RU2800190C1 - Device for forming pseudo-random complex numbers - Google Patents
Device for forming pseudo-random complex numbers Download PDFInfo
- Publication number
- RU2800190C1 RU2800190C1 RU2022126403A RU2022126403A RU2800190C1 RU 2800190 C1 RU2800190 C1 RU 2800190C1 RU 2022126403 A RU2022126403 A RU 2022126403A RU 2022126403 A RU2022126403 A RU 2022126403A RU 2800190 C1 RU2800190 C1 RU 2800190C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- block
- inputs
- pseudo
- addition
- blocks
- Prior art date
Links
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000000306 recurrent effect Effects 0.000 description 2
- 230000017105 transposition Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для повышения эффективности средств электронной вычислительной техники (таких характеристик как производительность, надежность, объем памяти и др.).The invention relates to computer technology and can be used to improve the efficiency of electronic computing equipment (such characteristics as performance, reliability, memory capacity, etc.).
Уровень техникиState of the art
а) Описание аналоговa) Description of analogues
Известно, что для построения псевдослучайной последовательности длины n=2r-1 необходим примитивный многочлен V(z) степени r. Для примера рассмотрим многочленIt is known that to construct a pseudo-random sequence of length n=2 r -1, a primitive polynomial V(z) of degree r is required. For example, consider the polynomial
где r=4.where r=4.
Многочлену (1) соответствует регистр сдвига с обратной связью [MacWilliams F., Sloane N. Pseudo-random sequences and arrays, Proc. IEEE, 64, pp. 1715-1729, 1976; Lidl R., Niederreiter H. Introduction to finite fields and their applications, Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1987], представленный на фигуре 1.Polynomial (1) corresponds to a feedback shift register [MacWilliams F., Sloane N. Pseudo-random sequences and arrays, Proc. IEEE, 64, pp. 1715-1729, 1976; Lidl R., Niederreiter H. Introduction to finite fields and their applications, Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1987], shown in figure 1.
Регистр сдвига состоит из r ячеек (запоминающих элементов, триггеров), каждая из которых в процессе работы устройства может содержать 0 или 1. В момент времени t (момент времени определяется некоторой тактовой частотой) содержимое всех ячеек сдвигается на одну ячейку (перемещается на один разряд) вправо. Здесь содержимое ячеек, соответствующих членам многочлена V(z), суммируется и поступает в крайнюю левую ячейку. Сумма вычисляется но модулю 2 и реализуется сумматором по модулю 2, (логическим элементом «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ»), выход которого определен условиямиThe shift register consists of r cells (memory elements, flip-flops), each of which can contain 0 or 1 during device operation. At time t (the time is determined by some clock frequency), the contents of all cells are shifted by one cell (moved by one bit) to the right. Here, the contents of the cells corresponding to the members of the polynomial V(z) are summed up and fed into the leftmost cell. The sum is calculated modulo 2 and is implemented by the adder modulo 2, (logical element "EXCLUSIVE OR"), the output of which is determined by the conditions
0+0=1+1=0,0+0=1+1=0,
0+1=1+0=1.0+1=1+0=1.
В качестве примера рассмотрим регистр сдвига с обратной связью (фиг. 1), который в момент времени t содержит числаAs an example, consider a feedback shift register (Fig. 1), which at time t contains the numbers
at+3, at+2, at+1, at,a t+3 , a t+2 , a t+1 , a t ,
соответственно в момент времени t+1 в нем будут находиться числа (фиг. 2)accordingly, at time t + 1, it will contain numbers (Fig. 2)
at+4=at+1+at, at+3, at+2, at+1.a t+4 =a t+1 +a t , a t+3 , a t+2 , a t+1 .
Таким образом, регистр сдвига с обратной связью генерирует бесконечную последовательность а0, а1, а2, …, at, …, удовлетворяющую рекурсивному соотношениюThus, the feedback shift register generates an infinite sequence a 0 , a 1 , a 2 , …, a t , … satisfying the recursive relation
at+4=at+1+at,a t+4 =a t+1 +a t ,
где t=0, 1, …; знак «+» - сложение по модулю 2. Для запуска процесса функционирования регистра сдвига с обратной связью необходимо задать начальное заполнение a0, a1, а2, …, ar-1.where t=0, 1, …; sign "+" - addition modulo 2. To start the process of functioning of the shift register with feedback, you must set the initial filling a 0 , a 1 , a 2 , …, a r-1 .
