KR101920142B1 - 의사 잡음 코드 생성기를 활용한 랜덤 순열 생성 시스템 및 방법 - Google Patents

의사 잡음 코드 생성기를 활용한 랜덤 순열 생성 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 랜덤 순열 생성 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 의사 잡음 코드 생성기에서 출력되는 의사 코드를 이용한 랜덤 순열 생성 시스템 및 방법에 대한 것이다.
본 발명에 따르면, 어떠한 길이의 랜덤 순열도 생성이 가능하며, 이를 통해 보다 효율적인 하드웨어 구현이 가능하게 된다.

Description

의사 잡음 코드 생성기를 활용한 랜덤 순열 생성 시스템 및 방법{System and method for generation of random permutation using a pseudo-random sequence generator}
본 발명은 랜덤 순열 생성 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 의사 잡음 코드 생성기에서 출력되는 의사 코드를 이용한 랜덤 순열 생성 시스템 및 방법에 대한 것이다.
한국공개특허번호 제10-2013-0111715호는 사각형 형태의 매트릭스에 랜덤 수를 입력한 후에 해당 매트릭스의 행 또는 열에 대해서 임의의 회수만큼 회전시킨 후에 매트릭스에 저장된 값을 출력하여 랜덤순열을 생성하는 방법에 대한 것이다. 이를 개념적으로 보여주는 도면이 도 1에 도시된다. 쉬운 이해를 위해 예시를 통해 설명하면 다음과 같다. 16진수인 0 ~ F로 구성되는 랜덤순열을 생성하고자 할 경우, 도 1과 같이 4×4 매트릭스에 0 ~ F를 입력한다.
도 1의 매트릭스에 대해서 첫 번째 row(ROT_1)은 오른쪽으로 1회 회전, 두 번째 row(ROT_2)는 오른쪽으로 2회 회전, 세 번째 row(ROT_3)은 오른쪽으로 3회 회전, 네 번째 row(ROT_4)는 회전을 하지 않으면 도 1의 매트릭스는 도 2와 같이 변경된다.
도 1의 매트릭스에 대해 각 row에 대해서 회전 연산을 수행하는 것과 유사한 개념으로 도 2의 매트릭스의 첫 번째 column(ROT_1)에 대해 아래쪽으로 1회 회전, 두 번째 column(ROT_2)에 대해 아래쪽으로 2회 회전, 세 번째 column(ROT_3)에 대해 아래쪽으로 3회 회전, 네 번째 column(ROT_4)에 대해서는 회전을 하지 않으면 도 2의 매트릭스는 도 3과 같이 변경된다.
도 3의 매트릭스에서 row 순서대로 출력하면 C A 4 2 3 D B 5 6 0 E 8 9 7 1 F의 순열이 된다. 기존 기술은 위에서 설명한 개념을 다양한 형태로 적용하여 더욱 다양한 순열을 생성시키는 방법을 제시하고 있다.
그런데, 기존 기술을 통해 다양한 랜덤순열을 생성시키기 위해선 매트릭스의 row와 column이 각각 2 이상이 되는 것이 유리하다. 만약 생성시키고자 하는 랜덤순열의 길이가 17인 경우, 형성이 가능한 매트릭스는 1×17이 유일한데, 이렇게 되면 회전 연산이 가능한 경우의 수가 줄어들어서 생성 가능한 랜덤 순열이 제한적이 된다.
이를 극복하기 위해 기존 기술에서는 초기 매트릭스에서 일부 영역에 대해서 부 매트릭스를 만들어서 부 매트릭스의 row와 column에 대해 회전 연산을 수행하는 별도의 방법이 제시되어 있는데, 연산 방법이 복잡한 단점이 있다.
1. 한국공개특허번호 제10-2013-0111715호(발명의 명칭: 랜덤 순열 생성 방법, 랜덤 순열 생성 장치 및 이를 구비하는 암복호화 장치) 2. 한국공개특허번호 제10-2007-0028338호(발명의 명칭: 의사-랜덤 잡음 생성을 위한 텔레비젼 신호에 연결된 시드의 혼합과 추출)
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 하나의 연산 방식 및 구조를 이용하여 다양한 크기의 랜덤순열을 생성할 수 있는 랜덤 순열 생성 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 하나의 연산 방식 및 구조를 이용하여 다양한 크기의 랜덤순열을 생성할 수 있는 랜덤 순열 생성 시스템을 제공한다.
