细胞自动机组合伪随机序列发生器
伪随机码发生器研究与设计
伪随机码发生器的研究与设计Pseudo-random code generator Research and Design摘要伪随机序列产生技术是集数学、计算机科学、电子与通信等诸多学科于一身的技术,其产生技术自上世纪末至今一直是国内外的研究热点并取得了不少的成果。
伪随机码越来越受到人们的重视,被广泛应用于导弹、卫星、飞船轨道测量和跟踪、雷达、导航、移动通信、保密通信和通信系统性能的测量以及数字信息处理系统中。
目前国内外均有项目研究提高伪随机序列发生器可靠性、状态利用率等问题。
本课题介绍了伪随机码的应用和研究概况，研究了伪随机码的产生方式和产生原理，并以此为基础阐述了一种基于移位寄存器的m序列伪随机码发生器的设计与实现的方法。
最终在使用集成电路的前提下，先分析由移位寄存器电路构成的伪随机序列发生器的设计方法，分步设计了移位寄存器电路和同步复位信号发生电路；再通过一系列的误差和可靠性调整设计，最终用小规模集成电路和外加时钟信号设计实现了线性反馈移位寄存器产生周期P=15的m序列，并且给出了完整的实现电路和时序分析结果。
关键词：伪随机码，绕码，m序列，移位寄存器ABSTRACTPseudo-random sequence generation technique is a mathematics, computer science, electronics and communication, and many other subjects in one of the technology, its production technology since the end of the century has been the research focus at home and abroad and made a lot of results.Pseudo-random code more and more attention, is widely used in missiles, satellites, spacecraft orbit measurement and tracking, radar, navigation, mobile communications, secure communications and communication system performance measurement and digital information processing system. Research projects at home and abroad are pseudo-random sequence generator to improve reliability, availability status and other issues.This topic describes the application of pseudo-random code and research overview of the pseudo-random code generation means and generating principle, and described as the basis for an m-sequence shift register based pseudo-random code generator of the design and implementation Approach. Final premise in the use of integrated circuits, the first shift register circuits of the pseudo-random sequence generator design, step by step design of the shift register circuit and the synchronous reset signal circuit; then through a series of errors and reliable Adjustment design, end-users and small-scale integrated circuit design of the clock signal applied to achieve a linear feedback shift register generating cycle P = 15 m-sequence and provides a complete implementation of the circuit and timing analysis. Key words：Pseudo-random code,Around the code, m sequence,Shift register目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)目录 (Ⅲ)1 绪论 (1)1.1 伪随机序列的研究概况 (1)1.2 伪随机序列的应用领域及其意义 (1)1.3 课题研究内容与难点 (2)2 伪随机序列发生器 (3)2.1 伪随机序列的定义及其特点 (3)2.2 伪随机序列的产生 (3)2.3 伪随机序列反馈函数 (4)3伪随机码发生器电路设计 (7)3.1 移位寄存器电路设计 (7)3.2置数功能电路设计 (7)3.3可靠性附加电路设计 (8)3.4元器件选型 (10)3.5整体电路图 (10)4电路时序分析 (12)4.1移位寄存器电路时序分析 (12)4.2完整电路时序分析 (12)结束语 (14)参考文献 (15)附录芯片逻辑引脚图及各型号性能对比 (16)致谢 (17)1 绪论1.1 伪随机码的研究概况伪随机码又称伪随机序列或伪噪声序列。
