基于蔡氏电路混沌系统的伪随机数产生器

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基于混沌的伪随机序列发生器

编号南京航空航天大学毕业论文题目基于混沌理论的伪随机序列产生器学生姓名学号学院信息科学与技术学院专业信息工程班级040620519指导教师二〇一〇年六月南京航空航天大学本科毕业设计（论文)诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文)（题目：基于混沌理论的伪随机序列产生器)是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。

尽本人所知，除了毕业设计（论文)中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文)不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

作者签名：2010年6月6日（学号)：040620519基于混沌理论的伪随机序列产生器摘要混沌是确定性非线性系统中产生的一种伪随机行为，呈现初值敏感性。

随着混沌理论在通信与雷达等工程领域得到日渐广泛地应用，构建实际的混沌系统，产生混沌信号成为近来研究领域的一个热点。

混沌系统的实现为混沌理论应用奠定了重要的基础，并推动了混沌理论研究的进一步发展。

本文介绍了混沌的基本概念、经典混沌系统和经典随机序列的种类与实现，综合阐述了混沌系统的模拟实现方案和基于FPGA的数字实现方案。

以可编程逻辑器件现场可编程门阵列（FPGA）作为硬件电路的主体，基于数字电路平台，实现了混沌系统。

采用Simulink的DSP Builder工具箱对离散化的连续混沌系统进行建模，通过编译，将其转换为硬件描述语言VHDL。

然后通过Altera公司的开发工具QuartusII对电路设计进行了综合与验证，证明了FPGA硬件电路实现混沌系统的正确性与可行性。

关键词：混沌、混沌系统、伪随机序列、模拟电路、现场可编辑门阵列（FPGA）Design a Chaos-Based Generator for pseudonoisesequencesAbstractChaos is one kind of pseudo-random behaviors in deterministic nonlinear system and shows the sensitivity of solution trajectories on initial conditions. Along with the application of the chaotic theory to communication and radar, the construction of actual chaotic systems to produces signals has been received wide attention, but also impels further research on the chaotic theory.This thesis firstly introduces the basic concepts of chaos, classical chaotic system and the classical random sequence, summarizes the analog and FPGA-based digital implementations. The digital implementation by Programmable logic devise-field programmable gate array (FPGA) is used to realize the chaotic system. We use DSP Builder toolbox of Simulink to carry on the model of discretized continuous chaotic systems, after compiling, transform them into hardware description language-VHDL, and use Quartus II which is the software developed by Altera Corporation to synthesis and simulate the circuit’s design. The implementation details are given and confirm the feasibility of the digital implementation.Key Words：Chaos, chaotic system, pseudo-random sequence, analog circuit, FPGA目录摘要 (i)Abstract (ii)第一章混沌的基本概念..................................................... - 1 -1.1 混沌研究的历史..................................................... - 1 -1.2 混沌的数学定义..................................................... - 3 -1.3 混沌的主要特性..................................................... - 4 -1.4 常见的混沌系统..................................................... - 5 -1.4.1 离散混沌系统模型............................................ - 5 -1.4.2 连续混沌系统模型........................................... - 10 - 第二章经典随机序列的实现................................................ - 13 -2.1 伪随机序列发展概述................................................ - 13 -2.2 伪随机序列定义.................................................... - 14 -2.3 典型的伪随机序列发生器............................................ - 15 -2.3.1 线性同余发生器............................................. - 15 -2.3.2 基于二进制存储的伪随机发生器............................... - 15 -2.3.3 基于数论的伪随机序列发生器................................. - 16 - 第三章基于混沌的随机序列原理............................................ - 18 -3.1 熵及其在随机序列中的应用.......................................... - 18 -3.2 基于混沌系统的伪随机序列发生器的可行性............................ - 19 - 第四章软件、硬件实现结果................................................ - 22 -4.1 基于混沌的新映射.................................................. - 22 -4.2 MATLAB仿真....................................................... - 23 -4.2.1 新映射MATLAB源程序........................................ - 23 -4.2.2 MATLAB仿真结果分析........................................ - 24 -4.3 FPGA仿真......................................................... - 28 -4.3.1 软件平台介绍............................................... - 28 -4.3.2 FPGA仿真结果分析.......................................... - 29 - 第五章总结.............................................................. - 37 - 致谢................................................. 错误！未定义书签。

