[发明专利]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μ_i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－|x_i|等；移位数据选择器以μ_i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μ_i×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＝2^K，K＝正整数，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K+1个D锁存器Q_KQ_K-1Q_K-2～Q₀组成，其中Q_K存x_i的符号，Q_K-1Q_K-2～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μ_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Q_KQ_K-1 Q_K-2～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K位混沌输出Y_K-1～Y₀；具体生成1个混沌输出的方法是：①按位变换电路将Q_K-1和Q_K-2～Q₀作按位异或，由此执行式一的减法运算N-1-|x_i|或|x_i|-N，输出d_K-2～d₀；②移位数据选择器以μ_i作为数据选择器的地址码，将数据d_K-2～d₀右移hμ_i+c位，由此执行2^-(hμi+c)×数据d_K-2～d₀，输出g_K-2-c～g₀；③减法电路先进行d_K-2～d₀减g_K-2-c～g₀＝S_K-2～S₀，接着减法的结果S_K-2～S₀用连线向左移1位，最低位置1，即D锁存器的输入D_K-1接S_K-2，D_K-2接S_K-3，……D₁接S₀，D₀接1；由此用减法电路实现式二的乘法μ_i×数据±1＝2(1-2^-(hμi+c))×数据和±1，减法电路输出D_K-1D_K-2～D₀；④在cp上升沿将减法电路输出D_K-1D_K-2～D₀存入混沌锁存器Q_K-1Q_K-2～Q₀，并将μ_i值符号位和Q_K-1异或非存到Q_K；⑤混沌输出电路用Q_K和Q_K-1～Q₁按位异或和Q_K取反将正负二进制数Q_KQ_K-1～Q₀转化为正二进制数混沌输出Y_K-1～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Y_K-1～Y₀，生成混沌序列输出。