基于耦合可控细胞自动机伪随机序列发生方法研究
ＺＨＵ ｏ ｐ ｎ ＬＩ Ｆ ｎ － ｕ Ｂａ － ｉ ｇ Ｕ ｅ ｇ ｙ
（ ｅ ａｔ ｅ ｔｏ ｏ ｕｅ ｃ ｎ ｅ＆ Ｔ ｃ ｎｌｇ ． ａｊ ｇ Ｕ ｉｅｓ ｙ ｏ Ｄ ｐ ｒ ｎ ｆＣ ｍｐ ｔ Ｓ ｉ ｃ ｍ ｒ ｅ ｅ ｈ ｏｏｙ Ｎ ｎｉ ｎｖｒｉ ｆ ｎ ｔ Ｓｉ ｃ ｃｅ ｅ＆ Ｔ ｃ ｎｌｇ ， ａｊ ｇ ２ ０ ９ ） ｎ ｅｈ ｏｏ Ｎ ｎｉ ０ ４ ｙ ｎ １
ｌ 引 言
伪 随 机 序 列 发生 器 广 泛应 用 于序 列 密码 等 领 域 ， 列 密 码 序 体 制 的关 键 问 题 是 产 生 较 长 的 不 可 预测 的 密钥 序 列 。 由于 真 随 机序 列 只能 来 自于 自然 现 象 ， 实 际 应 用 中它 们 的 生 成 相 当 困 在 难， 因此 采 用 人工 方 法 生 成 的伪 随机 序 列 被 广 泛 地 应 用 。 目前 广 泛 研 究 的 是 基 于 细 胞 自动 机 （ｅ ｕａ ｕｏ ｔ，Ａ） 伪 随 ｃｌ ｌｒａｔ ａ Ｃ 的 ｌ ｍａ 机 序 列 发生 器 细 胞 自动 机 模 型 最 早 是 由冯 ・ 伊 曼 （．ｏ ｅｍａｎ 提 诺 Ｊ ｎＮ ｕ ｎ ） Ｖ 出 来 的【 用 于 模 拟 生 命 系 统 所 具 有 的 自复 制 功能 ， １ Ｉ ， 它具 有组 成 单元 结 构 的简 单 性 、 元 之 间作 用 的 局 部 性 和 信 息 处 理 的 高 度 单 并行 性 。 表 现 出 复杂 的全 局 特 性 等 特 点 。１ ８ 并 ９ ５年 Ｗｏ ｒｍ 首 ｌａ ｆ 次 提 ｝ 了基 于 一 维 细 胞 自动 机 的 伪 随 机 序 列 日 并 将 它 应 用 于 ｆ Ｉ ， 序 列 密码 。 献 『 证 明 了该 随 机 序 列 发 生 器 优 于其 它广 泛 使 用 文 ２ ］
参数化伪随机序列发生器
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参数化伪随机序列发 生器
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目 录
• 引言 • 参数化伪随机序列发生器的原理 • 参数化伪随机序列发生器的实现 • 参数化伪随机序列发生器的性能分析 • 参数化伪随机序列发生器的应用实例 • 结论与展望
PART 06
结论与展望
结论
1
参数化伪随机序列发生器是一种高效、灵活的随 机数生成方法，适用于各种应用场景，如密码学、 统计学、计算机模拟等。
2
通过调整参数，可以控制随机数的分布、周期、 质量等特性，以满足不同需求。
3
与传统伪随机数生成器相比，参数化伪随机序列 发生器具有更好的随机性和更快的生成速度。
实际线性复杂度
实际应用中，伪随机序列发生器的线性复杂度受到多种因 素的影响，如算法设计、初始状态等。
PART 05
参数化伪随机序列发生器 的应用实例
加密通信
01
02
03
加密算法
数据完整性
网络通信安全
伪随机序列发生器用于生成加密 算法所需的密钥，确保通信安全。
通过使用伪随机数生成器，可以 创建消息的数字签名，验证数据 的完整性和真实性。
【国家自然科学基金】_伪随机序列发生器_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140731
科研热词 音频数字水印 雷达探测 零水印 软件无线电 计算上不可区分性 编码 统计特征 线性反馈移位寄存器 线性伸缩恢复 纠错码 等间隔收发 移频键控fsk 相关噪声 电离层斜向返回探测系统 数字版权管理 数字水印 可控震源 协议模糊攻击 伪随机序列发生器 三元伪随机序列 pxi(peripheral component interconnect ex prsg序列 m序列
2014年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
2014年 科研热词 随机性 进位反馈移位寄存器 混沌系统 检测 广义同步定理 修正的马罗驼定理 伪随机数发生器 三角混沌映射 feistel结构 推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
科研热词 混沌 伪随机序列 非线性系统 随机性 锯齿映射 计算机模拟 耦合映像格子 现场可编程门阵列 混沌理论 流密码 时空混沌 变结构混沌 伪随机数
