SU883901A2 - Генератор псевдослучайных чисел - Google Patents

Description

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в кодирующих устройствах линий связи, требующих высокой крипто- . графической стойкости сообщений. ⁷

По основному авт св. I* 524175 известен генератор псевдослучайных чисел, содержащий генератор тактовых импулвсов, выход которого под- jq ключей к тактовому входу η раз- ^w рядного регистра сдвига. Выходы последнего и одного .или нескольких промежуточных разрядов регистра, сдвига соединены со входами сумматора по _ модулю два,выход которого подключен 15 ‘к информационному вж>ду первого разряда регистра сдвига.

Инверсные выхода всех разрядов регистра сдвига, кроме последнего, соединены со входами- логического эле-» *0 мента И, выход которого соединен с одним из входов сумматора по модулю два. Регистр сдвига с сумматором по модулю два И элементом И в цепи обратной связи образуют генератор не-²⁵ повторяющихся в цикле псевдослучайных чисел. Выхода всех разрядов регистра сдвига подключены к первым входам блока сумматора по модулю два, ко .вторым входам которого-под-’ 50 ключей» соответствующие выхода -разрядного счетчика, а на выходах формируются псевдослучайные числа UJ.

Однако данный генератор обладает относительно низкой криптографической стойкостью, поскольку при известной структуре цепи обратной связи регистра сдвига для однозначного определения содержимого последнего требуется < не более двух смежных псевдослучайных чисел, которые сравнительно просто определяются методом вероятных слов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей генератора за счет повышения его криптографической стойкости·

Поставленная цель достигается за счет того, что в генератор псевдослучайных чисел дополнительно введены элемент Лип- входовой сумматор по модулю два, входа которого соединены с выходами п - разрядного регистра сдвига соответственно, первый Вход элемента И соединен с выходом η - входного сумматора по Модулю два, ^второй вход элемента И подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход элемента И соединен со счетным входом счетчика.

Изменение содержимого счетчика происходит в том случае, если в регистре сдвига находится нечетное число единиц. Моменты изменения содержимого счетчика распределены в пределах периода случайно и равномерно, что значительно затрудняет возможность определения состояния регистра сдвига и, тем самым, повьииает крипто• графическую стойкость генератора.

На чертеже приведена структурная' схема генератора псевдослучайных чисел.

Генератор содержит генератор 1 тактовых импульсов, выход которого подключен к тактовому входу η - разрядного регистра два сдвига.· Выход последнего и одного или нескольких промежуточных разрядов регистра 2 сдвига соединен со входами сумматора 3 по модулю два, выход которого подключен к информационному входу первого разряда регистра 2 сдвига.

Инверсные выходы всех разрядов регистра 2 сдвига, кроме последнего, соединены со входами логического элемента И 4, выход которого соединен с одним из выходов сумматоров 3 по модулю два. Выхода всех разрядов регистра 2 сдвига и первых η - разрядов га - разрядного двоичного счетчика 5 (га и η числа взаимно простые ). подключены ко входам блока 6ц - 6^ сумматора по модулю два,выхода которых подключены к выходам генератора псевдослучайных чисел. Входа сумматора 7 по модулю дв§ соединены с выходами η разрядов¹ регистра 2 сдвига. Выход сумматора 7 по модулю два подключен к первому входу элемента И 8, вто-. рой вход которого соединен с выходом генератора 1 тактовых импульсов> а выход подключен к тактовому входу m - разрядного двоичного счетчика 5.

Генератор работает следующим образом.

.3 исходном состоянии в регистр 2 сдвига и счетчик 5 заносятся произвольные двоичные числа ( цепи записи не показаны). ·

По переднему фронту тактового импульса, поступающего с выхода генерал тора 1 тактовых импульсов, происходит сдвиг содержимого каждого предыдущего разряда регистра 2 в последующий, а сумматор 3 по модулю два в цепи обратной связи производит вычисление последующего значения первого раз ряда. По заднему- фронт?» тактового импульса, поступающего на второй вход элемента И 8, при наличии разрешающего потенциала на первом его входе происходит увеличение на единицу содержимого счетчика 5.

Разрешающий потенциал появляется . на первом входе элемента И 8 в том случае, если содержащаяся в регистре 2 двоичная комбинация имеет нечетное число единиц, что определяется с помощью сумматора 7 по модулю два. В противном случае изменение содержимого Счетчика 5 не происходит. В каждом такте работы на выходах блока 6^:и сумматоров по модулю два формируется псевдослучайное число,, представляющее из себя сумму по модулю два содержимого регистра 2 сдвига и содержимого первых rv-разрядов m-разрядного счетчика 5. Числа разрядов η и ш выбраны не равными и взаимно простыми для увеличения периода повторения выходной после— лювательности.

Использование предлагаемого изобретения позволяет значительно повысить криптографическую стойкость генератора псевдослучайных чисел, что обеспечит возможность применения его ;в кодирующих устройствах линий связи, требующих высокой степени криптографической защиты передаваемых сообщений.