б) Описание ближайшего аналога (прототипа)b) Description of the closest analogue (prototype)
Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному техническому решению и принятым за прототип является устройство, описанное в [М.А. Ivanov, B.V. Kliuchnikova, Е.А. Salikov, A.V. Starikovskii. New class of non-binary pseudorandom number generators. - Proceedings of Intelligent Technologies in Robotics, Moscow, Russia, 2019, p. 255-262; Патент РФ №2740339, опубл. 13.01.2021].The closest in its technical essence to the claimed technical solution and taken as a prototype is the device described in [M.A. Ivanov, B.V. Kliuchnikova, E.A. Salikov, A.V. Starikovskii. New class of non-binary pseudorandom number generators. - Proceedings of Intelligent Technologies in Robotics, Moscow, Russia, 2019, p. 255-262; RF patent No. 2740339, publ. 01/13/2021].
Рассматриваемое устройство получения псевдослучайных последовательностей (генератор псевдослучайных чисел, функционирующий в конечном поле GF(q), где q - простое число), состоящий из r регистров разрядности r-1 блоков сложения в GF(p), r блоков умножения в GF(p), причем величина, на которую происходит умножение в (i+1)-м блоке умножения, равна коэффициенту pi ∈ GF(q), характеристического многочленаThe considered device for obtaining pseudo-random sequences (a pseudo-random number generator operating in a finite field GF(q), where q is a prime number), consisting of r capacity registers r-1 addition blocks in GF(p), r multiplication blocks in GF(p), and the value by which multiplication occurs in the (i+1)th multiplication block is equal to the coefficient p i ∈ GF(q), of the characteristic polynomial
где i=0, 1, 2, …, r-1, P(z) - многочлен степени r, примитивный над GF(p), в котором выходы r-го регистра соединены со входами всех блоков умножения, выходы j-x блоков умножения соединены с первыми входами j-x блоков сложения, выходы которых соединены со входами j-x регистров, где j=1, 2, …, r, вторые входы всех блоков сложения образуют r групп управляющих входов генератора, выходы k-х регистров соединены с третьими входами (k+1)-х блоков сложения, выходы которых соединены со входами (j+1)-х регистров, где k=1, 2, …, r.where i=0, 1, 2, ..., r-1, P(z) is a polynomial of degree r, primitive over GF(p), in which the outputs of the r-th register are connected to the inputs of all multiplication blocks, the outputs of j-x multiplication blocks are connected to the first inputs of j-x addition blocks, the outputs of which are connected to the inputs of j-x registers, where j=1, 2, ..., r, the second inputs of all addition blocks form r control groups generator inputs, the outputs of the k-th registers are connected to the third inputs of the (k+1)-th addition blocks, the outputs of which are connected to the inputs of the (j+1)-th registers, where k=1, 2, ..., r.
Структурная схема устройства-прототипа представлена на фиг. 3 для случая r=3,The block diagram of the prototype device is shown in Fig. 3 for the case r=3,
где pi ∈ GF(q), здесь 1 - тактовый вход генератора, 2.1, 2.2, 2.3 - - разрядные регистры, 3.1 и 3.2 - блоки сложения в поле GF(q), 4.1, 4.2, и 4.3 - блоки умножения на р0, p1, и р2 в поле GF(q).where p i ∈ GF(q), here 1 is the clock input of the generator, 2.1, 2.2, 2.3 - - bit registers, 3.1 and 3.2 - blocks of addition in the field GF(q), 4.1, 4.2, and 4.3 - blocks of multiplication by p 0 , p 1 , and p 2 in the field GF(q).
Недостаток известного устройства - отсутствие возможности реализации вычислений, при которых осуществляется формирование псевдослучайных комплексных чисел.The disadvantage of the known device is the inability to implement calculations in which the formation of pseudo-random complex numbers.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
а) Технический результат, на достижение которого направлено изобретениеa) The technical result to which the invention is directed
Целью заявляемого технического решения является реализация процесса вычисления псевдослучайных комплексных чисел.The purpose of the proposed technical solution is to implement the process of calculating pseudo-random complex numbers.
