RU151948U1

RU151948U1 - NONLINEAR Pseudorandom Sequence Generator

Info

Publication number: RU151948U1
Application number: RU2014126097/08U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Михайлович Захаров; Сергей Викторович Шалагин
Priority date: 2014-06-26
Filing date: 2014-06-26
Publication date: 2015-04-20

Abstract

Генератор нелинейных псевдослучайных последовательностей, содержащий генератор тактовых импульсов, регистр сдвига на h разрядов с синхровходом и с последовательным входом, h умножителей, каждый из которых на два входа и один выход, и сумматор по модулю два на h входов, отличающийся тем, что в него введены h/3 однотипных нелинейных преобразователей с тремя входами данных и двумя выходами каждый, hmod3=0 и блок из h мультиплексоров с двумя входами данных каждый и с общим управляющим входом, каждый из нелинейных преобразователей содержит инвертор, четыре функциональных преобразователя и четыре конъюнктора на два входа каждый, из которых первый и второй входят в первую группу конъюнкторов, а третий и четвертый - во вторую группу конъюнкторов, и два дизъюнктора на два входа каждый, каждый функциональный преобразователь имеет три входа задания преобразования, вход инициализации, два входа данных и выход, содержит параллельный регистр на три разряда с входом инициализации, два двухвходовых сумматора по модулю два и трехвходовый сумматор по модулю два, причем генератор тактовых импульсов соединен с синхровходом регистра сдвига, каждый из выходов которого соединен с первым входом умножителя, соответственно, второй вход которого является входом для подачи заданных констант, принимающих значения «0» или «1», выходы каждого из h умножителей соединены с входами сумматора по модулю два, соответственно, выход которого соединен с последовательным входом регистра сдвига, выходы которого под номерами (3i - 2), (3i - 1) и 3i соединены с входами данных i-го нелинейного преобразователя, соответственно, а также с первыми входами данных блокаA nonlinear pseudorandom sequence generator containing a clock generator, a shift register for h bits with a clock input and a serial input, h multipliers, each of which has two inputs and one output, and an adder modulo two by h inputs, characterized in that introduced h / 3 of the same type of non-linear converters with three data inputs and two outputs each, hmod3 = 0 and a block of h multiplexers with two data inputs each and with a common control input, each of the non-linear converters contains an inverter, four functional converters and four conjunctors for two inputs each, of which the first and second are in the first group of conjunctors, and the third and fourth are in the second group of conjunctors, and two disjunctors for two inputs each, each functional converter has three inputs of the conversion task, input initialization, two data inputs and an output, contains a parallel register of three digits with the initialization input, two two-input adders modulo two and a three-input adder modulo two, and the clock s is connected to the sync input of the shift register, each of the outputs of which is connected to the first input of the multiplier, respectively, the second input of which is an input for supplying the given constants taking the values “0” or “1”, the outputs of each of the h multipliers are connected to the inputs of the adder modulo two, respectively, whose output is connected to the serial input of the shift register, the outputs of which under the numbers (3i - 2), (3i - 1) and 3i are connected to the data inputs of the i-th nonlinear converter, respectively, as well as to the first inputs of the block data

Description

Полезная модель относится к вычислительной технике и может быть использовано в цифровых вычислительных устройствах для формирования кодовых последовательностей.The utility model relates to computing and can be used in digital computing devices to form code sequences.

Известен генератор нелинейных последовательностей, приведенный в [1], содержащий регистр сдвига из последовательно соединенных триггеров, сумматор по модулю два, второй, третий и четвертый триггеры, сумматор по модулю два, с первого по девятый элементы «И», четыре сумматора по модулю два. Указанный генератор реализован на основе известной схемы генератора линейной М-последовательности [1, к. 1, с. 22-27].A known non-linear sequence generator, given in [1], containing a shift register of series-connected triggers, an adder modulo two, a second, a third and a fourth trigger, an adder modulo two, the first to ninth elements “I”, four adders modulo two . The specified generator is implemented on the basis of the well-known circuit generator of a linear M-sequence [1, building 1, p. 22-27].

Известен генератор псевдослучайных последовательностей, приведенный в книге [2] на с. 147, фиг. 4.2.3 (генератор M-последовательностей), выбранный в качестве прототипа, содержащий генератор тактовых импульсов, регистр сдвига с синхровходом, с последовательным входом и с выходом на h разрядов, h умножителей и сумматор по модулю два на h входов.The known generator of pseudorandom sequences given in the book [2] on p. 147, FIG. 4.2.3 (M-sequence generator), selected as a prototype, containing a clock, a shift register with a sync input, with a serial input and with output to h bits, h multipliers and an adder modulo two to h inputs.

Устройство-прототип имеет следующие функциональные связи.The prototype device has the following functional relationships.

Выход генератора тактовых импульсов соединен с синхровходом регистра сдвига, а h разрядов с выхода регистра сдвига через h умножителей соединены с h входами сумматора по модулю два, выход которого соединен с последовательным входом регистра сдвига, h разрядов, снимаемых с выхода регистра сдвига, являются выходом устройства.The output of the clock pulse generator is connected to the shift register register input, and the h bits from the shift register output through h multipliers are connected to the h inputs of the adder modulo two, the output of which is connected to the shift register register input, the h bits taken from the shift register output are the output of the device .

Работает устройство-прототип следующим образом. С генератора тактовых импульсов импульсы поступают на синхровход регистра сдвига. h разрядов выхода регистра сдвига поступают на выход устройства, а также через h умножителей поступают на h входов сумматора по модулю два, с выхода которого сигнал поступает на последовательный вход регистра сдвига.The prototype device works as follows. From the clock generator, the pulses are fed to the clock input of the shift register. h bits of the shift register output go to the output of the device, and also through h multipliers go to the h inputs of the adder modulo two, from the output of which the signal goes to the serial input of the shift register.

При фиксированной разрядности h сдвигового регистра устройство позволяет формировать за счет применения h умножителей возможное количество (объем) различающихся M-последовательностей с периодом N=2^h-1 (под различающимися M-последовательностями понимаются последовательности, каждую из которых нельзя было бы представить в виде циклического сдвига любой другой), определяемое по формуле вида [3, с. 33.]With a fixed bit depth h of the shift register, the device allows you to generate through the use of h multipliers the possible number (volume) of different M-sequences with a period N = 2 ^h -1 (by different M-sequences we mean sequences, each of which could not be represented as a cyclic shear of any other), determined by the formula of the form [3, p. 33.]

,

где φ(N) - функция Эйлера (при h=10, Q₁=60).where φ (N) is the Euler function (for h = 10, Q ₁ = 60).

Известные свойства М-последовательностей показывают, что, несмотря на достаточно большой период и хорошие статистические качества, последовательности этого класса имеют простое аналитическое строение. Данный недостаток является следствием того, что М-последовательности формируются (в том числе и в устройстве - прототипе) на основе класса невырожденных двоичных матриц, связанных с классом примитивных полиномов над полем GF(2) и их схемная реализация сводится к применению одного типа линейных операций «сложение по модулю два».The well-known properties of M-sequences show that, despite a sufficiently long period and good statistical qualities, sequences of this class have a simple analytical structure. This drawback is a consequence of the fact that M-sequences are formed (including in the prototype device) based on the class of non-degenerate binary matrices associated with the class of primitive polynomials over the field GF (2) and their circuit implementation is reduced to the use of one type of linear operations "Modulo two addition."

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей: на выходе полезной модели можно получить либо Q=(n/2)!, n=(2/3)·h, hmod3=0, последовательностей двоичных n-разрядных чисел с периодом N=2^h-1 из класса нелинейных периодических последовательностей либо Q=φ(N)/h последовательностей двоичных h-разрядных чисел с периодом N=2^h-1 из класса M-последовательностей, где φ(N) - функция Эйлера, за счет добавления на h-разрядный выход устройства-прототипа модуля, содержащего h/3 нелинейных преобразователей, каждый из которых имеет три двоичных входа и двух битовый выход, а также блока из h мультиплексоров с двумя входами данных каждый и с общим управляющим входом.The technical result of the proposed utility model is the expansion of functionality: at the output of the utility model, one can get either Q = (n / 2) !, n = (2/3) · h, hmod3 = 0, sequences of binary n-bit numbers with period N = 2 ^h -1 from the class of nonlinear periodic sequences or Q = φ (N) / h sequences of binary h-bit numbers with a period N = 2 ^h -1 from the class of M-sequences, where φ (N) is the Euler function, by adding to the h-bit output of the prototype device of the module containing h / 3 non-linear converters, each of which has three binary inputs and two bit output, as well as a block of h multiplexers with two data inputs each and with a common control input.