상기 랜덤 순열 생성 시스템은,
의사 잡음 코드를 생성하는 의사 잡음 코드 발생기; 및
상기 의사 잡음 코드를 제 1 영역과 제 2 영역으로 분할하여 각 영역을 시프트 연산 및 XOR(eXclusive OR) 연산에 이용하여 랜덤 순열 코드를 생성하는 랜덤 순열 발생기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 랜덤 순열 발생기는 미리 설정되는 랜덤 순열 길이를 입력받아 초기 설정을 수행하고, 상기 초기 설정이후 상기 시프트 연산 및 XOR(eXclusive OR) 연산을 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 랜덤 순열 발생기는, 상기 제 1 영역을 입력받아 상기 제 1 영역의 수에 해당하는 횟수만큼 상기 시프트 연산을 수행하여 순 순환 시프트 레지스터 출력값을 생성하는 순 순환 레지스터; 및 상기 제 2 영역을 입력받아 상기 순 순환 시프트 레지스터 출력값과 상기 제 2 영역에 대하여 상기 XOR 연산을 수행하여 상기 랜덤 순열 코드를 생성하는 XOR 연산부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 랜덤 순열 발생기는, 상기 랜덤 순열 코드와 미리 설정되는 기준 랜덤 순열 코드를 비교하여, 비교 결과 일치가 안되면 상기 랜덤 순열 길이에 맞추어 나머지 랜덤 순열 코드를 삭제하는 비교&삭제기;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 순 순환 레지스터는 N×2N개(여기서, N은 L-1 보다 큰 2N-1 중에서 최소값을 선택하여 결정되며, N은 1이상의 정수이고, L은 랜덤 순열 길이이다)로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 랜덤 순열 발생기가 미리 설정되는 랜덤 순열 길이를 입력받는 단계; 상기 랜덤 순열 발생기가 상기 랜덤 순열 길이에 따라 초기 설정을 수행하는 단계; 의사 잡음 코드 발생기가 의사 잡음 코드를 생성하는 단계; 상기 랜덤 순열 발생기가 상기 의사 잡음 코드를 제 1 영역과 제 2 영역으로 분할하는 단계; 상기 랜덤 순열 발생기가 상기 제 1 영역을 이용하여 상기 초기 설정이후 시프트 연산을 수행하는 단계; 및 상기 랜덤 순열 발생기가 상기 시프트 연산 결과에 상기 제 2 영역을 이용하여 XOR(eXclusive OR) 연산을 수행하여 랜덤 순열 코드를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 의사 잡음 코드 생성기를 활용한 랜덤 순열 생성 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 어떠한 길이의 랜덤 순열도 생성이 가능하며, 이를 통해 보다 효율적인 하드웨어 구현이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 랜덤 순열을 필요로 하는 다양한 장치, 통신 장비 및 컴퓨터 장비에 적용될 수 있다는 점을 들 수 있다.
도 1은 일반적인 4×4 매트릭스 초기 설정을 보여주는 개념도이다.
도 2는 도 1에서 4×4 매트릭스에 대한 로우(row)별 회전을 보여주는 개념도이다.
도 3은 도에서 4×4 매트릭스에 대한 컬럼(column)별 회전을 보여주는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 의사 잡음 코드 생성기를 활용한 랜덤 순열 생성 시스템의 블록도이다.
도 5는 도 4에 도시된 랜덤 순열 발생기(420)의 더 상세한 세부 블록 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 Pure Cyclic Shift 레지스터의 초기 설정을 보여주는 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 Cyclic Shift 연산후의 Pure Cyclic Shift 레지스터 설정을 보여주는 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 XOR 연산후의 랜덤 순열을 보여주는 개념도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 의사 잡음 코드 생성기를 활용한 랜덤 순열을 생성하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.
