RU2762209C1 - DEVICE FOR PARALLEL FORMATION OF q-VALUED PSEUDO-RANDOM SEQUENCES ON ARITHMETIC POLYNOMS - Google Patents
DEVICE FOR PARALLEL FORMATION OF q-VALUED PSEUDO-RANDOM SEQUENCES ON ARITHMETIC POLYNOMS Download PDFInfo
- Publication number
- RU2762209C1 RU2762209C1 RU2021107798A RU2021107798A RU2762209C1 RU 2762209 C1 RU2762209 C1 RU 2762209C1 RU 2021107798 A RU2021107798 A RU 2021107798A RU 2021107798 A RU2021107798 A RU 2021107798A RU 2762209 C1 RU2762209 C1 RU 2762209C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inputs
- outputs
- coefficients
- bus
- arithmetic
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F7/00—Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
- G06F7/38—Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation
- G06F7/48—Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation using non-contact-making devices, e.g. tube, solid state device; using unspecified devices
- G06F7/57—Arithmetic logic units [ALU], i.e. arrangements or devices for performing two or more of the operations covered by groups G06F7/483 – G06F7/556 or for performing logical operations
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F7/00—Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
- G06F7/58—Random or pseudo-random number generators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Complex Calculations (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention relates
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для параллельной реализации систем многозначных функций алгебры логики (МФАЛ) в средствах криптографической защиты информации.The invention relates to computer technology and can be used for parallel implementation of systems of multivalued functions of logic algebra (MFAL) in means of cryptographic information protection.
Уровень техникиState of the art
а) Описание аналоговa) Description of analogs
Известно устройство получения псевдослучайных последовательностей (псевдошумовых, регистровых последовательностей максимальной длины, М-последовательностей), элементы которых принадлежат алфавиту из q символов (q - простое число или степень простого числа), основанные на применении переключательных схем специального вида, называемых линейными рекуррентными регистрами сдвига с обратной связью (ЛРРС) [MacWilliams F., Sloane N. Pseudo-random sequences and arrays, Proc. IEEE, 64, pp. 1715-1729, 1976; Lidl R., Niederreiter H. Introduction to finite fields and their applications, Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1987]. Построение ЛРРС над GF(q) (далее q-ЛРРС) осуществляется по заданному примитивному, неприводимому (характеристическому) многочлену:A device for obtaining pseudo-random sequences (pseudo-noise, register sequences of maximum length, M-sequences) is known, the elements of which belong to an alphabet of q symbols (q is a prime number or a power of a prime number), based on the use of switching circuits of a special type, called linear recurrent shift registers with feedback (LRRS) [MacWilliams F., Sloane N. Pseudo-random sequences and arrays, Proc. IEEE, 64, pp. 1715-1729, 1976; Lidl R., Niederreiter H. Introduction to finite fields and their applications, Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1987]. The construction of an LRRS over GF (q) (hereinafter q-LRRS) is carried out according to a given primitive, irreducible (characteristic) polynomial:
где pi ∈ GF(q), r - степень полинома P(z), r G N, GF(q) - поле Галуа из q элементов и построенному в соответствии с ним однородному рекуррентному уравнению:where p i ∈ GF (q), r is the degree of the polynomial P (z), r GN, GF (q) is the Galois field of q elements and the homogeneous recurrent equation constructed in accordance with it:
илиor
где n=0, 1, 2, …; pj ∈ GF(q), 0 ≤ j ≤ r - 1; ⊕ - символ сложения по mod q.where n = 0, 1, 2, ...; p j ∈ GF (q), 0 ≤ j ≤ r - 1; ⊕ is the mod q addition symbol.
В общем случае q-ЛРРС состоит из конструктивных элементов: ячеек Dj (j=0, 1, …, r-1), сумматоров по mod q, усилителей mod q и имеет начальное заполнение (элементы поля GF(q)): s0, s1, …, sr-1. Под «ячейкой» понимается параллельный [log2q] - разрядный регистр (⎡х⎤ - наименьшее целое число равное или превышающее х). После первого такта работы q-ЛРРС содержит заполнение: s1, s2, …, sr. В целом q-ЛРРС (фиг. 1) генерирует бесконечную выходную q-значную последовательность s0, s1, s2, …, sr-1, … с периодом qr - 1 (при ненулевом исходном состоянии), причем каждое ненулевое состояние появляется один раз за период. Сформированный сегмент выходной последовательности длины qr - 1 является псевдослучайной последовательностью (ПСП) над GF(q).In the general case, q-LRRS consists of structural elements: cells D j (j = 0, 1, ..., r-1), adders mod q, amplifiers mod q and has an initial filling (elements of the GF (q) field): s 0 , s 1 , ..., s r-1 . By "cell" is meant a parallel [log 2 q] - bit register (⎡х⎤ - the smallest integer equal to or greater than x). After the first cycle of work, q-LRRS contains filling: s 1 , s 2 ,…, s r . In general, q-LRRS (Fig. 1) generates an infinite output q-valued sequence s 0 , s 1 , s 2 , ..., s r-1 , ... with a period q r - 1 (for a nonzero initial state), and each nonzero the state appears once per period. The generated segment of the output sequence of length q r - 1 is a pseudo-random sequence (PRS) over GF (q).