TD-ERCS混沌伪随机序列发生器的DSP实现的开题报告

TD-ERCS混沌伪随机序列发生器的DSP实现的开题报告一、选题的背景和意义随机序列在通信、密码学等领域具有广泛的应用，其中伪随机序列是一种由确定性算法生成的非周期性、类似于随机序列的序列。

伪随机序列的性质要求它们的自相关和互相关小，具有良好的统计特性和随机性，以及不可预测性等。

其中，TD-ERCS（Time Delayed Extended Reduced Computational Sequences）混沌伪随机序列是一种基于混沌系统的非线性信号，具有广泛的应用，例如加密通信、隐写术、序列识别等领域。

TD-ERCS混沌伪随机序列与其他伪随机序列相比，具有更好的随机性和不可预测性。

因此，本课题选用TD-ERCS混沌伪随机序列发生器作为研究对象，旨在通过DSP实现，实现其在实际应用中的快速可靠生产，进一步推动相关领域的研究和应用。

二、研究内容和技术路线1. 研究内容（1）TD-ERCS混沌伪随机序列的生成算法研究：深入了解TD-ERCS混沌系统的理论基础及其特性，在此基础上研究TD-ERCS混沌伪随机序列的生成算法，确定用于实现的算法。

（2）DSP流水线硬件架构设计：根据研究结果，设计具体的DSP流水线硬件架构，确定所需组件及其参数。

（3）伪随机序列生成器的DSP程序设计：基于TD-ERCS混沌伪随机序列的生成算法和DSP硬件架构，设计伪随机序列生成器的DSP程序，其中包括算法实现和存储器访问控制等功能。

（4）性能验证和实现：通过性能测试和实现验证，验证所设计的伪随机序列生成器的性能及其所能产生的伪随机序列的质量，完成设计目标。

2. 技术路线（1）理论研究：在搜索文献的基础上，深入了解TD-ERCS混沌系统的特性和其生成混沌信号的方法，掌握TD-ERCS混沌伪随机序列的生成算法。

（2）DSP硬件设计：根据生成算法，分析所需硬件资源和性能，设计与实现相对应的定制硬件，并对其性能进行评估。

（3）DSP软件设计：基于研究结果和硬件架构，编写DSP软件程序，包括对算法的实现和性能优化。

基于变结构混沌的伪随机序列发生器

基于变结构混沌的伪随机序列发生器丘嵘;袁方【摘要】In order to generate high-performance pseudo random sequences, a new variable structure chaotic system is proposed, whose structure converts randomly with time under the control of a switching function. The chaotic signal generated in the process of convertion is the mixture of two different chaotic signals, which has good complexity. Based on the variable structure chaotic system, a pseudo random sequence generator was designed. The statistic performance of its randomness was tested with NIST standard and STS-2. Ob testing suite. The tested results show that the pseudo random sequence generator possesses good randomness, and can be used in calculators, communications and information encryptions.%为产生随机性能良好的伪随机序列,提出了一个新的变结构混沌系统.该混沌系统在一个开关函数控制下其系统结构随时间随机地转换,所产生的混沌信号是两个不同的混沌信号的混合,具有良好的复杂性.基于该变结构混沌系统设计了一种伪随机序列发生器,采用NIST标准和STS-2.0b测试套件对其产生的伪随机序列进行了统计性能测试,测试结果表明该伪随机序列发生器具有良好的随机性,可应用于计算机、通信、信息加密等领域中.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2012(035)011【总页数】4页(P64-67)【关键词】混沌;变结构混沌;伪随机序列;随机性【作者】丘嵘;袁方【作者单位】广东科学技术职业学院,广东广州 510640;杭州电子科技大学电子信息学院,浙江杭州310018【正文语种】中文【中图分类】TN791-340 引言伪随机序列在数字通信、密码系统、计算机仿真等领域有着广泛的应用。