제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 의사 잡음 코드 생성기를 활용한 랜덤 순열 생성 시스템 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 의사 잡음 코드 생성기를 활용한 랜덤 순열 생성 시스템(400)의 블록도이다. 도 4를 참조하면, 랜덤 순열 생성 시스템(400)은, 의사 잡음 코드 발생기(410) 및 랜덤 순열 발생기(420)를 포함하여 구성될 수 있다.
의사 잡음 코드 발생기(410)에서 출력된 의사 잡음 코드를 A 영역과 B 영역으로 분할하여 각 영역을 랜덤 순열 발생기(420)의 동작에 활용하여 다양한 랜덤순열코드를 생성하게 된다.
의사 잡음 코드 발생기(410)는 특별한 제약사항이 없이 의사 잡음 코드를 발생할 수 있는 다양한 형태의 발생 장치가 적용될 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 랜덤 순열 발생기(420)의 더 상세한 세부 블록 구성도이다. 도 5를 참조하면, 랜덤 순열 발생기(420)는 크게 순 순환 시프트(Pure Cyclic Shift) 레지스터(510), XOR(eXclusive OR) 연산부(520), 및 비교&삭제기(530) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 랜덤 순열 발생기(420)는 초기에 발생시키고자 하는 랜덤 순열 길이를 입력받아서 순 순환 시프트(Pure Cyclic Shift) 레지스터(510)와 비교&삭제기(530)에 대해 초기 설정을 수행한다.
그 후에 의사 잡음 코드 발생기(410)의 출력 의사잡음코드 중에서 A 영역은 순 순환 시프트(Pure Cyclic Shift) 레지스터(510)에, B 영역은 XOR 연산부(520)에 입력되어 시프트(Shift) 연산과 XOR 연산에 활용된다.
본 발명의 일실시예에 따른 상세한 동작을 설명하면, 우선 발생시키고자 하는 랜덤 순열 길이가 랜덤 순열 발생기(420)에 입력된다. 이러한 랜덤 순열 길이가 입력되면, 초기 설정이 이루어진다. 본 발명의 일실시예에서는 십진수 0 ~ 십진수 4까지 총 5개의 숫자로 구성되고 랜덤 순열 길이가 5인 랜덤 순열을 발생시킨다고 가정하자. 이 경우에 랜덤 순열 발생기(도 4의 420)에 입력되는"랜덤순열 길이(L)"는 5이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 순 순환 시프트(Pure Cyclic Shift) 레지스터(510)의 초기 설정을 보여주는 개념도이다. 도 6을 참조하면, 5이라는 초기값을 입력받은 순 순환 시프트(Pure Cyclic Shift) 레지스터(510)는 다음과 같이 초기 설정을 수행한다.
순 순환 시프트(Pure Cyclic Shift) 레지스터(510)는 L-1 보다 큰 2N-1(N은 1 이상의 정수) 중에서 최소값을 선택하여 N을 정하는데, 본 예시의 경우에는 N은 3이다.
N이 정해지면 순 순환 시프트(Pure Cyclic Shift) 레지스터(510)의 초기값으로 N bits로 구성되는 000…00 ~ 111…11(즉, N개의 0 및 1)을 설정한다. 본 예시의 경우에 N이 3이므로 000부터 111까지 1씩 증가시키면서 순 순환 시프트(Pure Cyclic Shift) 레지스터(510)를 초기 설정한다.
도 6은 본 예시의 경우에 Pure Cyclic Shift 레지스터의 초기 설정을 보여주고 있다. 순 순환 시프트(Pure Cyclic Shift) 레지스터의 수는 N×2N이므로 도 6의 경우에는 24개이다.