В терминах линейной алгебры очередной элемент ПСП sn+r, получаемый с помощью (1) вычисляется в соответствии с выражением:In terms of linear algebra, the next element of the PSP s n + r obtained using (1) is calculated in accordance with the expression:
Где - символ транспонирования.Where - transposition symbol.
К недостатку устройства следует отнести последовательную организацию вычислений, при которых осуществляется формирование сегмента выходной ПСП. б) Описание ближайшего аналога (прототипа)The disadvantage of the device is the sequential organization of computations, in which the output bandwidth segment is formed. b) Description of the closest analogue (prototype)
Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному техническому решению и принятым за прототип является устройство, описанное в [Патент РФ №2579991 С1 опубл. 10.04.2016].The closest in technical essence to the claimed technical solution and adopted as a prototype is the device described in [RF Patent No. 2579991 C1 publ. 04/10/2016].
Рассматриваемое устройство содержащит шину подачи т булевых переменных, блок памяти, предназначенный для хранения коэффициентов линейного числового полинома (ЛЧП), к входу которого подключена шина подачи коэффициентов ЛЧП; дополнительно введены регистр памяти, входы которого являются входами устройства, к которым подключена шина подачи τ булевых переменных; блок памяти, предназначенный для хранения оснований системы, к входу которого подключена шина подачи оснований системы, выходы которого вместе с выходами блока памяти хранения коэффициентов ЛЧП подключены к входам блоков вычисления наименьших неотрицательных вычетов числа (коэффициентов ЛЧП) по основаниям системы, выходы которых вместе с выходами регистра памяти подключены к входам множителей, выходы которых подключены к входам многоместных сумматоров, выходы которых подключены к входам блока решения системы сравнений с одним неизвестным, выход которого подключен к входам блока сравнения и блока оператора маскирования, выход блока сравнения подключен ко второму входу блока оператора маскирования, выходы которого являются выходами устройства выдачи значений τ булевых функций.The considered device contains a bus for supplying t Boolean variables, a memory unit designed to store the coefficients of a linear numerical polynomial (LPP), to the input of which the bus for supplying LPF coefficients is connected; in addition, a memory register is introduced, the inputs of which are the inputs of the device, to which the bus for supplying τ of Boolean variables is connected; a memory block designed to store the bases of the system, to the input of which the feed bus of the bases of the system is connected, the outputs of which, together with the outputs of the memory block for storing the LPI coefficients, are connected to the inputs of the blocks for calculating the least non-negative residues of the number (LPR coefficients) based on the bases of the system, the outputs of which are together with the outputs the memory register is connected to the inputs of the multipliers, the outputs of which are connected to the inputs of multiplace adders, the outputs of which are connected to the inputs of the solution block of the comparison system with one unknown, the output of which is connected to the inputs of the comparison block and the masking operator block, the output of the comparison block is connected to the second input of the masking operator block , the outputs of which are the outputs of the device for issuing values of τ of Boolean functions.
Структурная схема устройства-прототипа представлена на фиг. 2.The block diagram of the prototype device is shown in Fig. 2.
Рассматриваемое в качестве прототипа устройство предназначено для вычисления двоичных ПСП, идентичных ПСП, получаемым посредством классических генераторов на ЛРРС, с функцией осуществления контроля ошибок вычислений. Работа устройства основана на представлении систем рекурсивных характеристических уравнений ЛЧП.The device considered as a prototype is intended for calculating binary memory bandwidth, identical to the bandwidth obtained by means of classical generators on the LRRS, with the function of controlling computational errors. The operation of the device is based on the representation of systems of recursive characteristic equations of the LPP.
Недостаток известного устройства - отсутствие функциональных возможностей получения многозначных ПСП.The disadvantage of the known device is the lack of functionality for obtaining multi-valued PSP.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
а) Технический результат, на достижение которого направлено изобретение Целью заявляемого технического решения является обеспечение параллельного вычисления многозначных ПСП, идентичных ПСП над GF(q) (q>2), получаемым посредством классических генераторов на q-ЛРРС.a) Technical result, the achievement of which is aimed at the invention The aim of the proposed technical solution is to provide parallel computation of multivalued PSP, identical to PSP over GF (q) (q> 2), obtained by means of classical generators on q-LRRS.