б) Совокупность существенных признаковb) A set of essential features
Технический результат изобретения достигается тем, что:The technical result of the invention is achieved by the fact that:
Поставленная цель достигается тем, что в устройство формирования псевдослучайных комплексных чисел, состоящее из r регистров разрядности r-1 блоков сложения в GF(q), r блоков умножения в GF(q), причем величина, на которую происходит умножение в (i+1)-м блоке умножения, равна коэффициенту pi ∈ GF(q), характеристического многочленаThis goal is achieved by the fact that in the device for the formation of pseudo-random complex numbers, consisting of r bit registers r-1 addition blocks in GF(q), r multiplication blocks in GF(q), and the value by which multiplication occurs in the (i+1)th multiplication block is equal to the coefficient p i ∈ GF(q), of the characteristic polynomial
где r=0, 1, 2, …, r-1, P(z) - многочлен степени r, примитивный над GF(q), в котором выходы r-го регистра соединены со входами всех блоков умножения, выходы j-x блоков умножения соединены с первыми входами j-x блоков сложения, выходы которых соединены со входами j-x регистров, где j=1, 2, …, r, вторые входы всех блоков сложения образуют г групп управляющих входов генератора, выходы k-х регистров соединены с третьими входами (k+1)-х блоков сложения, выходы которых соединены со входами (j+1)-х регистров, где k=1, 2, … r, введены генератор псевдослучайных чисел, функционирующий в конечном поле GF(q), где q - простое число), состоящий из r регистров разрядности r-1 блоков сложения в GF(q), r блоков умножения в GF(q), причем величина, на которую происходит умножение в (i+1)-м блоке умножения, равна коэффициенту pi ∈ GF(q), характеристического многочленаwhere r=0, 1, 2, …, r-1, P(z) is a polynomial of degree r, primitive over GF(q), in which the outputs of the r-th register are connected to the inputs of all multiplication blocks, the outputs of jx multiplication blocks are connected to the first inputs of jx addition blocks, the outputs of which are connected to the inputs of jx registers, where j=1, 2, …, r, the second inputs of all addition blocks form g groups of control inputs s of the generator, the outputs of the k-th registers are connected to the third inputs of the (k+1)-th addition blocks, the outputs of which are connected to the inputs of the (j+1)-th registers, where k=1, 2, ... r, a pseudo-random number generator is introduced, operating in the final field GF(q), where q is a prime number), consisting of r bit width registers r-1 addition blocks in GF(q), r multiplication blocks in GF(q), and the value by which multiplication occurs in the (i+1)th multiplication block is equal to the coefficient p i ∈ GF(q), of the characteristic polynomial
где i=0, 1, 2, …, r-1, G(z) - многочлен степени r, примитивный над GF(q), в котором выходы r-го регистра соединены со входами всех блоков умножения, выходы j-x блоков умножения соединены с первыми входами j-x блоков сложения, выходы которых соединены со входами j-x регистров, где j=1, 2, …, r, вторые входы всех блоков сложения образуют г групп управляющих входов генератора, выходы k-х регистров соединены с третьими входами (k+1)-х блоков сложения, выходы которых соединены со входами (j+1)-х регистров, где k=1, 2, …, r; блок формирования псевдослучайных комплексных чисел, содержащий блок умножения на мнимую единицу «i», блок сложения; выходы первого и второго генератора псевдослучайных чисел подключены соответственно к первому и второму входам блока формирования псевдослучайных комплексных чисел, первый вход которого является первым входом блока сложения, второй вход которого является выходом блока умножения на мнимую единицу «г», причем вход блока умножения на мнимую единицу «i» является вторым входом блока формирования псевдослучайных комплексных чисел; выход блока сложения является выходом блока формирования псевдослучайных комплексных чисел, выдающего значения where i=0, 1, 2, ..., r-1, G(z) is a polynomial of degree r, primitive over GF(q), in which the outputs of the r-th register are connected to the inputs of all multiplication blocks, the outputs of jx multiplication blocks are connected to the first inputs of jx addition blocks, the outputs of which are connected to the inputs of jx registers, where j=1, 2, ..., r, the second inputs of all addition blocks form g groups of control inputs generator, the outputs of the k-th registers are connected to the third inputs of the (k+1)-th addition blocks, the outputs of which are connected to the inputs of the (j+1)-th registers, where k=1, 2, ..., r; a block for generating pseudo-random complex numbers, containing a block for multiplying by an imaginary unit "i", an addition block; the outputs of the first and second pseudo-random number generators are connected respectively to the first and second inputs of the block for generating pseudo-random complex numbers, the first input of which is the first input of the addition block, the second input of which is the output of the block for multiplying by the imaginary unit "r", and the input of the block for multiplying by the imaginary unit "i" is the second input of the block for generating pseudo-random complex numbers; the output of the addition block is the output of the block for generating pseudo-random complex numbers, giving out the values
в) Причинно-следственная связь между признаками и техническим результатомc) Causal relationship between features and technical result
Благодаря введению в известный объект совокупности существенных отличительных признаков, в устройство формирования псевдослучайных комплексных чисел позволяет реализовать алгоритм формирования псевдослучайных комплекснозначных чисел для реализации перспективных высокопроизводительных вычислительных средств.Due to the introduction of a set of significant distinguishing features into a known object, into a device for generating pseudo-random complex numbers, it is possible to implement an algorithm for generating pseudo-random complex-valued numbers for the implementation of promising high-performance computing tools.
