基于混沌網(wǎng)絡(luò)的高速隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提出了一種基于數(shù)字混沌網(wǎng)絡(luò)的高速隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生系統(tǒng)，其中包括數(shù)字混沌網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)或若干個(gè)與數(shù)字混沌網(wǎng)絡(luò)連接的隨機(jī)碼寄存器及一個(gè)或若干個(gè)與一個(gè)或若干個(gè)與隨機(jī)碼寄存器連接的數(shù)據(jù)接口。數(shù)字混沌網(wǎng)絡(luò)采用并行算法技術(shù)和流水線技術(shù)且其節(jié)點(diǎn)間由其產(chǎn)生的隨機(jī)碼或準(zhǔn)隨機(jī)碼耦合以增寬混沌網(wǎng)絡(luò)頻譜進(jìn)而增加數(shù)字混沌網(wǎng)絡(luò)每個(gè)數(shù)字變量的隨機(jī)碼個(gè)數(shù)，得到低位隨機(jī)碼。取出數(shù)字混沌網(wǎng)絡(luò)全部或部分變量的隨機(jī)碼并按任意排列方式編碼構(gòu)成高速隨機(jī)數(shù)序列碼，該高速隨機(jī)數(shù)序列碼經(jīng)與數(shù)字混沌網(wǎng)絡(luò)連接的隨機(jī)碼寄存器及與隨機(jī)碼寄存器連接的數(shù)據(jù)接口輸出。該隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生系統(tǒng)可產(chǎn)生Tbits/s以上的隨機(jī)碼，可將其用于高速信息的加密并用混沌同步解密信息。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于混沌網(wǎng)絡(luò)的高速隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于復(fù)雜數(shù)字混沌網(wǎng)絡(luò)的高速隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】:
[0002]近年來(lái)，基于混沌系統(tǒng)的高速隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生引起了國(guó)際上的極大研究興趣。人們利用混沌激光、混沌超晶格及混沌邏輯門(mén)網(wǎng)絡(luò)可產(chǎn)生KT2GbiVs的高速隨機(jī)數(shù)。然而到目前為止的研究中存在如下問(wèn)題:
[0003](I)、用于產(chǎn)生高速隨機(jī)數(shù)的混沌信號(hào)多為小混沌系統(tǒng)，如單激光、雙激光及弱耦合超晶格激光混沌系統(tǒng)產(chǎn)生，這使得隨機(jī)數(shù)速率的增加受到限制。
[0004](2)、為了提高隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生速率，須采用高速數(shù)據(jù)采集及后數(shù)據(jù)處理(如高階差分運(yùn)算等)技術(shù)，這將大大增加系統(tǒng)成本及系統(tǒng)復(fù)雜性，給實(shí)際使用帶來(lái)不便。
[0005]( 3 )、對(duì)模擬混沌系統(tǒng)產(chǎn)生的混沌信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化不可避免地使噪音混入隨機(jī)數(shù)系統(tǒng)，這給高速隨機(jī)數(shù)保密通信帶來(lái)解密困難。
[0006](4)、將由 微分方程描述的復(fù)雜電子網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化進(jìn)而產(chǎn)生高速隨機(jī)數(shù)的研究未見(jiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明目的是，提出一種基于復(fù)雜混沌網(wǎng)絡(luò)的高速隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生系統(tǒng)，包括一種增寬混沌網(wǎng)絡(luò)頻譜的混沌網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的隨機(jī)碼耦合技術(shù)及隨機(jī)數(shù)去關(guān)聯(lián)技術(shù)，也包括復(fù)雜混沌網(wǎng)絡(luò)的并行算法和流水線設(shè)計(jì)技術(shù)。本發(fā)明通過(guò)復(fù)雜混沌網(wǎng)絡(luò)的并行算法和流水線設(shè)計(jì)技術(shù)產(chǎn)生高速混沌數(shù)碼，去除其中的關(guān)聯(lián)碼，然后按任意排列方式編碼構(gòu)成高速隨機(jī)數(shù)序列碼。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案是，基于由頻譜增寬的復(fù)雜混沌網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的去關(guān)聯(lián)數(shù)字混沌碼產(chǎn)生高速隨機(jī)數(shù)系統(tǒng)，包括:
[0009](I)、一個(gè)用于產(chǎn)生混沌數(shù)字?jǐn)?shù)碼的數(shù)字復(fù)雜混沌網(wǎng)絡(luò)，從該數(shù)字混沌網(wǎng)絡(luò)所產(chǎn)生的數(shù)碼中去除高位關(guān)聯(lián)混沌數(shù)碼，然后將全部或部分混沌數(shù)碼編碼構(gòu)成高速隨機(jī)數(shù)系統(tǒng)。
[0010]用于產(chǎn)生混沌數(shù)字?jǐn)?shù)碼的復(fù)雜混沌網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)方程由微分動(dòng)力學(xué)方程描寫(xiě)
【權(quán)利要求】
