Генератор рівномірно розподілених випадкових послідовностей

Генератор рівномірно розподілених випадкових послідовностей, що містить вузол генерації випадкових логічних рівнів, який складається з послідовно з'єднаних генератора шуму, підсилювача-обмежувача та лічильного тригера, і вузол спряження з ПЕОМ, що включає в себе регістр зсуву, вхід даних якого з'єднаний з виходом елемента «ВИКЛЮЧНЕ АБО», а входи цього елемента підключені до виходу лічильного тригера та останнього і проміжного виходів регістра зсуву, виходи цього регістра зсуву увімкнуті до входів вихідного паралельного регістра, з'єднаного виходами з шиною даних ПЕОМ, тактовий генератор, вихід якого з'єднаний з синхровходом регістра зсу Винахід відноситься до області обчислювальної техніки і може бути використаний в системах захисту інформації обчислювальних систем, наприклад, при генерації параметрів алгоритмів криптографічного перетворення, в протоколах аутентифікацм, в засобах імовірнісного кодування та ін Відомий генератор рівномірно розподілених ймовірних чисел, що містить багатоканальний вузол генерації випадкових бітів, в якому кожен канал складається з послідовно з'єднаних генератора шуму, підсилювача-обмежувача та лічильного тригера, а виходи усіх каналів об'єднуються схемою «ВИКЛЮЧНЕ АБО», і вузол спряження з ПЕОМ (див Деклараційний патент України №33361А по МКІ G06F7/58, G07C15/00, Бюл №1 від 15 02 2001) Недоліком цього способу є невелика швидкість формування випадкових бітів, що в декілька разів менша частоти вихідних імпульсів генератора шуму Тому частота формування випадкових ву і входом лічильника імпульсів, вихід якого під'єднаний до синхровходу вихідного регістра та входу тригера «прапора», а його вихід з'єднаний з входом запиту переривання ПЕОМ і через буферний елемент «І» з шиною даних ПЕОМ, і дешифратор адреси, включений входами до шини адреси ПЕОМ, а першим виходом - до входу дозволу вихідного регістра і входу скидання тригера «прапора» і другим виходом до буферного елементу «І», який відрізняється тим, що додатково введені «п-1» каналів генерації випадкових логічних рівнів, які складаються з послідовно з'єднаних генераторів шуму, підсилювачів-обмежувачів та лічильних тригерів, а також регістр зсуву поділений на «п» частин, вихід кожної частини (крім останньої) регістра зсуву з'єднаний з першими входами додатково введених «п-1» елементів «ВИКЛЮЧНЕ АБО», другі входи цих елементів підключені до виходів лічильних тригерів додаткових «п-1» каналів генерації випадкових логічних рівнів, а виходи додаткових елементів «ВИКЛЮЧНЕ АБО» з'єднані з входами наступних частин регістра зсуву бітів у реальних схемах не перевищує 100 200кГц Найбільш близьким по сукупності ознак є пристрій генерації випадкових чисел (див Деклараційний патент України №36108А по МКІ G06F7/58, G07C15/00, Бюл №3 від 16 04 2001), що містить вузол генерації випадкових логічних рівнів, який складається з послідовно з'єднаних генератора шуму, підсилювача-обмежувача та лічильного тригера, і вузол спряження з ПЕОМ, включаючий в себе регістр зсуву, виходи якого увімкнуті до входів вихідного регістру, з'єднаного виходами з шиною даних ПЕОМ, тактовий генератор, вихід якого з'єднаний з синхровходом регістру зсуву і входом лічильника імпульсів, вихід якого під єднай до синхровходу вихідного регістру та входу тригера "прапора", а його вихід з'єднаний з входом запиту переривання ПЕОМ і через буферний елемент «І» з шиною даних ПЕОМ, і дешифратор адреси, включений входами до шини