Доказательства соответствия заявленного изобретения условиям патентноспособности «новизна» и «изобретательский уровень»Evidence of compliance of the claimed invention with the conditions of patentability "novelty" and "inventive step"
Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующие совокупности признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного способа условию патентноспособности «новизна».The analysis of the prior art made it possible to establish that there are no analogues characterizing the totality of features that are identical to all the features of the claimed technical solution, which indicates the compliance of the claimed method with the patentability condition "novelty".
Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта показали, что они не следуют явными из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность отличительных существенных признаков, обуславливающих тот же технический результат, который достигнут в заявленном способе. Следовательно, заявленное изобретение соответствует уровню патентоспособности «изобретательский уровень».The results of the search for known solutions in this and related fields of technology in order to identify features that match the distinguishing features of the prototype of the claimed object showed that they do not follow obvious from the prior art. The prior art also did not reveal the fame of distinctive essential features that cause the same technical result that is achieved in the claimed method. Therefore, the claimed invention corresponds to the level of patentability "inventive step".
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Заявленное устройство поясняется чертежами, на которых показано:The claimed device is illustrated by drawings, which show:
- на фиг. 1 - структурная схема регистра сдвига с обратной связью, соответствующего многочлену (1);- in Fig. 1 is a block diagram of a feedback shift register corresponding to a polynomial (1);
- на фиг. 2 - структурная схема регистра сдвига с обратной связью, определяющего рекурсивное соотношение;- in Fig. 2 is a block diagram of a feedback shift register that defines a recursive relationship;
- на фиг. 3 - структурная схема устройства прототипа;- in Fig. 3 is a block diagram of the device of the prototype;
- на фиг. 4 - структурная схема предлагаемого устройства для случая r=3;- in Fig. 4 - block diagram of the proposed device for the case r=3;
- на фиг. 5 - схема блока формирования псевдослучайных комплексного числа.- in Fig. 5 - diagram of the block for generating pseudo-random complex numbers.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Предлагаемое устройство содержит первый генератор псевдослучайных чисел над GF(q) (регистра сдвига с обратной связью, g-РРС), второй генератор псевдослучайных чисел над GF(q), а также блок формирования псевдослучайных комплексных чисел.The proposed device contains the first pseudo-random number generator over GF(q) (feedback shift register, g-PPC), the second pseudo-random number generator over GF(q), as well as a block for generating pseudo-random complex numbers.
Первый g-РРС построен на основе примитивного, неприводимого (характеристического) многочлена (2), где pi ∈ GF(q), и включает 1.1 - тактовый вход генератора, 1.2.1, 1.2.2, …, 1.2.r -- разрядные регистры, 1.3.1, 1.3.2, …, 1.3.r-1 - блоки сложения в поле GF(q), 1.4.1, 1.4.2, …, 1.4.r - соответственно блоки умножения на р0, p1, …, pr-1 в поле GF(q); второй g-РРС построен на основе примитивного, неприводимого (характеристического) многочлена (3), где ρi ∈ GF(q), и включает 2.1 - тактовый вход генератора, 2.2.1, 2.2.2, …, 2.2.r--разрядные регистры, 2.3.1, 2.3.2, …, 2.3.r-1 - блоки сложения в поле GF(q), 2.4.1, 2.4.2, …, 2.4.r - соответственно блоки умножения на ρ0, ρ1, …, ρr-1 в поле GF(q), 3 - блок формирования псевдослучайных комплексных чисел (фиг. 5), содержащий блок 3.1 умножения на мнимую единицу «i», блок 3.2 сложения, причем выходы первого и второго q-РРС подключены соответственно к первому и второму входам блока 3 формирования псевдослучайных комплексных чисел, первый вход которого является первым входом блока 3.2 сложения, второй вход которого является выходом блока 3.1 умножения на мнимую единицу «i», причем вход блока 3.1 умножения на мнимую единицу «i» является вторым входом блока 3 формирования псевдослучайных комплексных чисел; выход блока 3.2 сложения является выходом блока 3 формирования