推荐指数 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
科研热词 锁相环 量化 细胞自动机 硬件实现 盲水印 电路设计 版权保护 混沌跳频 混沌系统 多目标遗传算法 基准电路 单片机 加权 伪随机序列 伪随机发生器 m序列 logistic-映射 iscas'85 dct
伪随机序列发生器
伪随机序列发生器一、实验目的：理解伪随机序列发生器的工作原理以及实现方法，掌握MATLAB\DSP BUILDER设计的基本步骤和方法。
二、实验条件：1. 安装WindowsXP系统的PC机；2. 安装QuartusII6.0 EDA软件；的序列发生器，并通⒈ ⒉ ⒊⒋⒌⒍⒎⒏⒐ ⒑ ⒒⒓⒔⒕⒖⒗四、实验原理：对于数字信号传输系统，传送的数字基带信号(一般是一个数字序列)，由于载有信息，在时间上往往是不平均的(比如数字化的语音信号)，对应的数字序列编码的特性，不利于数字信号的传输。
对此，可以通过对数字基带信号预先进行“随机化”(加扰)处理，使得信号频谱在通带内平均化，改善数字信号的传输；然后在接受端进行解扰操作，恢复到原来的信号。
伪随机序列广泛应用与这类加扰与解扰操作中。
我们下面用DSP BUILDER来构建一中伪随机序列发生器——m序列发生器，这是一种很常见的伪随机序列发生器，可以由线性反馈器件来产生，如下图：其特征多项式为：()∑==ni i i x C x F 0注：其中的乘法和加法运算都是模二运算，即逻辑与和逻辑或。
可以证明，对于一个n 次多项式，与其对应的随机序列的周期为。
12−n 接下来我们以为例，利用DSP BUILDER 构建这样一个伪随机序列发生器。
125++x x开Simulink 浏览器。
Simulink我们可以看到在Simulink 工作库中所安装的Altera DSP Builder 库。
2. 点击Simulink 的菜单File\New\Model 菜单项，新建一个空的模型文件。
3. 按照下图在Model编辑器的工作区中放置如下的模型：其中Logical Bit Operator模块在Gate & Control库中，把它拖到工作区中后双击打开参数设置对话框，设置成2输入异或门。
为了能够在Matlab中获得仿真结果，可以给输出再添加一个示波器Scope，这个模型在Simulink标准库的Sources库中。
基于量子元胞自动机的真随机数发生器设计
基于量子元胞自动机的真随机数发生器设计
秦亚辰;解光军
【期刊名称】《合肥工业大学学报:自然科学版》
【年(卷),期】2022(45)2
【摘要】量子元胞自动机(quantum-dot cellular automata,QCA)是一种典型的纳米器件,有望成为VLSI设计中CMOS晶体管的替代者。
文章基于QCA的内禀属性,以QCA交叉耦合结构为理论依据,设计一种真随机数发生器(true random number generator,TRNG),从基础单元的设计和仿真到最终实现位拓展的功能,全程都基于QCA-Designer软件平台加以实现。
与之前类似的研究成果相比,该文所设计的电路结构大大降低了延迟、功耗和元胞面积,具有一定的优势。
最终收集的仿真结果要经过行业标准测试,由美国国家标准技术研究院(National Institute of Standards and Technology,NIST)提供评估标准,证明了产生的随机序列具有优良的随机性。
【总页数】6页(P208-212)
【作者】秦亚辰;解光军
【作者单位】合肥工业大学电子科学与应用物理学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN791
【相关文献】
1.一种基于2-by-n元胞自动机的高质量伪随机数发生器
2.基本和混合元胞自动机的伪随机数发生器研究
3.基于一维扩展元胞自动机的伪随机数发生器研究
4.一种基于随机储存元胞自动机真随机发生器
5.基于量子元胞自动机容错全加器的设计
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【国家自然科学基金】_独特性_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140731
特质 特征识别 潮间带植物生境 溶胶-凝胶 治疗. 水溶性共轭聚电解质 水沙动力过程 气温 橡胶集料混凝土 横梁 核心活动 无能量损失立体图对 新技术企业 数学模型 政治身份 政治行为 掺杂 抗震性能 感兴趣子区域 微观模型 微生物多样性 微生物 影响 建筑空间 广东少数民族 工业矿物 岛屿海岸 寻求差异行为 密码学 实体重建 宏观模型 子公司特定优势 外来种 城市 在线渠道 土壤纤毛虫 圆环面 围海造地 嗜盐细菌 嗜盐古菌 商业化战略 品牌选择 变化特征 博弈论 动态能力 动态知识竞争力 创造性毁灭 创新能力 创新性成果 创业机会类型 分子水平 决策矩阵 农业 全球变暖
