度得以提高，规模得以减小。整个电路设计采用VHDL语言描述，并通过了逻辑仿真验证。文章同时介绍了一般乘法器以及并行前缀模2n－1加法器的设计原理。

UHF RFID标签的伪随机数发生器研究

随着物联网的普及,RFID的应用也越来越广泛,对其安全性的研究是近几年的热点。由于成本和计算资源的限制,EPC1类2代(C1G2)无源标签中的安全部件只有随机数发生器和CRC。低复杂性随机数发生器的设计对于C1G2标签的安全是非常关键的。提出一种适于硬件实现的简单哈希函数M-hash,并利用M-hash的单向性设计了一种伪随机数发生器M-PRNG。M-PRNG以LFSR为核心器件,结构简单,适用于C1G2标签等无源器件。经过验证,M-PRNG所产生的随机序列完全符合C1G2协议的要求,并成功通过了NIST测试。

高质量伪随机数发生器及其谱测试

本文介绍一种高质量的伪随机数发生器，分析了它的算法原理和Ｃ语言实现方法，用二维谱测试方法对该发生器生成的随机数序列作了测试，并对运算速度作了测试。最后讨论和比较了几种伪随机数发生器的性能。

基本和混合元胞自动机的伪随机数发生器研究

针对基本元胞自动机(Cellular Automata,简称CA)、混合CA的伪随机数发生器进行了深入的研究,通过对比实验观察到混沌型基本CA输出的伪随机序列质量稳定并较优,而混合CA输出伪随机序列的相关性,尽管优于基本CA的平均表现,但远差于混沌型基本CA的表现。针对混合CA的伪随机数发生器,提出了一种基于混合CA与粒子群优化(Particle Swarm Optimiza-tion,简称PSO)算法融合的伪随机数产生算法。在该算法中,元胞对应于PSO的粒子,每个元胞按照各自不同的规则进行迭代演化,其对应粒子在迭代规则空间中飞行。该算法通过计算每个元胞产生伪随机序列的熵值作为粒子的适应度函数值,有效地实现每个元胞最佳规则的搜索,一定程度上提高了混合CA产生伪随机序列的质量。给出了基于小生境技术、构造出最优CA-PSO耦合伪随机数发生器的研究方向。

基于素数的混沌伪随机数发生器的安全性分析

分析了一类基于素数的混沌伪随机数发生器的安全性问题。分析表明,此类混沌伪随机数发生器的输出不是密码学安全的伪随机序列,在截获不长的一段序列的基础上即可很容易地恢复此类PRNGs的全部密鈅。虽然基于素数的方法在改善混沌序列相关性能、周期长度等方面具有一定的优势,但是却不能增加序列的不可预测性,这就限制了此类混沌伪随机数发生器在诸多应用领域中的应用前景。

对伪随机数发生器的一种强度分析方法

本文建立了对伪随机数发生器的强度进行描述的概率方法。用这种方法对伪随机数发生器问题的一些方面着重进行了探讨，并得到了由伪随机函数（置换）发生器构造伪随机数发生器的一个具有一定实际意义的结果。本文认为此种方法为在密码学领域中进行较规范的数学化分析提供了一个工具。

基于组合混沌映射的伪随机数发生器

本文针对混沌法产生的伪随机数序列统计性能不佳的缺陷,提出了一种将Logistic混沌映射和无限折叠混沌映射进行组合的伪随机数发生器新方法。计算机仿真结果表明,此方法比单个的Logistic映射伪随机数发生器或无限折叠混沌映射伪随机数发生器具有更优良的统计性能。