Claims (1)

1. Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано в кодирующих устройствах линий св зи, требующих высокой крипто графической стойкости сообщений. По основному авт св. D 524175 известен Генератор псевдослучайных чисел, содеркащий генератор тактовых импулБСов, выход которого подключен к т актовому входу п - разр дного регистра сдайга. Шлходы последнего и одного .или нескольких промежуточных разр дов регистра, сдвига соединены со входами сумматора по модулю два выход которого подключен к информационному входу первого разр да регистра .сдвига.. Инверсные выходы всех разр дов регистра сдвига, креме последнегог соединены со входгши- логического эле мента И, выход которого соединен с одним из входов сумматора по модулю два. Регистр сдвига с сумматором по М(рдулю два и элементом И в цепИ обратной св зи образуют генёра тор не повтор ющихс  в цикле псёвдослучайных чисел. Выходы всех разр дов регистра сдвига подключены к первым входам блока сумматора по модулю два, ко .вторым входам которого-подключены соответствующие выходы Irt-разр дного счетчика, а на выходах формируютс  псевдослучайные числа Однако данный генератор обладает относительно низкой криптографической стойкостью, поскольку при известной структуре цегш обратной св зи регист.ра сдвига дл  однозначного определени  содержимого последнего требуетс  не более двух ск1вжн|1Х псевдослучайных чисел, которые сравнительно просто определ ютс  методом веро тных слов. Цель изобретени  - расширение функциональных возможно :тей генератора за счет повышени  его криптографической .стойкости Поставленна  цель достигаетс  за счет того, что в генератор псевдослучеъйных чисел дополнительно введены элемент И и п - входовой сумматор по модулю два, входы которого соединены с выходами п - разр дного регистра сдвига соответственно, первый вход элемента И соединен с выходом п - входного сумматора по Модулю два, второй вход элемента И подключен к выходу генератЪра тактовых импульсов. а выход элемента И соединен со счетным входом счетчика. Изменение содержимого счетчика происходит в том случае, если в регистре сдвига находитс  нечетное чис ло единиц. Моменты изменени  содержимого счетчика распределены в пределах периода случайно и равномерно, что значительно затрудн ет возможность определени  состо ни  регистра сдвига и, тем самым, повьииает крипто графическую стойкость генератора. На чертеже приведена структурна  схема генератора псевдослучайных чисел . Генератор содержит генератор 1 тактовых HMnyjfbcoB, выход которого подключен к тактовому входу п - разр дного регистра два сдвига . Выход последнего и одного или нескольких промежуточных разр дов регистра 2 содвига соединен со входами сумматора 3 по модулю два, выход которого подключен к инфopмaциoннo ty входу первого разр да регистра 2 сдвига. Инверсные выходы всех разр дов регистра- 2 сдвига, кроме последнего, соединены со входами логического эле мента И 4, выход которого соединен с одним из выходов сумматоров 3 по .модулю два. &amp;лходы всех разр дов регистра 2 сдвига и первых п разр дов га - разр дного двоичного счетчика 5 (щ и п числа взаимно простые ). подключены ко входам блока бц - тора по модулю два,выходы которых по ключены к выходам генератора псевдослучайных чисел..Входы сумматора 7 по модулю дв§ соедкне ы с выходами п разр дов регистра 2 сдвига, ааход сумматора 7 по модулю два подключен к первому входу элемента И 8, вто-. рой вход которого соединен с выходом генератора 1 тактовых импульсов а выход подключен к тактовому входу m - разр дного двоичного счетчика 5. Генератор работает следующим обра зом. .8 исходном состо нии в регистр 2 сдвига и счетчик 5 занос тс  произвольные двоичные числа ( цепи записи не показаны). По переднему фронту тактового импульса , поступающего с выхода генёра тора 1 тактовых импульсов, происходи сдвиг содержимого каждого предыдущег разр да регистра 2 в последующий, а сумматор 3 по модулю два в цепи обратной св зи производит вычисление последующего значени  первого раз-р да . По заднему фронту тактового импульса, поступающего на второй вход элемента И 8, при наличии разрешающего потенциала на первом его входе происходит увеличение на единицу содержимого счетчика 5. Разрешающий потенциал по вл етс  . на первом входе элемента И 8 в том случае, если содержаща с  в регистре 2 двоична  комбинаци  иьюет нечетное число единиц, что определ етс  с помощью сумматора 7 по модулю два. В противном случае изменение содержимого Ьчётчика 5 не происходит. В каждом такте работы на выходах блока .i- 6и сумматоров по модулю два фор мируетс  псевдослучайное число,представл ющее из себ  сумму по модулю два содержимого регистра 2 сдвига и содержимого первых ш-разр дов т-разр дного счетчика 5. Числа разр дов п и m выбраны не равньгони н взаимно простыми дл  увеличени  периода повторени  выходной после- д(овательности. Использование предлагаемого изобретени  позвол ет значительно повысить криптографическую стойкость генератора псевдослучайных чисел, что обеспечит возможность применени  его :в кодирующих устройствах линий св зи, требующих высокой степени криптографической защиты передаваемых сообщений . Формула изобретени  Генератор псевдослучс1йных чисел по авт.св. № 524175, отличающийс  тем, что, с целью pacniHgeни  его функциональных возмс сностей за счёт повышений криптографической стойкости, в него дополнительно .введены элемент И и п - входовой сумматор по модулю два, выходы которого соединены с выходами  чеек п - разр дного регистра сдвига соответственно , первый вход элемента И соединен с выходом п - входового сумматора по модулю два, второй вход элемента И подключен к snoopy генератора тактовых импульсов, а вахо  элемента И соединен со счетным входом счетчика. Источи шеи информации, прин тые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР № 524175, кл. G Об F Т/58, 1952 (про-, тотип).