一种基于多维数字锯齿混沌的伪随机序列发生器及其性能分析

传统锯齿混沌存在硬件实现资源消耗较多,参数对输出序列周期影响较大,输出序列随机性不高等缺陷。文章在传统锯齿混沌基础上,构造了一种多维数字锯齿混沌,能有效解决传统锯齿混沌序列表现出的短周期和弱随机性。经测试,基于多维数字锯齿混沌的伪随机序列发生器的硬件实现效率更高,随机性更强,为将其应用于保密通信方案设计提供了基础和条件。

基于双超混沌映射的伪随机序列发生器设计

有限精度下的混沌退化问题影响伪随机序列发生器性能。本文基于2D-SLIM和2D-LSCM超混沌系统提出一种迭代序列耦合的伪随机序列发生器方案。首先采用随机周期扰动方式防止混沌退化,随后对迭代序列进行耦合输出,并构建伪随机序列发生器模型。然后采用SP800-22 Revision 1a测试标准对生成序列进行随机性检测。实验结果表明,伪随机序列具有良好的随机性能。此外,基于方案生成的伪随机序列发生器设计了一种音频数据加密方案并对其进行仿真验证。

线性同余伪随机发生器在数字图像置乱中的应用研究

本文提出了一种新的数字图像置乱算法,采用线性同余伪随机数发生器技术,根据RGB图像像素值的特性,计算出LCG迭代公式中m的值及其原根a,并通过实验得出置乱的最小正周期T。结果表明,该算法置乱效果显著,作为图像隐藏的预处理和后期处理是一种良好的方法。

基于混沌映射的伪随机序列发生器

提出了一种基于线性分段混沌映射(PWLCM)的收缩式伪随机序列发生器。针对分段线性混沌映射"逐段线性"的缺点,提出一种新的混沌轨迹比特位提取算法。该算法使用具有最长周期的线性移位寄存器(m-LFSR)所产生的序列来控制混沌轨道比特位的提取,从而有效避免混沌轨道泄露造成的安全性问题。分析表明,该发生器具有良好的密码学特性。

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。

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。

一种m序列伪码发生器的产生方法

基于链表的存储结构,设计了产生m序列的本原多项式的存储格式及其查询算法,并且提出了对任意级数n的m序列发生器的产生方法。实验表明,该方法实现m序列的硬件结构简单,操作方便,适用范围广。

基于耦合Logistic映射的伪随机位发生器及其在混沌序列密码算法中的应用

1.引言 近年来,混沌密码学得到了大量的研究,各种混沌加密算法的设计方案不可胜数,其中大多数混沌加密系统基于离散时间、离散值系统.由于连续值系统定义在连续域上,使得一些传统密码学技术(如Shannon熵)不能直接推广到这种系统,再加上性能分析和实现上的复杂性,人们对连续值系统的研究还较少[6].目前,混沌密码系统主要有两种类型:混沌序列密码和混沌分组密码.

基于混沌反控制的Tent映射伪随机序列发生器设计

应用混沌反控制思想有意识地去产生混沌,进而应用混沌系统的伪随机特性进行伪随机序列发生器设计。针对Tent映射在有限精度实现时产生伪随机序列所存在的周期过短问题,应用混沌反控制,对Tent映射加入控制输入,从而解决了输出伪随机序列周期过短的问题,并通过阈值的在线调节输出0-1伪随机序列。证明了受控Tent映射是Lyapunov指数意义下混沌的,分析了Tent映射混沌反控制所产生的伪随机序列的安全性和计算效率,理论分析和仿真结果都证明了这种设计伪随机序列发生器算法的合理性。

基于混沌伪随机序列发生器的图像加密方法

提出了一种基于两个参数随机变换的混沌系统的伪随机序列发生器,生成一个随机性好、周期长的密钥序列并给出了统计特性分析的严格的理论证明。用此序列进行图像加解密实验,结果分析表明,提出的算法能够得到令人满意的加密效果。

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。

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。

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.

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.

基于双混沌系统伪随机比特发生器的研究

研究了基于双混沌系统伪随机比特发生器(CCS-PRBG)生成序列的密码学性质,证明了此二进制序列是i.i.d.序列。理论分析表明,CCS-PRBG可生成具有理想保密性的二进制混沌密码序列。

一种混沌伪随机序列发生器的FPGA实现

随着混沌理论应用于产生伪随机序列的发展,用现场可编程逻辑门阵列实现了基于TD-ERCS混沌的伪随机序列发生器.为了便于硬件实现并减少硬件占用资源,对原算法(即基于TD-ERCS构造伪随机序列发生器的算法)进行了适当改进,密钥空间缩减到2160.设计采用双精度浮点运算,选用Cy-clone系列的EP1C20F400芯片,完成了CPRSG的系统仿真实验.系统的硬件电路占用17716个逻辑单元,占芯片资源88%,工作频率50 MHz,CPRS产生速率10 Mbps.

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.

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。

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。