псевдослучайных комплексных чиселThe first g-RRS is built on the basis of a primitive, irreducible (characteristic) polynomial (2), where p i ∈ GF(q), and includes 1.1 - generator clock input, 1.2.1, 1.2.2, …, 1.2.r - - bit registers, 1.3.1, 1.3.2, ..., 1.3.r-1 - addition blocks in the field GF(q), 1.4.1, 1.4.2, ..., 1.4.r - respectively blocks of multiplication by p 0 , p 1 , ..., p r-1 in the field GF(q); the second g-RRS is built on the basis of a primitive, irreducible (characteristic) polynomial (3), where ρ i ∈ GF(q), and includes 2.1 - generator clock input, 2.2.1, 2.2.2, …, 2.2.r- -разрядные регистры, 2.3.1, 2.3.2, …, 2.3.r-1 - блоки сложения в поле GF(q), 2.4.1, 2.4.2, …, 2.4.r - соответственно блоки умножения на ρ 0 , ρ 1 , …, ρ r-1 в поле GF(q), 3 - блок формирования псевдослучайных комплексных чисел (фиг. 5), содержащий блок 3.1 умножения на мнимую единицу «i», блок 3.2 сложения, причем выходы первого и второго q-РРС подключены соответственно к первому и второму входам блока 3 формирования псевдослучайных комплексных чисел, первый вход которого является первым входом блока 3.2 сложения, второй вход которого является выходом блока 3.1 умножения на мнимую единицу «i», причем вход блока 3.1 умножения на мнимую единицу «i» является вторым входом блока 3 формирования псевдослучайных комплексных чисел; the output of the addition block 3.2 is the output of the block 3 for generating pseudo-random complex numbers
Рассмотрим алгоритм работы устройства.Consider the algorithm of the device.
Построение первого q-РРС осуществляется по заданному примитивному, неприводимому (характеристическому) многочлену (2), и построенному в соответствии с ним однородному рекуррентному уравнению:The construction of the first q-RRS is carried out according to a given primitive, irreducible (characteristic) polynomial (2), and a homogeneous recurrent equation constructed in accordance with it:
где n=0, 1, 2, …; pj ∈ GF(q), 0≤j≤r-1; ⊕ - символ сложения по mod q.where n=0, 1, 2, …; p j ∈ GF(q), 0≤j≤r-1; ⊕ is the symbol for addition mod q.
В общем случае после первого такта работы первый q-РРС содержит заполнение: В целом первый q-РРС генерирует бесконечную выходную q-значную последовательность с периодом qr-1 (при ненулевом исходном состоянии), причем каждое ненулевое состояние появляется один раз за период. Сформированный сегмент выходной последовательности длины qr-1 является псевдослучайной последовательностью (ПСП) над GF(q).In the general case, after the first cycle of operation, the first q-PPC contains the filling: In general, the first q-PPC generates an infinite q-digit output sequence with a period q r -1 (with a non-zero initial state), and each non-zero state appears once per period. The generated segment of the output sequence of length q r -1 is a pseudo-random sequence (PRS) over GF(q).
В терминах линейной алгебры очередной элемент ПСП получаемый с помощью (4) вычисляется в соответствии с выражением:In terms of linear algebra, the next element of the PSS obtained using (4) is calculated in accordance with the expression:
где Т - символ транспонирования.where T is the transposition symbol.
Построение второго g-РРС осуществляется также по заданному примитивному, неприводимому (характеристическому) многочлену (3), и построенному в соответствии с ним однородному рекуррентному уравнению:The construction of the second g-RRS is also carried out according to a given primitive, irreducible (characteristic) polynomial (3), and a homogeneous recurrent equation constructed in accordance with it:
где n=0, 1, 2, …; ρj ∈ GF(q), 0≤j≤r-1; ⊕ - символ сложения по mod q.where n=0, 1, 2, …; ρ j ∈ GF(q), 0≤j≤r-1; ⊕ is the symbol for addition mod q.
После первого такта работы второй g-РРС содержит заполнение: При этом второй q-РРС генерирует бесконечную выходную q-значную последовательность с периодом qr-1 (при ненулевом исходном состоянии), причем каждое ненулевое состояние появляется один раз за период. Сформированный сегмент выходной последовательности длины qr-1 является псевдослучайной последовательностью (ПСП) над GF(q).After the first cycle of operation, the second g-PPC contains the filling: In this case, the second q-PPC generates an infinite output q-valued sequence with a period q r -1 (with a non-zero initial state), and each non-zero state appears once per period. The generated segment of the output sequence of length q r -1 is a pseudo-random sequence (PRS) over GF(q).