Добавленный модуль, содержащий h/3 нелинейных преобразователей, функционально реализует нелинейную функцию аналитического усложнения поступающей на его вход M-последовательности.The added module containing h / 3 non-linear converters, functionally implements the non-linear function of analytical complexity of the M-sequence arriving at its input.

На выходе модуля получаем двоичное псевдослучайное число, характер которого зависит от значения на общем управляющем входе блока из к мультиплексоров. Либо это h-разрядное число, формируемое генератором M-последовательности, либо и-разрядное число, снимаемое с генератора нелинейных псевдослучайных последовательностей, n=(2/3)·h, при условии, что hmod3=0.At the output of the module, we obtain a binary pseudo-random number whose character depends on the value at the common control input of the block from k multiplexers. Either this is an h-bit number generated by the generator of the M-sequence, or an i-bit number taken from the generator of nonlinear pseudorandom sequences, n = (2/3) · h, provided that hmod3 = 0.

Нелинейная функция усложнения описывается следующим образом. Рассмотрим преобразование, представляемое в виде отображения (1), где GF(2)ⁿ множество n-разрядных двоичных векторов над полем GF(2)=(0, 1}.The nonlinear complication function is described as follows. Consider a transformation represented in the form of a map (1), where GF (2) ^{n is the} set of n-bit binary vectors over the field GF (2) = (0, 1}.

Примем ограничение: отображение (1) является биективным преобразованием (биекцией), n - четное. Всего имеется 2ⁿ! различных биекций [4].We accept the restriction: the map (1) is a bijective transformation (bijection), n is even. There are 2 ^{n in} total! various bijections [4].

Определим линейное преобразование вектора X в зиде:We define a linear transformation of the vector X in the zid:

где A - двоичная невырожденная матрица размера n и равенство понимается по модулю 2. Число линейных невырожденных преобразований, выполняемых по формуле (2), определяется числом невырожденных матриц по соотношению [5]:where A is a binary non-degenerate matrix of size n and equality is understood modulo 2. The number of linear non-degenerate transformations performed by formula (2) is determined by the number of non-degenerate matrices by the relation [5]:

Далее будем рассматривать невырожденные преобразования и ограничимся рассмотрением преобразований над двумя переменными.Further we will consider non-degenerate transformations and restrict ourselves to considering transformations over two variables.

Разобьем вектор X на непересекающиеся пары переменных (x_2i-1, x_2i),

. Линейному преобразованию над двумя переменными (x_2i-1, x_2i), выполняемому по формуле (2), поставим в соответствие линейный операционный преобразователь (ОП_L) от двух переменных, имеющий двух битовый выход.We divide the vector X into disjoint pairs of variables (x _2i-1 , x _2i ),

. To a linear transformation over two variables (x _2i-1 , x _2i ), performed according to the formula (2), we associate a linear operational converter (OP _L ) of two variables with two bit output.

Отображению (1) при n=2 соответствует 2²!=24 биекций, что больше числа (определяемого по формуле (3)) линейных преобразований, представляемых невырожденными матрицами размера 2.The mapping (1) with n = 2 corresponds to 2 ² ! = 24 bijections, which is more than the number (defined by formula (3)) of linear transformations represented by non-degenerate matrices of size 2.

Рассмотрим аффинные преобразования, представляемые по формуле:Consider affine transformations represented by the formula:

где вектор B∈GF(2)ⁿ, символ ⊕ - обозначение операции суммирования по модулю 2. Число аффинных преобразований определяется формулой:where the vector B∈GF (2) ⁿ , the symbol ⊕ is the designation of the summation operation modulo 2. The number of affine transformations is determined by the formula:

Аффинному преобразованию над парой переменных (x_2i-1, x_2i), осуществляемому по формуле (4), ставим в соответствие операционный преобразователь (ОП_aff). В этом случае, как следует из (5), число различных ОП_aff равно 24. Множество всех этих ОП_aff обозначим символом П_aff To an affine transformation over a pair of variables (x _2i-1 , x _2i ) carried out according to formula (4), we associate an operational transducer (OP _aff ). In this case, as follows from (5), the number of different OP _aff is equal to 24. The set of all these OP _{aff is} denoted by П _aff

Операционные преобразователи ОП_L и ОП_aff будем называть эквивалентными, если для вектора (x_2i-1, x_2i),

, биективные преобразования вектора (x_2i-1, x_2i) в вектор (z_2i-1, z_2i),

, выполняемые в ОП_L и ОП_aff, удовлетворяют условию Z_L=Z_aff.Operational converters of OP _L and OP _aff will be called equivalent if for the vector (x _2i-1 , x _2i ),

, bijective transformations of the vector (x _2i-1 , x _2i ) to the vector (z _2i-1 , z _2i ),

performed in OP _L and OP _aff satisfy the condition Z _L = Z _aff .

Обозначим символом П_L,={ОП_Li},

, множество ОП_L, эквивалентных ОП_aff∈П_aff. Введем в рассмотрение систему - транспонированный кортеж видаDenote by the symbol П _L , = {OP _Li },

, the set of OP _L , equivalent to OP _aff ∈ П _aff . We introduce a system - a transposed tuple of the form

где m=n/2, g_i - некоторое линейное биективное преобразование над вектором (x_2i-1, x_2i),

, выполняемое по формуле (2) соответствующим линейным операционным преобразователем ОП_L.where m = n / 2, g _i is some linear bijective transformation over the vector (x _2i-1 , x _2i ),

performed by the formula (2) the corresponding linear operational Converter OP _L.

Вследствие биективности преобразований g_i,

, система (6) описывает выполнение биективного преобразования вектора X=(x₁, x₂, …, x_n) в вектор Z=(z₁, z₂, …, z_n). Систему (6) будем рассматривать как модель функции усложнения, реализующей отображение (1).Due to the bijectivity of the transformations g _i ,

, system (6) describes the implementation of a bijective transformation of the vector X = (x ₁ , x ₂ , ..., x _n ) into the vector Z = (z ₁ , z ₂ , ..., z _n ). We will consider system (6) as a model of the complication function that implements map (1).

Обозначим символом M_L={A_i}, множество невырожденных матриц A_i, размера 3 вида:Denote by the symbol M _L = {A _i }, the set of non-degenerate matrices A _i , size 3 of the form:

элементы a ₁₁, a ₁₂, b₁, a ₂₁, a ₂₂ и b₂ принимают значения 0 или 1. Введем следующее подмножество M_B множества M_L: M_B={A₁₄, A₁₉, A₇}, где the elements a ₁₁ , a ₁₂ , b ₁ , a ₂₁ , a ₂₂ and b ₂ take the values 0 or 1. We introduce the following subset M _{B of the} set M _L : M _B = {A ₁₄ , A ₁₉ , A ₇ }, where

(значения индекса i из интервала [1, 24] присвоены этим трем матрицам произвольно). Множество M_Bявляется базисом, порождающим множество M_L.

(the values of the index i from the interval [1, 24] are assigned to these three matrices arbitrarily). The set M _B is a basis generating the set M _L.

Путем композиции (произведения) базисных матриц построим в соответствии с [6] все остальные матрицы множества M_L. В таблице 1 дано представление множества матриц M_L в базисе M_B.Using the composition (product) of basis matrices, in accordance with [6], we construct all other matrices of the set M _L. Table 1 gives a representation of the set of matrices M _L in the basis M _B.