演化 消费行为 消费文化 消费决策 流域洪水数字模型 民间组织 模式分类 概念模型 桃花沟森林公园 核心竞争力 核心活动 校正误匹配 标准化接口 期望的贡献 最稳定极值区域(mser) 易逝品 无创检测 文化 散射 收益管理 提供的回报 技术创业 幼儿 巯基化合物 工作记忆 居里等温面 小陇山麻沿林区 小陇山自然保护区 多尺度自卷积熵(msae) 多尺度自卷积(msa) 基因多态性 城市 地球动力学 地域结构 土壤纤毛虫 图像识别 句法 县域经济 北京都市区 动物 动力学 制造业 创业过程 决策矩阵 入侵检测 免疫机理 光线追踪 偏好 信用供给 信息结构 优势关系评估法 从众效应 人类 产业发展
推荐指数 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
一种新型基于FPGA的伪随机序列发生器设计
参考文献
级数 （ ｎ ） 可调 的是本设计的核心之一 ，实 现移位寄存器的多级 移位可调 。伪 随机序列 发 生器 可 由 ｍ序列 的特 征 向量 ，根据控 制级数 的输入信号 （ ｎ ） ，产生 ３ ～ １ ６级 的任意一级 的随 机序列 ，产生 的最长 的序 列长度 为 ，基本上 可 以满足一般应用需求。级数控制 输入信号是
学学报 ， ２ ０ １ ２ ．
Ｇｏ ｌ ｄ序列 、Ｍ 序 列等 ，本 文设计 的伪 随机序 列 发生器是 采用 ｍ序 列设计 的。反馈 函数 可
所 输入 的 ３ Ｎ １ ６级 任意 一个 十进制数 。如 图 ２ 所示 ， 级数控 制输入信号到译码器 中进 行译码 ， 将译码的结果传到多路选择器 。通 过多路选择 器进行选择 ，得到不同的移位控制信息，输出 的移位控制信息控制移 位寄存器组 。 核心 ，实现线性反馈线性移 位寄存器 的反馈 系
系数 可 调 的特 性 。
个电路 ，使 用统一 的输入输 出管脚 ，统一 的
输 入时钟信 号 。输入信 号有 ：４位 的级 数 （ ｎ ） 合 。该设 计的电路可以产生 的最长的序列长度 控制输入 、使能控制、输入 时钟、反馈系数控 为 ，可 以满 足大部 分场合 下的要求 。整体 电 制（ ｃ ） ；输 出信号有 ：伪 随机 序列输 出。 电路 路硬件结构简单、 占用的器件 资源少 、具有很 结构如图 １所示。
电力 电子 ・ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ
一
种新型基于 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ的伪随机序列发生器设计
文／ 赵怡 余 稀
特
用 Ｑ ｕ 路
馈
机
反
二维可控细胞自动机伪随机序列发生方法研究
2007年6月第9卷第6期中国工程科学Engineering ScienceJun.2007Vol 19No 16学术论文二维可控细胞自动机伪随机序列发生方法研究朱保平,马 骞,刘凤玉(南京理工大学计算机科学与技术学院,南京 210094)[摘要] 提出了一种新的细胞自动机———二维可控细胞自动机。
根据二维可控细胞自动机的性质,提出了一种具有梯型结构的二维可控细胞自动机的伪随机序列发生方法。
计算机模拟表明,具有梯型结构的二维可控细胞自动机伪随机序列发生器实现简单,产生的序列具有速度高、统计特性好等优点。
新的细胞自动机在对称密码学中有广泛地应用。
[关键词] 细胞自动机;伪随机序列发生器;可控;密码学[中图分类号]TP30917 [文献标识码]A [文章编号]1009-1742(2007)06-0043-05[收稿日期] 2006-09-18;修回日期 2006-11-14[作者简介] 朱保平(1964-),男,江苏常州市人,南京理工大学副教授,主要研究方向为信息安全与理论1 引言 伪随机序列发生器广泛应用于序列密码等领域,序列密码的关键问题是产生较长的不可预测的密钥序列。
由于真随机序列只能来自于自然现象,在实际应用中生成相当困难,因此采用人工方法生成的伪随机序列被广泛地应用。
目前广泛使用的是基于同余和线性反馈移位寄存器的伪随机序列发生器,线性反馈移位寄存器方法适合硬件实现,但是在V LSI 实现中很难模块化,而线性同余产生方法的主要问题在于不适合硬件实现,获取速度有一定限制,而且同余发生器在密码学中并不适用[1,2]。
1985年W olfram 首次提出了基于一维细胞自动机的伪随机序列[3],并将它应用于序列密码。
文献[3]证明了该随机序列发生器优于其他广泛使用的随机序列发生器如基于同余和线性反馈移位寄存器的伪随机序列发生器。
近10年来,M.T omassini 和K okolakis 等人对一维细胞自动机伪随机序列发生器进行了广泛地研究[4,5],目前主要集中于二维细胞自动机伪随机序列发生器的研究。
可编程细胞自动机伪随机序列发生方法
可编程细胞自动机伪随机序列发生方法
张传武;陈向东;彭启琮
【期刊名称】《电波科学学报》
【年(卷),期】2004(019)001
【摘要】可编程细胞自动机不仅具有细胞自动机组成单元的简单规则性、单元之间作用的局部性和信息处理的高度并行性等特性,而且具有动力学行为的复杂变化性.基于具有不可约特征多项式的规则90/150加性细胞自动机的同构特性,本文提出了可编程细胞自动机伪随机序列发生方法,其系统的结构参数随时间变化而变化,从而使得系统具有复杂的动力学行为.计算机模拟实验表明基于可编程细胞自动机的伪随机序列发生方法实现简单,产生的伪随机序列具有周期大、速度高和随机统计特性好等优点.
