线性反馈移位寄存器的改进算法及其电路实现

提出并用电路实现了一种改进的线性反馈移位寄存器(LFSR)算法.改进的算法克服了传统线性反馈移位寄存器产生随机数的速度受字长制约的限制,其电路结构能够快速地产生任意字长的伪随机序列.用现场可编程门阵列(FPGA)实现该结构的结果表明,改进的LFSR算法能极大地提高数据吞吐率,采用改进结构合成的随机序列统计特性好.     

一种基于GEP演化布尔函数的流密钥算法

密钥产生器是流密码系统的核心部件,根据非线性组合流密钥生成器的构造思想,本文提出了一种新的RSA-LFSR密钥流产生器,该产生器将RSA与LFSR算法相结合所产生的随机序列用一种基于基因表达式程序设计(GEP)的演化布尔函数进行组合运算输出密钥流;并对此产生器生成的不同长度密钥序列进行安全性检验.通过游程检验、频数检验、序列测试和线性复杂度计算的实验证明,使用基于GEP演化布尔函数的RSA-LFSR密钥流产生器要比传统的非线性组合密钥生成器更具优越性和安全性.     

基于8阶LFSR序列的可证明安全性公钥密码体制

 为了满足在带宽受限制且带宽费用高的受限制环境下,实施高效率的加密解密与数字签名的需要,使用了数论、近世代数、算法分析等工具,研究节省公钥、私钥存储量和传输信息量的方案。提出基于8阶系数属于GF(p)LFSR序列的公钥密码体制,称之为8LFSR体制。给出8LFSR上的2个重要协议：可证明安全性加密协议和可证明安全性数字签名协议。分析表明,该密码体制的密钥生成简单,速度远快于ECC,其私钥压缩率高达8倍,优于XTR的3倍私钥压缩率,在多种环境下既能显著地提高运算效率又能保证安全性。     

用于虚拟可重构结构的随机数产生算法研究

为了提高虚拟可重构结构中演化算法的性能,研究随机数质量对算法收敛速度的影响.对比测试了四种不同的随机数产生方法:线性反馈移位寄存器、多重线性反馈移位寄存器、细胞自动机和多重细胞自动机.通过演化2-bit乘法器、2-bit加法器和4-bit奇偶校验函数,对比了4种随机数产生算法的性能.实验结果表明,LFSR算法的性能在演化成功率、演化速度上优于其他随机数产生算法.     

一类“停走”生成器输出序列的若干概率性质

“停走”生成器是由两个线性反馈移位寄存器 (LFSR)组成的一个钟控序列生成器 ,对此概率模型 ,在LFSR输出序列较一般的假设条件下 ,讨论了“停走”生成器输出序列的若干概率性质 ,推广了已有文献中的结果     

细胞自动机在VLSI测试中的应用

研究细胞自动机(CA)在超大规模集成电路(VLSI)伪随机测试中作为测试激励的结构和实现方法.通过对线性反馈移位寄存器(LFSR)生成序列的采样,获得另一移位不等价序列,综合出其本原多项式,并根据CA与LFSR同态的理论综合出CA的结构,通过快速逻辑仿真确定CA初值.该法可以获得较短的CA结构,缩短测试时间,获得较高的故障覆盖率.     

基于PUF和LFSR的RFID系统安全机制

物理不可克隆函数技术是当今RFID系统安全技术领域的最新突破,特别是应用于低成本标签制作。本文就已提出的PUF系统的仲裁器做出了一些改进,采用两级触发器来提高系统的稳定性,并利用LFSR产生的伪随机序列来作为PUF的激励序列。本文对综合和布局布线后的晶体管级的电路做流片前的后端仿真,采用的是Silterra 0.13um的工艺库。实验结果表明：该方案硬件资源消耗少满足低成本RFID的要求,并且改进后的PUF系统的稳定性得到了提高。     