Матрицы, представленные в таблице 1 однозначно соответствуют 24-м аффинным преобразованиям вида:The matrices presented in table 1 uniquely correspond to the 24th affine transformations of the form:

т.е. реализуют все биективные преобразования от двух переменных и ОП_Li∈П_L можно задать матрицей A_i∈M_L где в качестве входного вектора используем расширение вектора (x_2i-1, x_2i), представляемое вектором (x_2i-1, x_2i, 1).those. realize all bijective transformations of two variables, and OP _Li ∈ _{L L} can be defined by the matrix A _i ∈M _L where as the input vector we use the extension of the vector (x _2i-1 , x _2i ) represented by the vector (x _2i-1 , x _2i , one).

Отсюда следует, что ОП_Li∈П_L можно задать 1) матрицей A_i∈M_L, где в качестве входного вектора используется расширение вектора (x_2i-1, x_2i), представляемое вектором (x_2i-1, х_2i, 1) или 2) по формуле (8), на основе значений a ₁₁, a ₁₂, b₁, a ₂₁, a ₂₂ и b₂, заданных по матрицам вида (7), представленным в таблице 1.It follows that the OP _Li ∈ _{L L} can be defined 1) by the matrix A _i ∈M _L , where the extension of the vector (x _2i-1 , x _2i ), represented by the vector (x _2i-1 , x _2i , 1, is used as the input vector ) or 2) according to formula (8), based on the values of a ₁₁ , a ₁₂ , b ₁ , a ₂₁ , a ₂₂ and b ₂ given by matrices of the form (7) presented in table 1.

Представим нелинейную модель функции усложнения на основе системы ОП_Li∈П_L.We present a nonlinear model of the complication function based on the system of OD _Li ∈ П _L.

Рассмотрим преобразование двоичной последовательности, представляемое в виде отображенияConsider a binary sequence transformation represented as a mapping

пространства GF(2)^h h-мерных, h=n+m, nmod2=0, векторов V=(X, Y)=(x₁, x₂, …, x_n, y₁, y₂, …, y_m) в пространство GF(2)ⁿ n-мерных векторов Z=(z₁, z₂, …, z_n) над полем GF(2). В преобразовании (9) вектор V рассматривается как конкатенация векторов X=(x₁, x₂, …, x_n) и Y=(y₁, y₂, …, y_m), m=n/2, где вектор X - преобразуемый, а вектор Y - управляющий.the spaces GF (2) ^{h are} h-dimensional, h = n + m, nmod2 = 0, vectors V = (X, Y) = (x ₁ , x ₂ , ..., x _n , y ₁ , y ₂ , ..., y _m ) into the space GF (2) of ⁿ n-dimensional vectors Z = (z ₁ , z ₂ , ..., z _n ) over the field GF (2). In transformation (9), the vector V is considered as the concatenation of the vectors X = (x ₁ , x ₂ , ..., x _n ) and Y = (y ₁ , y ₂ , ..., y _m ), m = n / 2, where the vector X is transformable, and the vector Y is the control.

Отображение (9) зависит от управляющего вектора Y. Известно [4], что при таком способе преобразования нелинейность последовательности векторов Z в (9) проявляется ввиду существования этой зависимости.The map (9) depends on the control vector Y. It is known [4] that, with this method of transformation, the nonlinearity of the sequence of vectors Z in (9) is manifested in view of the existence of this dependence.

Пусть периодическая последовательность векторов V=(X, Y)=(x₁, x₂, …, x_n, y₁, y₂, …, y_m) в (9) формируется генератором псевдослучайных М-последовательностей с периодом L=2^h-1, основанном на линейном регистре сдвига, длина которого, h, отвечает условию (10)Let the periodic sequence of vectors V = (X, Y) = (x ₁ , x ₂ , ..., x _n , y ₁ , y ₂ , ..., y _m ) in (9) be formed by a pseudorandom M-sequence generator with a period L = 2 ^h -1, based on a linear shift register, the length of which, h, satisfies condition (10)

где nmod2=0, m=n/2, hmod3=0.where nmod2 = 0, m = n / 2, hmod3 = 0.

Будем рассматривать эту M-последовательность как последовательность векторов X=(x₁, x₂, …, x_h) размера h. Разобьем вектор X на непересекающиеся триграммы переменных (x_3i-2, x_3i-1, x_3i), где i=1, …, n/2. В каждой триграмме переменную x_3i будем рассматривать как управляющую переменную y_i из управляющего вектора Y=(y₁, y₂, y_m), m=n/2. Период последовательности векторов Z=(z₁, z₂, …, z_n) в этом случае равен L=2^h-1.We consider this M-sequence as a sequence of vectors X = (x ₁ , x ₂ , ..., x _h ) of size h. We divide the vector X into disjoint trigrams of variables (x _3i-2 , x _3i-1 , x _3i ), where i = 1, ..., n / 2. In each trigram, the variable x _3i will be considered as the control variable y _i from the control vector Y = (y ₁ , y ₂ , y _m ), m = n / 2. The period of the sequence of vectors Z = (z ₁ , z ₂ , ..., z _n ) in this case is L = 2 ^h -1.

Преобразование (9) при данных ограничениях является моделью рассматриваемой нелинейной функции усложнения. При фиксированном управляющем векторе Y отображение (9) выполняет биективное преобразование [4].Transformation (9) under these restrictions is a model of the considered nonlinear complication function. For a fixed control vector Y, mapping (9) performs a bijective transformation [4].

Структурное представление нелинейной векторной функции усложнения. Введем операционный преобразователь ОП_н от 3-х переменных, имеющий 2-х битовый выход. В качестве входного вектора элемента ОП_н используем вектор (x_3i-2, x_3i-1, x_3i), i=1, …, n/2. ОП_н осуществляет нелинейное преобразование вектора (x_3i-2, x_3i-1, x_3i) в вектор (z_2i-1, z_2i), где i=1, 2, …, n/2. В каждой триграмме (x_3i-2, x_3i-1, x_3i), i=1, …, n/2 переменная x_3i является управляющей. ОП_н представим как пару ОП_Li∈П_L. В ОП_н один ОПLi∈П_L выполняет преобразование над вектором (x_3i-2, x_3i-1, 1) при x_3i=0, а второй ОП_Li∈П_L выполняет преобразование над вектором (x_3i-2, x_3i-1, 1) при x_3i=1. Нелинейность преобразования в ОП_н реализуется ввиду зависимости операции, выполняемой в ОП_н, от управляющего бита. Объединение ОП_н рассматривается как реализация отображения (9).Structural representation of a nonlinear vector complication function. We introduce the operational converter OP _n from 3 variables, having a 2-bit output. As the input vector of the element of OP _{n we} use the vector (x _3i-2 , x _3i-1 , x _3i ), i = 1, ..., n / 2. OP _n performs nonlinear transformation of the vector (x _3i-2 , x _3i-1 , x _3i ) into the vector (z _2i-1 , z _2i ), where i = 1, 2, ..., n / 2. In each trigram (x _3i-2 , x _3i-1 , x _3i ), i = 1, ..., n / 2, the variable x _3i is controlling. We represent OP _n as a pair of OP _Li ∈ П _L. In one OPLi∈P OD _n _L performs the conversion on the vector (x _3i-2, x _3i-1, 1) x _3i = 0, and the second OP _Li _L ∈P performs transformation on the vector (x _3i-2, x _{3i -1} , 1) for x _3i = 1. The nonlinearity of the conversion to OP _n is realized due to the dependence of the operation performed in OP _n on the control bit. The union of OP _{n is} considered as an implementation of the map (9).

Предложена модель представления ПСП, основанная на применении нелинейной функции усложнения, представляемой в виде системы линейных биективных преобразований, выполняемых над двумя двоичными переменными. Модель отличается тем, что алгоритмические возможности функции усложнения максимально расширены за счет сведения аффинного преобразования к линейному преобразованию вида (2), представляемому невырожденными двоичными матрицами вида (7), которые реализуют максимальное число биективных преобразований от двух переменных.A model for the representation of the SRP is proposed, based on the use of a nonlinear complication function, represented as a system of linear bijective transformations performed on two binary variables. The model is characterized in that the algorithmic capabilities of the complication function are maximally expanded by reducing the affine transformation to a linear transformation of the form (2) represented by non-degenerate binary matrices of the form (7) that realize the maximum number of bijective transformations of two variables.