【总页数】5页(P119-123)
【作者】张传武;陈向东;彭启琮
【作者单位】西南民族大学电气信息工程学院,四川成都,610041;电子科技大学通信与信息工程学院,四川成都,610054;西南交通大学计算机与通信工程学院,四川成都,610031;电子科技大学通信与信息工程学院,四川成都,610054
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.7
【相关文献】
1.基于2-by-n细胞自动机的伪随机序列发生方法研究 [J], 赵建林;方勇;杨玲;鲍丙芳
2.二维可控细胞自动机伪随机序列发生方法研究 [J], 朱保平;马骞;刘凤玉
3.基于耦合可控细胞自动机伪随机序列发生方法研究 [J], 朱保平;刘凤玉
4.细胞自动机组合伪随机序列发生器 [J], 张传武
5.二维细胞自动机伪随机序列发生方法研究 [J], 张传武;彭启琮;沈野樵
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元胞自动机法2篇
元胞自动机法2篇元胞自动机是一种重要的数学工具，它在许多领域都有广泛的应用。
本文将为大家介绍元胞自动机的定义、原理和应用，并分别以两个不同的角度展开讨论。
第一篇：元胞自动机（Cellular Automaton，CA）是一种离散的计算模型，由一组规则和一片被分割成小方格的空间组成。
每个小方格称为元胞，每个元胞可以处于不同的状态。
元胞自动机在离散的时间步骤中，根据预先定义好的局部规则，自动地更新元胞的状态。
元胞自动机的最基本的规则是由两个因素决定的：元胞的邻居和元胞的状态转移函数。
元胞的邻居可以包括水平、垂直和对角线方向上相邻的元胞。
元胞的状态转移函数根据元胞本身以及其邻居的状态，确定元胞在下一个时间步骤时的状态。
这种状态转移可以根据局部规则同时发生，也可以融合其他因素如时间、空间等进行更新。
元胞自动机最早由丘奇（Alonzo Church）和冯·诺依曼（John von Neumann）在1950年代提出。
当时，他们主要研究的是一维元胞自动机。
但自那以后，元胞自动机的一维和多维的拓展研究已经取得了很大的进展，成为复杂系统和非线性动力学等研究领域的基础工具。
元胞自动机的应用非常广泛。
在物理学领域，元胞自动机可以模拟粒子的行为和统计力学过程。
在生物学领域，元胞自动机可以用于模拟生物系统中的细胞生长、组织发育等过程。
在计算机科学领域，元胞自动机可以用于设计产生随机数列的伪随机数发生器。
此外，元胞自动机还可以在城市规划、交通仿真、分子动力学等诸多领域作出重要的贡献。
第二篇：元胞自动机作为一种数学模型，其研究逐渐涉及了计算机科学、物理学、生物学等多个学科领域。
不同学科中对元胞自动机的研究角度也各有侧重。
在计算机科学领域，元胞自动机被广泛用于图像处理、模式识别和人工生命等方面的研究。
通过元胞自动机的模拟，可以有效处理图像噪声、图像分割和图像恢复等技术问题。
同时，元胞自动机也被应用于模式识别中的特征提取、目标跟踪等方面。
【国家自然科学基金】_计算密码学_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140801
科研热词 密码学 细胞自动机 线性复杂度 暴力破解 分组密码 分布式计算 隐私保护 防损硬件 门限方案 量子零知识证明 量子密码学 语义 虚拟实验室 联合带符号二进制表示 统计特性 组合伪随机序列发生器 组件 素数生成 素数分布 等价关系 秘密共享 离散动力系统 流密码 椭圆曲线 极小多项式 机密性 有限全变换半群 有向无环图 映射 搜索 承诺方案 快速算法 并行 布尔函数 密钥管理 密码学原语 完整性 完全隐藏承诺方案 安全多方计算 多标量乘 多方保密计算 复合元胞自动机 基于身份密码学 周期序列 可否认认证协议 反向迭代 双线性对 协议 加密文件系统 信任传递 仿射等价类 中国剩余定理
推荐指数 9 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
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科研热词 密码学 安全多方计算 计算密码学 椭圆曲线 安全几何计算 安全 公钥密码学 零知识证明协议 零知识证明 集合相等问题 隐私保护 随机预言机模型 量子密钥共享 量子密码学 资源共享 误码率 证据隐藏 计算不可区分 解决方案 细胞神经网络 算法 签密 窄带阈下信道 秘密共享方案 盲签名 特殊算术逻辑单元 激励 混沌密码学 混沌同步 比特承诺 模乘 概率进程演算 标准模型 机密性 有效算法 时空混沌 无证书签名 无证书盲签名 无线传感器网络 无条件绑定 无条件保密 数据排序 敏感信息检索 承诺方案 形式模型 并行计算 并行查找表 对等计算 对称密码 密码学家就餐问题 安全求和 安全性
