FR2563392A1

FR2563392A1 - Pseudo random number generator for encoding equipment

Info

Publication number: FR2563392A1
Application number: FR8406219A
Authority: FR
Inventors: Jean-Claude Tessier; Jean Desaivres
Original assignee: LOIRE ELECTRONIQUE
Current assignee: LOIRE ELECTRONIQUE
Priority date: 1984-04-19
Filing date: 1984-04-19
Publication date: 1985-10-25
Also published as: DE3513916C2; FR2563392B1; DE3513916A1

Abstract

The generator converts one binary number into another but with a much greater number of digits, or converts an input word into another word with a much greater number of digits in its code. A series of shift registers (10.1-10.N) with two outputs (10.n 10.N) is connected to EXCLUSIVE-OR gate (13) and the output of this unit is connected to the input of register (10.1). The output sequence is taken from the outputs (12) of the registers. The number to be converted is placed at inputs (11.1 to 11.N). In order to obtain a single value relation between the converted and original words, the number of pulse difference between them is varied to correspond with the value of the original word so that it depends on the number of pulses in the original word.

Description

GENERATEUR PSEUDO-ALEATOIRE
L'invention est relative à un générateur pseudo-aléatoire.PSEUDO-RANDOM GENERATOR
The invention relates to a pseudo-random generator.

Un dispositif de ce genre transforme un nombre binaire appliqué sur son entrée en un autre nombre binaire. Le nombre de chiffres du nombre, ou mot, de sortie est en général important. Un tel générateur est, par exemple, utilisé pour effectuer un codage; l'importance du nombre des chiffres binaires du mot de sortie rend difficile le décodage non autorisé. A device of this kind transforms a binary number applied on its input into another binary number. The number of digits of the number, or word, of output is usually important. Such a generator is, for example, used to perform coding; the importance of the number of binary digits of the output word makes unauthorized decoding difficult.

La loi de transformation du mot d'entrée en mot de sortie n'est toutefois pas entièrement aléatoire car, s'il en était ainsi, la transformation ne serait pas reproductible et le décodage serait impossible. Mais sans connaissance de la loi de transformation celleci apparaît aléatoire. However, the law of transformation of the input word into an output word is not entirely random because, if it were so, the transformation would not be reproducible and the decoding would be impossible. But without knowledge of the law of transformation it seems random.

Un tel générateur est habituellement constitué par un registre à décalage et par une porte "OU exclusif" dont la sortie est connectée à l'entrée série du registre. La première entrée de la porte OU exclusif reçoit le signal d'une case de rang intermédiaire déterminé du registre et la seconde entrée de cette porte est connectée à la sortie de ce même registre. Le nombre, ou mot, d'entrée est introduit, habituellement de façon parallèle - c'est-àdire simultanément dans toutes les cases -, dans le registre. Le fonctionnement de ce dernier est commandé par un signal d'horloge. Such a generator is usually constituted by a shift register and an "exclusive OR" gate whose output is connected to the serial input of the register. The first input of the exclusive OR gate receives the signal from a fixed intermediate rank box of the register and the second input of this gate is connected to the output of this same register. The number, or word, of input is introduced, usually in parallel - that is to say simultaneously in all the boxes - in the register. The operation of the latter is controlled by a clock signal.

A chaque impulsion d'horloge le signal de sortie de la porte OU exclusif est introduit dans la première case du registre et le contenu de chaque case est déplacé vers la sortie, c'est-à-dire que le contenu de la case de rang m devient le contenu, avant l'impulsion d'horloge, de la case de rang m - 1.At each clock pulse the output signal of the exclusive OR gate is introduced into the first box of the register and the contents of each box are moved to the output, that is, the contents of the rank box. m becomes the content, before the clock pulse, of the box of rank m - 1.