б) Совокупность существенных признаков Технический результат изобретения достигается тем, что:b) A set of essential features The technical result of the invention is achieved by:
Поставленная цель достигается тем, что в устройство параллельного формирования q-значных псевдослучайных последовательностей на арифметических полиномах, содержащее блок памяти, предназначенный для хранения коэффициентов полиномов, к входу которого подключена шина подачи коэффициентов; множители, выходы которых подключены к входам многоместных сумматоров; блок оператора маскирования, выходы которого являются выходами устройства, дополнительно введены регистр памяти, входы которого являются входами устройства, к которым подключена шина подачи r переменных многозначных функций алгебры логики; умножители, к входам которых подключена шина подачи r переменных многозначных функций алгебры логики, выходы которого подключены к первых входам множителей, ко вторым входам которых подключены выход блока памяти коэффициентов арифметического полинома; умножитель на весовые коэффициенты qi-1, к первым входам которого подключены выходы многоместных сумматоров, ко вторым входам которого подключен блок памяти весовых коэффициентов, к выходу которого подключена шина подачи весовых коэффициентов; многоместный сумматор по модулю qr, выход которого подключен к оператору маскирования, выходы которого являются выходами устройства выдачи значений r многозначных функций алгебры логики.This goal is achieved by the fact that in the device for the parallel formation of q-valued pseudo-random sequences on arithmetic polynomials, containing a memory unit designed to store the coefficients of the polynomials, to the input of which the bus for feeding the coefficients is connected; multipliers, the outputs of which are connected to the inputs of multi-place adders; a masking operator block, the outputs of which are the outputs of the device, a memory register is additionally introduced, the inputs of which are the inputs of the device, to which the bus for supplying r variables of multivalued functions of logic algebra is connected; multipliers, to the inputs of which the bus for supplying r variable multivalued functions of logic algebra is connected, the outputs of which are connected to the first inputs of the factors, to the second inputs of which the output of the memory unit of the coefficients of the arithmetic polynomial is connected; a multiplier by weight coefficients q i-1 , to the first inputs of which the outputs of multi-place adders are connected, to the second inputs of which a memory unit of weight coefficients is connected, to the output of which a bus for supplying weight coefficients is connected; a multi-place adder modulo q r , the output of which is connected to the masking operator, the outputs of which are the outputs of the device for issuing r values of multivalued functions of logic algebra.
в) Причинно-следственная связь между признаками и техническим результатомc) Causal relationship between features and technical result
Благодаря введению в известный объект совокупности существенных отличительных признаков, устройство параллельного формирования q-значных ПСП на арифметических полиномах позволяет реализовать алгоритм параллельного формирования q-значных ПСП для реализации перспективных высокопроизводительных средств криптографической защиты информации.Owing to the introduction of a set of essential distinctive features into a known object, the device for parallel formation of q-valued PSPs on arithmetic polynomials makes it possible to implement an algorithm for the parallel formation of q-valued PSPs for the implementation of promising high-performance means of cryptographic information protection.
Доказательства соответствия заявленного изобретения условиям патентноспособности «новизна» и «изобретательский уровень»Evidence of compliance of the claimed invention with the conditions of patentability "novelty" and "inventive step"
Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующие совокупности признаков, тождественных всем признакам заявленного технического технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного способа условию патентноспособности «новизна».The analysis of the state of the art made it possible to establish that there are no analogues characterizing the set of features identical to all the features of the claimed technical solution, which indicates that the claimed method corresponds to the "novelty" condition of patentability.
Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта показали, что они не следуют явными из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность отличительных существенных признаков, обуславливающих тот же технический результат, который достигнут в заявленном способе. Следовательно, заявленное изобретение соответствует уровню патентноспособности «изобретательский уровень».The search results for known solutions in this and related fields of technology in order to identify features that match the distinctive features of the prototype features of the claimed object have shown that they do not follow explicitly from the prior art. The prior art also did not reveal the knowledge of the distinctive essential features that determine the same technical result that is achieved in the claimed method. Therefore, the claimed invention corresponds to the level of patentability "inventive step".
Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings
Заявленное устройство поясняется чертежами, на которых показано:The claimed device is illustrated by drawings, which show:
- на фиг. 1 - структурная схема q-ЛРРС, функционирующего в соответствии с однородным рекуррентным уравнением (1);- in Fig. 1 is a block diagram of a q-LRRS operating in accordance with the homogeneous recurrent equation (1);
- на фиг. 2 - схема устройства-прототипа;- in Fig. 2 is a diagram of a prototype device;
- на фиг. 3 - структурная схема параллельного q-ЛРРС, функционирующего в соответствии с выражением (4);- in Fig. 3 is a block diagram of a parallel q-LRRS operating in accordance with expression (4);
- на фиг. 4 - схема параллельных вычислений генератора, соответствующая выражению (7);- in Fig. 4 is a diagram of parallel computations of the generator corresponding to expression (7);
- на фиг. 5 - схема, поясняющая принцип работы умножителей 3.r;- in Fig. 5 is a diagram explaining the principle of operation of the multipliers 3.r;
- на фиг. 6 - устройство параллельного формирования q-значных псевдослучайных последовательностей на арифметических полиномах.- in Fig. 6 - device for parallel formation of q-digit pseudo-random sequences on arithmetic polynomials.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Рассмотрим алгоритм работы устройства.Let's consider the algorithm of the device.
Пусть s0, s1, s2, …, sr-1, … - элементы ПСП, удовлетворяющие многозначному рекуррентному уравнению (1). Ввиду того, что произвольный элемент sn (n ≥ r) последовательности s0, s1, s2, …, sr-1, … определяется по предшествующим r элементам, представим элементы участка ПСП длинной r sn+r, sn+r+1, …, sn+2r-1 в виде системы рекуррентных уравнений:Let s 0 , s 1 , s 2 ,…, s r-1 ,… be the elements of the PRS that satisfy the multivalued recurrent equation (1). Since an arbitrary element s n (n ≥ r) of the sequence s 0 , s 1 , s 2 , ..., s r-1 , ... is determined by the preceding r elements, we represent the elements of the PRS section of length rs n + r , s n + r + 1 ,…, s n + 2r-1 in the form of a system of recurrent equations:
где [sn+r sn+r+1 … sn+2r-1] - вектор r-того состояния ПСП (или внутреннее состояние q-ЛРРС на r-м такте работы).where [s n + r s n + r + 1 … s n + 2r-1 ] is the vector of the r-th state of the PSP (or the internal state of the q-LRRS at the r-th cycle of work).
Выразим правые части системы (2) через заданные начальные условия:Let us express the right-hand sides of system (2) in terms of the given initial conditions:
Упростив выражение (3), запишем полученную систему рекуррентных уравнений как систему r многозначных функций алгебры логики (МФАЛ) от r переменных:Simplifying expression (3), we write the resulting system of recurrent equations as a system of r multivalued functions of logic algebra (MFAL) in r variables:
Коэффициенты формируются после сокращения выражения (3). На фигуре 3 в соответствии с выражением (4) представлена структурная схема параллельных вычислений генератора.Odds are formed after the reduction of expression (3). In figure 3, in accordance with expression (4), a block diagram of parallel computations of the generator is presented.
Произвольную МФАЛ представим в виде арифметического полинома:We represent an arbitrary MFAL in the form of an arithmetic polynomial:
где ai - i-й коэффициент арифметического полинома; s=sn, sn+1, …, sn+r-1 - аргументы МФАЛ su ∈ {0, 1, …, q - 1} (u=0, 1, …, r - 1); (i0 i1 … ir-1)q - представление параметра i в q-ичной системе счисления:where a i - i-th coefficient of the arithmetic polynomial; s = s n , s n + 1 ,…, s n + r-1 are the arguments of the IPAL s u ∈ {0, 1,…, q - 1} (u = 0, 1,…, r - 1); (i 0 i 1 … i r-1 ) q is the representation of the parameter i in the q-ary number system:
Для МФАЛ известны алгебраический и матричный методы построения арифметического полинома [Кухарев Г.А., Шмерко В.П., Зайцева Е.Н. Алгоритмы и систолические процессоры для обработки многозначных данных. - Минск: Наука и техника, 1990. - 296 с.]. Прямое и обратное матричное преобразование определяется выражениямиFor MFAL known algebraic and matrix methods for constructing an arithmetic polynomial [Kukharev GA, Shmerko VP, Zaitseva EN. Algorithms and systolic processors for processing multivalued data. - Minsk: Science and technology, 1990. - 296 p.]. Direct and inverse matrix transformation is defined by expressions
где Nk - нормализирующий множитель; и - матрицы прямого и инверсного арифметического преобразования размерности qr × qr (базис преобразования); S - вектор истинности МФАЛ:where N k - normalizing factor; and - matrices of direct and inverse arithmetic transformation of dimension q r × q r (transformation basis); S is the MFAL truth vector:
где s(i) - числовое значение, принимаемое МФАЛ на i-м наборе переменных; вектор коэффициентов (спектр) арифметического полинома (5):where s (i) is the numerical value accepted by the MFAL on the i-th set of variables; vector of coefficients (spectrum) of arithmetic polynomial (5):
Матрицы и определяется кронекеровским возведением в степень:Matrices and is determined by Kronecker's exponentiation:
Где и - базовые матрицы прямого и обратного преобразования (таблица 1 - для q=2, 3, …, 6).Where and - basic matrices of direct and inverse transformations (table 1 - for q = 2, 3,…, 6).
