Недетермінований генератор рівномірно розподілених випадкових послідовностей

Недетермінований генератор рівномірно розподілених випадкових послідовностей, що містить n джерел ентропії, підключених до перших входів n елементів "ВИКЛЮЧНЕ АБО", виходи яких з'єднані з входами регістра зсуву, поділеного на n частин, а останні виходи кожної частини регістра зсуву підключені до других входів наступних елементів "ВИКЛЮЧНЕ АБО", другий та третій входи першого елемента "ВИКЛЮЧНЕ АБО" з'єднані з останнім і проміжним виходами регістра зсуву, вихідний паралельний регістр, виходи якого підключені до шини даних ПЕОМ, тактовий генератор, вихід якого з'єднаний з синхровходами регістра зсуву і входом лічильника імпульсів, а його вихід під'єднаний до синхровходу вихідного пара U 2 (19) 1 3 18031:2005, яких необхідно дотримуватися при розробці генератора випадкових бітів, що буде використовуватися для криптографічних застосувань. Цей генератор не підтримує "вимогу продовження дії недетермінованого генератора випадкових бітів (НГВБ) способом, не менш захищеним, ніж детермінований генератор випадкових бітів (ДГВБ) у випадку повного збою джерела ентропії". Найбільш близьким по сукупності ознак є генератор рівномірно розподілених випадкових послідовностей (див. патент України №50386А, МПК6 G06F7/58, G07C15/00, опублікований 15.10.2002, Бюл. №10), що містить n джерел ентропії, які складаються з послідовно з'єднаних генератора шуму, підсилювача-обмежувача та лічильного тригера, виходи джерел ентропії підключені до перших входів n елементів "ВИКЛЮЧНЕ АБО", виходи яких з'єднані з входами регістра зсуву, поділеного на n частин, а останні виходи кожної частини регістра зсуву підключені до других входів наступних елементів "ВИКЛЮЧНЕ АБО", входи першого елемента "ВИКЛЮЧНЕ АБО" з'єднані з останнім виходом регістра зсуву та проміжним виходом цього регістра, виходи регістра зсуву підключені до входів вихідного паралельного регістра, а його виходи підключені до шини даних ПЕОМ, тактовий генератор, вихід якого з'єднаний з синхровходами регістра зсуву і входом лічильника імпульсів, вихід якого під'єднаний до синхровходу вихідного паралельного регістра та входу тригера "прапора", а його вихід з'єднаний з входом запиту переривання ПЕОМ і через буферний елемент "І" з шиною даних ПЕОМ, та 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". Недоліком цього генератора є можливість прорахунку послідовності вихідних псевдовипадкових бітів на підставі відомих математичних моделей у випадку повного збою джерел ентропії. В основу корисної моделі поставлена задача створення такого недетермінованого генератора рівномірно розподілених випадкових послідовностей, в якому додавання нових схемних елементів і зв'язків дозволило б підвищити криптостійкість за рахунок введення додаткових джерел ентропії для зміни параметрів рекуренти регістра зсуву в випадкові моменту часу. Такий технічний результат може бути досягнутий, якщо в недетермінованому генераторі рівномірно розподілених випадкових послідовностей, що містить n джерел ентропії, підключених до перших входів n елементів "ВИКЛЮЧНЕ АБО", виходи яких з'єднані з входами регістра зсуву, поділеного на n частин, а останні виходи кожної частини регістра зсуву підключені до других входів наступних елементів "ВИКЛЮЧНЕ АБО", другий та третій входи першого елемента "ВИКЛЮЧНЕ АБО" з'єднані з останнім і проміжним виходами регістра зсуву, вихідний паралельний регістр, виходи якого підключені до шини даних ПЕОМ, тактовий генератор, вихід якого з'єднаний з синхровходами регістра зсуву і входом лічильника імпульсів, а його вихід під'єднаний до синхровходу вихідного пара 60005 4 лельного регістра та входу тригера "прапора", вихід якого з'єднаний з входом запиту переривання ПЕОМ і через буферний елемент "І" з шиною даних ПЕОМ, та дешифратор адреси, включений входами до шини адреси ПЕОМ, а першим виходом до входу дозволу вихідного паралельного регістра і входу скидання тригера "прапора", і другим виходом до буферного елемента "І", згідно корисної моделі, додатково введені k лічильників зі змінним коефіцієнтом ділення, k додаткових елементів "ВИКЛЮЧНЕ АБО" та регістр зсуву додатково поділено ще на k частин, входи додаткових частин регістра зсуву підключені до виходів додаткових к елементів "ВИКЛЮЧНЕ АБО", а входи цих елементів під'єднані до виходів додаткових k лічильників зі змінним коефіцієнтом ділення та виходами частин регістра зсуву, лічильні входи додаткових лічильників зі змінним коефіцієнтом ділення з'єднані з виходом тактового генератора, а інформаційні входи цих лічильників підключені до виходів регістра зсуву у довільному порядку, а також виходи регістра зсуву підключені до входів вихідного паралельного регістра у довільному порядку. Таким чином, введення в