伪随机序列发生器设计
伪随机序列发生器设计伪随机序列发生器（PRNG）是一种通过算法生成的看似随机的数字序列。
与真随机序列不同，伪随机序列是在一定条件下按照确定性算法生成的。
在计算机系统中，PRNG具有广泛的应用，包括密码学、模拟、游戏等领域。
本文将讨论如何设计一个伪随机序列发生器。
1.随机性的度量：在设计PRNG之前，我们需要了解随机性的度量。
一个好的伪随机序列发生器应该具有高周期性（周期长度大），均匀性（数字出现的频率相似）和不相关性（序列中的数字之间没有明显的关联）。
周期指的是序列重复之前所产生的数字数量。
均匀性可以通过观察数字出现的频率和统计分析来评估。
不相关性指的是序列中的任意两个数字之间没有明显的关联。
2.线性反馈移位寄存器（LFSR）：LFSR是一种常见的PRNG设计方法。
它由一个位寄存器和一些异或门组成。
位寄存器中的每个位都线性地与寄存器中的其他位进行异或运算，并且每次循环位寄存器向右移位。
输入位是通过将一些位与1或0常量进行异或来确定的。
3.LFSR的优化：为了改善LFSR的性能，在设计中可以考虑一些优化措施。
一种常见的优化措施是增加反馈函数的复杂性。
通过使用非线性函数，可以在相同的位数下获得更长的周期。
另一个优化措施是根据需要选取适当的位数。
位数越大，周期越长，但计算成本也增加。
4.添加非线性元素：为了进一步提高伪随机序列的质量，我们可以添加一些非线性元素。
一种方法是使用置换函数。
置换函数将输入映射到不同的输出，从而增加了数字之间的不相关性。
另一种方法是使用哈希函数。
哈希函数将输入的随机性扩展到更大的空间中，并通过混淆输入来减少数字之间的关联。
5.分析和测试：设计一个PRNG后，我们需要对其进行分析和测试。
常用的测试方法包括统计测试、重复序列测试和关联测试。
统计测试可以用于检查输出数字的频率。
重复序列测试可以用于验证序列中是否存在重复数字。
关联测试则是用于检查序列中数字之间的关联性。
总结：设计一个高质量的伪随机序列发生器需要考虑随机性度量、LFSR和优化、非线性元素的添加以及分析和测试的步骤。
【CN110221810A】一种基于细胞自动机的可变结构伪随机数生成方法、装置及系统【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910194650.7(22)申请日 2019.03.14(71)申请人 西安电子科技大学地址 710071 陕西省西安市太白南路2号(72)发明人 董丽华 迟洁 曾勇 杜浩东 (74)专利代理机构 西安嘉思特知识产权代理事务所(普通合伙) 61230代理人 张捷(51)Int.Cl.G06F 7/58(2006.01)G06F 21/60(2013.01)(54)发明名称一种基于细胞自动机的可变结构伪随机数生成方法、装置及系统(57)摘要本发明涉及一种基于细胞自动机的可变结构伪随机数生成方法，包括：获取初始密钥、本原多项式和初始化向量；根据所述本原多项式和所述初始化向量得到第一子序列，以及根据所述初始密钥和所述本原多项式得到第二子序列；根据所述第一子序列和所述第二子序列生成伪随机序列。
采用本发明方法生成的随机数可以通过NIST SP800-22检测，可运用到图像、文字、视频等多种加密应用中，解决了现有技术中，随机数生成算法结构单一固定，灵活性差，不能适用于多种应用的问题。
权利要求书2页 说明书7页 附图4页CN 110221810 A 2019.09.10C N 110221810A权 利 要 求 书1/2页CN 110221810 A1.一种基于细胞自动机的可变结构伪随机数生成方法，其特征在于，包括：获取初始密钥、本原多项式和初始化向量；根据所述本原多项式和所述初始化向量得到第一子序列；根据所述初始密钥和所述本原多项式得到第二子序列；根据所述第一子序列和所述第二子序列得到伪随机序列。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：若判断所述伪随机序列的长度小于预设长度，则重复生成伪随机序列。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述本原多项式和所述初始化向量得到第一子序列，包括：根据所述本原多项式得到第一更新规则；根据所述第一更新规则得到最大周期线性细胞自动机；将所述初始化向量代入所述最大周期线性细胞自动机中得到所述第一子序列。
【国家自然科学基金】_计算机模拟研究_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140803