基于向量优化重组的LFSR重新播种方法

提出了一种基于向量优化重组的LFSR重新播种方法。针对测试集中测试向量的确定位位数不同的特点,先对测试向量进行奇偶切分,接着进行重组,使新生成的测试向量中确定位大致相等。然后对新测试向量集进行LFSR编码,从而提高测试压缩率。该方案解压电路结构简单,并且种子的位数较少,与目前国内外同类方法相比,具有测试数据压缩率高、解压结构简单及测试时间少等特点。     

一种紧凑高效LFSR结构的均匀分布随机数产生器

针对利用线性反馈移位寄存器生成均匀分布随机数序列连续值之间呈现出较强相关性的问题,研究了一种多位前跳技术,并采用该技术在可编程门阵列硬件中,高效紧凑地实现非相关、均匀分布随机数序列并行量化输出。在一定条件下,采用新方法的均匀分布随机数产生器,其计算复杂度和所需硬件资源的增加是微乎其微的。     

组合电路的随机检测长度分析

超大规模集成电路及所伴随问题的出现,在数据产生和检测方式有效性的分析方面再次引发了对随机检测的兴趣,即网络的输入采用随机方式,在实际应用中可采用线性反馈移位寄存器(LFSR)来产生输入向量。作者分析了在组合逻辑中测试长度与随机检测之间的关系,并讨论了用随机法测试延迟路径的能力。     

智能网联汽车内生安全问题与对策

智能网联汽车正成为新一代典型信息物理系统,面临着传统功能安全与现实网络安全甚至严峻信息安全等二重乃至三重交织问题复合叠加影响,导致这一现象的根本原因之一是智能网联汽车的内生安全问题—软件定义汽车趋势下的软硬件代码设计缺陷、漏洞/后门等问题。在分析智能网联汽车内生安全问题和现有网络安全防御局限性的基础上,提出了“不完全交集”原理和基于动态异构冗余架构的智能网联汽车内生安全理论和方法,通过将网络攻击带来的不确定性失效与软硬件随机性失效归一化为可用概率表达的广义鲁棒控制问题,使安全性指标达到可量化设计和可验证度量的程度,为一体化解决智能网联汽车网络安全和功能安全(信息安全)交织叠加难题提供了新路径,赋能智能网联汽车及车联网基础设施构建数字安全底座。     

New Hash Function Based on Nonlinear Method

Hash functions are often used in the authentication of information security field. With the development of electronic commerce, the reliability of authentication is paid more and more attention to. This paper describes an N - LFSR which combined nonlinear S - box with the LF-SR, and substitutes it for CLS operator in hash function. The efficiency of new hash function is not drop and the ability of defence attack is strengthened.     

基于FPGA的任意分布高速伪随机数发生器

在FPGA上通过并行线性反馈移位寄存器实现高速均匀分布伪随机数,并且采用适合FPGA处理的“接受拒绝”的方法使输出满足用户指定的任意分布．伪随机数发生器结构简单,无需FPGA内嵌DSP模块,适用于各种类型FPGA上实现．     

混沌系统和移位寄存器相融合的图像安全分析算法

为了提高图像的安全性,针对传统图像分析算法存在抵抗攻击能力弱、密钥空间小等缺陷,提出一种混沌系统和移位寄存器相融合的图像安全分析算法.首先对图像安全进行分析,找到单移位寄存器和混沌系统存在的局限性;然后采用移位寄存器产生的序列确定混沌系统的初始值,通过不断迭代产生新的伪随机序列,并采用伪随机序列作为密钥流对图像进行加密操作;最后通过图像加密效果进行仿真验证和安全性分析.结果表明,该算法提高了图像加密系统的工作效率,可抵抗各种攻击,获得了较理想的图像加密效果,可以保证图像在网络上的安全传输.     

