基于時(shí)空混沌的加密芯片研制.pdf

1、利用混沌對初值及參數(shù)的敏感性、混迭特性、偽隨機(jī)性以及遍歷性等特性設(shè)計(jì)的加密方案，相對于傳統(tǒng)加密方案而言，表現(xiàn)出許多優(yōu)越性能。但是，目前，大多數(shù)的混沌密碼方案傾向于軟件實(shí)現(xiàn)，而沒有考慮硬件實(shí)現(xiàn)問題。這些串行的軟件實(shí)現(xiàn)方案的吞吐量有限，不適用于大容量多媒體數(shù)據(jù)加密。 時(shí)空混沌除具有傳統(tǒng)混沌系統(tǒng)的特性外，還具有更高的維數(shù)，更加復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)特性，同時(shí)具有內(nèi)在的操作并行性，因此可用于硬件加密系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本論文研究了基于時(shí)空混沌雙向耦合映象

2、格子的偽隨機(jī)比特發(fā)生器兩種構(gòu)建方法：一種是采用閾值法，將混沌序列與選定的閾值進(jìn)行大小比較產(chǎn)生比特序列；另外一種是采用直接二值化法，先構(gòu)建整型時(shí)空混沌方程，然后對得到的整數(shù)混沌序列二值化，并做模運(yùn)算最后輸出比特序列。論文詳細(xì)分析了這兩種方法產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列的隨機(jī)性能，特別是使用美國國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)局（NIST）發(fā)布的FIPS 140-2及SP 800-22測試標(biāo)準(zhǔn)對時(shí)空混沌偽隨機(jī)比特發(fā)生器產(chǎn)生的比特序列進(jìn)行了檢測，結(jié)果表明這兩種偽隨機(jī)比特發(fā)

3、生器隨機(jī)性能良好。 此外，本文對直接二值化法構(gòu)造的整型時(shí)空混沌偽隨機(jī)比特發(fā)生器給出了VHDL（硬件描述語言）編程以及仿真效果，在不考慮通信延時(shí)的情況下，產(chǎn)生偽隨機(jī)比特的速度達(dá)到512Mbps。選用基于Xilinx Spartan Ⅲ的FPGA開發(fā)板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過USB通信將。FPGA產(chǎn)生的偽隨機(jī)比特輸出到主機(jī)，采用這種方法產(chǎn)生的序列能通過嚴(yán)格的SP 800-22測試標(biāo)準(zhǔn)。由此證明，該加密算法的FPGA實(shí)現(xiàn)方案是可行的，具有較快的