Предлагаемое устройство позволяет увеличить объем формируемых последовательностей с периодом N=2^h-1 до величины Q=(n/2)!, n=(2/3)·h. Например, для h=48 Q=16!≈20,9·10¹².The proposed device allows to increase the volume of the generated sequences with a period of N = 2 ^h -1 to the value Q = (n / 2) !, n = (2/3) · h. For example, for h = 48, Q = 16! ≈20.9 · 10 ¹² .

Величину ансамбля Q при фиксированной входной M-последовательности можно менять следующим образом.The value of the ensemble Q for a fixed input M-sequence can be changed as follows.

1) применяя в блоках ОП_н различные сочетания блоков ОП_Li∈П_L. Максимальное число сочетаний (и соответственно максимальное число различающихся ОП_н) равно величине .

.1) applying in blocks _{of n} different combinations of OP OP _Li ∈P _L blocks. The maximum number of combinations (and, accordingly, the maximum number of differing OP _n ) is equal to the value.

.

2) путем перестановки блоков ОП_н (при этом можно учитывать, что максимальное число различающихся ОП„, равное величине 276 достигается при h=828, что следует из (10)).2) by rearranging the OD blocks _n (it can be taken into account that the maximum number of differing ODs, equal to 276, is achieved at h = 828, which follows from (10)).

В этом случае максимальная величина ансамбля Q, получаемая путем перестановки различных блоков ОП_н (при h=828) определяется величиной Q=276!.In this case, the maximum value of the ensemble Q, obtained by rearranging the various blocks of the OP _n (at h = 828), is determined by the value Q = 276 !.

Технический результат в генераторе нелинейных псевдослучайных последовательностей, содержащем генератор тактовых импульсов, регистр сдвига на h разрядов с синхровходом и с последовательным входом, h умножителей, каждый из которых на два входа и один выход, и сумматор по модулю два на h входов, достигается тем, что в него введены h/3 однотипных нелинейных преобразователей с тремя входами данных и двумя выходами каждый, hmod3=0, и блок из h мультиплексоров с двумя входами данных каждый и с общим управляющим входом, каждый из нелинейных преобразователей содержит инвертор, четыре функциональных преобразователя и четыре конъюнктора на два входа каждый, из которых первый и второй входят в первую группу конъюнкторов, а третий и четвертый - во вторую группу конъюнкторов, и два дизъюнктора на два входа каждый, каждый функциональный преобразователь имеет три входа задания преобразования, вход инициализации, два входа данных и выход, содержит параллельный регистр на три разряда с входом инициализации, два двухвходовых сумматора по модулю два и трехвходовый сумматор по модулю два, причем генератор тактовых импульсов соединен с синхровходом регистра сдвига, каждый из выходов которого соединен с первым входом умножителя, соответственно, второй вход которого является входом для подачи заданных констант, принимающих значения «0» или «1», выходы каждого из h умножителей соединены с входами сумматора по модулю два, соответственно, выход которого соединен с последовательным входом регистра сдвига, выходы которого под номерами (3i-2), (3i-1) и 3i соединены с входами данных i-го нелинейного преобразователя, соответственно, а также с первыми входами данных блока мультиплексоров под номерами (3i-2), (3i-1) и 3i,

, соответственно, выходы данных каждого из n/2 нелинейных преобразователей соединены со вторыми входами данных блока мультиплексоров под номерами с 1 по n, соответственно, на вторые входы данных блока мультиплексоров под номерами с (n+1) по h являются входами для подачи значений «0», n=2h/3, соответственно, общий управляющий вход блока мультиплексоров является входом конфигурации, а к выходов блока мультиплексоров являются выходами генератора; первый вход данных нелинейного преобразователя соединен с первым входом данных каждого из четырех функциональных преобразователей, второй вход данных нелинейного преобразователя соединен со вторым входом каждого из четырех функциональных преобразователей, третий вход данных нелинейного преобразователя соединен с входом первого конъюнктора на два входа первой группы, с входом четвертого конъюнктора на два входа второй группы и с входом инвертора, выход инвертора соединен с входом второго конъюнктора на два входа первой группы и с входом третьего конъюнктора на два входа второй группы; выходы конъюнкторов на два входа первой группы соединены с входами первого дизъюнктора на два входа, соответственно, выход которого соединен с первым выходом нелинейного преобразователя, а выходы конъюнкторов на два входа второй группы соединены с входами второго дизъюнктора на два входа, соответственно, выход которого соединен со вторым выходом нелинейного преобразователя; входы задания преобразования и вход инициализации функционального преобразователя соединены с входами данных и инициализации параллельного регистра на три разряда с входом инициализации, соответственно, первый выход данных параллельного регистра на три разряда соединен с входом первого двухвходового сумматора по модулю два, второй выход данных параллельного регистра на три разряда соединен с входом второго двухвходового сумматора по модулю два, третий выход данных параллельного регистра на три разряда соединен с входом трехвходового сумматора по модулю два, два входа которого соединены с выходами сумматоров по модулю два, соответственно, а выход трехвходового сумматора соединен с выходом функционального преобразователя; вход первого двухвходового сумматора по модулю два соединен с первым входом данных функционального преобразователя, а вход второго двухвходового сумматора по модулю два соединен со вторым входом данных функционального преобразователя.The technical result in a nonlinear pseudorandom sequence generator containing a clock generator, a shift register for h bits with a clock input and a serial input, h multipliers, each of which has two inputs and one output, and an adder modulo two by h inputs, is achieved by that h / 3 of the same type of non-linear converters with three data inputs and two outputs each, hmod3 = 0, and a block of h multiplexers with two data inputs each and with a common control input, each non-linear transform It contains an inverter, four functional converters and four conjunctors for two inputs each, of which the first and second are in the first group of conjunctors, and the third and fourth are in the second group of conjunctors, and two disjunctors for two inputs each, each functional converter has three inputs conversion task, an initialization input, two data inputs and an output, contains a three-bit parallel register with an initialization input, two two-input adders modulo two, and a three-input adder modulo two, and r a clock pulse generator is connected to a shift register sync input, each of the outputs of which is connected to the first input of the multiplier, respectively, the second input of which is an input for supplying the given constants, taking the values “0” or “1”, the outputs of each of the h multipliers are connected to the inputs of the adder modulo two, respectively, whose output is connected to the serial input of the shift register, the outputs of which are numbered (3i-2), (3i-1) and 3i are connected to the data inputs of the i-th nonlinear converter, respectively, as well as from the first and multiplexer unit data inputs numbered (3i-2), (3i-1) and 3i,

accordingly, the data outputs of each of the n / 2 non-linear converters are connected to the second data inputs of the multiplexer block numbered 1 through n, respectively, to the second data inputs of the multiplexer block numbered (n + 1) through h are inputs for supplying the values " 0 ”, n = 2h / 3, respectively, the common control input of the multiplexer block is the configuration input, and the outputs of the multiplexer block are the generator outputs; the first data input of the nonlinear converter is connected to the first data input of each of the four functional converters, the second data input of the nonlinear converter is connected to the second input of each of the four functional converters, the third data input of the nonlinear converter is connected to the input of the first connector on two inputs of the first group, with the input of the fourth conjunctor to two inputs of the second group and with the input of the inverter, the inverter output is connected to the input of the second conjunctor to two inputs of the first group and with House conjunctor third to two inputs of the second group; the outputs of the conjunctors to two inputs of the first group are connected to the inputs of the first disjunctor to two inputs, respectively, the output of which is connected to the first output of the nonlinear converter, and the outputs of the conjunctors to two inputs of the second group are connected to the inputs of the second disjunctor to two inputs, respectively, the output of which is connected to the second output of a nonlinear converter; the inputs of the conversion task and the initialization input of the functional converter are connected to the three-bit data input and parallel register initialization with the initialization input, respectively, the first three-bit parallel register data output is connected to the first two-input adder modulo two, the second parallel register data output is three the discharge is connected to the input of the second two-input adder modulo two, the third data output of the parallel register for three bits is connected to the input of the three-input the first adder modulo two, the two inputs of which are connected to the outputs of the adders modulo two, respectively, and the output of the three-input adder is connected to the output of the functional Converter; the input of the first two-input adder modulo two is connected to the first data input of the functional converter, and the input of the second two-input adder modulo two is connected to the second data input of the functional converter.