Для МФАЛ f(S)=2s0 ⊕ 2s1 (mod 3) вектор принимаемых значений МФАЛ имеет вид S=[0 2 1 2 1 0 1 0 2].For the MFAL f (S) = 2s 0 ⊕ 2s 1 (mod 3) the vector of the received values of the MFAL has the form S = [0 2 1 2 1 0 1 0 2] ...
Соответственно, прямое преобразование (6) может быть представлено в следующем виде:Accordingly, the direct transformation (6) can be represented as follows:
Тогда в соответствии с выражением (5) алгебраическая форма МФАЛ примет видThen, in accordance with expression (5), the algebraic form of the MFAL takes the form
Например, при s0=2 и s1=2 МФАЛ соответствует значение:For example, when s 0 = 2 and s 1 = 2 MFAL corresponds to the value:
Для 3-значной функции алгебры логики, зависящей от 2 переменных в таблице 2, представлены соответствующие арифметические полиномы. В таблице 3 в качестве примера представлены рассчитанные арифметические полиномы для 3-значной функции алгебры логики, зависящей от 3 переменных.For a 3-valued Boolean function depending on 2 variables, Table 2 shows the corresponding arithmetic polynomials. Table 3 shows as an example the calculated arithmetic polynomials for a 3-valued Boolean function depending on 3 variables.
Реализуем систему МФАЛ (4) посредством вычисления некоторого арифметического полинома. Для этого поставим в соответствие системе МФАЛ (4) систему арифметических полиномов вида (5). Получим:We implement the MFAL system (4) by calculating some arithmetic polynomial. For this, we put in correspondence to the IPAL system (4) a system of arithmetic polynomials of the form (5). We get:
Умножим полиномы системы (7) на веса ql-1 (l=1, 2, …, r):We multiply the polynomials of system (7) by the weights q l-1 (l = 1, 2,…, r):
где where
Тогда, получим:Then, we get:
или с использованием положений обобщения модулярных форм на МФАЛ [Финько О.А. Модулярная арифметика параллельных логических вычислений. - Краснодар: Краснодарский военный институт, 2003. - 224 с.]:or using the provisions of the generalization of modular forms to MFAL [Finko O.A. Modular arithmetic of parallel logical computing. - Krasnodar: Krasnodar Military Institute, 2003. - 224 p.]:
где where
Вычислим значения искомых МФАЛ. Для этого результат вычисления M(S) представим в q-ичной системе счисления и применим оператор маскирования Ξt{M(S)}:Let us calculate the values of the required MFAL. To do this, we represent the result of calculating M (S) in the q-ary number system and apply the masking operator Ξ t {M (S)}:
где t - искомый q-ичный разряд представления M(S). На фигуре 3 представлена схема, поясняющая сущность параллельных вычислений генератора в соответствии с выражением (8).where t is the desired q-ary bit of the representation M (S). Figure 3 is a diagram explaining the essence of parallel computations of the generator in accordance with expression (8).
Предлагаемое устройство содержит шину 10 подачи значений r переменных МФАЛ sn+r-1, sn+r-2, …, sn, шину 11 подачи коэффициентов ar,i арифметических полиномов, шину 12 подачи весовых коэффициентов ql-1, регистр памяти 1, блок 2 памяти коэффициентов аr,i арифметических полиномов, блок 6 памяти весовых коэффициентов ql-1, блоки 3.1, 3.2, …., 3.r умножителей, множители 4.1.0, 4.1.1, …, 4.1.qr - 1, 4.2.0, 4.2.1, …, 4.2.qr - 1, 4.r.0, 4.r.1,…, 4.r.qr - 1, многоместные сумматоры 5.1, 5.2, …, 5.r, множители 7.1, 7.2, …, 7.r, многоместный сумматор по модулю qr 8, блок 9 оператора маскирования, выходы 13.1, 13.2, …, 13.r значений r многозначных функций алгебры логики f1(sn+r-1, sn+r-2, …, sn), f2(sn+r-1, sn+r-2, …, sn) …, fr(sn+r-1, sn+r-2, …, sn).The proposed device contains a
Шина 10 подачи значений r переменных МФАЛ sn+r-1, sn+r-2, …, sn, является входом регистра памяти 1, выход которого подключен к входам умножителей 3.1, 3.2, …, 3.r, выходы которых подключены к первым входам множителей 4.1.0, 4.1.1, …, 4.1.qr - 1, 4.2.0, 4.2.1, …, 4.2.qr - 1, 4.r.0,4.r.1, …, 4.r.qr - 1, ко вторым входам которых подключен выход блока 2 памяти, к входу которого подключена шина 11 подачи коэффициентов ar,i арифметических полиномов; выходы множителей 4.1.0, 4.1.1, …, 4.1.qr - 1, 4.2.0, 4.2.1, …, 4.2.qr - 1, 4.r.0, 4.r.1, …, 4.r.qr - 1 подключены к входам многоместных сумматоров 5.1, 5.2, …, 5.r, соответствующие выходы которых подключены к первым входам множителей 7.1, 