В терминах линейной алгебры очередной элемент ПСП получаемый с помощью (5) также может быть получен в соответствии с выражением:In terms of linear algebra, the next element of the PSS obtained using (5) can also be obtained in accordance with the expression:
где Т - символ транспонирования.where T is the transposition symbol.
Последовательность с выхода первого q-PPC поступают на первый вход блока 3 формирования псевдослучайных комплексных чисел (фиг. 5), в частности на первый вход блока 3.2 сложения. Первый вход блока 3.2 сложения соответствует действительной части (Re) комплексного числа. Последовательность с выхода второго q-РРС поступает на второй вход блока 3 формирования псевдослучайных комплексных чисел, в частности на вход блока 3.1 умножения на мнимую единицу «г». С выхода блока 3.1 умножения на мнимую единицу «i» последовательность поступает на второй вход блока 3.2 сложения. Второй вход блока 3.2 сложения соответствует мнимой части (Im) комплексного числа. В блоке 3.2 сложения осуществляется окончательное формирование псевдослучайных комплексных чиселSubsequence from the output of the first q-PPC are fed to the first input of block 3 for generating pseudo-random complex numbers (Fig. 5), in particular, to the first input of block 3.2 of addition. The first input of the addition block 3.2 corresponds to the real part (Re) of the complex number. Subsequence from the output of the second q-RRS goes to the second input of block 3 for the formation of pseudo-random complex numbers, in particular to the input of block 3.1 of multiplication by the imaginary unit "r". From the output of block 3.1 of multiplication by the imaginary unit "i" the sequence enters the second input of the block 3.2 addition. The second input of the addition block 3.2 corresponds to the imaginary part (Im) of the complex number. In block 3.2 of addition, the final formation of pseudo-random complex numbers is carried out
В процессе формирования комплексных чисел в блоке сложения 3.2 могут формироваться действительные числа, когда с выхода блока 3.1 умножения на мнимую единицу «i» в блок 3.2 сложения поступают действительные числа, то есть При этом числа вида из вычислительного процесса удаляются.In the process of forming complex numbers in the addition block 3.2, real numbers can be formed when real numbers are received from the output of the block 3.1 of multiplication by the imaginary unit "i" in the addition block 3.2, that is In this case, numbers of the form are removed from the computational process.
На фиг. 4 показана схема предлагаемого устройства для случая r=3, первый q-PPC построен на основе где pi ∈ GF(q), и включает 1.1 - тактовый вход генератора, 1.2.1, 1.2.2 и 1.2.3 --разрядные регистры, 1.3.1 и 1.3.2 - блоки сложения в поле GF(q), 1.4.1, 1.4.2 и 1.4.3 - соответственно блоки умножения на р0, р1 и р2 в поле GF(q); второй g-РРС построен на основе где ρi ∈ GF(q), и включает 2.1 - тактовый вход генератора, 2.2.1, 2.2.2 и 2.2.3 --разрядные регистры, 2.3.1 и 2.3.2 - блоки сложения в поле GF(q), 2.4.1, 2.4.2 и 2.4.3 - соответственно блоки умножения на ρ0, ρ1, и ρ2 в поле GF(q), 3 - блок формирования псевдослучайных комплексных чисел, содержащий блок 3.1 умножения на мнимую единицу «i», блок 3.2 сложения, причем выходы первого и второго q-РРС подключены соответственно к первому и второму входам блока 3 формирования псевдослучайных комплексных чисел, первый вход которого является первым входом блока 3.2 сложения, второй вход которого является выходом блока 3.1 умножения на мнимую единицу «i», причем вход блока 3.1 умножения на мнимую единицу «i» является вторым входом блока 3 формирования псевдослучайных комплексных чисел; выход блока 3.2 сложения является выходом блока 3 формирования псевдослучайных комплексных чиселIn FIG. 4 shows a diagram of the proposed device for the case r=3, the first q-PPC is built on the basis of where p i ∈ GF(q), and includes 1.1 - generator clock input, 1.2.1, 1.2.2 and 1.2.3 - -bit registers, 1.3.1 and 1.3.2 - addition blocks in the field GF(q), 1.4.1, 1.4.2 and 1.4.3 - respectively blocks of multiplication by p 0 , p 1 and p 2 in the field GF (q); the second g-PPC is based on where ρ i ∈ GF(q), and includes 2.1 - generator clock input, 2.2.1, 2.2.2 and 2.2.3 - -разрядные регистры, 2.3.1 и 2.3.2 - блоки сложения в поле GF(q), 2.4.1, 2.4.2 и 2.4.3 - соответственно блоки умножения на ρ 0 , ρ 1 , и ρ 2 в поле GF(q), 3 - блок формирования псевдослучайных комплексных чисел, содержащий блок 3.1 умножения на мнимую единицу «i», блок 3.2 сложения, причем выходы первого и второго q-РРС подключены соответственно к первому и второму входам блока 3 формирования псевдослучайных комплексных чисел, первый вход которого является первым входом блока 3.2 сложения, второй вход которого является выходом блока 3.1 умножения на мнимую единицу «i», причем вход блока 3.1 умножения на мнимую единицу «i» является вторым входом блока 3 формирования псевдослучайных комплексных чисел; the output of the addition block 3.2 is the output of the block 3 for generating pseudo-random complex numbers