一种基于CNNs电路模型的伪随机信号产生方法

的有效性。
关键词：Ｎｓ混沌；ＣＮ；非线性；随机伪
中图分类号：Ｐ１．Ｔ９８８
文献标识码：Ａ
文章编号：６２— ６Ｘ【００１０５— ５１７４４２１）２— ２０
ＰｓｕｏａｄｍｍｂｒＧｅｅａｏｅｈｄＢａｅｎＣＮＮｓＣｉｃｉｏｅｅｄｒｎｏＮｕｅｎｒｔｒＭｔｏｓｄｏｒｕｔＭｄｌ
Ａｂｓｒａｔ：Ｒａｄｍｕｅｅｒｔｒｉｄｌｅｎｓｓｅｓｍｕａｉｎ，ｔｓｉｔｃｎｏｎｍｂｒｇｎｅａｏｓｗｉｅｙｕｓｄｉｙｔｍｉｌｔｏｅｔｎｇ，ｉｏｍａｉｎｓｃｒｔｆｎｒｔｏｅｕｉｙ，ｃｙｔｇｒｐｏ－ｒｐｈｎｔｅｅｄａｙａｄｏｈｒｆｌｓ；ｔｉｐｒｉｔｏｕｅｈｏｃｐｆＣＮＮｓｃｒｕｔｍｏｅｎｏｔｕｔｈａｔｙｔｍｉｈｓｐａｅｎｒｄｃｓｔｅｃｎｅｔｏｉｃｉｄｌａｄｃｎｓｒｃｓａｃｏｉｓｓｅｃｂｓｄｏｈａｅｎｔｅ３一ｃｌｓＣＮＮｓＦｒｔｅｏｎｓｔｓａｔｒｔｔｓｉａｅｏｍａｃｆｐｓｕｏａｄｍｍｂｒｓｑｅｃｓｅｌ．ｏｈｆｕａｉｆｃｏｙｓａｉｔｃｌｐｒｒｎｅｏｅｄｒｎｏｎｕｅｅｕｎｅｆ
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（．ｈｎｏｇＳｅｇｉｏａｉａＣｌｇ，ｈｎｏｇＤｎｙｎ５０７２Ｓｈｏｆｏｐｔｒ１ＳａｄｎｈｎＬｃｔｎｌｏｅｅＳａｄｎ，ｏｇｉｇ７９；．ｃｏｌｍｕｅＶｏｌ２ｏＣ

基于混沌反控制的Tent映射伪随机序列发生器设计

Ｊｎ０８ｕｅ２ｏ
基于混沌反控制的Ｔｎ映射伪随机序列发生器设计ｅｔ
李昌刚，张昕
（．江万里学院电子信息学院，江宁波３５０；２浙江万里学院基础学院，１浙浙１１０．浙江宁波３５０）１１０
（ｃ＿ｌｎ１３ｔｍＩａａ＠６．ｏ）ｇｌ
摘
要：应用混沌反控制思想有意识地去产生混沌，而应用混沌系统的伪随机特性进行伪随机序列发生器设进
计。针对Ｔｎ映射在有限精度实现时产生伪随机序列所存在的周期过短问题，用混沌反控制，Ｔｎ映射加入控ｅｔ应对ｅｔ
制输入，而解决了输出伪随机序列周期过短的问题，从并通过阈值的在线调节输出０１伪随机序列。证明了受控Ｔｎ．ｅｔ
映射是Ｌａｕｏｙｐｎｖ指数意义下混沌的，分析了Ｔｎ映射混沌反控制所产生的伪随机序列的安全性和计算效率，ｅｔ理论分析和仿真结果都证明了这种设计伪随机序列发生器算法的合理性。
关键词：混沌反控制；ｅｔＴｎ映射；随机序列发生器；伪阈值化
Ａｂｔａｔｈｈｏｎｉｏｔｌｉｅａｓｄｔｅｅａｅａｃａｔｅｕｎｅｏｎｔｏｕｉｇｐｅｉｏｕｅ．Ｉｓｒｃ：Ｔｅｃａｓａｔｃｎｒｄａｗｓｕｅｇｎｒｔｈｏｉｓｑｅｃｎａｆｉｃｍｐｔｒｃｓｃｍｐｔｒｔ－ｏｏｃｉｅｎｅｗｓｎｔｈｏｖｎｏａｓｇａａｅｉｅａｅｙｔｌｎｔｒｄｃｈｏｕｏｃｎｃｏｓｙｇｎｒｔｈｏ．Ｔｅ，ｔｅａｏｅｃｎｅｔｎｌｕａｅｔｔｗｓｄｌｒｔｌｅｍｉａｅｏｕｅｃａｂｔｓｉｕｌｅｅｅｃａｓｈｎｈｔｉｈｂｏｉｅｒｓｔｏａ