Схема генератора нелинейных псевдослучайных последовательностей приведена на фиг. 1, блока нелинейного преобразователя приведена на фиг. 2, а схема блока функционального преобразователя - на фиг. 3.A diagram of a nonlinear pseudorandom sequence generator is shown in FIG. 1, the nonlinear converter unit is shown in FIG. 2, and the block diagram of the functional converter block is in FIG. 3.

Генератор нелинейных псевдослучайных последовательностей (фиг. 1) содержит генератор 1 тактовых импульсов, регистр 2 сдвига на h разрядов с синхровходом и с последовательным входом, умножители 3_k,

, каждый из которых на два входа и один выход, и сумматор 4 по модулю два на h входов, нелинейные преобразователи 5_l с тремя входами данных и двумя выходами каждый,

, n=(2/3)·h, блок 6 мультиплексоров с двумя входами данных каждый и с общим управляющим входом 7, выход блока 6 мультиплексоров является h-разрядным выходом 8 генератора нелинейных псевдослучайных последовательностей, причем генератор 1 тактовых импульсов соединен с синхровходом регистра 2 сдвига, k-й выход которого соединен с входом умножителя 3_k, на второй вход каждого из которых - 27_k,

, подаются константы, «0» или «1», соответствующие коэффициентам примитивного неприводимого полинома [7], образующего M-последовательность для генератора, приведенного в книге [2] на с. 147, фиг. 4.2.3, выход каждого из умножителей 3_k,

, соединен с k-м входом сумматора 4 по модулю два, выход которого соединен с последовательным входом регистра 2 сдвига, выходы которого с (3i-2)-го по 3i-й соединены с входами данных под номерами 13, 14 и 15, соответственно, нелинейного преобразователя 5_i,

, представленного на фиг. 2, и с первыми входами данных блока 6 мультиплексоров под номерами с (3i-2) по 3i, выходы данных каждого из нелинейных преобразователей 5_i,

, под номерами 16 и 17, представленные на фиг. 2, соединены со вторыми входами данных блока 6 мультиплексоров под номерами с 1 по n, вторые входы 28 данных блока 6 мультиплексоров под номерами с (n+1) по h являются входами для подачи значение «0», n=2h/3, управляющий вход 7 блока 6 мультиплексоров является входом конфигурации, а выход 8 блока 6 мультиплексоров является h-разрядным выходом генератора нелинейных псевдослучайных последовательностей.The nonlinear pseudorandom sequence generator (Fig. 1) contains a clock generator 1, a register of 2 shifts by h bits with a clock input and with a serial input, multipliers 3 _k ,

, each of which has two inputs and one output, and an adder 4 modulo two of h inputs, non-linear converters 5 _l with three data inputs and two outputs each,

, n = (2/3) · h, block 6 multiplexers with two data inputs each and with a common control input 7, the output of block 6 multiplexers is an h-bit output 8 of a nonlinear pseudorandom sequence generator, and the clock generator 1 is connected to the register clock 2 shifts, the k-th output of which is connected to the input of the multiplier 3 _k , the second input of each of which is 27 _k ,

, constants are given, “0” or “1”, corresponding to the coefficients of the primitive irreducible polynomial [7], which forms the M-sequence for the generator given in the book [2] on p. 147, FIG. 4.2.3, the output of each of the multipliers 3 _k ,

is connected to the k-th input of the adder 4 modulo two, the output of which is connected to the serial input of the shift register 2, the outputs of which (3i-2) -th to 3i-th are connected to the data inputs numbered 13, 14 and 15, respectively , non-linear converter 5 _i ,

shown in FIG. 2, and with the first data inputs of block 6 multiplexers numbered (3i-2) through 3i, the data outputs of each of the non-linear converters 5 _i ,

, numbered 16 and 17, shown in FIG. 2, connected to the second data inputs of block 6 multiplexers numbered 1 through n, the second inputs 28 data of block 6 multiplexers numbered (n + 1) through h are inputs for supplying the value “0”, n = 2h / 3, controlling the input 7 of the multiplexer unit 6 is the configuration input, and the output 8 of the multiplexer unit 6 is the h-bit output of the nonlinear pseudorandom sequence generator.

На фиг.2 представлен нелинейный преобразователь 5_i,

, n/2=h/3, который включает четыре функциональных преобразователя 9₁-9₄, четыре конъюнктора 10₁-10₄ на два входа, из которых 10₁ и 10₂ входят в первую группу, 10₃ и 10₄ - во вторую группу, инвертор 11, два дизъюнктора 12₁ и 12₂ на два входа, три входа данных - 13, 14 и 15, а также два выхода 16 и 17, при этом вход 13 нелинейного преобразователя является первым входом 24 каждого из функциональных преобразователей 9₁-9₄, представленных на фиг. 3, вход 14 нелинейного преобразователя является вторым входом 25 каждого из функциональных преобразователей 9₁-9₄ (см. фиг. 3), выход 26 каждого из функциональных преобразователей 9_j (см. фиг. 3) соединен со входом конъюнктора 10, на два входа, соответственно,

, вход 15 нелинейного преобразователя соединен с входами конъюнкторов 10₁ и 10₄ на два входа и входом инвертора 11, соответственно, выход инвертора 11 соединен с входами конъюнкторов 10₂ и 10₃ на два входа, соответственно, выходы конъюнкторов 10₁ и 10₂ на два входа соединены с входами дизъюнктора 12₁ на два входа, соответственно, выходы конъюнкторов 10₃ и 10₄ на два входа соединены с входами дизъюнктора 12₂ на два входа, соответственно, выходы дизъюнкторов 12₁ и 12₂ являются выходами 16 и 17 нелинейного преобразователя, соответственно.Figure 2 presents the nonlinear Converter 5 _i ,

, n / 2 = h / 3, which includes four functional converters 9 ₁ -9 ₄ , four conjunctors 10 ₁ -10 ₄ to two inputs, of which 10 ₁ and 10 ₂ are in the first group, 10 ₃ and 10 ₄ are in the second group, inverter 11, two disjunctors 12 ₁ and 12 ₂ for two inputs, three data inputs - 13, 14 and 15, as well as two outputs 16 and 17, while input 13 of the nonlinear converter is the first input 24 of each of the functional converters 9 ₁ -9 ₄ shown in FIG. 3, the input 14 of the nonlinear converter is the second input 25 of each of the functional converters 9 ₁ -9 ₄ (see Fig. 3), the output 26 of each of the functional converters 9 _j (see Fig. 3) is connected to the input of the conjunctor 10, two entry, respectively

, the input 15 of the nonlinear converter is connected to the inputs of the conjunctors 10 ₁ and 10 ₄ to two inputs and the input of the inverter 11, respectively, the output of the inverter 11 is connected to the inputs of the conjunctors 10 ₂ and 10 ₃ to two inputs, respectively, the outputs of the conjunctors 10 ₁ and 10 ₂ to two inputs are connected to the inputs of the disjunctor 12 ₁ to two inputs, respectively, the outputs of the conjunctors 10 ₃ and 10 ₄ to two inputs are connected to the inputs of the disjunctor 12 ₂ to two inputs, respectively, the outputs of the disjunctors 12 ₁ and 12 ₂ are outputs 16 and 17 of the nonlinear converter , respectively.