Le nombre ou mot de sortie est obtenu après un nombre déterminé, X, d'impulsions d'horloge, ce nombre X étant fixé, constant, pour un générateur pseudo-aléatoire donné. Ce mot de sortie est constitué soit par le contenu des diverses cases du registre à décalage au bout de ces X impulsions d'horloge ou par le contenu d'une fraction de ces cases, soit par une séquence série de chiffres binaires à la sortie du registre à décalage. Dans ce dernier cas la durée de la séquence, c'est-à-dire le nombre de chiffres binaires du signal de sortie, est fixée par construction du générateur pseudoaléatoire. The number or output word is obtained after a given number, X, of clock pulses, this number X being fixed, constant, for a given pseudo-random generator. This output word is constituted either by the contents of the various boxes of the shift register at the end of these X clock pulses or by the content of a fraction of these boxes, or by a series of binary digits at the output of the shift register. In the latter case the duration of the sequence, that is to say the number of binary digits of the output signal, is set by construction of the pseudo-random generator.

Le mot de sortie est fonction de trois paramètres: le mot d'entrée, le rang intermédiaire de la case à laquelle est connectée la première entrée de la porte OU exclusif, et le nombre X d'impulsions d'horloge qui sépare le mot d'entrée du mot de sortie. Les deux derniers paramètres étant constants, le risque qu'une personne non autorisée puisse découvrir ces paramètres n'est pas nul. The output word is a function of three parameters: the input word, the intermediate row of the box to which the first input of the exclusive OR gate is connected, and the number X of clock pulses which separate the word d input of the output word. The last two parameters being constant, the risk that an unauthorized person can discover these parameters is not zero.

L'invention augmente la difficulté de décodage pour une personne non autorisée. The invention increases the difficulty of decoding for an unauthorized person.

A cet effet, selon l'invention, le mot de sortie apparaît après un temps t suivant l'application du mot d'entrée qui est fonction de ce mot d'entrée. De cette manière la transformation fait intervenir un paramètre supplémentaire qui rend le décodage encore plus difficile. For this purpose, according to the invention, the output word appears after a time t following the application of the input word which is a function of this input word. In this way the transformation involves an additional parameter which makes decoding even more difficult.

En variante le nombre de chiffres binaires du mot de sortie dépend également de la valeur du mot d'entrée. In a variant, the number of binary digits of the output word also depends on the value of the input word.

Pour faire varier la durée t en fonction de la valeur du mot d'entrée on utilise par exemple une mémoire morte qui contient en mémoire des valeurs de durées t qu'elle restitue en fonction des valeurs de mots d'entrée qui lui sont appliqués. La loi de variation peut être également établie par programmation d'un microprocesseur. In order to vary the duration t as a function of the value of the input word, for example, a read-only memory is used which contains in the memory values of durations t which it restores according to the values of input words which are applied to it. The variation law can also be established by programming a microprocessor.

Dans le cas où le mot de sortie est parallèle et a le même nombre de chiffres binaires que le mot d'entrée, la variation de la durée t en fonction de la valeur du mot d'entrée peut être rendue encore plus complexe de la façon suivante: à l'issue d'une première durée t1, fonction de la valeur du mot d'entrée C, le mot de sortie G1 est considéré comme constituant un nouveau mot d'entrée qui fixe une nouvelle valeur t2. Une telle rupture de séquence est effectuée un nombre A de fois qui dépend, de préférence, de la valeur du mot d'entrée. Le mot de sortie GA est celui qui apparaît après ces A cycles ou ruptures de séquences. In the case where the output word is parallel and has the same number of binary digits as the input word, the variation of the duration t as a function of the value of the input word can be made even more complex in the same way. following: at the end of a first duration t1, a function of the value of the input word C, the output word G1 is considered to constitute a new input word which sets a new value t2. Such a sequence break is performed a number of times, which preferably depends on the value of the input word. The output word GA is the one that appears after these cycles or breaks in sequences.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaît tront avec la description de certains de ses modes de réalisation, celle-ci étant effectuée en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels:
- la figure 1 est une schéma d'un générateur pseudo-aléatoire,
- la figure 2 est une représentation du mot de sortie d'un générateur pseudo-aléatoire, et
- la figure 3 est un organigramme de commande du générateur pseudo-aléatoire de la figure 1.Other features and advantages of the invention appear with the description of some of its embodiments, this being done with reference to the accompanying drawings in which:
FIG. 1 is a diagram of a pseudo-random generator,
FIG. 2 is a representation of the output word of a pseudo-random generator, and
FIG. 3 is a control flowchart of the pseudo-random generator of FIG. 1.