адреси ПЕОМ, а першим (О 00 со о ю 50386 виходом до входу дозволу вихідного регістру і вання генератора входу скидання тригера "прапора", і другим вихоКрім цього отримано додатковий позитивний дом до буферного елементу «І», а також «суматор результат - гаряче резервування каналів генерації по модулю два», перший вхід якого з'єднаний з випадкових логічних рівнів Випадкові рівномірно виходом лічильного тригера, ІНШІ ВХОДИ суматора розподілені послідовностей будуть генеруватися з'єднані з виходами регістру зсуву а вихід суматонавіть при несправності усіх, крім одного, каналів ра з'єднаний з входом даних регістру зсуву генерації випадкових логічних рівнів Широкому застосуванню такого генератора На рисунку (Фіг) зображена структурна схема перешкоджає можливість на основі сучасних алгогенератора рівномірно розподілених випадкових ритмів криптоаналізу встановити з заданою імовіпослідовностей рністю (хоча й дуже малою) детерміновану компоГенератор містить «п» каналів 1-1 1-п генененту в випадкових послідовностях, що рації рівноімовірних випадкових логічних рівнів, які генеруються Це призводить до зменшення параскладаються з послідовно з'єднаних генераторів 2метрів криптостійкості таких випадкових послідов1 2-п шуму, підсилювачей-обмежувачей 3-1 З-n і ностей ЛІЧІЛЬНИХ тригерів 4-1 4-п, і вузол 5 спряження з ПЕОМ, що містить регістр 6-1 , 6-п зсуву, поділеВ основу винаходу поставлена задача ствоний на «п» частин, виходи регістра 6-1 , 6-п зсуву рення такого генератора рівноімовірно розподілез'єднані зі входами вихідного паралельного регістних випадкових послідовностей, в якому додаванру 7, з'єднаного виходами з шиною даних ПЕОМ, ня нових схемних елементів і зв'язків ДОЗВОЛИЛО б тактовий генератор 8, вихід якого з'єднаний з синпідвищити криптостійкість генеруємих випадкових хровходом регістру 6-1 6-п зсуву та входом лічичисел і, як слідство, поширити область застосульника 9 імпульсів, вихід якого з'єднаний з синхровання генератора входом вихідного паралельного регістру 7 і входом Такий технічний результат може бути досягнутригера 10 «прапора», вихід якого з'єднаний з вхотий, якщо в генераторі рівномірно розподілених дом запиту переривання ПЕОМ і через буферний випадкових послідовностей, що містить вузол геелемент 11 «І» з шиною даних ПЕОМ, дешифранерації випадкових логічних рівнів, який складатор 12 адреси, з'єднаний входами з шиною адреси ється з послідовно з'єднаних генератора шуму, ПЕОМ, першим виходом з входом дозволу вихідпідсилювача-обмежувача та лічильного тригера, і ного паралельного регістру 7 і входом скидання вузол спряження з ПЕОМ, включаючий в себе ретригера 10 «прапора», а другим виходом - до бугістр зсуву, вхід даних якого з'єднай з виходом ферного елементу 11 «І» Перший елемент 13-1 елемента «ВИКЛЮЧНЕ АБО», а входи цього еле«ВИКЛЮЧНЕ АБО» формує сигнал зворотного мента підключені до виходу лічильного тригера та зв'язку і виконує функцію інверсії цього сигналу, останнього і проміжного виходів регістра зсуву, з'єднай першим входом з виходом лічильного тривиходи цього регістра зсуву увімкнуті до входів гера 4-1 першого каналу 1-1 генерації рівноімовірвихідного паралельного регістру, з'єднаного вихоних випадкових логічних рівнів, а іншими входами дами з шиною даних ПЕОМ, тактовий генератор, до останнього і проміжного виходів регістру 6-1 6вихід якого з'єднаний з синхровходом регістру зсуп зсуву, вихід елемента 13-1 «ВИКЛЮЧНЕ АБО» ву і входом лічильника імпульсів, вихід якого під'з'єднай з входом даних регістру 