基于混沌系统的随机数生成技术研究

基于混沌系统的随机数生成技术研究随机数生成技术是千百年来科学技术领域关注的重点之一。

随机数的应用范围广泛，从密码学、统计学、金融学到物理学、工程学等各个学科都有其身影。

众所周知，随机数是指没有任何规律和模式的数字序列。

但是，实现真正的随机数却不是一件容易的事。

因此，这里我们将着重讨论基于混沌系统的随机数生成技术。

混沌系统的基本原理是非线性和敏感依赖于初始条件。

混沌现象起源于天气、流体力学和生物学中的研究，它被认为是一种随机性强而不规则的现象。

根据混沌系统的独特性质，科学家们将其应用于随机数生成。

与众多其它随机数生成技术相比，基于混沌系统的随机数生成技术具有很多优势。

首先，基于混沌系统的随机数生成技术能够保证随机性和无可预测性。

其次，基于混沌系统的随机数生成技术的速度和性能优于其它随机数生成技术。

此外，基于混沌系统的随机数生成技术还能保证生成的随机数序列不会被生产出来的程序所猜测，从而保证了信息安全领域的安全性。

基于混沌系统的随机数生成技术的基本算法就是利用混沌系统的动力学特性来生成随机数。

混沌系统的动力学特性是指一个系统在起始条件稍有变化时，结果将大不相同。

换而言之，小扰动会导致整个系统的表现发生很大的变化。

因此，基于混沌系统的随机数生成技术是靠这种特性来生成随机数。

研究基于混沌系统的随机数生成技术，要充分了解混沌系统的数学模型。

混沌数学科学主要涉及到拓扑学、非线性动力学、符号动力学、随机分形等学科。

在混沌系统的数学模型中，重要的常数有 Lyapunov exponent、Kolmogorov entropy、Kaplan-Yorke dimension等。

这些数学模型不仅可以用于研究混沌系统自身，还可以用于设计并优化混沌序列生成器。

混沌序列生成器是基于混沌系统的随机数生成技术中最为重要的部分。

混沌序列生成器需要通过一定的数学算法来生成混沌序列。

混沌序列生成器可以采用多种算法，其中的基本原理就是通过混沌系统的数学模型，将其混沌序列映射到一个得数字区间。

基于混沌系统的伪随机序列生成方法

基于混沌系统的伪随机序列生成方法张雪锋;范九伦【摘要】给出了一种循环迭代结构的伪随机序列生成方法.选择函数根据LFSR的计算结果进行取值,确定当前迭代计算使用的混沌系统,通过迭代计算产生相应的混沌序列,然后将生成的混沌序列进行相应的数制转换,将得到的二进制值序列作为产生的伪随机序列输出,同时将其作为反馈值与LFSR的反馈值进行相应的运算,运算结果作为LFSR的最终反馈值,实现对LFSR生成序列的随机扰动.通过实验对生成的伪随机序列进行了分析,结果表明,产生的序列具有良好的随机性和安全性.【期刊名称】《计算机工程与应用》【年(卷),期】2010(046)029【总页数】4页(P80-82,130)【关键词】线性反馈移位寄存器(LFSR);混沌系统;伪随机序列;随机性【作者】张雪锋;范九伦【作者单位】西安邮电学院,通信与信息工程学院,西安,710061;西安电子科技大学,电子工程学院,西安,710071;西安邮电学院,通信与信息工程学院,西安,710061【正文语种】中文【中图分类】TN9181 引言随着信息技术的飞速发展和普及，人们对信息安全问题日益关注。