На фиг. 3 представлен функциональный преобразователь 9_j,

, который содержит параллельный регистр 18 на три разряда с входом инициализации, двухвходовые сумматоры 19 и 20 по модулю два, трехвходовый сумматор 21 по модулю два, вход 22 задания преобразования, вход 23 инициализации, входы 24 и 25 данных и выход 26, при этом вход задания преобразования 22 соединен с входом данных параллельного регистра 18 на три разряда с входом инициализации, вход 23 инициализации соединен с входом инициализации параллельного регистра 18 на три разряда с входом инициализации, первый выход параллельного регистра 18 на три разряда с входом инициализации соединен с входом двухвходового сумматора 19 по модулю два, второй выход параллельного регистра 18 на три разряда с входом инициализации соединен с входом двухвходового сумматора 20 по модулю два, третий выход параллельного регистра 18 на три разряда с входом инициализации соединен с входом трехвходового сумматора 21 по модулю два, входы которого соединены с выходами двухвходовых сумматоров 19 и 20 по модулю два, выход трехвходового сумматора 21 по модулю два является выходом 26 функционального преобразователя, входы данных 24 и 25 функционального преобразователя соединены с входами двухвходовых сумматоров 19 и 20 по модулю два, соответственно.In FIG. 3 shows a functional converter 9 _j ,

, which contains a parallel register 18 into three digits with an initialization input, two-input adders 19 and 20 modulo two, three-input adder 21 modulo two, input 22 of the conversion job, input 23 initialization, inputs 24 and 25 data and output 26, while the input the conversion task 22 is connected to the data input of the parallel register 18 for three digits with the initialization input, the input 23 of the initialization is connected to the initialization input of the parallel register 18 for three digits with the initialization input, the first output of the parallel register 18 is three digits with the initialization input is connected to the input of the two-input adder 19 modulo two, the second output of the parallel register 18 by three bits with the initialization input is connected to the input of the two-input adder 20 modulo two, the third output of the parallel register 18 by three bits with the initialization input is connected to the input of the three-input adder 21 modulo two, the inputs of which are connected to the outputs of the two-input adders 19 and 20 modulo two, the output of the three-input adder 21 modulo two is the output 26 of the functional Converter, data inputs 24 and 25 of the functional converter are connected to the inputs of two-input adders 19 and 20 modulo two, respectively.

Все блоки, приведенные на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3, имеют стандартную и опубликованную в литературе реализацию, а также имеют входы электропитания, которые не изображены на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3.All the blocks shown in FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3, have a standard implementation and published in the literature, and also have power inputs that are not shown in FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3.

Рассмотрим генератор нелинейных псевдослучайных последовательностей в работе. В предлагаемом генераторе, как и в [1], вычисление элементов псевдослучайных последовательностей производится на основе генератора M-последовательности. По сравнению с прототипом ([2] на с. 147, фиг. 4.2.3,), в устройство введены: n/2=h/3 однотипных нелинейных преобразователя 5_i,

, с тремя входами данных и двумя выходами, n=(2/3)·h, hmod3=0, и блок 6 мультиплексоров с общим управляющим входом 7, выход 8 блока 6 является h-разрядным выходом генератора нелинейных псевдослучайных последовательностей; каждый из нелинейных преобразователей 5_i,

, включает по четыре функциональных преобразователя 9₁-9₄, четыре конъюнктора 10₁-10₄ на два входа, из которых 10₁ и 10₂ входят в первую группу, а 10₃ и 10₄ - во вторую группу, инвертор 11, два дизъюнктора 12₁ и 12₂ на два входа, каждый функциональный преобразователь 9_j,

, включает параллельный регистр 18 на три разряда с входом инициализации, двухвходовые сумматоры 19 и 20 по модулю два, трехвходовый сумматор 21 по модулю два.Consider a generator of nonlinear pseudorandom sequences in work. In the proposed generator, as in [1], the calculation of pseudo-random sequence elements is based on the M-sequence generator. Compared with the prototype ([2] on p. 147, Fig. 4.2.3,), the device introduced: n / 2 = h / 3 of the same type of nonlinear converter 5 _i ,

, with three data inputs and two outputs, n = (2/3) · h, hmod3 = 0, and block 6 multiplexers with a common control input 7, output 8 of block 6 is an h-bit output of a nonlinear pseudo-random sequence generator; each of the nonlinear converters 5 _i ,

includes four functional converters 9 ₁ -9 ₄ , four conjunctors 10 ₁ -10 ₄ to two inputs, of which 10 ₁ and 10 ₂ are included in the first group, and 10 ₃ and 10 ₄ are in the second group, inverter 11, two disjunctor 12 ₁ and 12 ₂ on two inputs, each functional Converter 9 _j ,

, includes a parallel register 18 into three digits with an initialization input, two-

input adders

19 and 20 modulo two, three-input adder 21 modulo two.

Сущность полезной модели в том, что предлагаемый генератор реализует процедуру последовательного вычисления элементов псевдослучайных последовательностей согласно формулеThe essence of the utility model is that the proposed generator implements the procedure for sequentially calculating elements of pseudo-random sequences according to the formula

где z₁ и z₂ вычисляются согласно (8) на основе значений a ₁₁, a ₁₂, b₁, a ₂₁, a ₂₂и b₂, заданных по матрицам (7) при инициализации функциональных преобразователей, а значения (x₁=x_3i-2, x₂=x_3i-1, y_i=x_3i),

, поступают с выхода генератора M-последовательности (прототипа), приведенного в книге [2] на с. 147, фиг. 4.2.3.where z ₁ and z ₂ are calculated according to (8) based on the values of a ₁₁ , a ₁₂ , b ₁ , a ₂₁ , a ₂₂ and b ₂ given by the matrices (7) during the initialization of the functional converters, and the values (x ₁ = x _3i-2 , x ₂ = x _3i-1 , y _i = x _3i ),

come from the output of the generator of the M-sequence (prototype), given in the book [2] on p. 147, FIG. 4.2.3.

Техническая реализация процедуры (11) в виде блока нелинейного преобразователя, позволяет увеличить объем формируемых последовательностей с периодом N=2^h-1 до величины Q=(n/2)!, n=(2/3)·h, где возможная максимальная величина - Q, получаемая путем перестановки различных блоков ОП_н, определяется как Q=276! при h=828 (n=552).The technical implementation of procedure (11) in the form of a nonlinear converter unit allows increasing the volume of generated sequences with a period N = 2 ^h -1 to the value Q = (n / 2) !, n = (2/3) · h, where the maximum possible value - Q obtained by rearranging the various blocks of OP _n is defined as Q = 276! at h = 828 (n = 552).

При этом блок нелинейного преобразователя позволяет получить последовательность с периодом N=2^h-1 согласно формуле вида (11).At the same time, the block of the nonlinear converter allows one to obtain a sequence with a period of N = 2 ^h -1 according to a formula of the form (11).

Технический результат выражен в увеличении объема формируемых последовательностей путем применения нелинейного преобразователя.The technical result is expressed in increasing the volume of the generated sequences by using a nonlinear converter.

Значения элементов M-последовательности, h-разрядные числа X, формируемые по синхросигналу, подаваемому с генератора 1 тактовых импульсов на синхровход регистра 2 сдвига, поступают с выходов регистра 2 сдвига на входы данных нелинейных преобразователей 5_i,

. По синхросигналу, поступающему с генератора 1 тактовых импульсов, значения X={(x_2l-1, x_2l, y₁)}, поступают на входы 13, 14 и 15 данных каждого из нелинейных преобразователей 5_l, с выходов 16 и 17 каждого из которых снимаются значения Z={(z_2l-1, z_2l)}, соответственно,

(фиг. 2). Выходы 16 и 17 каждого из нелинейных преобразователей 5_l,

, общее количество которых равно n, соединены с вторыми входами данных блока 6 мультиплексоров под номерами с 1 по n, n=2h/3, на вторые входы 28 данных блока 6 мультиплексоров под номерами с (n+1) по h подано значение «0», с первыми входами данных блока 6 мультиплексоров соединены выходы данных регистра 2 сдвига, общий вход 7 блока 6 мультиплексоров является входом конфигурации, а выход 8 блока 6 мультиплексоров является выходом генератора нелинейных псевдослучайных последовательностей.The values of the elements of the M-sequence, h-bit numbers X, generated by the clock signal supplied from the clock generator 1 to the clock input of the shift register 2, are received from the outputs of the shift register 2 to the data inputs of the nonlinear converters 5 _i ,

. According to the clock signal coming from the clock generator 1, the values X = {(x _2l-1 , x _2l , y ₁ )} are supplied to the

data inputs

13, 14 and 15 of each of the non-linear converters 5 _l , from the

outputs

16 and 17 of each from which the values Z = {(z _2l-1 , z _2l )} are taken, respectively,

(Fig. 2). The

outputs

16 and 17 of each of the nonlinear converters 5 _l ,

, the total number of which is n, connected to the second data inputs of block 6 multiplexers numbered 1 through n, n = 2h / 3, the second inputs 28 data of block 6 multiplexers numbered (n + 1) through h have the value “0 ”, The data outputs of shift register 2 are connected to the first data inputs of block 6 of multiplexers, the common input 7 of block 6 of multiplexers is the configuration input, and the output 8 of block 6 of multiplexers is the output of a nonlinear pseudorandom sequence generator.

При подаче напряжения питания происходит инициализация генератора нелинейных псевдослучайных последовательностей.When the supply voltage is applied, the generator of nonlinear pseudorandom sequences is initialized.

На этапе инициализации на вход 23 (фиг. 2) инициализации параллельного регистра 18 на три разряда с входом инициализации поступает сигнал (значение «1»), согласно которому в регистр 18 на три разряда с входом инициализации заносится информация о выполняемом преобразовании согласно формуле (7): на вход 22 задания преобразования функциональных преобразователей 9₁ и 9₃ каждого из нелинейных преобразователей 5_l,

, поступают значения a ₁₁, a ₁₂ и b₁, на первый, второй и третий разряды параллельного регистра 18 на три разряда с входом инициализации, соответственно, а на вход 22 задания преобразования функциональных преобразователей 9₂ и 9₄ каждого из нелинейных преобразователей 5_l,

, поступают значения a ₁₁, a ₂₂ и b₂, на первый, второй и третий разряды параллельного регистра 18 на три разряда с входом инициализации, соответственно. При этом в каждый из нелинейных преобразователей 5_l,

, заносятся свои значения a ₁₁, a ₁₂, a ₂₁, a ₂₂ и b₂, задающие одно из аффинных преобразований (биекций) вида (7).At the initialization stage, a signal (value “1”) is received at the input 23 (Fig. 2) of the initialization of the parallel register 18 into three digits with the initialization input, according to which information on the performed conversion is entered into the register 18 for three digits with the initialization input according to the formula (7 ): input 22 of the conversion task of the functional converters 9 ₁ and 9 _{3 of} each of the non-linear converters 5 _l ,

, the values a ₁₁ , a ₁₂ and b ₁ arrive at the first, second and third bits of the parallel register 18 into three bits with the initialization input, respectively, and at the input 22 of the task of converting the functional converters 9 ₂ and 9 _{4 of} each of the non-linear converters 5 _l ,

, the values a ₁₁ , a _22, and b ₂ arrive at the first, second, and third bits of the parallel register 18 into three bits with the initialization input, respectively. Moreover, in each of the nonlinear converters 5 _l ,

, their values a ₁₁ , a ₁₂ , a ₂₁ , a ₂₂ and b ₂ are entered, specifying one of the affine transformations (bijections) of the form (7).

Если на выходе 8 генератора требуется получить значения M-последовательности, то на вход 7 конфигурации генератора псевдослучайных чисел требуется подать значение «0», если же на выходе 8 генератора требуется получить значения нелинейной последовательности, то на вход 7 конфигурации требуется подать значение «1».If at the output 8 of the generator it is required to obtain the values of the M-sequence, then the input 7 of the configuration of the pseudo-random number generator requires the value "0", but at the output 8 of the generator it is necessary to obtain the values of the nonlinear sequence, then the input 7 of the configuration needs to be given the value "1" .

На этапе функционирования, с генератора 1 тактовых импульсов поступает синхросигнал на синхровход регистра 2 сдвига. В данной связи в регистра 2 сдвига производится логический сдвиг двоичных значений его разрядов, а значение, формируемое на его последовательном входе при использовании умножителей 3₁, …, 3_h и сумматора 4 по модулю два, заносится в младший разряд регистра 2 сдвига, n двоичных значений из регистра 2 сдвига поступают на входы нелинейных преобразователей 5_l, n=(2/3)·h, hmod3=0, причем значения (x_2l-1, x_2l, y_l,) поступают на входы 13, 14 и 15 данных нелинейного преобразователя 5_l ,

, внутри которого значения с входов 13 и 14 данных поступают на входы 24 и 25 данных каждого из функциональных преобразователей 9₁, …, 9₄, соответственно, а с входа данных 15 - на входы конъюнкторов 10₁ и 10₄ на два входа и инвертора 11, с выхода которого значения поступают на входы конъюнкторов 10₂ и 10₃ на два входа; внутри каждого из функциональных преобразователей 9₁, …, 9₄ значения, поступившие на входы 24 и 25 данных поступают на один из входов двухвходовых сумматоров 19 к 20 по модулю два, значения с выходов двухвходовых сумматоров 19 и 20 поступают на два входа трехвходового сумматора 21 по модулю два, значение с выхода которого поступает на выход 26 каждого из функциональных преобразователей 9₁, …9₄; значения с выходов функциональных преобразователей 9₁, …, 9₄ поступают на входы конъюнкторов 10₁, …, 10₄, соответственно, значения с выходов конъюнкторов 10₁ и 10₂ поступают на входы дизъюнктора 12₁ на два входа, а значения с выходов конъюнкторов 10₃ и 10₄ поступают на входы дизъюнктора 12₂ на два входа, с выходов дизъюнкторов 12₁ и 12₂ на два входа, которые являются выходами 16 и 17 нелинейного преобразователя 5_l, снимаются значения (z_2l-1, z_2l),

, поступающие на вторые входы данных блока 6 мультиплексоров под номерами с 1 по n, на вторые входы 28 данных блока 6 мультиплексоров под номерами с (n+1) по h подано значение «0», на первый вход блока 6 мультиплексоров поступают данные с h-разрядного регистра 2 сдвига, значение на общем управляющем входе 7 блока 6 мультиплексоров позволяет выбрать, какая из последовательностей, линейная или нелинейная, поступит на выход 8 блока 6 мультиплексоров. Выход 8 является h-разрядным выходом генератора нелинейных псевдослучайных последовательностей, на который поступают h значений из регистра 2 сдвига (M-последовательность) при подаче на управляющий вход 7 значения «0», тогда как при подаче на вход 7 значения «1», на n разрядов h-разрядного выхода 8 поступают значения, снимаемые с n/2 нелинейных преобразователей 5_l,

, n=2h/3.At the operation stage, a clock signal is supplied from the clock generator 1 to the clock input of the shift register 2. In this regard, the shift register 2 carries out a logical shift of the binary values of its bits, and the value generated at its serial input when using the multipliers 3 ₁ , ..., 3 _h and the adder 4 modulo two is entered in the low order of the shift register 2, n binary values from the shift register 2 are fed to the inputs of nonlinear transducers 5 _l , n = (2/3) · h, hmod3 = 0, and the values (x _2l-1 , x _2l , y _l ,) are fed to the inputs 13, 14 and 15 non-linear converter data 5 _l ,

inside which the values from the inputs 13 and 14 of the data go to the inputs 24 and 25 of the data of each of the functional converters 9 ₁ , ..., 9 ₄ , respectively, and from the input of the data 15 to the inputs of the conjunctors 10 ₁ and 10 ₄ to two inputs and an inverter 11, the output of which values go to the inputs of the conjunctors 10 ₂ and 10 ₃ to two inputs; inside each of the functional converters 9 ₁ , ..., 9 _{4 the} values received at the inputs 24 and 25 of the data are fed to one of the inputs of the two-input adders 19 to 20 modulo two, the values from the outputs of the two-input adders 19 and 20 are fed to the two inputs of the three-input adder 21 modulo two, the output value of which is output 26 of each of the functional converters 9 ₁ , ... 9 ₄ ; the values from the outputs of the functional converters 9 ₁ , ..., 9 ₄ go to the inputs of the conjunctors 10 ₁ , ..., 10 ₄ , respectively, the values from the outputs of the conjunctors 10 ₁ and 10 ₂ go to the inputs of the disjunctor 12 ₁ to two inputs, and the values from the outputs of the conjunctors 10 ₃ and 10 ₄ go to the inputs of the disjunctor 12 ₂ to two inputs, from the outputs of the disjunctors 12 ₁ and 12 ₂ to two inputs, which are the outputs 16 and 17 of the nonlinear converter 5 _l , the values are taken (z _2l-1 , z _2l ),