科研热词 计算机模拟 元胞自动机 模拟 分子动力学 数值模拟 颅内动脉瘤 表面 团簇 分形 元胞自动机模型 辐射度 爆炸烟团 燃烧火球 浮力涡环 波法线追迹法 核磁共振 晶粒长大 图像重建 图像处理 光程差 光学三维测量 傅里叶变换轮廓术 偏振干涉成像光谱仪 信息光学 估计融合 中尺度气象模型 wollaston棱镜 monte carlo模拟 高分辨电子显微学 高分辨率 骨料形状 颗粒堆积 颅面复合体 预测 非负最小二乘 非织造布 非线性优化 非润湿液滴 非同步叠加模式 非光滑表面 露天煤矿 霜生长模型 集成阵列波导光栅(awgs) 集总 隐性知识 隐式曲面 随机运动 随机模拟 降噪机理分析 阶跃函数序列 间隙率 长周期光纤光栅
科研热词 推荐指数 计算机模拟 30 元胞自动机 8 数值模拟 5 模拟 3 可靠性 3 分子动力学 3 预测 2 载荷 2 超点阵反射 2 计算机仿真 2 衍射 2 薄膜生长 2 结构 2 相位展开 2 温度场 2 温度 2 混合交通流 2 水灰比 2 正电子发射断层成像(pet) 2 模拟计算 2 条纹分析 2 性能 2 定量指标 2 原子占位 2 千粒重 2 信息光学 2 仿真 2 产量 2 交通流 2 三维面形测量 2 tem 2 monte carlo方法 2 fib 2 [18f]氟代脱氧葡萄糖(fdg) 2 鳗 1 高炉风口 1 高性能混凝土 1 高强中导 1 高层大气风场测量 1 风景模型 1 预条件共轭斜量法 1 预倾角 1 项目检查 1 面心立方结构 1 非金属薄膜 1 震害 1 零极点 1 随机减速概率 1 阳性检出率 1 镜面测量 1 锦屏水电站 1 锚杆拉拔 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
一种基于二维细胞自动机的秘密图像共享方案
一种基于二维细胞自动机的秘密图像共享方案王丽琴;陈桂强【摘要】基于二维细胞自动机提出了一种新的秘密图像共享方案,该方案把秘密图像作为细胞自动机的一个初始配置,通过利用二维n阶可逆存贮细胞自动机进行分解成n为份的影子图像,再利用其逆细胞自动机进行反向迭代来重构所共享的秘密图像.分析表明,该方案实现简单,在计算上是安全的,并且是一个完备的(n,n)方案.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2008(031)003【总页数】3页(P91-93)【关键词】秘密图像;影子图像;二维细胞自动机;秘密图像共享【作者】王丽琴;陈桂强【作者单位】张家口职业技术学院,河北,张家口,075000;北京工业大学,计算机学院,北京,100022;河北北方学院,河北,张家口,075000【正文语种】中文【中图分类】TN918.11 引言秘密图像共享是现代密码学的一个重要部分，已被广泛应用于信息安全中。
Shamir[1]和Blakley[2]最早提出秘密共享的概念，并分别给出了一个(k,n)门限秘密共享方案。
Shamir的门限方案是一个完备的秘密共享方案[3]，即在访问结构上的任意合格子集都可以恢复所共享的秘密，而任意不合格子集都得不到关于所共享秘密的任何信息。
Naor和Shamir提出了可视密码学[3](Visual Cryptography,VC)的概念,后来基于灰度和彩色图像的VC方案都被构造出来。
虽然VC具有一些优点，但由于VC本身的条件所限，共享的图像恢复之后所能达到的视觉效果和原始图像有较大差距,因此在一些对图像质量有较高要求的场合，VC 就不太适用了。
Chang和Lin[4-6]提出的共享彩色图像的(t,n)门限图像隐藏方案，Lukac和Plataniotis[7]提出的彩色秘密图像共享的方案，虽然其恢复图像可以达到和原图一样，但由于其利用了(2,2)VC方案的思想，故生成的影子秘密图像是原图大小的4倍，吕超等人[8]提出的一种图像秘密共享方案能够较好地保证恢复图像的质量，生成的影子秘密图像和原图的大小也相同。
细胞自动机
• 在每一个仿真时刻，各个细胞按照自身及与它直接相邻
的细胞在这一时刻的状态和一定的局部规则来确定自己
在下一仿真时刻的状态。 • 系统中的各个细胞是同质(homogeneous)的，即每个细
胞可能具有的状态都相同，并且决定各个细胞状态变化
的规则也相同。 • CA模型特别适合于行为者之间是局部交互的情形。 • 在管理和社会经济系统的仿真中，细胞可以表示个人、 组织或国家。CA也广泛应用于模拟各种物理系统和自然 现象，如流体运动、生物模式形成、雪崩、地震等等。
(1)元胞分布在规则划分的网格上； (2)元胞具有0，1两种状态，0代表死，1代表生； (3)元胞以相邻的8个元胞为邻居。即Moore邻居形式； (4)一个元胞的生死由其在该时刻本身的生死状态和