S盒变换规则融合雅克比椭圆混沌映射的图像加密算法研究

由于当前的基于混沌映射的图像加密算法存在瞬态效应,且在像素扩散阶段都没有使用完整的随机密码序列,从而降低了加密系统的安全性,无法抵御各类明文与密文攻击。对此,设计了一个完整的随机密码序列和新的雅克比椭圆映射,并定义了一个S盒变换规则;构造了预混淆-混淆-扩散结构,提出了S盒变换规则耦合雅克比椭圆混沌映射的图像加密算法。首先利用S盒变换规则对初始图像进行预混淆;再根据Logistic混沌映射与代数变换模型所生成的外部密钥迭代雅克比椭圆混沌映射,以消除瞬态效应;改变初始外部密钥,再次迭代雅克比椭圆混沌映射,用序列修正函数对迭代得到的伪随机序列进行修正,产生的新序列在混淆机制下改变预混淆图像像素值;根据密钥流机制和新序列来设计一个完整的随机密码序列,对混淆像素进行扩散。在MATLAB仿真平台上测试结果表明:该算法高度安全,拥有很强的密钥敏感性,密钥空间巨大。     

TDCS中随机相位的混沌产生方法

研究了传统的变换域通信系统(transform domain comunication system,TDCS)中基于线性反馈移位寄存器的抽头组合来构成相位映射的方法.根据TDCS对随机相位的要求,本文提出了一种新的随机相位产生方法,即利用混沌映射的方式产生随机相位矢量.具体的说是通过不同的初始值来控制混沌映射产生二值量化混沌序列,再通过相位映射器来产生随机相位,进而生成基函数.文中对混沌映射的实现方法以及基函数相关性能的仿真结果进行了详细讨论.通过与线性反馈移位寄存器产生基函数相关性能比较,混沌映射产生基函数具有更好的相关特性.混沌映射产生大量互相关系数很小的基函数,所以在多址应用中具有很大的优越性.     

随机周期序列线性复杂度的方差

利用周期序列的广义离散傅立叶变换,计算出了一般情形下的随机周期序列线性复杂度的方差,确定了某些重要周期的随机周期序列线性复杂度的方差,并且分析了随机周期序列线性复杂度的方差渐近性质．     

基于FPGA的高速加密芯片的设计与实现

以非线性组合函数和线性反馈移位寄存器(LFSR:Linear Feedback Shift Registers)为基础,利用可编程逻辑门阵列(FPGA:Field-Programmable Gate Array)设计了一个高速加密芯片.该芯片既能满足密码学领域对密钥序列的高质量要求,又能满足保密通信领域高速度要求.介绍了加密芯片的设计理论、设计过程、加密芯片安全性分析和硬件实现,最后对密钥流进行了随机性统计测试.     

一种基于固态盘和硬盘的混合存储架构

为提高基于固态盘和硬盘的混合存储系统的I/O性能并降低固态盘的硬件磨损,提出了一种新型混合存储架构RAF(Random-Access First).该架构利用序列侦测算法识别负载请求队列中的随机I/O请求和顺序I/O请求,通过重定向模块使固态盘作为内存之外的第2层磁盘缓存来服务随机I/O访问请求,从而使硬盘服务过滤后的顺序I/O请求,使两者的优势得以发挥.原型实验证明,该架构可以有效地提升混合存储系统的性能和可靠性.     

一种抗能量分析攻击的混沌密码系统

研究表明很多密码系统虽然通过了常规安全性能测试，但是被证明可通过侧信道攻击破解，从而破获密码系统的敏感信息.为了抵抗侧信道攻击，设计了一种基于混沌的密码系统.该密码算法用两个混沌映射分别生成轮密钥和随机序列数，中间数据由明文、轮密钥和随机序列数三者通过异或操作生成，从而达到扩大密钥空间的目的.此外，随机序列数还控制随机化操作，通过随机化操作，将中间数据与能量消耗的关系进行隐藏，减少侧信道信息的泄露，以此达到抵抗能量分析攻击的目的.为了评估设计的密码系统的安全性，首先对其进行了常规测试，例如字符频率测试、信息熵测试和依赖性测试等，实验结果表明该系统具有良好的安全性能.其次，将该加密算法在Atmel XMEGA128芯片上实现，并对其进行了相关能量分析，结果表明所提出的密码系统可以防御相关能量分析攻击.