高速高精度混沌函数的混沌序列生成方法和序列发生器

摘要

本发明公开了一种高速高精度混沌函数的混沌序列生成方法和序列发生器。初值密钥电路存入混沌锁存器初始值，μ值密钥电路存入序列μi值；每个cp混沌函数完成一次迭代运算：按位变换电路对混沌锁存器输出作按位异或，用按位异或实现减法运算N-1-|xi|等；移位数据选择器以μi作为数据选择器的地址码，将数据右移多位，然后用减法实现乘法μi×数据；在cp上升沿将减法结果存入混沌锁存器，每个cp生成一个160位混沌输出；有初值密钥和μ值密钥，随机性好；精度远大于double型，cp周期可到90ns，加密128位明文需要1.7μs；可用FPGA、CPLD和ASIC等实现，用于网络安全技术领域，特别是无线网络和无线传感器网络。

主权项

1.一种高速高精度混沌函数的混沌序列生成方法，其特征在于：所述的高速高精度混沌函数是一种符合计算机硬件特点的混沌函数f(x_i)，表示为N＝2¹⁶⁰，                        式一|x_i|∈[0，2N-1]，|μ_i|∈[0，2]， 式二依据所述混沌函数f(x_i)完成的混沌序列生成方法如下：混沌值x_i存在混沌锁存器中，混沌锁存器由161个D锁存器Q₁₆₀Q₁₅₉Q₁₅₈～Q₀组成，其中Q₁₆₀存x_i的符号，Q₁₅₉Q₁₅₈～Q₀存x_i的绝对值|x_i|；初值密钥电路存混沌锁存器初始值，μ值密钥电路存序列u_i值；前导码判定电路判定发送信号是否来到，信号未来到，开启触发器Q_S＝0，将混沌锁存器初始值置入Q₁₆₀Q₁₅₉Q₁₅₈～Q₀；信号来到，立即置Q_S＝1，启动混沌序列发生器，每个时钟cp混沌序列发生器执行一次混沌函数迭代运算，生成一个160位混沌输出Y₁₅₉～Y₀；具体生成1个混沌输出的方法是：①按位变换电路将和Q₁₅₈～Q₀作按位异或，由此执行式一得来的减法运算：当|x_i|≤N-1时，执行N-1-|x_i|，当|x_i|＞N-1时，执行|x_i|-N，输出d₁₅₈～d₀，代表g(x_i)的绝对值；②移位数据选择器以u_i作为数据选择器的地址码，将数据d₁₅₈～d₀右移4u_i+10位，输出g₁₄₈～g₀；③减法电路先进行d₁₅₈～d₀减g₁₄₈～g₀＝S₁₅₈～S₀，接着减法的结果S₁₅₈～S₀用连线向左移1位，最低位置1，即D锁存器的输入D₁₅₉接S₁₅₈，D₁₅₈接S₁₅₇，……D₁接S₀，D₀接1；由此用减法电路实现式二得来的乘法：减法电路输出D₁₅₉D₁₅₈～D₀；④在cp上升沿将减法电路输出D₁₅₉D₁₅₈～D₀存入混沌锁存器Q₁₅₉Q₁₅₈～Q₀，并将μ_i值符号位和Q₁₅₉异或存到Q₁₆₀；⑤混沌输出电路用Q₁₆₀和Q₁₅₉～Q₁按位异或和Q₁₆₀取反将正负二进制数Q₁₆₀Q₁₅₉～Q₀转化为正二进制数混沌输出Y₁₅₉～Y₀；对此后每个cp重复上述步骤①～⑤进行，不断产生混沌输出Y₁₅₉～Y₀，生成混沌序列输出。