초기 설정이 완료된 순 순환 시프트(Pure Cyclic Shift) 레지스터(510)에 의사 잡음 코드 A가 입력되면 A에 해당되는 회수만큼 순환 시프트(Cyclic Shift)를 수행한다. 의사 잡음 코드 A가 십진수 K라면 Cyclic Shift를 K회 수행한다. 본 예시에서는 의사 잡음 코드 A의 십진수가 1이라고 가정한다. 이 경우 도 6의 초기 설정이 도 7과 같이 변경된다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 Cyclic Shift 연산후의 Pure Cyclic Shift 레지스터 설정을 보여주는 개념도이다. 도 7을 참조하면, 순환 시프트 1회가 수행된 후, 순 순환 시프트 레지스터(510)에 저정되어 있는 순 순환 시프트 레지스터 출력값(0 2 4 7 1 3 5 6)이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 XOR 연산후의 랜덤 순열을 보여주는 개념도이다. 도 8을 참조하면, 시프트(Cyclic Shift) 연산 후에 순 순환 시프트(Pure Cyclic Shift) 레지스터(510)에 저장되어 있는 값이 그대로 출력되어 XOR 연산부(520)에 입력된다.
여기에서 의사 잡음 코드 B의 길이는 N bits이며, 순 순환 시프트(Pure Cyclic Shift) 레지스터 출력값(810)을 N비트(bits)씩 분할하여 비트 단위로 XOR 연산을 수행한다. 본 예시에서는 의사 잡음 코드 B가 010이라고 가정한다. 이 경우, XOR 연산은 도 8과 같이 수행되어 0 2 4 7 1 3 5 6이 2 0 6 5 3 1 7 4로 변경된다. 즉, 순 순환 시프트(Pure Cyclic Shift) 레지스터 출력값(810)이 랜덤 순열 코드(820)로 변경된다.
XOR 연산후의 비교&삭제기(도 5의 530)는 XOR 연산부(520)에서 출력되는 랜덤 순열 코드의 범위가 최종적으로 발생시키고자 하는 기준 랜덤 순열 코드의 범위와 상이할 경우에 이를 일치시키는 기능을 수행한다. 만약 XOR 연산부(520에서 출력되는 랜덤 순열 코드의 범위가 최종적으로 발생시키고자 하는 기준 랜덤 순열 코드의 범위와 일치할 경우에는 비교&삭제기(530)는 불필요하다.
본 예시의 경우, 최종적으로 발생시키고자 하는 랜덤 순열은 십진수 0 ~ 십진수 4까지 총 5개의 숫자로 구성되고 길이가 5인 랜덤순열인 반면 XOR 연산 후의 랜덤 순열은 십진수 0 ~ 십진수 7까지 총 8개의 숫자로 구성되고 길이가 8인 랜덤순열이어서 서로 범위가 불일치한다.
이에 XOR 연산 후의 랜덤순열에서 5 이상을 식별하고 이를 삭제하여 십진수 0 ~ 십진수 4까지 총 5개의 숫자로 구성되고 길이가 5인 랜덤 순열을 생성한다. 본 예시의 경우, 비교&삭제기를 통해서 최종적으로 2 0 3 1 4인 랜덤순열이 생성된다.
물론, 의사 잡음 코드 생성기(410)가 새로운 의사잡음코드 A와 B를 생성하면 새로운 랜덤 순열이 발생된다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 의사 잡음 코드 생성기를 활용한 랜덤 순열을 생성하는 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 9를 참조하면, 랜덤 순열 발생기(도 4의 420)가 미리 설정되는 랜덤 순열 길이를 입력받으면, 상기 랜덤 순열 발생기(420)가 상기 랜덤 순열 길이에 따라 초기 설정을 수행한다(단계 S910).
이후, 의사 잡음 코드 발생기(420)가 의사 잡음 코드를 생성하여 출력한다(단계 S920).
이후, 상기 랜덤 순열 발생기(420)가 의사 잡음 코드 발생기(420)로부터 출력된 상기 의사 잡음 코드를 제 1 영역과 제 2 영역으로 분할한다(단계 S930).
이후, 상기 랜덤 순열 발생기(420)가 상기 제 1 영역을 이용하여 상기 초기 설정이후 시프트 연산을 수행하고, 상기 시프트 연산 결과에 상기 제 2 영역을 이용하여 XOR(eXclusive OR) 연산을 수행하여 랜덤 순열 코드를 생성한다(단계 S940).