Un générateur pseudo-aléatoire comporte un registre à décalage 10 formé de bascules bistables 101,102,...10N en série. L'entrée série est constituée par l'entrée de la première bascule 101 et la sortie-série est constituée par la sortie 12 de la dernière bascule 10N
Chaque bascule comporte une entrée supplémentaire 111,112 1 1N sur laquelle on applique un chiffre binaire d'un mot d'entrée de type parallèle.A pseudo-random generator comprises a shift register 10 formed of bistable flip-flops 101, 102, ... 10N in series. The serial input is constituted by the input of the first flip-flop 101 and the serial output is constituted by the output 12 of the last flip-flop 10N
Each flip-flop comprises an additional input 111, 112 1 1N on which a binary digit of a parallel-type input word is applied.

Une sortie d'une bascule intermédiaire 10 (n < N) est con
n nectée à la première entrée 131 d'une porte 13 du type "OU exclusif" dont la seconde entrée 132 est reliée à la sortie 12N de la bascule 10N La sortie 133 de la porte 13 est reliée à entrée série de la bascule 101. An output of an intermediate flip-flop 10 (n <N) is con
n connected to the first input 131 of a gate 13 of the "exclusive OR" type whose second input 132 is connected to the output 12N of the flip-flop 10N The output 133 of the gate 13 is connected to the serial input of the flip-flop 101.

La table de vérité de la porte OU exclusif est la suivante:

The truth table of the exclusive OR gate is as follows:

<tb> 131 <SEP> <SEP> 132 <SEP> <SEP> 133
<tb> <SEP> O <SEP> 0 <SEP> O
<tb> <SEP> 0 <SEP> l <SEP> <SEP> l <SEP>
<tb> <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 1
<tb> <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0
<tb>
Le fonctionnement du générateur pseudo-aléatoire est commandé par des impulsions d'horloge H appliquées sur les entrées correspondantes des bascules 101...10N. <tb> 131 <SEP><SEP> 132 <SEP><SEP> 133
<tb><SEP> O <SEP> 0 <SEP> O
<tb><SEP> 0 <SEP> l <SEP><SEP> l <SEP>
<tb><SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 1
<tb><SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0
<Tb>
The operation of the pseudo-random generator is controlled by clock pulses H applied to the corresponding inputs of the flip-flops 101 ... 10N.

Un générateur pseudo-aléatoire classique fonctionne de la façon suivante: on applique sur les entrées parallèles 111... 11N les chiffres binaires d'un nombre C, appelé mot d'entrée. Après la première impulsion d'horloge H la bascule 101 emmagasine le signal de sortie de la porte 13, la bascule 112 emmagasine le chiffre qui se trouvait précédemment dans la bascule 111 et, de même, chacune des autres bascules stocke le contenu antérieur de la bascule précédente. A conventional pseudo-random generator operates in the following way: the binary digits of a number C, called the input word, are applied to the parallel inputs 111 ... 11N. After the first clock pulse H the flip-flop 101 stores the output signal of the gate 13, the flip-flop 112 stores the digit that was previously in the flip-flop 111 and, likewise, each of the other flip-flops stores the previous contents of the flip-flop. previous rocker.