недетермінований генератор рівномірно розподілених випадкових послідовностей додаткових k лічильників зі змінним коефіцієнтом ділення, k додаткових елементів "ВИКЛЮЧНЕ АБО" та додаткове ділення регістра зсуву ще на k частин і додавання нових зв'язків дозволяє змінювати параметри регістра зсуву у випадкові моменти часу, що підвищує криптостійкість випадкових послідовностей, що генеруються, та значно ускладнює процес критоаналізу цих послідовностей. На Фіг. зображена структурна схема недетермінованого генератора рівномірно розподілених випадкових послідовностей. На Фіг. використані наступні міжнародні позначення: ES - джерело ентропії, RG - регістр, G генератор, СТ - лічильник, Т - тригер, DC - дешифратор. Генератор містить n джерел 1-1...1-n ентропії, підключених до перших входів елементів 2-1...2-n "ВИКЛЮЧНЕ АБО" та k лічильників 3-1...3-k зі змінним коефіцієнтом ділення, виходи яких підключені до перших входів додаткових елементів 41...4-k "ВИКЛЮЧНЕ АБО" (загальна кількість елементів "ВИКЛЮЧНЕ АБО" дорівнює: n+k=m), виходи усіх елементів 2-1...2-n, 4-1...4-k "ВИКЛЮЧНЕ АБО" з'єднані з входами регістра 5-1...5-m зсуву, поділеного на m=n+k частин, а останні виходи кожної частини регістра 5-1...5-m зсуву підключені до других входів наступних елементів 2-2...2-n, 41...4-k "ВИКЛЮЧНЕ АБО", другий та третій входи першого елемента 2-1 "ВИКЛЮЧНЕ АБО" з'єднані з останнім і проміжним виходами регістра 5-1...5-m зсуву, інформаційні входи лічильників 3-1...3-k зі змінним коефіцієнтом ділення підключені до виходів регістра зсуву у довільному порядку, вихідний паралельний регістр 6, виходи якого підключені до шини даних ПЕОМ, а входи вихідного паралельного регістра 6 підключені у довільному порядку до виходів регістра 5-1...5-m зсуву, тактовий генератор 7, вихід якого з'єднаний з синхровходами регі 5 60005 стра 5-1...5-m зсуву, з лічильними входами лічильників 3-1...3-k зі змінним коефіцієнтом ділення і входом лічильника 8 імпульсів, вихід якого під'єднан до синхровходу вихідного паралельного регістра 6 та входу тригера 9 "прапора", а вихід тригера 9 "прапора" з'єднаний з входом запиту переривання ПЕОМ і через буферний елемент 10 "І" з шиною даних ПЕОМ, і дешифратор 11 адреси, включений входами до шини адреси ПЕОМ, а першим виходом до входу дозволу вихідного паралельного регістра 6 і входу скидання тригера 9 "прапора", і другим виходом до буферного елементу 10 "І". Генератор рівномірно розподілених випадкових послідовностей працює наступним чином. На виходах джерел 1-1...1-n ентропії формуються логічні рівні, які з рівною імовірністю приймають значення нуля або одиниці в випадкові моменти часу. Додаткові лічильники 3-1...3-k зі змінним коефіцієнтом ділення ділять частоту тактового генератора 7 на випадковий коефіцієнт ділення, який задається випадковими кодами, що надходять на інформаційні входи лічильників 31...3-k зі змінним коефіцієнтом ділення з проміжних виходів регістра 5-1...5-m зсуву. Таким чином на виходах лічильників 3-1...3-k зі змінним коефіцієнтом ділення формується сигнал, що змінює стан з "0" на "1" і навпаки (з "1" на "0") в випадкові моменти часу. Ці випадкові логічні рівні перемикають на протилежні значення логічні сигнали, що подаються з останніх виходів частин регістра 5-1...5-m зсуву до Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 6 входів наступних частин цього регістру, в випадкові моменти часу за допомогою елементів 2-1...2-n, 4-1...4-k "ВИКЛЮЧНЕ АБО". Тактовий генератор 7 визначає частоту зсуву випадкових бітів в регістрі 5-1...5-m і таким чином визначає швидкість формування випадкових бітових послідовностей, які за рахунок дії джерел 1-1...1-n ентропії та додаткових джерел ентропії (додаткових джерел невизначеності) на лічильниках 3-1...3-k зі змінним коефіцієнтом ділення стають непередбачуваними, тобто недетермінованими, непрогнозованими. Лічильник 8 імпульсів через задане число періодів тактового генератора 7 формує імпульс для запису коду з регістру зсуву 5-1...5-m у довільному порядку у вихідний паралельний регістр 6 та для установи тригера 9 "прапора" в одиничний стан. Вихідний сигнал тригера 9 "прапора" подається на вхід запиту переривання ПЕОМ. Виконуючи підпрограму обробки переривання, ПЕОМ зчитує випадкове число з вихідного паралельного регістра 6 на шину даних. Для цього на шину адреси ПЕОМ виставляється адреса порту пристрою, що розпізнається дешифратором 11 адреси. Вихідний сигнал дешифратора 11 дозволяє зчитування коду вихідного паралельного регістра 6, а також скидає в нуль тригер 9 "прапора". Стан тригера 9 "прапора" може бути також прочитаний на шині даних ПЕОМ через буферний елемент 10 "І", на вхід якого подається імпульс з другого виходу дешифратора 11 адреси. Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601