专利名称：基于耦合混沌映射系统的并行伪随机比特发生器的制作方法
技术领域：
本发明涉及信息安全技术领域，是基于耦合混沌映射系统的并行伪随机比特发生器。
背景技术：
伪随机数在蒙特卡罗计算、文本加密、图像加密和视频加密以及在密码协议中的密钥、初始化变量中有着广泛的应用，因此随机数发生器的研究在统计物理和现代密码中有着重要的地位。伪随机数发生器产生的序列要求具有尽可能大的周期和良好的随机性。由于混沌轨道对初值和参数的敏感性，以及混沌信号的伪随机性，近年来，许多研究者应用混沌动力学来构建伪随机数发生器。从现有的研究成果来看，比较有竞争力的一类是以时空耦合混沌映射格子为基础的混沌伪随机数发生器。与低维系统相比，时空混沌系统具有多个正的李雅普诺夫指数，增加了系统的复杂性和周期。混沌运算是基于实数域的，因此已有的基于混沌的随机数发生器的设计大多适用于软件操作环境，用于平移到硬件平台上存在着操作代价高，运行效率低的缺点。本发明特制了全新的、基于混沌耦合映射的并行伪随机比特发生器，其主要特点是采用一维耦合混沌映射系统，通过选择有效的参数，保证了系统的时空混沌复杂性，也通过有限的、方便的移位操作不仅使输出的序列具有良好的统计特性，而且适用于硬件平台；同时可用于并行输出随机比特序列。
发明内容
本发明的目的是设计可用于硬件实现、适用于并行操作、高效率的伪随机比特发生器。基于耦合混沌映射系统的并行伪随机比特发生器，其过程特征在于以下处理步骤Al)通过初始化模块，把伪随机比特发生器的初始值(也称为种子)通过非线性变换扩展产生耦合混沌映射系统的初始值；A2)把扩展产生的耦合混沌映射系统的初始值输入耦合混沌映射系统，经过耦合混沌映射系统的作用，并行输出多路混沌序列；A3)把输出的混沌序列通过输出模块的处理，并行输出满足测试标准的随机比特序列。在Al中，64比特的初始值通过非线性变换扩展成32N比特，产生耦合混沌映射系统的N个初始值Xtl (i)，i = I，2，...，N，N为耦合映射的个数，N彡4，每个Xtl (i)都是属于
; ε i 和 ε 2 为稱合强度,满足 ε i > O, ε 2 > O,且 ε i 关 ε 2，I- ε r ε 2 > O ;而且，所述的耦合混沌映射系统要求参数a，ε JP ε 2的选择使得耦合系统为时空混沛系统，同时为了使复杂的乘法运算转化为简单的移位操作，取参数为如下形式α =
权利要求
1.基于耦合混沌映射系统的并行伪随机比特发生器，其过程特征在于以下处理步骤 Al)通过初始化模块，把伪随机比特发生器的初始值(也称为种子)通过非线性变换扩展并产生耦合混沌映射系统的初始值； A2)把扩展产生的耦合混沌映射系统的初始值输入耦合混沌映射系统，经过耦合混沌映射系统的作用，并行输出多路混沌序列； A3)把输出的混沌序列通过输出模块的处理，并行输出满足测试标准的伪随机比特序列。
2.根据权利要求I所述的基于耦合混沌映射系统的并行伪随机比特发生器，其特征在于所述的步骤Al把64比特的初始值通过非线性变换扩展成32N比特，产生耦合混沌映射系统的N个初始值Xtl (i)，i = I，2，...，N，N为耦合映射的个数，N≥4，每个Xtl (i)都是属于
; ε i 和 ε 2 为|禹合强度,满足 S1SO, ε 2 > O,且ε 2，I- ε 厂 ε 2 > O。
5.根据权利要求3所述的耦合混沌映射系统要求参数a，￡1和ε2的选择使得耦合系统为时空混沌系统，且满足如下形式α = 1 + Σα<2'&1ε {0,1} ；=Z6-r^b1G {0,1}；
6.根据权利要求3所述的耦合混沌映射系统要求离散时间η大于100时才开始并行输出混沌时间序列。
7.根据权利要求I所述的基于耦合混沌映射系统的并行伪随机比特发生器，其特征在于所述的步骤A3中，把Α2输出的混沌时间序列值转化为32比特
全文摘要
本发明的目的是设计可用于硬件实现、适用于并行操作、高效率的伪随机比特发生器。基于耦合混沌映射系统的伪随机比特发生器，通过初始化模块，把随机比特发生器的初始值(也称为种子)通过非线性变换扩展并产生耦合混沌映射系统的初始值；把扩展产生的耦合混沌映射系统的初始值输入耦合混沌映射系统，经过耦合混沌映射系统的作用，并行输出多路混沌序列；把输出的混沌序列通过输出模块的处理，并行输出满足NIST SP800-22修订测试标准的伪随机比特序列。
文档编号H04L9/22GK102904715SQ20121036484
公开日2013年1月30日 申请日期2012年9月27日 优先权日2012年9月27日
发明者王世红, 梁仁夫, 周琥 申请人:北京邮电大学