Le mot de sortie apparaît après un nombre déterminé, X, d'impulsions d'horloge. Ce mot de sortie est par exemple du type parallèle, étant recueilli sur les sorties 121, 122,... 12N Il peut être également du type série: dans ce cas c'est le nombre binaire qui apparaît sur la sortie 12N à partir de la X ième impulsion d'horloge; ce nombre série a par exemple m chiffres binaires. Il est donc recueilli pendant m impulsions d'horloge. The output word appears after a determined number, X, of clock pulses. This output word is for example of the parallel type, being collected on the outputs 121, 122, ... 12N It can also be of the series type: in this case it is the binary number which appears on the output 12N from the Xth clock pulse; this serial number has for example m binary digits. It is thus collected during m clock pulses.

Le signal de sortie est périodique. La période est:
p = (2N - 1). t: , b étant la période du signal d'horloge. The output signal is periodic. The period is:
p = (2N - 1). t: where b is the period of the clock signal.

Du fait du caractère périodique de la séquence S de sortie on peut représenter cette dernière par un cercle 15 (figure 2). Sur ce cercle le point 16 représente l'instant d'introduction du mot C d'entrée, le point 17 est l'instant où commence à apparaître le mot de sortie, l'intervalle de temps séparant les points 16 et 17 étant:
tR = Xa t
L'arc 18 représente la durée des m bits du mot de sortie lorsque celui-ci est du type série.Because of the periodic nature of the output sequence S, the latter can be represented by a circle 15 (FIG. 2). On this circle point 16 represents the time of introduction of the input word C, point 17 is the moment when the output word begins to appear, the time interval separating the points 16 and 17 being:
tR = Xa t
The arc 18 represents the duration of the m bits of the output word when it is of the series type.

Selon un premier aspect de l'invention le nombre X n'est pas indépendant du mot d'entrée, c'est-à-dire que la position du point 17 varie en fonction de la valeur du mot d'entrée G. Selon un second aspect de l'invention le nombre de bits du mot de sortie, c'est-à-dire le nombre m ou la longueur de l'arc 18, dépend de la valeur du mot G d'entrée. Ce second aspect peut être utilisé en combinaison avec le premier ou indépendamment de celui-ci. According to a first aspect of the invention the number X is not independent of the input word, that is to say that the position of the point 17 varies according to the value of the input word G. According to a second aspect of the invention the number of bits of the output word, that is to say the number m or the length of the arc 18, depends on the value of the word G input. This second aspect can be used in combination with the first or independently thereof.

Pour faire dépendre le nombre X du mot G on utilise, par exemple, une mémoire morte (non représentée) qui contient en mémoire des valeurs X et sur les entrées de laquelle on applique le mot d'entrée G. Le nombre X est utilisé pour charger un registre temporel ou compteur (non représenté) dont le contenu décroît d'une unité à chaque impulsion d'horloge et qui indique la fin de la séquence quand son contenu est revenu à zéro. To make the number X of the word G depend on, for example, a read-only memory (not shown) which contains X values in the memory and on the inputs of which the input word G is applied. The number X is used to loading a time register or counter (not shown) whose content decreases by one unit at each clock pulse and which indicates the end of the sequence when its content is returned to zero.

La loi de transformation du mot d'entrée G en un temps tR peut également etre effectuée par programmation comme décrit cidessous en relation avec la figure 3. The law of transformation of the input word G into a time tR can also be performed by programming as described below in relation to FIG.

Dans cet exemple on effectue plusieurs cycles ou ruptures de séquence pour rendre la loi de transformation de G en t encore plus complexe. La signification de l'expression "rupture de séquence" apparaîtra avec la description ci-après. In this example, several cycles or sequence breaks are performed in order to make the transformation law from G to t even more complex. The meaning of the term "sequence break" will appear with the description below.

La figure 3 est un organigramme qui fait partie intégrante de la présente description. Fig. 3 is a flowchart which forms an integral part of the present description.

