基于混沌網(wǎng)絡的高速隨機數(shù)產生系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種基于數(shù)字混沌網(wǎng)絡的高速隨機數(shù)產生系統(tǒng)，其中包括數(shù)字混沌網(wǎng)絡，一個或若干個與數(shù)字混沌網(wǎng)絡連接的隨機碼寄存器及一個或若干個與一個或若干個與隨機碼寄存器連接的數(shù)據(jù)接口。數(shù)字混沌網(wǎng)絡采用并行算法技術和流水線技術且其節(jié)點間由其產生的隨機碼或準隨機碼耦合以增寬混沌網(wǎng)絡頻譜進而增加數(shù)字混沌網(wǎng)絡每個數(shù)字變量的隨機碼個數(shù)，得到低位隨機碼。取出數(shù)字混沌網(wǎng)絡全部或部分變量的隨機碼并按任意排列方式編碼構成高速隨機數(shù)序列碼，該高速隨機數(shù)序列碼經(jīng)與數(shù)字混沌網(wǎng)絡連接的隨機碼寄存器及與隨機碼寄存器連接的數(shù)據(jù)接口輸出。該隨機數(shù)產生系統(tǒng)可產生Tbits/s以上的隨機碼，可將其用于高速信息的加密并用混沌同步解密信息。
【專利說明】基于混沌網(wǎng)絡的高速隨機數(shù)產生系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電子學【技術領域】，尤其涉及一種基于復雜數(shù)字混沌網(wǎng)絡的高速隨機數(shù)產生系統(tǒng)。
【背景技術】:
[0002]近年來，基于混沌系統(tǒng)的高速隨機數(shù)產生引起了國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網(wǎng)絡可產生KT2GbiVs的高速隨機數(shù)。然而到目前為止的研究中存在如下問題:
[0003](I)、用于產生高速隨機數(shù)的混沌信號多為小混沌系統(tǒng)，如單激光、雙激光及弱耦合超晶格激光混沌系統(tǒng)產生，這使得隨機數(shù)速率的增加受到限制。
[0004](2)、為了提高隨機數(shù)產生速率，須采用高速數(shù)據(jù)采集及后數(shù)據(jù)處理(如高階差分運算等)技術，這將大大增加系統(tǒng)成本及系統(tǒng)復雜性，給實際使用帶來不便。
[0005]( 3 )、對模擬混沌系統(tǒng)產生的混沌信號進行數(shù)字化不可避免地使噪音混入隨機數(shù)系統(tǒng)，這給高速隨機數(shù)保密通信帶來解密困難。
[0006](4)、將由 微分方程描述的復雜電子網(wǎng)絡數(shù)字化進而產生高速隨機數(shù)的研究未見報道。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明目的是，提出一種基于復雜混沌網(wǎng)絡的高速隨機數(shù)產生系統(tǒng)，包括一種增寬混沌網(wǎng)絡頻譜的混沌網(wǎng)絡節(jié)點間的隨機碼耦合技術及隨機數(shù)去關聯(lián)技術，也包括復雜混沌網(wǎng)絡的并行算法和流水線設計技術。本發(fā)明通過復雜混沌網(wǎng)絡的并行算法和流水線設計技術產生高速混沌數(shù)碼，去除其中的關聯(lián)碼，然后按任意排列方式編碼構成高速隨機數(shù)序列碼。
[0008]本發(fā)明的技術方案是，基于由頻譜增寬的復雜混沌網(wǎng)絡產生的去關聯(lián)數(shù)字混沌碼產生高速隨機數(shù)系統(tǒng)，包括:
[0009](I)、一個用于產生混沌數(shù)字數(shù)碼的數(shù)字復雜混沌網(wǎng)絡，從該數(shù)字混沌網(wǎng)絡所產生的數(shù)碼中去除高位關聯(lián)混沌數(shù)碼，然后將全部或部分混沌數(shù)碼編碼構成高速隨機數(shù)系統(tǒng)。
[0010]用于產生混沌數(shù)字數(shù)碼的復雜混沌網(wǎng)絡動力學方程由微分動力學方程描寫
【權利要求】
1.一種基于復雜數(shù)字混沌網(wǎng)絡的高速隨機數(shù)產生系統(tǒng)，包括: 1)一個數(shù)字混沌網(wǎng)絡，其用于產生高速隨機數(shù)； 2)一個或若干個與數(shù)字混沌網(wǎng)絡連接的隨機碼寄存器，其用于存放隨機碼； 3)一個或若干個與隨機碼寄存器連接的數(shù)據(jù)接口，其用于隨機碼輸出。
2.如權利要求1所述基于復雜數(shù)字混沌網(wǎng)絡的高速隨機數(shù)產生系統(tǒng)，其中所述用于產生高速隨機數(shù)的數(shù)字混沌網(wǎng)絡具有如下特征: (1)、該網(wǎng)絡由多個數(shù)字混沌振子構成，所述數(shù)字混沌網(wǎng)絡是任意拓撲結構，包括正規(guī)網(wǎng)絡，隨機網(wǎng)絡，小世界網(wǎng)絡，標度自由網(wǎng)絡和模塊網(wǎng)絡； (2)、用于產生高速隨機數(shù)碼的數(shù)字混沌網(wǎng)絡的動力學方程由微分動力學方程描寫
3.權利要求2所述基于復雜數(shù)字混沌網(wǎng)絡的高速隨機數(shù)產生系統(tǒng)，其中數(shù)字混沌網(wǎng)絡節(jié)點間的耦合函數(shù)％和&是隨機數(shù)或準隨機數(shù)的函數(shù)，
4.如權利要求1所述基于復雜數(shù)字混沌網(wǎng)絡的高速隨機數(shù)產生系統(tǒng)，其中混沌網(wǎng)絡動力學方程采用并行計算方法，該并行計算方法有如下特征: (1)該并行計算方法利用數(shù)值計算方法，包括計算過程中任何時刻進行的任何近似方法、對數(shù)據(jù)及碼的任何操作， (2)混沌網(wǎng)絡所有變量的每一步計算結果
5.如權利要求1所述基于復雜數(shù)字混沌網(wǎng)絡的高速隨機數(shù)產生系統(tǒng)，其中所述數(shù)字混沌網(wǎng)絡動力學方程除了采用權利要求1中的并行計算方法外還要采用流水線方法，其特征是: (I)在每一步長的計算中，第一個時鐘周期用于并行計算數(shù)字混沌網(wǎng)絡動力學方程，第二個時鐘周期用于并 行計算數(shù)字混沌網(wǎng)絡動力學方程，第二個時鐘周期計算的數(shù)字混沌網(wǎng)絡動力學方程與第一個時鐘周期并行計算的數(shù)字混沌網(wǎng)絡動力學方程有相同或不同的初值條件，第三個時鐘周期用于并行計算混沌網(wǎng)絡動力學方程，其初值條件與前面的初值條件相同或不同，下面時鐘周期內的并行計算與前面相同，直到該計算步長結束，然后進行下一步長的同樣計算，每一時鐘周期都可并行產生所有變量的低位隨機碼。
6.如權利要求1-5中任意一個所述基于復雜數(shù)字混沌網(wǎng)絡的高速隨機數(shù)產生系統(tǒng)，其中每一時鐘周期取出產生的全部或部分隨機碼按一定方式排列
7.如權利要求1-5中任意一個所述基于復雜數(shù)字混沌網(wǎng)絡的高速隨機數(shù)產生系統(tǒng)，其產生的隨機碼經(jīng)一個或若干個與一個或若干個寄存器連接的隨機碼接口輸出。
【文檔編號】H04L9/00GK103716149SQ201410017321
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2014年1月15日 優(yōu)先權日:2014年1月15日
【發(fā)明者】黃洪斌 申請人:東南大學