7.2, …, 7.r на весовые коэффициенты ql-1, ко вторым входам которых подключен блок 6 памяти, к входу которого подключена шина 12 подачи весовых коэффицентов ql-1; выходы множителей 7.1, 7.2, …, 7.r подключены к входу многоместного сумматора 8 по модулю qr, выход которого подключен к входу блока 9 оператора маскирования, выходы которого являются выходами устройства выдачи значений r многозначных функций алгебры логики f1 (sn+г-1, sn+r-2, …, sn), f2(sn+r-1, sn+r-2, …, sn), …, fr (sn+-1, sn+r-2, …,sn).Bus 10 for supplying r values of MFAL variables s n + r-1 , s n + r-2 , ..., s n , is the input of memory register 1, the output of which is connected to the inputs of multipliers 3.1, 3.2, ..., 3.r, whose outputs connected to the first inputs of multipliers 4.1.0, 4.1.1,…, 4.1.q r - 1, 4.2.0, 4.2.1,…, 4.2.q r - 1, 4.r.0,4.r.1 ,…, 4.rq r - 1, to the second inputs of which the output of the memory unit 2 is connected, to the input of which the bus 11 for supplying the coefficients a r, i of the arithmetic polynomials is connected; outputs of factors 4.1.0, 4.1.1,…, 4.1.q r - 1, 4.2.0, 4.2.1,…, 4.2.q r - 1, 4.r.0, 4.r.1,…, 4.rq r - 1 are connected to the inputs of multiplace adders 5.1, 5.2, ..., 5.r, the corresponding outputs of which are connected to the first inputs of multipliers 7.1, 7.2, ..., 7.r for weight coefficients q l-1 , to the second inputs of which connected to the memory unit 6, to the input of which the bus 12 is connected to the supply of weight coefficients q l-1 ; the outputs of the factors 7.1, 7.2, ..., 7.r are connected to the input of the multiplace adder 8 modulo q r , the output of which is connected to the input of block 9 of the masking operator, the outputs of which are the outputs of the device for issuing r values of multivalued functions of the algebra of logic f 1 (s n + r-1 , s n + r-2 ,…, s n ), f 2 (s n + r-1 , s n + r-2 ,…, s n ),…, f r (s n + -1 , s n + r-2 , ..., s n ).
Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device works as follows.
В исходном состоянии в блоки 2 и 6 памяти занесены по шинам 11 и 12 коэффициенты ar,i арифметических полиномов и весовые коэффициенты ql-1 соответственно. С выхода блока 2 памяти на вход множителей 4.1.0, 4.1.1, …, 4.1.qr - 1, 4.2.0, 4.2.1, …, 4.2. qr - 1, 4.r.0,4.r.1, …, 4.r.qr - 1 поступают коэффициенты ar,i арифметических полиномов. В момент времени, соответствующему началу преобразований, на входы регистра памяти 1 из шины 10 поступают значения r переменных МФАЛ sn+r-1, sn+r-2, …, sn. С выхода регистра памяти 1 значения r переменных МФАЛ sn+r-1, sn+r-2, …, sn поступают на входы блоков 3.1, 3.2, …, 3.r умножителей, с выхода которых аргументы поступают на входы множителей 4.1.0, 4.1.1, …, 4.1.qr - 1, 4.2.0, 4.2.1, …, 4.2.qr - 1, 4.r.0, 4.r.1, …, 4.r.qr - 1. С выходов множителей 4.1.0, 4.1.1, …, 4.1.qr - 1, 4.2.0, 4.2.1, …, 4.2.qr - 1, 4.r.0, 4.r.1, …, 4.r.qг - 1. на входы многоместных сумматоров 5.1,5.2, …, 5.r поступают произведения С выходов многоместных сумматоров 5.1,5.2, …, 5.r на соответствующие входы множителей 7.1, 7.2, …, 7.r поступают результаты вычисления арифметических полиномов A±(S), A2(S), …, Ar(S), также на вход множителей 7.1, 7.2, …, 7.r из блока памяти 6 поступают весовые коэффициенты ql-1. Далее с выходов множителей 7.1, 7.2, …, 7.r результаты вычислений q0A1(S), q1 A2(S), …, qr-lAr(S) поступают на вход многоместного сумматора 8 по модулю qr. С выхода многоместного сумматора 8 по модулю qr на вход блока 9 оператора маскирования поступает числовой результат вычисления (8). Далее выхода блока 9 оператора маскирования получим значения МФАЛ f1(sn+r-1, sn+r-2, …, sn), f2(sn+r-1, sn+r-2, …, sn), …, fr(sn+r-1, sn+r-2, …, sn), которые соответствуют элементам r-го блока ПСП sn+2r-1, sn+2r-2, …,sn+r.In the initial state, the memory blocks 2 and 6 are entered on the
Заявленное изобретение может быть осуществлено с помощью средств и методов, описанных в доступных источниках информации. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявленного изобретения признакам «промышленной применимости».The claimed invention can be carried out using the means and methods described in the available sources of information. This allows us to conclude that the claimed invention is consistent with the features of "industrial applicability".