密码技术是实现信息保密的核心技术，随着密码领域中流密码技术的广泛应用，高质量的伪随机数发生器（Pseudo-Random Number Generator，PRNG）被广泛应用于信息加密、分布式计算、CDMA系统等领域，设计性能良好的密钥流序列成为流密码研究领域的一个研究热点[1-3]。

目前在流密码领域中被广泛应用的线性反馈移位寄存器（Linear Feedback Shift Register，LFSR）由于采用逻辑运算，具有实现简单、计算速度块、便于硬件化等优点，成为目前构造密钥流生成器的最重要部件之一。

基于LFSR的伪随机序列生成技术主要分为两类：一类是LFSR和非线性布尔函数相结合产生伪随机序列，如非线性组合流密码、前馈流密码等方法[4-5]；另一类是用一个LFSR去控制另一个LFSR，如钟控型生成器和缩减型生成器等[6-7]。

基于蔡氏电路混沌系统的伪随机数产生器

基于蔡氏电路混沌系统的伪随机数产生器
陆骥;周莉
【期刊名称】《工业控制计算机》
【年(卷),期】2012(025)010
【摘要】研究了混沌理论与数理方程的融合方法,设计出基于蔡氏电路混沌系统的伪随机数产生器,利用MATLAB工具编制了计算机程序进行混沌系统的模拟.使用
随机性规则检验了模拟的结果,表明该伪随机数产生器算法易于实现、运算速度快、灵敏度高,将其应用于保密通信、物联网等领域可以大大提高系统处理速度和安全
性能.
【总页数】4页(P73-75,77)
【作者】陆骥;周莉
【作者单位】南京人口学院信息科学系,江苏南京210042;南京人口学院信息科学系,江苏南京210042
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于受激蔡氏电路混沌系统的混沌键控和最佳解调 [J], 卢俊国;魏荣;王执铨
2.基于八维混沌广义同步系统的伪随机数发生器 [J], 王雪;闵乐泉;赵耿;韩丹丹
3.基于CUDA平台的伪随机数产生器系统研究 [J], 郭海凤
4.基于混沌系统的伪随机数发生器设计 [J], 蔚艳文;李震;李良荣
5.基于改进混沌系统的伪随机数发生器 [J], 刁进;谢飞龙;胡汉平
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本课题的研究将以混沌理论为基础，拟蔡氏电路混沌系统模的计算结果，别分析、论其经典的分形特性、涡卷吸引子特分讨双
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性和系统对初始条件的敏感特性。在此基础上设计伪随机数产生
《工业控制计算机｝０２年第２２１５卷第１Ｏ期
７３
基于蔡氏电路混沌系统的伪随机数产生器
ＰｅｄａｄｍＮｍｂｒｎｒｔｒＲＧ）ＢｓｄｏｌｈａＳＣｒｕｆＣａｔｓｉｔｒｓｕｏＲｎｏｕｅＧｅｅａ（ＮｏＰａｅｒＣｕｉｉｏｈｏｉＯｃｌｏｃｔｃｌａ
了计算机程序进行混沌系统的模拟。使用随机性规则检验了模拟的结果，明该伪随机数产生器算法易于实现、算速度表运
