基于混沌映射的随机数产生器.pdf

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1、第41卷第4期计算机研究与发展Vol.41，No.42004年4月JOURNALOFCOMPUTERRESEARCHANDDEVELOPMENTApr.2004!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!基于混沌映射的随机数产生器付生猛陈朝阳周亚安（华中科技大学图像识别与人工智能研究所武汉430074）（华中科技大学图像信息处理与智能控制教育部重点实验室武汉430074）（marcelfu!sohu.com）摘要在分析

2、了利用分段线性混沌映射产生随机数原理的基础上，给出了一种基于混沌的随机数产生器结构，设计出了基于此结构的数-模混合电路.在设计过程中很好地解决了混沌映射的初始值设定问题，并采用校正电路减小了所得序列的冗余度，改善了相关性.最后利用Cadence工具对电路进行了仿真，仿真结果表明方法是有效的.关键词随机数产生器；混沌；开关电流中图法分类号TP302Chaos-basedrandomNumbergeneratorsFUSheng-Meng，CHENZhao-yang，andZHOUya-An（insti

3、tuteforpatternRecognitionandartificialintelligence，~uazhongUnioersityofScienceandtechnology，Wuhan430074）（KeyLaboratoryforimageinformationprocessingandintelligentcontrol，MinistryofEducation，~uazhongUnioersityofScienceandtechnology，Wuhan430074）AbstractFo

4、llowingtheanalysisofgeneratingrandomnumberusingpiecewisechaoticmap，astructureofchaos-basedrandomnumbergeneratorisproposed.basedonthisstructure，thedigital-analoghybridcircuitisdesigned.Theproblemofinitialvalueishandledperfectlyduringthedesignprocess.The

5、redundancyisdecreasedandthecorrelationisimprovedbyadoptingtheadjustedcircuit.Finally，thecircuitissimulatedbyusingCadencetoolandtheresultshowsthattheschemeiseffective.Keywordsrandom-number-generator；chaos；switched-current等）外接芯片，这不适宜应用于IC卡系统中.另一种是基于混沌的产生

6、方法［3］，利用混沌序列的非周1引言期性得到随机数，这种方法实现电路简单，产生速度集成电路（IC）卡应用的安全性一直是一个倍受快.文献［3］中讨论了通用的基于混沌的随机数产关注的问题.在IC卡系统中，数据加密、身份认证生方法，但不适用于IC卡系统，在IC卡系统中还应等都要用到随机数.因而设计适用于IC卡系统的考虑混沌映射的初始值处理问题.文献［4］中虽然硬件随机数产生器是很必要的.随机数产生器的硬很好地讨论了初始值处理问题，但是由于其混沌映件实现方法很多，其中较为典型的有两种：一是基于射是采用数字方

7、法实现的，那么在给定混沌迭代变随机物理过程或现象来实现的.如将齐纳二极管或量X的字长为L（二进制表示的位数）的情况下，所电阻等的噪声放大、采样而得到随机数［1，2］，这种方得序列的周期不会超过2L，从而改变了混沌的非周法由于要处理极弱的噪声信号，因而电路精度要求期特性，使得所产生序列的随机性大大减弱.高，设计难度大，信号受环境影响大，同时为了得到本文采用具有混沌特性的分段线性（piecewise-好的噪声性能，一般要求噪声源（齐纳二极管或电阻linear）映射来产生随机数，采用数-模混合方式实现收稿

8、日期：2003-01-05；修回日期：2003-10-15750计算机研究与发展2004年电路，混沌映射部分采用模拟方式实现，克服了数字Y0，令U=｛X0｝，V=｛Y0｝，则根据拓扑传递性，方式的精度有限性.利用数字校正技术来调整所得则必存在整数a0，使得fa（U）V，即序列的冗余度和相关性，并截取所得的随机序列部fa（X）=Y，即区间中的任意点都会出现在任意00分存于EEPROM中作为下次运行的初始值.对所初始点通过迭代所构成的值序列中.若存在点P在得序列进行了随机