6-1 6-п зсуву єднай до синхровходу вихідного регістру та входу Інші елементи 13-2 , 13-п «ВИКЛЮЧНЕ АБО» з'єдтригера «прапора», а його вихід з'єднаний з вхонані першими входами з виходами кожної частини дом запиту переривання ПЕОМ і через буферний (крім останньої) регістра зсуву 6-1 6-п, а другими елемент «І» з шиною даних ПЕОМ, і дешифратор входами - з виходами ЛІЧІЛЬНИХ тригерів 4-2 4-п адреси, включений входами до шини адреси ПЕканалів 1-2 1-п генерації рівноімовірних випадкоОМ, а першим виходом до входу дозволу вихіднових логічних рівнів, а виходи елементів 13-2 , 13-п го регістру і входу скидання тригера «прапора», і «ВИКЛЮЧНЕ АБО» з'єднані з входами наступних другим виходом до буферного елементу «І», згідно частин регістра зсуву 6-2 6-п винаходу, додатково введені «п-1» канали генерації випадкових логічних рівнів, які складаються з Генератор рівномірно розподілених випадкопослідовно з'єднаних генераторів шуму, підсилювих послідовностей працює слідуючим чином На вачем - обмежувачей та лічильних тригерів, а тавиходах генераторів 2-1 , 2-п шуму формуються кож регістр зсуву поділений на «п» частин, вихід імпульси випадкової амплітуди, наступні через кожної частини (крім останньої) регістра зсуву випадкові часові інтервали Амплітуда цих імпульз'єднай з першими входами додатково введених сів підсилювачами-обмежувачами 3-1 З-n пере«п-1» елементів «ВИКЛЮЧНЕ АБО», другі входи творюється в ЛОГІЧНІ рівні ТТЛ, КМОН або ЕЗЛ мікцих елементів підключені до виходів лічильних росхем Імпульси з виходів підсилювачем тригерів додаткових «п-1» каналів генерації випадобмежувачей 3-1 З-n подаються на входи лічилькових логічних рівнів, а виходи додаткових елемених тригерів 4-1 4-п, на виходах яких формуються нтів «ВИКЛЮЧНЕ АБО» з'єднані з входами настуЛОГІЧНІ рівні, з рівною імовірністю приймаючі знапних частин регістра зсуву чення нуля або одиниці в випадкові моменти часу Таким чином, введення в генератор рівномірно Випадкові ЛОГІЧНІ рівні з виходів лічильних трирозподілених випадкових послідовностей додаткогерів 4-1 4-п перемикають на протилежні значенвих «п-1» каналів генерації випадкових логічних ня ЛОГІЧНІ рівні, що подаються з виходів частин рівнів та «п-1» елементів «ВИКЛЮЧНЕ АБО», а регістру 6-1 6-п зсуву до входів наступних частин також введення додаткових зв'язків дозволяє підцього регістру, в випадкові моменти часу за доповищити криптостійкість генеруємих випадкових могою елементів 13-1 , 13-п «ВИКЛЮЧНЕ АБО» чисел і, як слідство, поширити область застосуТаким чином ДВІЙКОВІ ПОСЛІДОВНОСТІ В розрядах регістру 6-1 , 6-п стають не передбачуваними, тобто - недетермінованими, непрогнозованими Лічильник 9 імпульсів через задане число періодів тактового генератора 8 формує імпульс для запису коду з регістру зсуву 6-1 6-п в вихідний регістр 7 та для установи тригера 10 «прапора» в одиничний стан Вихідний сигнал тригера 10 «прапора» подається на вхід запиту переривання ПЕОМ Виконуючи підпрограму обробки переривання, ПЕОМ зчитує випадкове число з вихідного регістру 50386 7 на шину даних Для цього на шину адреси ПЕОМ виставляється адреса порту пристрою, що розпізнається дешифратором 12 адреси Вихідний сигнал дешифратора 12 дозволяє зчитування коду вихідного регістру 7, а також скидає в нуль тригер 10 «прапора» Стан тригера 10 «прапора» може бути також прочитаний на шині даних ПЕОМ через буферний елемент 11 «І», на вхід якого подається імпульс з другого виходу дешифратора 12 адреси Шина Даних ПЕОМ Загщт переривання' ПЕОМ Фіг