快、灵敏度高，其应用于保密通信、联网等领域可以大大提高系统处理速度和安全性能。将物关键词：沌，氏电路，随机数，ＡＬＢ混蔡仂ＭＴＡ
般认为，将自然界某个对象不是由随机性外部因素引起
ｘ＝ｘ（－）』十－Ｘ７））ｂ＋ａｂ（ｘ１ＩＩ一／Ｉ２
１２１分形特性ｌ＿
（）２
的，而是由确定性方程即内部规律产生的具有随机性特征的运
动状态称为混沌 …。分形、异吸引子、初始条件的敏感性等奇对三个核心内容构成了完备的混沌理论体系和应用基础。为了从数学上进一步分析、证混沌理论的科学性、求混论探
沌理论的实用性，需要建立一个重要的基础性概念 — — “ 空相间 ”１即在一个连续的动力学系统中，够用一组一阶微分方＿。］能程来描述对象的运动特征，以各个状态变量建立坐标轴的空间所构成的系统就是相空间。动力学系统的一个状态可以用相空间里的一个点Ｐ表示，在该点Ｐ仅有唯一的一条积分曲线通过。对于一般具有动力学特征的混沌系统，都会有一个点集ｓ（Ｐ∈Ｓ，一个子空间，于Ｓ域所有的任意一点，ｔｏ逐步）或对当 — ｏ趋向于一个无穷大的值时曲线所有轨迹线均趋于Ｓ，吸引子却
ＭＡＴＬｈｅａｄｏｍ —ｂｅｓａｉｔｌｅｓｏｔｉｓｍｕａｉｄｅｏｔａｅｔｅｄｖｎａｓｎＡＢＴｒｎａｓｄｔｔｓｉｔｔｆｈｓｉｌｔｃａｏｎｍｎｓｒｔｓｈａａｔｇｅｉａｃｅｓｉｉｔｅｉｉｎｃａｎｃｓｂｌｙ．ｆｃｅｙｉｄ
器，实际效果和数理随机性两方面验证其应用的有效性。从１混沌理论与蔡氏电路混沌系统
１１混沌理论．
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，：函（）令
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ＴｉｐｐｒｉｔｄｃｓａｄｓｇｆＰｅｄａｄｍｍｂｒＧｅｅａｏ（ＲｈｓａｅｎｒｕｅｅｉｎｏｓｕｏＲｎｏＮｕｅｎｒｔｒＮＧ）ｂｓｄｏｕｉｕｆｃａｔｓｉｏＰａｅｎＣｈａＳｃｒｉｏｈｏｉｏｃｌｃｔｃ —
ｌｏｒａｏｍｂｉａｔｎｆｃｈｏｉｔｅｙｎａｔａｓｃｎｉｏｏａｔｃｈｏｒａｄＭａｔｅｍａｉｓｈｔｃａｐｐｌａｉｔｏｉｔｃｏｎｈｒｕｇｈｈｃｔｅｏｍｐｕｅｐｒｇｒｔｒｏａｍｓｍｕｌｔｕｉｇｉａｉｏｎｓｎ
ｓｎｉｉ。ｈｈａｐｉｏｔｅａｅｆｌｓｉｏｅｓｉｔｗｉｐｌｄｔｈｒａｏａｉｄｃｍｍｕｉｔｎＩｅｎｔｆｈｇ（Ｔｎｏｅｒｌｅｉｄｉｉｐｏｅｔｙｃｖｅｃｓｆｅｎａｉ．ｔｒｅｏｉｓ１）ａｄｓｍｅｔｆｌｗｌｍｒｖｃｏｎＴｎＯａｄｅｓｌ
ｔｅａｅｏｆｏｃｓｎｇａｎｓｃｕｉｉｈｏｌｙｔｈｒｔｐｒｅｓｉｄｅｒｙｎｔｅｗｈｅｓｓｅｍｆｎｔｌｔｄｅｉｉｙｅ
Ｋｙｏ：ｈｏ，ｈａＳｃｃｉｓｕｏＲｎｏｕｂｒＲ）ＴＡｅｗＡｓａｓｕｉｕ，ｅｄａｄｍＮｍｅ（Ｎ。ＬＢｃｃｒｔＰＰＭＡ
陆骥周莉（南京人口学院信息科学系，江苏南京２０４）１０２
摘要研究了混沌理论与数理方程的融合方法，计出基于蔡氏电路混沌系统的伪随机数产生器，用ＭＡＬ设利ＴＡＢ工具编制