Cuvinte cheie: calcule logice paralele, transformări criptografice, registru de deplasare liniară recurentă, cipuri de flux, generatoare gamma cu mișcare neuniformă, generatoare de scalar de produse
introducere
O modalitate eficientă de a proteja informațiile transmise prin liniile de comunicație de toate tipurile, este de a cripta mesajele transmise [1, 2]. Registrele liniare schimbare recurente (Lrrs) sunt blocurile de construcție de bază ale multor generatoare gamma, dar ele însele au criptografică de securitate suficient de scăzută. [1-3]. O modalitate de a realiza o neliniare de caractere funcție gamma ale elementelor cheie ale generatorului, este fluxul inegal de informații în unele unități generatoare, cheia determinată [2, 3]. Modificarea legii mișcării conduce la o schimbare a scării originale, sporindu-i complexitatea. Necesitatea registre de deplasare la un număr diferit de trepte duce la faptul că un număr tot mai mare de cicluri ale generatorului de sincronizare necesare pentru obținerea o celulă interval. În acest articol, folosind un algoritm de punere în aplicare a recurenței registrul linear de deplasare paralelă prin redefinirea funcției de feedback booleană, ceea ce face posibilă obținerea stării de schimbare recurente înregistrare printr-un număr arbitrar de cicluri de funcționare, un exemplu de implementare a unuia dintre generatoare gamei reproductibile cu trafic inegale - produs generator de scalare.
1. Conceptul de generator de produse scalare
Generatorul de produs scalar (vezi Fig. 1) este utilizat cu Lrrs două frecvențe de ceas diferite și lungime, eventual, diferite [3]. LRRS 1 are o lungime de n (1) și un indicator de viteză d (1). LRRS 2, respectiv - n (2) și d (2). Cheia este Lrrs inițială de stat - X0 (1) și X0 (2). Biții individuali ai acestor Lrrs operațiuni de multiplicare logice combinate (AND), iar apoi, pentru a produce biții de ieșire sunt combinate cu un sumator de modulo doi, adică, calculul fiecărei i -lea interval de biți este realizată prin algoritmul ..:
1. Deplasați LRRS 1 în pași d (1).
2. Deplasați LRS2 la d (2) pași.
3. Calculați semnul gamma: yi = = xk (1) xk (2).
Fig. 1. Generatorul de produse scalare
2. Schimbarea registrului de deplasare recurent la un număr arbitrar de pași într-un singur ciclu de operare
Registrul de deplasare recurent cu feedback-ul constă dintr-un registru de deplasare și un circuit care implementează funcția de feedback. Cel mai simplu tip de dispozitive din această clasă este registrul recurent cu feedback liniar (figura 2, a). Funcția de feedback în astfel de registre este specificată de operația "modulo-two sum" asupra anumitor biți ai registrului. Numerele acestor biți sunt determinate pe baza unui polinom de gradul n [3]:
h (x) = xn + hn-1x n-1 + hn-2x n-2 + ... + h2x2 + h1x + h0,
unde hi ∈ este coeficientul de cuplare.
Pentru a asigura perioada maximă a secvenței pseudo-aleatoare generată de LFRS, polinomul generator trebuie să fie ireductibil și primitiv. Pe baza acestui fapt, se construiește o ecuație liniară de recurență, care, la efectuarea calculelor, are următoarea formă [2]:
x (n-1) (t +1) = hn-1 x n-1 ... + h1 x1 + h0 x0. (1)
Exemplul 1. LRS, construit pe baza polinomului generator h (x) = x5 + x2 +1. este prezentat în Fig. 2, b.
Fig. 2 Registru de deplasare liniar recurent (NU - semnale de setare inițială, OS - mesaj deschis, 3C - criptat
mesaj, a - biți de LRRS)
Pentru a mări performanța, este posibil să suprascrieți funcția Boolean care descrie funcționarea LFRS, astfel încât mai multe valori ale secvenței să poată fi obținute într-un singur ciclu de operare. Datele inițiale pentru construirea unei astfel de scheme vor fi: lungimea LRRS - n; starea inițială ЛРРС - X = (xn-1, ..., x1, x0); ecuația de recurență liniară f (X.H), construită din polinomul generator h (x); numărul de etape de lucru simulate - d.