이후, 상기 랜덤 순열 발생기(420)는, 상기 랜덤 순열 코드와 미리 설정되는 기준 랜덤 순열 코드를 비교하여, 비교 결과 일치가 않되면 상기 랜덤 순열 길이에 맞추어 나머지 랜덤 순열 코드를 삭제하여 새로운 랜덤 순열 코드를 생성한다(단계 S950,S960).
400: 랜덤 순열 생성 시스템
410: 의사 잡음 코드 발생기
420: 랜덤 순열 발생기
510: 순 순환 시프트(Pure Cyclic Shift) 레지스터
520: XOR(eXclusive OR) 연산부
530: 비교&삭제기

Claims (5)

  1. 의사 잡음 코드를 생성하는 의사 잡음 코드 발생기; 및
    상기 의사 잡음 코드를 제 1 영역과 제 2 영역으로 분할하고 상기 제 1 영역을 시프트 연산에 이용하고, 상기 제 2 영역을 XOR(eXclusive OR) 연산에 이용하여 랜덤 순열 코드를 생성하는 랜덤 순열 발생기;를 포함하며,
    상기 랜덤 순열 발생기는 미리 설정되는 랜덤 순열 길이를 입력받아 초기 설정을 수행하고, 상기 초기 설정이후 상기 시프트 연산 및 XOR(eXclusive OR) 연산을 수행하며,
    상기 랜덤 순열 발생기는,
    상기 제 1 영역을 입력받아 상기 제 1 영역의 수에 해당하는 횟수만큼 상기 시프트 연산을 수행하여 순 순환 시프트 레지스터 출력값을 생성하는 순 순환 레지스터; 및
    상기 제 2 영역을 입력받아 상기 순 순환 시프트 레지스터 출력값과 상기 제 2 영역에 대하여 상기 XOR 연산을 수행하여 상기 랜덤 순열 코드를 생성하는 XOR 연산부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 의사 잡음 코드 생성기를 활용한 랜덤 순열 생성 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 랜덤 순열 발생기는, 상기 랜덤 순열 코드와 미리 설정되는 기준 랜덤 순열 코드를 비교하여, 비교 결과 일치가 안되면 상기 랜덤 순열 길이에 맞추어 나머지 랜덤 순열 코드를 삭제하는 비교&삭제기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 의사 잡음 코드 생성기를 활용한 랜덤 순열 생성 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 순 순환 레지스터는 N×2N개(여기서, N은 L-1 보다 큰 2N-1 중에서 최소값을 선택하여 결정되며, N은 1이상의 정수이고, L은 랜덤 순열 길이이다)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 의사 잡음 코드 생성기를 활용한 랜덤 순열 생성 시스템.
  5. 랜덤 순열 발생기가 미리 설정되는 랜덤 순열 길이를 입력받는 단계;
    상기 랜덤 순열 발생기가 상기 랜덤 순열 길이에 따라 초기 설정을 수행하는 단계;
    의사 잡음 코드 발생기가 의사 잡음 코드를 생성하는 단계;
    상기 랜덤 순열 발생기가 상기 의사 잡음 코드를 제 1 영역과 제 2 영역으로 분할하는 단계;
    상기 랜덤 순열 발생기가 상기 제 1 영역을 이용하여 상기 초기 설정이후 시프트 연산을 수행하는 단계; 및
    상기 랜덤 순열 발생기가 상기 시프트 연산 결과에 상기 제 2 영역을 이용하여 XOR(eXclusive OR) 연산을 수행하여 랜덤 순열 코드를 생성하는 단계;를 포함하며,
    상기 랜덤 순열 발생기는,
    상기 제 1 영역을 입력받아 상기 제 1 영역의 수에 해당하는 횟수만큼 상기 시프트 연산을 수행하여 순 순환 시프트 레지스터 출력값을 생성하는 순 순환 레지스터; 및
    상기 제 2 영역을 입력받아 상기 순 순환 시프트 레지스터 출력값과 상기 제 2 영역에 대하여 상기 XOR 연산을 수행하여 상기 랜덤 순열 코드를 생성하는 XOR 연산부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 의사 잡음 코드 생성기를 활용한 랜덤 순열 생성 방법.
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