Заявленное изобретение может быть осуществлено с помощью средств и методов, описанных в доступных источниках информации. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявленного изобретения признакам «промышленной применимости».The claimed invention can be carried out using the means and methods described in the available sources of information. This allows us to conclude that the claimed invention complies with the signs of "industrial applicability".
Пример. Рассмотрим генератор псевдослучайных комплексных чисел. Пусть задан первый q=3 РРС, генерирующий 3-значную ПСП максимальной длины над полем GF(33). Генератор построен по примитивному многочленуExample. Consider a generator of pseudo-random complex numbers. Let the first q=3 RPC be given, which generates a 3-digit PRS of maximum length over the field GF(3 3 ). The generator is built on a primitive polynomial
которому соответствует реккурентное уравнение следующего вида:which corresponds to a recursive equation of the following form:
Учитывая, что р2=0, р1=1, р0=2 получимConsidering that p 2 =0, p 1 =1, p 0 =2 we get
Если в качестве исходных данных регистра (начального заполнения) записать: то на выходе генератора будет иметь место следующая ПСП:If as the initial data of the register (initial filling) we write: then the following SRP will take place at the output of the generator:
Получаемые элементы ПСП поступают на первый вход блока 3 формирования псевдослучайных комплексных чисел, в частности на первый вход блока 3.2 сложения.Received PSP elements arrive at the first input of block 3 for the formation of pseudo-random complex numbers, in particular, at the first input of block 3.2 of addition.
Пусть задан второй q=5 РРС, генерирующий 5-значную ПСП макисмальной длины над полем GF(52). Генератор построен по примитивному многочленуLet the second q=5 RPC be given, which generates a 5-digit PSS of maximum length over the field GF(5 2 ). The generator is built on a primitive polynomial
G(z)=z2-ρ1z-ρ0=z2-4z-3,G(z)=z 2 -ρ 1 z-ρ 0 =z 2 -4z-3,
которому соответствует реккурентное уравнение следующего вида:which corresponds to a recursive equation of the following form:
Учитывая, что ρ1=4, ρ0=3 получимConsidering that ρ 1 =4, ρ 0 =3 we get
Если в качестве исходных данных регистра (начального заполнения) записать: то на выходе генератора будет иметь место следующая ПСП: If as the initial data of the register (initial filling) we write: then the following SRP will take place at the output of the generator:
Далее, вычисленные элементы ПСП поступают на второй вход блока 3 формирования псевдослучайных комплексных чисел, в частности на вход блока 3.1 умножения на мнимую единицу «ш», в котором формируются следующие элементы псевдослучайных комплексного числаFurther, the calculated elements of the SRP arrive at the second input of block 3 for the formation of pseudo-random complex numbers, in particular, at the input of block 3.1 of multiplication by the imaginary unit "w", in which the following elements of pseudo-random complex numbers are formed
Затем с выхода блока 3.1 умножения на мнимую единицу «ш» элементы поступают на второй вход блока 3.2 сложения, в котором осуществляется окончательное формирование последовательности псевдослучайных комплексных чисел (указанная последовательность):Then, from the output of the block 3.1 of multiplication by the imaginary unit "w", the elements are fed to the second input of the addition block 3.2, in which the final formation of a sequence of pseudo-random complex numbers (the indicated sequence) is carried out:
При этом в процессе формирования комплексных чисел, получаемые действительные числа удаляютсяAt the same time, in the process of forming complex numbers, the resulting real numbers are removed
Приведенный пример показал, что заявляемое устройство формирования псевдослучайных комплексных чисел функционирует корректно, технически реализуемо и позволяет решить поставленную задачу.The above example showed that the claimed device for generating pseudo-random complex numbers is functioning correctly, technically feasible and allows solving the problem.