1.一種基于復(fù)雜數(shù)字混沌網(wǎng)絡(luò)的高速隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生系統(tǒng)，包括: 1)一個(gè)數(shù)字混沌網(wǎng)絡(luò)，其用于產(chǎn)生高速隨機(jī)數(shù)； 2)一個(gè)或若干個(gè)與數(shù)字混沌網(wǎng)絡(luò)連接的隨機(jī)碼寄存器，其用于存放隨機(jī)碼； 3)一個(gè)或若干個(gè)與隨機(jī)碼寄存器連接的數(shù)據(jù)接口，其用于隨機(jī)碼輸出。
2.如權(quán)利要求1所述基于復(fù)雜數(shù)字混沌網(wǎng)絡(luò)的高速隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生系統(tǒng)，其中所述用于產(chǎn)生高速隨機(jī)數(shù)的數(shù)字混沌網(wǎng)絡(luò)具有如下特征: (1)、該網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)數(shù)字混沌振子構(gòu)成，所述數(shù)字混沌網(wǎng)絡(luò)是任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括正規(guī)網(wǎng)絡(luò)，隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)，小世界網(wǎng)絡(luò)，標(biāo)度自由網(wǎng)絡(luò)和模塊網(wǎng)絡(luò)； (2)、用于產(chǎn)生高速隨機(jī)數(shù)碼的數(shù)字混沌網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)力學(xué)方程由微分動(dòng)力學(xué)方程描寫(xiě)
3.權(quán)利要求2所述基于復(fù)雜數(shù)字混沌網(wǎng)絡(luò)的高速隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生系統(tǒng)，其中數(shù)字混沌網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的耦合函數(shù)％和&是隨機(jī)數(shù)或準(zhǔn)隨機(jī)數(shù)的函數(shù)，
4.如權(quán)利要求1所述基于復(fù)雜數(shù)字混沌網(wǎng)絡(luò)的高速隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生系統(tǒng)，其中混沌網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)方程采用并行計(jì)算方法，該并行計(jì)算方法有如下特征: (1)該并行計(jì)算方法利用數(shù)值計(jì)算方法，包括計(jì)算過(guò)程中任何時(shí)刻進(jìn)行的任何近似方法、對(duì)數(shù)據(jù)及碼的任何操作， (2)混沌網(wǎng)絡(luò)所有變量的每一步計(jì)算結(jié)果
5.如權(quán)利要求1所述基于復(fù)雜數(shù)字混沌網(wǎng)絡(luò)的高速隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生系統(tǒng)，其中所述數(shù)字混沌網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)方程除了采用權(quán)利要求1中的并行計(jì)算方法外還要采用流水線方法，其特征是: (I)在每一步長(zhǎng)的計(jì)算中，第一個(gè)時(shí)鐘周期用于并行計(jì)算數(shù)字混沌網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)方程，第二個(gè)時(shí)鐘周期用于并 行計(jì)算數(shù)字混沌網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)方程，第二個(gè)時(shí)鐘周期計(jì)算的數(shù)字混沌網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)方程與第一個(gè)時(shí)鐘周期并行計(jì)算的數(shù)字混沌網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)方程有相同或不同的初值條件，第三個(gè)時(shí)鐘周期用于并行計(jì)算混沌網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)方程，其初值條件與前面的初值條件相同或不同，下面時(shí)鐘周期內(nèi)的并行計(jì)算與前面相同，直到該計(jì)算步長(zhǎng)結(jié)束，然后進(jìn)行下一步長(zhǎng)的同樣計(jì)算，每一時(shí)鐘周期都可并行產(chǎn)生所有變量的低位隨機(jī)碼。
6.如權(quán)利要求1-5中任意一個(gè)所述基于復(fù)雜數(shù)字混沌網(wǎng)絡(luò)的高速隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生系統(tǒng)，其中每一時(shí)鐘周期取出產(chǎn)生的全部或部分隨機(jī)碼按一定方式排列
7.如權(quán)利要求1-5中任意一個(gè)所述基于復(fù)雜數(shù)字混沌網(wǎng)絡(luò)的高速隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生系統(tǒng)，其產(chǎn)生的隨機(jī)碼經(jīng)一個(gè)或若干個(gè)與一個(gè)或若干個(gè)寄存器連接的隨機(jī)碼接口輸出。
【文檔編號(hào)】H04L9/00GK103716149SQ201410017321
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月15日
【發(fā)明者】黃洪斌 申請(qǐng)人:東南大學(xué)