Пример. Рассмотрим построение q=3 ЛРРС, генерирующего 3-значную ПСП, задаваемую рекуррентным уравнением: sk+3=2sk+2 ⊕ sk (mod 3) и начальным заполнением: s0=0, s1=1, s2=2. Соответствующий характеристический многочлен имеет вид: P(z)=z3+2z2+1.Example. Consider the construction of q = 3 LRRS generating a 3-digit PSP, given by the recurrent equation: s k + 3 = 2s k + 2 ⊕ s k (mod 3) and initial filling: s 0 = 0, s 1 = 1, s 2 = 2. The corresponding characteristic polynomial is: P (z) = z 3 + 2z 2 +1.
Тогда система рекуррентных уравнений для участка ПСП длинной три элемента примет вид:Then the system of recurrent equations for a three-element PSP section will take the form:
Далее запишем систему рекуррентных уравнений как систему МФАЛ с правыми частями равенств, выраженными через заданные начальные условия:Next, we write the system of recurrent equations as a system of MFAL with the right-hand sides of the equalities expressed in terms of the given initial conditions:
В соответствии с (7) получим систему арифметических полиномов следующего вида:In accordance with (7), we obtain a system of arithmetic polynomials of the following form:
Реализуем систему арифметических выражений в виде арифметического полинома:We implement a system of arithmetic expressions in the form of an arithmetic polynomial:
Модулярная полиномиальная форма примет вид:The modular polynomial form becomes:
В соответствии с заданными начальными условиями можно получить следующий фрагмент 3-значной ПСП:In accordance with the given initial conditions, the following fragment of the 3-digit PSP can be obtained:
Приведенный пример показал, что заявляемое устройство параллельного формирования q-значных ПСП на арифметических полиномах функционирует корректно, технически реализуемо и позволяет решить поставленную задачу.The given example has shown that the inventive device for parallel formation of q-valued PSP on arithmetic polynomials functions correctly, is technically feasible and allows solving the problem.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021107798A RU2762209C1 (en) | 2021-03-23 | 2021-03-23 | DEVICE FOR PARALLEL FORMATION OF q-VALUED PSEUDO-RANDOM SEQUENCES ON ARITHMETIC POLYNOMS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021107798A RU2762209C1 (en) | 2021-03-23 | 2021-03-23 | DEVICE FOR PARALLEL FORMATION OF q-VALUED PSEUDO-RANDOM SEQUENCES ON ARITHMETIC POLYNOMS |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2762209C1 true RU2762209C1 (en) | 2021-12-16 |
Family
ID=79175353
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021107798A RU2762209C1 (en) | 2021-03-23 | 2021-03-23 | DEVICE FOR PARALLEL FORMATION OF q-VALUED PSEUDO-RANDOM SEQUENCES ON ARITHMETIC POLYNOMS |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2762209C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2815827C1 (en) * | 2023-06-08 | 2024-03-22 | Общество с ограниченной ответственностью "НМ-ТЕХ" | Pseudorandom number generator |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999045670A2 (en) * | 1998-03-05 | 1999-09-10 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Mask generating polynomials for pseudo-random noise generators |
US20090060179A1 (en) * | 2007-08-29 | 2009-03-05 | Red Hat, Inc. | Method and an apparatus to generate pseudo random bits from polynomials |
RU92270U1 (en) * | 2009-10-19 | 2010-03-10 | Открытое акционерное общество "Российский институт радионавигации и времени" | Pseudorandom Binary Sequence Generator |
RU2427886C2 (en) * | 2009-10-19 | 2011-08-27 | Открытое акционерное общество "Российский институт радионавигации и времени" | Generator of pseudorandom binary sequences |
RU151948U1 (en) * | 2014-06-26 | 2015-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" (КНИТУ-КАИ) | NONLINEAR Pseudorandom Sequence Generator |
RU2586574C1 (en) * | 2015-06-26 | 2016-06-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации | Polynomial modular computer systems of boolean functions with error detection |
RU2586575C1 (en) * | 2015-06-03 | 2016-06-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации | Modular polynomial computer of boolean function systems |
US9563403B2 (en) * | 2013-06-18 | 2017-02-07 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Random number generating device |