entering the second data inputs of block 6 multiplexers numbered 1 through n, the second inputs 28 data of block 6 multiplexers numbered (n + 1) through h have the value “0”, the first input of block 6 multiplexers receives data from h - bit register 2 of shift, the value at the common control input 7 of block 6 of multiplexers allows you to choose which of the sequences, linear or non-linear, will be output 8 of block 6 of multiplexers. Output 8 is the h-bit output of the nonlinear pseudo-random sequence generator, which receives h values from shift register 2 (M-sequence) when the value “0” is applied to control input 7, whereas when the value 7 is applied to input 7, n bits of the h-bit output 8 receives the values taken from n / 2 non-linear converters 5 _l ,

, n = 2h / 3.

Таким образом, введение в генератор нелинейных псевдослучайных последовательностей h/3 однотипных нелинейных преобразователей с тремя входами данных и двумя выходами каждый, а также блока из к мультиплексоров с двумя входами данных каждый и с общим управляющим входом, позволяет увеличить объем формируемых максимальных периодических последовательностей до величины Q=(n/2)!, n=(2/3)·h, hmod3=0, где h - количество двоичных разрядов чисел, снимаемых с выхода регистра сдвига, целое положительное число.Thus, the introduction into the generator of non-linear pseudo-random sequences of h / 3 of the same type of non-linear converters with three data inputs and two outputs each, as well as a block of multiplexers with two data inputs each and with a common control input, allows increasing the volume of the generated maximum periodic sequences to Q = (n / 2) !, n = (2/3) · h, hmod3 = 0, where h is the number of binary digits of the numbers taken from the output of the shift register, a positive integer.

1. Пат. 1413616 SU, МПК G06F 1/02. Генератор нелинейных последовательностей / П.Г. Тараненко, Ю.И. Лютынский, А.В. Астанин и др. №4183715/24-24; заявл. 19.01.1987; опубл. 30.07.1988, Бюл. №28. 3 с: ил.1. Pat. 1413616 SU, IPC G06F 1/02. Generator of nonlinear sequences / P.G. Taranenko, Yu.I. Lyutinsky, A.V. Astana and others No. 4183715 / 24-24; declared 01/19/1987; publ. 07/30/1988, Bull. No. 28. 3 s: ill.

2. Шумоподобные сигналы в системах передачи информации / В.Б. Пестряков, В.П. Афанасьев, В.Л. Гурвич и др. - М.: Сов. радио, 1973. - 424 с.2. Noise-like signals in information transmission systems / V. B. Pestryakov, V.P. Afanasyev, V.L. Gurvich et al. - M.: Sov. Radio, 1973.- 424 p.

3. Свердлик М.Б. Оптимальные системы и сигналы. - М.: Сов. радио, 1975. - 200 с.3. Sverdlik MB Optimal systems and signals. - M .: Owls. Radio, 1975 .-- 200 p.

4. Молдовян Н.А., Молдовян А.А., Еремеев М.А. Криптография: от примитивов к синтезу алгоритмов. - СПб.: БХВ-Петербург, 2004. - 448 с.4. Moldovyan N.A., Moldovyan A.A., Eremeev M.A. Cryptography: from primitives to the synthesis of algorithms. - SPb .: BHV-Petersburg, 2004 .-- 448 p.

5. Gunter, W. Linear transformations and exact minimization of BDDs / W. Gunter, R. Drechsler // IEEE Great Lakes Symposium on VLSI, Lafay-ette. - 1998. - P. 325-330.5. Gunter, W. Linear transformations and exact minimization of BDDs / W. Gunter, R. Drechsler // IEEE Great Lakes Symposium on VLSI, Lafay-ette. - 1998 .-- P. 325-330.

6. Колпаков А.В. Методы и алгоритмы линейных и аффинных преобразований для модели бинарных диаграмм решений. Дисс… канд. техн. наук: 05.13.18. - Казань, 2004.6. Kolpakov A.V. Methods and algorithms of linear and affine transformations for the model of binary decision diagrams. Diss ... cand. tech. Sciences: 05.13.18. - Kazan, 2004.

7. Бухштаб А.А. Теория чисел / А.А. Бухштаб. - М.: Просвещение, 1966. - 384 с.7. Buchstab A.A. Number Theory / A.A. Buchstaff. - M.: Education, 1966. - 384 p.

Claims

A nonlinear pseudorandom sequence generator containing a clock generator, a shift register for h bits with a clock input and a serial input, h multipliers, each of which has two inputs and one output, and an adder modulo two by h inputs, characterized in that introduced h / 3 of the same type of non-linear converters with three data inputs and two outputs each, hmod3 = 0 and a block of h multiplexers with two data inputs each and with a common control input, each of the non-linear converters contains an inverter, four functional converters and four conjunctors for two inputs each, of which the first and second are in the first group of conjunctors, and the third and fourth are in the second group of conjunctors, and two disjunctors for two inputs each, each functional converter has three inputs of the conversion task, input initialization, two data inputs and an output, contains a parallel register of three digits with the initialization input, two two-input adders modulo two and a three-input adder modulo two, and the clock s is connected to the sync input of the shift register, each of the outputs of which is connected to the first input of the multiplier, respectively, the second input of which is an input for supplying the given constants taking the values “0” or “1”, the outputs of each of the h multipliers are connected to the inputs of the adder modulo two, respectively, whose output is connected to the serial input of the shift register, the outputs of which under the numbers (3i - 2), (3i - 1) and 3i are connected to the data inputs of the i-th nonlinear converter, respectively, as well as to the first inputs of the block data multiplexers under the numbers (3i - 2), (3i - 1) and 3i,

accordingly, the data outputs of each of the n / 2 non-linear converters are connected to the second data inputs of the multiplexer block numbered 1 through n, respectively, to the second data inputs of the multiplexer block numbered (n + 1) through h are inputs for supplying the values “0 ", N = 2h / 3, respectively, the common control input of the multiplexer block is the configuration input, ah the outputs of the multiplexer block are the generator outputs; the first data input of the nonlinear converter is connected to the first data input of each of the four functional converters, the second data input of the nonlinear converter is connected to the second input of each of the four functional converters, the third data input of the nonlinear converter is connected to the input of the first connector on two inputs of the first group, with the input of the fourth conjunctor to two inputs of the second group and with the input of the inverter, the inverter output is connected to the input of the second conjunctor to two inputs of the first group and with House conjunctor third to two inputs of the second group; the outputs of the conjunctors to two inputs of the first group are connected to the inputs of the first disjunctor to two inputs, respectively, the output of which is connected to the first output of the nonlinear converter, and the outputs of the conjunctors to two inputs of the second group are connected to the inputs of the second disjunctor to two inputs, respectively, the output of which is connected to the second output of a nonlinear converter; the inputs of the conversion task and the initialization input of the functional converter are connected to the three-bit data input and parallel register initialization with the initialization input, respectively, the first three-bit parallel register data output is connected to the first two-input adder modulo two, the second parallel register data output is three the discharge is connected to the input of the second two-input adder modulo two, the third data output of the parallel register for three bits is connected to the input of the three-input the first adder modulo two, the two inputs of which are connected to the outputs of the adders modulo two, respectively, and the output of the three-input adder is connected to the output of the functional Converter; the input of the first two-input adder modulo two is connected to the first data input of the functional converter, and the input of the second two-input adder modulo two is connected to the second data input of the functional converter.