Este necesar să se găsească un sistem de funcții booleene F (X), definind un feedback la Lrrs acționare la forma (fig. 3), care permite un pas să se deplaseze pe trepte d Lrrs.
Fig. 3 Reducerea LRS la vizualizarea paralelă
Fiecare stare ulterioară a LRRS poate fi exprimată prin cea precedentă. În acest caz, valoarea celei mai semnificative cifre se calculează folosind ecuația de recurență liniară (1), valorile biților rămași se calculează prin deplasarea valorilor anterioare ale celulelor PPC spre dreapta.
dependența de stat RRS Xt + 1 = [x (n-1) (t + 1) ... x0 (t + 1)], la un moment de umplere anterior Xt = [x (n-1) t ... x0t] poate seta sistem expresii logice:
(2)
unde: t - starea anterioară a LRRS, t +1 - starea ulterioară a RRS.
calcularea Succesiv fiecare stat viitoare a PPC anterioare prin expresii logice de sistem (2), putem complot condiția PPC după un anumit număr de cicluri de funcționare Xt + d de umplere inițială X:
Fiecare expresie care alcătuiește sistemul este un polinom linear Zhegalkin. Fiecare expresie va fi definită complet dacă este definit coeficienții variabilelor. Pentru a formaliza algoritmul pentru determinarea expresiei care descrie Lrrs stat la un anumit moment, coeficienții variabilelor logice pot fi în mod convenabil reprezentate sub forma unei matrice în care rândurile corespund stării PPC la un anumit timp, iar coloanele - se potrivesc cu starea inițială a PPC:
,
unde wij ∈.
La momentul inițial, matricea coeficienților va avea forma:
.
Pentru a găsi coeficienții la data următoare, multiplicați matricea cu vectorul coeficientului ecuației de recurență liniară:
Wt + 1 = Wt × H. (3)
înlocuiți vectorul rezultat în primul rând al matricei și transferați liniile rămase unul câte unul.
3. Exemplul demonstrativ al implementării generatorului de produse scalare
Date inițiale:
Pentru 1 = n (1) = 4, x (1) 3 (t + 1) = x (1) 1t + x (1) 0t. d (1) = 2.
Pentru 2 = (2) 2t + 2 (t + 1) = x (2) 0t. d (1) = 1.
Pentru LРРС 1 vom găsi funcția feedback, efectuând trecerea cu 2 pași într-un singur ciclu de operare.
(4)
Implementarea schematică a acestui exemplu este prezentată în figura 4.
Fig. 4. Modelul generatorului de produse scalare
Descrierea circuitului. LRRS 1 este asamblat pe declanșatoarele d-flop-flop DD3-DD6, funcția de feedback (4) este implementată pe elementele DD1, DD2. LRRS 2 este asamblat pe declanșatoarele DD11-DD13 și adder modulo două DD10. Conectarea în biți a biților corespunzători ai LRS1 și LRS2 este efectuată de elementele DD7-DD9, DD14 este adaosul rezultat modulo doi.
Primele nouă valori gamma pentru umplerea inițială de 1000 și 100 pentru Lrrs Lrrs 1 și respectiv 2, sunt prezentate în tabelul. 1. În tabelul rămas rândurile neselectate în care sunt înregistrate omise Lrrs 1. Rularea diagrama de stare a executării obține de ieșire a generatorului gama de produs scalar corespunde calculelor teoretice, în care fiecare marcaj scală a primit într-o singură operație ciclu.
Tabelul 1
Schimbarea stărilor generatorului de produse scalare
Astfel, cu o complicație nesemnificativă a circuitelor (în acest exemplu, un sumator cu două intrări modulo doi) de punere în aplicare a circuitului generatorului primit produsul scalar în care pentru a obține marca gamma necesită doar operație ciclu de ceas în loc de două, în modul clasic de realizare. Descris Algoritmul suprascrie funcția de feedback Lrrs poate fi utilizat pentru a construi mai complexe generatoare circuite gamut produs scalar la valori arbitrare ale lungimilor registrelor n (1) și n (2) și indicatorii vitezei d (1) și d (2).
Proiectarea cu circuit de înaltă performanță a unui generator criptografic multi-rata a unui produs scalar
Descărcați acest articol în format doc sau pdf
Este produsă în SKNC VSH SFU
Trimiteți-le prietenilor: