[发明专利]基于耦合混沌映射系统的并行伪随机比特发生器

权利要求书

1.基于耦合混沌映射系统的并行伪随机比特发生器，其过程特征在于以下处理步骤：

A1)通过初始化模块，把伪随机比特发生器的初始值(也称为种子)通过非线性变换扩展并产生耦合混沌映射系统的初始值；

A2)把扩展产生的耦合混沌映射系统的初始值输入耦合混沌映射系统，经过耦合混沌映射系统的作用，并行输出多路混沌序列；

A3)把输出的混沌序列通过输出模块的处理，并行输出满足测试标准的伪随机比特序列。

2.根据权利要求1所述的基于耦合混沌映射系统的并行伪随机比特发生器，其特征在于所述的步骤A1把64比特的初始值通过非线性变换扩展成32N比特，产生耦合混沌映射系统的N个初始值x₀(i)，i＝1，2，...，N，N为耦合映射的个数，N≥4，每个x₀(i)都是属于[0，2³²)区间上的整数；若有全部相等的初始值，即x₀(i)＝x₀(1)，i＝2，3，...，N，输出的初始值变化为x₀(i)＝x₀(1)+10000×i，i＝2，3，...，N。

3.根据权利要求2所述，的非线性变换可以采用如下方式：首先将64比特的初始值定义为w(1)||w(2)||…‖w(7)||w(8)，每个w(i)是[0，2⁸)的整数，i＝1，2，...，8。定义w(i+8)＝S(w(i)+w(i+4)+i)，i＝1，2，...，4N-8。其中符号+为模2⁸加法，S为8比特到8比特的非线性S盒变换，可以选择AES的S盒变换；按顺序组合4个w形成32比特的整数，如x₀(1)＝w(1)||w(2)||w(3)||w(4)，x₀(2)＝w(5)||w(6)||w(7)||w(8)，...，x₀(N)＝w(4N-3)||w(4N-2)||w(4N-1)||w(4N)。

4.根据权利要求1所述的基于耦合混沌映射系统的并行伪随机比特发生器，其特征在于所述的步骤A2把扩展产生的耦合混沌映射系统的初始值输入耦合混沌映射系统，所述的耦合混沌映射系统满足

x_n+1(i)＝(1-ε₁-ε₂)f(x_n(i))+ε₁f(x_n(i+1))+ε₂f(x_n(i-1))，i＝1，2，...，N，

其中n＝0，1，2，...为离散时间步数；i为耦合映射位置坐标，N为耦合映射格子的长度；采用周期边界条件x_n(0)＝x_n(N)，x_n(N+1)＝x_n(1)；f(x)＝ax mod2 ³²是移位映射，a∈(1，2]；ε₁和ε₂为耦合强度，满足ε₁＞0，ε₂＞0，且ε₁≠ε₂，1-ε₁-ε₂＞0。

5.根据权利要求3所述的耦合混沌映射系统要求参数a，ε₁和ε₂的选择使得耦合系统为时空混沌系统，且满足如下形式：a₁∈{0，1}；b₁∈{0，1}；c₁∈{0，1}。

6.根据权利要求3所述的耦合混沌映射系统要求离散时间n大于100时才开始并行输出混沌时间序列。

7.根据权利要求1所述的基于耦合混沌映射系统的并行伪随机比特发生器，其特征在于所述的步骤A3中，把A2输出的混沌时间序列值转化为32比特()，输出敏感性较低的部分比特位j≥17，输出的比特序列采用NIST SP800-22修订版作为测试标准，保证每个序列具有良好的统计性质，不同的序列之间相互独立。