-
2021
- 2021-03-23 RU RU2021107798A patent/RU2762209C1/en active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999045670A2 (en) * | 1998-03-05 | 1999-09-10 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Mask generating polynomials for pseudo-random noise generators |
US20090060179A1 (en) * | 2007-08-29 | 2009-03-05 | Red Hat, Inc. | Method and an apparatus to generate pseudo random bits from polynomials |
RU92270U1 (en) * | 2009-10-19 | 2010-03-10 | Открытое акционерное общество "Российский институт радионавигации и времени" | Pseudorandom Binary Sequence Generator |
RU2427886C2 (en) * | 2009-10-19 | 2011-08-27 | Открытое акционерное общество "Российский институт радионавигации и времени" | Generator of pseudorandom binary sequences |
US9563403B2 (en) * | 2013-06-18 | 2017-02-07 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Random number generating device |
RU151948U1 (en) * | 2014-06-26 | 2015-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" (КНИТУ-КАИ) | NONLINEAR Pseudorandom Sequence Generator |
RU2586575C1 (en) * | 2015-06-03 | 2016-06-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации | Modular polynomial computer of boolean function systems |
RU2586574C1 (en) * | 2015-06-26 | 2016-06-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации | Polynomial modular computer systems of boolean functions with error detection |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2815827C1 (en) * | 2023-06-08 | 2024-03-22 | Общество с ограниченной ответственностью "НМ-ТЕХ" | Pseudorandom number generator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Islam et al. | Area-time efficient hardware implementation of modular multiplication for elliptic curve cryptography | |
Okada et al. | Implementation of Elliptic Curve Cryptographic Coprocessor over GF (2 m) on an FPGA | |
Kim et al. | FPGA implementation of high performance elliptic curve cryptographic processor over GF (2163) | |
CN107992283B (en) | Method and device for realizing finite field multiplication based on dimension reduction | |
Hu et al. | The analysis and investigation of multiplicative inverse searching methods in the ring of integers modulo m | |
Ozcan et al. | A high performance full-word Barrett multiplier designed for FPGAs with DSP resources | |
Elia et al. | Low complexity bit-parallel multipliers for GF (2m) with generator polynomial xm+ xk+ 1 | |
Reyhani-Masoleh | A new bit-serial architecture for field multiplication using polynomial bases | |
RU2762209C1 (en) | DEVICE FOR PARALLEL FORMATION OF q-VALUED PSEUDO-RANDOM SEQUENCES ON ARITHMETIC POLYNOMS | |
KR100457177B1 (en) | Serial-Parallel Multiplier to Multiply Two Elements in the Finite Field | |
US6662201B1 (en) | Modular arithmetic apparatus and method having high-speed base conversion function | |
JP2004258141A (en) | Arithmetic unit for multiple length arithmetic of montgomery multiplication residues | |
Venkatesh et al. | Reconfigurable architecture to speed-up modular exponentiation | |
Bishoi et al. | Bitstream generators using multiple-recursive matrix methods | |
Shylashree et al. | FPGA implementation of high speed scalar multiplication for ECC in GF (p) | |
Realpe-Muñoz et al. | Design of an S-ECIES Cryptoprocessor Using Gaussian Normal Bases Over GF (2 m) | |
RU2812412C1 (en) | Device for forming triplex numbers | |
Pamuła et al. | Analysis of GF (2233) multipliers regarding Elliptic Curve Cryptosystem applications. | |
Tujillo-Olaya et al. | Hardware architectures for elliptic curve cryptoprocessors using polynomial and Gaussian normal basis over GF (2 233) | |
Huzaifa et al. | Low latency Montgomery multiplier for cryptographic applications | |
RU2716357C1 (en) | Method and device for generating sequences of random numbers | |
Realpe-Muñoz et al. | Design of elliptic curve cryptoprocessors over GF (2 163) on Koblitz curves | |
Kuznetsov et al. | Elliptic curve pseudorandom bit generator with maximum period sequences | |
Wu et al. | Optimized Design of ECC Point Multiplication Algorithm Over GF (2m) | |
Rentería-Mejía et al. | 8912-bit Montgomery multipliers using radix-8 booth encoding and coded-digit |