Le mot d'initialisation Go est celui qui est introduit sur les entrées l1#...l 1N c'est le mot d'entrée. The initialization word Go is that which is introduced on the inputs l1 # ... l 1N is the input word.

Au mot Go on associe un nombre A de cycles à effectuer. La transformation peut être réalisée à l'aide d'une mémoire morte ou selon une loi préétablie calculée par un ordinateur ou microordinateur. Ce mot de départ Go sert également à définir un nombre X d'impulsions d'horloge au bout duquel on effectue une rupture de séquence ou au bout duquel apparaît le mot de sortie K. At the word Go we associate a number A of cycles to be performed. The transformation can be carried out using a read-only memory or according to a preset law calculated by a computer or microcomputer. This starting word Go is also used to define a number X of clock pulses at the end of which a sequence break is made or at the end of which the output word K appears.

Le temps tR = X (C). T est introduit dans un registre temporel sous la forme d'un nombre T. Pour que ce nombre T ne soit pas trop petit on fixe arbitrairement le bit de rang A de ce nombre T à la valeur I afin que le temps séparant les points 16 et 17 ait au moins la valeur 2
La partie 20 à gauche de l'organigramme de la figure 3 correspond au fonctionnement d'un générateur pseudo-aléatoire classique.The time tR = X (C). T is introduced into a time register in the form of a number T. In order for this number T to be not too small, the bit of rank A of this number T is arbitrarily fixed at the value I so that the time separating the points 16 and 17 is at least 2
The left-hand portion of the flowchart of FIG. 3 corresponds to the operation of a conventional pseudo-random generator.

A l'issue d'un premier cycle, c'est-à-dire lorsque le contenu du registre temporel devient nul, le temps tR s'étant écoulé, le contenu du registre dans lequel on a mis en mémoire le nombre A est diminué d'une unité et si ce contenu n'a pas alors atteint la valeur nulle le mot G' de sortie est utilisé pour définir une nouvelle durée tR. On a alors effectué une rupture de séquence. At the end of a first cycle, that is to say when the content of the temporal register becomes zero, the time tR having elapsed, the contents of the register in which the number A has been stored is decreased. of a unit and if this content did not then reach the zero value the word G 'of output is used to define a new duration tR. A sequence break was then performed.

Par contre si le contenu du registre des A est nul la séquence est terminée et le contenu des diverses bascules constitue le mot C' de sortie. On the other hand, if the content of the register of A is zero, the sequence is terminated and the contents of the various flip-flops constitute the word C 'of output.

Claims

A pseudo-random generator transforming a binary number, or word, of input G into an output word G ', a transformation being carried out at each clock pulse H, the output word appearing after a determined number X of clock pulses according to the application of the input word, characterized in that it comprises means for varying the number X of clock pulses separating the input word from the output word as a function of the value the input word C.

2. A pseudo-random generator transforming a binary number, or word, of input G into an output word G ', a transformation being carried out at each clock pulse H, the output word appearing after a determined number X of clock pulses according to the application of the input word, characterized in that the number of binary digits of the output word varies according to the value of the input word.

3. pseudo-random generator according to claim 1, characterized in that after the flow of a first time tR whose value has been determined by the value of the input word G, the output word of the generator is then used to form a new input word defining a new time tR, the output word appearing after a given number A of such output sequence breaks.

4. Generator according to claim 3, characterized in that the number A of sequence breaks is variable according to the value of the input word GB

5. pseudo-random generator according to any one of the preceding claims, characterized in that, in a manner known per se, it comprises a shift register (10) with N boxes (101 ... 10N) in series and a door Exclusive OR (13) whose first input (131) is connected to the output of an intermediate rank slot (lOn), the second output (132) being connected to the output (12N) of the last box, and the output (133) of this gate being connected to the input of the first box (10).

6. pseudo-random generator according to claim 5, characterized in that the input word and the output word are of parallel type.