Claims (5)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2800190C1 true RU2800190C1 (en) | 2023-07-19 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6275586B1 (en) * | 1998-09-10 | 2001-08-14 | Igt | Cryptographically secure pseudo random number generator |
US7170997B2 (en) * | 2000-12-07 | 2007-01-30 | Cryptico A/S | Method of generating pseudo-random numbers in an electronic device, and a method of encrypting and decrypting electronic data |
EP2101257A1 (en) * | 2008-03-13 | 2009-09-16 | Panasonic Corporation | Configurable pseudo-random sequence generator |
CN111078191A (en) * | 2019-11-12 | 2020-04-28 | 郑州大学 | A method for generating pseudo-random numbers based on FPGA hardware |
RU2740339C1 (en) * | 2020-03-05 | 2021-01-13 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Pseudorandom number generator |
RU2774812C1 (en) * | 2021-07-08 | 2022-06-23 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Device for generating pseudorandom numbers |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6275586B1 (en) * | 1998-09-10 | 2001-08-14 | Igt | Cryptographically secure pseudo random number generator |
US7170997B2 (en) * | 2000-12-07 | 2007-01-30 | Cryptico A/S | Method of generating pseudo-random numbers in an electronic device, and a method of encrypting and decrypting electronic data |
EP2101257A1 (en) * | 2008-03-13 | 2009-09-16 | Panasonic Corporation | Configurable pseudo-random sequence generator |
CN111078191A (en) * | 2019-11-12 | 2020-04-28 | 郑州大学 | A method for generating pseudo-random numbers based on FPGA hardware |
RU2740339C1 (en) * | 2020-03-05 | 2021-01-13 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Pseudorandom number generator |
RU2774812C1 (en) * | 2021-07-08 | 2022-06-23 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Device for generating pseudorandom numbers |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Dubrova | A list of maximum-period NLFSRs | |
JP5312318B2 (en) | Method and device for generating pseudo-random strings | |
EP0066768A1 (en) | Apparatus for generation of random numbers | |
Masoodi et al. | An analysis of linear feedback shift registers in stream ciphers | |
Arnault et al. | Design and properties of a new pseudorandom generator based on a filtered FCSR automaton | |
Cardell et al. | Binomial representation of cryptographic binary sequences and its relation to cellular automata | |
Lai et al. | Design and implementation of a new memristive chaotic system with application in touchless fingerprint encryption | |
Forbes et al. | Complexity theory column 88: Challenges in polynomial factorization1 | |
CN111078191A (en) | A method for generating pseudo-random numbers based on FPGA hardware | |
Rahimov et al. | Improving middle square method RNG using chaotic map | |
Zhao et al. | Fully fixed-point integrated digital circuit design of discrete memristive systems | |
Panda et al. | FPGA prototype of low latency BBS PRNG | |
RU2800190C1 (en) | Device for forming pseudo-random complex numbers | |
Chen et al. | A low complexity and long period digital random sequence generator based on residue number system and permutation polynomial | |
Hariri et al. | Concurrent error detection in montgomery multiplication over binary extension fields | |
RU2812412C1 (en) | Device for forming triplex numbers | |
Arnault et al. | Some results on FCSR automata with applications to the security of FCSR-based pseudorandom generators | |
Hani et al. | FPGA implementation of RSA public-key cryptographic coprocessor | |
Chugunkov et al. | Computing in finite fields | |
Gupt et al. | Automatic test case generation for prime field elliptic curve cryptographic circuits | |
Gomar et al. | A digital pseudo random number generator based on a chaotic dynamic system | |
Spencer | Pseudorandom Bit Generators from Enhanced Cellular Automata. | |
Thamaraimanalan et al. | Performance Analysis of Shor's Algorithm for Integer Factorization Using Quantum and Classical Approaches | |
KR100564764B1 (en) | Finite Field Polynomial Multiplication Apparatus and Method | |
RU2762209C1 (en) | DEVICE FOR PARALLEL FORMATION OF q-VALUED PSEUDO-RANDOM SEQUENCES ON ARITHMETIC POLYNOMS |