Пристрій визначення залишку по модулю багаторозрядного числа

Реферат: Пристрій визначення залишку по модулю багаторозрядного числа містить вхідну і вихідну шини, які є відповідно n-розрядними входами і n-розрядними виходами пристрою, в кожному розряді пристрою міститься спеціальний однорозрядний суматор, в кожний розряд пристрою додатково введено D-тригер, вхід якого з'єднаний з відповідним розрядом вхідної шини, входи синхронізації об'єднані між собою і є другим входом пристрою. Кожен розряд суматора додатково містить інверсний вихід переносу, який підключений до інверсного входу переносу наступного старшого розряду суматора, вихід суми найстаршого розряду суматора з'єднаний з третіми входами мультиплексорів всіх розрядів, виходи яких підключені до відповідних виходів пристрою. UA 90144 U (54) ПРИСТРІЙ ВИЗНАЧЕННЯ ЗАЛИШКУ ПО МОДУЛЮ БАГАТОРОЗРЯДНОГО ЧИСЛА UA 90144 U UA 90144 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Пристрій належить до перетворювачів форми інформації, які можуть бути використані для перетворення багаторозрядних двійкових чисел у залишки по модулю у системах передавання та захисту інформації від несанкціонованого доступу, а також побудови спецпроцесорів в системі залишкових класів теоретико-числового базису Крестенсона. Відомий аналог - пристрій визначення залишку багаторозрядного числа [Николайчук Я.М. Пристрій визначення залишку багаторозрядного числа № 68872, Бюл. № 7-20121, який містить n-розрядний регістр зсуву, вхід якого підключений до шини запису кодового представлення числа, шину запису кодового представлення модуля Р, яка підключена до першого входу k + 1розрядного регістра зсуву, другий адресний вхід, якого підключений до першого виходу блока управління. Недоліком такого аналога є низька швидкодія та обмежені функціональні особливості, обумовлені тим, що схема характеризується універсальністю, щодо модуля Р, який задається зовнішньою шиною і не може бути таємним, що обмежує застосування цієї схеми у системах шифрування інформації. Відомий аналог-спосіб та пристрій визначення залишку двійкового числа [Николайчук Я.М. Спосіб визначення залишку двійкового числа № 74576, Бюл. № 21-2012], який містить регістр, ПЗП і характеризується високою апаратною складністю та обмеженими функціональними можливостями, апаратна складність якого обумовлена експоненціальною складністю ПЗП при зростанні розрядності модуля (більше 1024 біт), а також відсутністю криптозахисту багаторозрядного коду модуля Ρ=Ρ1·Р2, де Ρ1, Ρ2 - секретні багаторозрядні прості числа у галузі криптозахисту. Відомий прототип - універсальний багаторозрядний двійковий суматор на основі повних суматорів. Недоліком прототипу є низька швидкодія, яка обумовлена наявністю реалізації окремих розрядів суматора на основі типових схем XOR, які мають не менше 2-5 послідовно з'єднаних логічних елементи і їх час затримки в одному розряді не менше 2-5 мікротактів, що для суматорів більше 1024 розрядів, що використовуються в схемах шифрування з урахуванням наскрізних переносів потребує не менше 2000-5000 мікротактів на виконання операції модульного підсумовування. Іншим недоліком прототипу є обмежені функціональні можливості, оскільки код модуля, який може бути секретним в системі шифрування задається вхідною шиною, що обмежує його застосування в системах криптозахисту даних. Суть пристрою пояснюється тим, що в основу роботи пристрою поставлено різне схемотехнічне виконання однорозрядних спеціалізованих суматорів для нульових та одиничних біт доповнюючого коду модуля, а також секретність цього коду внаслідок відсутності зовнішньої шини його запису. Метою пристрою є підвищення швидкодії, зменшення апаратної складності та розширення функціональних можливостей. Ця мета досягається, тим що пристрій містить додатково мультиплексори, D-тригери та має різну реалізацію однорозрядних спеціалізованих суматорів для одиничних та нульових біт доповнючого секретного коду модуля, шина якого не виведена назовні, а також наскрізні переноси реалізуються паралельно прямим та інверсним бітом переносу. Даний пристрій використовується для виконання операції (а+Рд) mod Ρ, де Рд  доповнюючий код числа Ρ ( Pд  P  1 ), який використовується в асиметричних системах шифрування даних. Для отримання доповнюючого коду спочатку записують зворотний код початкового числа, для чого всі його розряди інвертують, а потім до отриманого після інвертування коду додають одиницю і на основі даного коду проектується однокристальна мікроелектронна реалізація багаторозрядного модульного суматора. Для можливості шифрування і розшифрування інформації такі кристали використовуються як апаратні засоби шифрування інформації. Пристрій ілюструється кресленнями, де на фіг. 1 зображена структурна схема пристрою: 1 вхідна шина, 2 - вихідна шина, 3 - спеціалізований однорозрядний суматор, 4-D-тригер, 5 - вхід синхронізації, 6 - мультиплексор. На фіг. 2 і фіг. 3 показані структури одиничного та нульового спеціалізованих однорозрядних суматорів. Нульовий спеціалізований однорозрядний суматор - це однорозрядний суматор, який працює тільки для Pдi  0 . Виходи суматора відповідають логічним виразам:   S  P  a  P  a ; P  P  a ; P   P  a ; Де, P - перенос з суматора попереднього розряду пристрою, S - сума суматора, P 1 UA 90144 U перенос у суматор наступного розряду пристрою. Одиничний спеціалізований однорозрядний суматор - цe однорозрядний суматор, який працює тільки для Pдi  1 . Виходи суматора відповідають логічним виразам:   S  P  a  P  a ; 5 10 15 20   P   P  a ;  P   P  a . Пристрій працює наступним чином. На початку роботи пристрою вхідний код даних а (0< < а ≤ 2 Р - 1) подається на вхідну шину пристрою 1. Після подачі сигналу синхронізації у вигляді фронту наростання на вхідну шину 5 вхідний код даних записується в тригер 4 відповідного розряду суматора 3. Вихідні коди тригерів подаються на відповідні входи нульових чи одиничних спеціалізованих однорозрядних суматорів відповідного доповнюючого коду модуля Рд. У результаті підсумовування вхідного k коду з кодом Рд та всіх наскрізних переносів у суматорах пристрою на виході 2 знакового розряду однорозрядного суматора (Sk) формується потенціал: 0, якщо а≥Ρ, тоді b=(а+Ρ0) mod Ρ, інакше а