周围八个邻居的状态决定: 如果一个元胞状态为“生”，且八个相邻元胞中有两 个或三个的状态为“生”，则在下一时刻该元胞继续保 持为“生”，否则“死”去； 如果一个元胞状态为“死”。且八个相邻元胞中正好 有三个为“生”。则该元胞在下一时刻 “复活”。否则保 持为“死”。
• 其中变量有三个，每个变量取两个状态值，那么就有 2×2×2=8种组合，只要给出在这八个自变量组合上的值 ，f就完全确定了。例如以下映射便是其中的一个规则:
通常这种规则也可表示为以下图形方式 (黑色方块代表1 ，白色方块代表0):
J. Conway和 "生命游戏"
生 命 游 戏 的 构 成 及 规 则
元胞自动机最基本的组成:元胞、元胞空间、邻居及 规则四部分。简单讲，元胞自动机可以视为由一个元胞 空间和定义于该空间的变换函数所组成。
二、网格的形状
三、邻域和邻元
四、状态更新规则
初等元胞自动机(Elementary Cellular Automata，简称ECA)是状态集S只有两个元素 {s1，s2}，即状态个数k=2，邻居半径r=l的一维 元胞自动机。它几乎是最简单的元胞自动机模型 。由于在S中具体采用什么符号并不重要，它可取 {0，1}，{-1，1}，{静止，运动}，{黑，白}，{生 ，死}等等，这里重要的是S所含的符号个数，通 常我们将其记为 {0，1}。此时，邻居集N的个数 2r=2，局部映射f:S3→S可记为:
一种伪随机序列产生方法、装置、介质及设备[发明专利]
![一种伪随机序列产生方法、装置、介质及设备[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/f2535d78bf23482fb4daa58da0116c175f0e1efc.png)
专利名称：一种伪随机序列产生方法、装置、介质及设备专利类型：发明专利
发明人：孙林
申请号：CN202210024473.X
申请日：20220111
公开号：CN114047905B
公开日：
20220412
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本申请公开了一种伪随机序列产生方法、装置、介质及设备，属于自动驾驶计算机技术领域。
本申请方法主要包括，将预定数值范围内的所有数值，按照所有可能的排列方式中的一种排列方式进行排列得到当前基础周期序列；根据预先获取的当前随机种子数值以及当前基础周期序列，对当前正在生成的伪随机周期序列的每一个排列位置上的数值进行一一计算，得到包括预定数值范围内的所有数值的当前伪随机周期序列；以及，将当前伪随机周期序列作为下一个基础周期序列继续生成下一个伪随机周期序列。
本申请能够快速高效地产生属于预定数值范围内，并且完全呈平均分布的伪随机序列，并且两次产生的伪随机序列不会出现完全相同情况。
申请人：北京百瑞互联技术有限公司
地址：100085 北京市海淀区上地三街9号A座9层A1009
国籍：CN
代理机构：北京国科程知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：曹晓斐
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细胞自动机组合伪随机序列发生器
细胞自动机组合伪随机序列发生器
张传武
【期刊名称】《电子科技大学学报》
【年(卷),期】2008(37)5
【摘要】结合细胞自动机所特有的单元结构的简单性、单元之间作用的局部性和信息处理的高度并行性等特点,利用细胞自动机产生高速序列;分析了比特与、或、异或运算周期特性,其周期等于各自周期的最小公倍数;证明了比特异或运算的频率特性优于原有的频率特性.研究了比特组合运算的线性复杂独特性,比特与、或运算的线性复杂度等于各自线性复杂度的乘积,异或运算的线性复杂度等于各自线性复杂度之和.利用伪随机特性检测方法和线性复杂度的测试方法的计算机模拟表明细胞自动机组合仂随机序列发生器实现简单、速度高、能有效增加序列周期长,改善序列伪随机统计特性,并能有效增加伪随机序列的线性复杂度.
【总页数】4页(P716-719)
【作者】张传武
【作者单位】西南民族大学电气信息工程学院,成都,610041
【正文语种】中文
【中图分类】TN918.91
【相关文献】
1.基于2-by-n细胞自动机的伪随机序列发生方法研究 [J], 赵建林;方勇;杨玲;鲍丙芳
2.二维可控细胞自动机伪随机序列发生方法研究 [J], 朱保平;马骞;刘凤玉
3.可编程细胞自动机伪随机序列发生方法 [J], 张传武;陈向东;彭启琮
4.基于耦合可控细胞自动机伪随机序列发生方法研究 [J], 朱保平;刘凤玉
5.细胞自动机伪随机序列的线性复杂度分析 [J], 张传武;彭启琮;李玉柏
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