基于混沌的有限域上LFSR设计与PUF应用研究
发布时间：2021-06-16 03:02
混沌是非线性科学的一个重要分支,既具有局部发散性又具有整体的收敛性,表现为初值的极端敏感性以及混沌系统的有界性,混沌系统由于具有这些良好非线性特性而被广泛应用。混沌系统需要根据具体应用的需求进行设置,才能充分利用混沌系统的特性。本文围绕基于混沌的有限域上的LFSR与PUF应用进行了研究,具体研究内容如下:1、提出有限域GF（p）上的线性反馈移位寄存器PLFSR。PLFSR每个寄存器的宽度大于1比特,根据不可约多项式构建的PLFSR结构,对特定的寄存器在有限域内采取模加运算,将结果作为PLFSR的输入,并给出该移位寄存器精确的最大周期计算方法。由于系统周期验证时间随着移位寄存器数量的增加成指数增长,为了缩短验证时间,设计了在有限域上快速矩阵计算方法,使得验证时间随寄存器数量线性增长,提高周期的验证速度,并验证周期的正确性。该结构提高了序列生成速度,便于CPU及嵌入式设备应用。2、提出基于PLFSR的混沌序列发生器。利用有限域上的线性反馈移位寄存器,结合Logistic混沌系统,提出基于PLFSR的混沌序列发生器。由于有限域GF（p）上的LFSR线性复杂度低,容易受到攻击,产生的序列随机性...
【文章来源】：黑龙江大学黑龙江省
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究目的与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 反馈移位寄存器
1.2.2 离散混沌系统
1.2.3 物理不可克隆函数
1.3 本文研究主要内容
第2章 有限域GF(p)上LFSR结构分析与设计
2.1 引言
2.2 随机数及线性反馈移位寄存器
2.2.1 随机数
2.2.2 线性反馈移位寄存器(LFSR)
2.3 有限域上反馈移位寄存器(PLFSR)的研究
2.3.1 有限域
2.3.2 PLFSR的定义
2.3.3 快速周期测试方法
2.3.4 实例分析
2.4 性能分析
2.4.1 系统最大周期
2.4.2 0/1分布
2.4.3 软件性能测试
2.5 本章小结
第3章 基于PLFSR的混沌序列发生器设计
3.1 引言
3.2 混沌系统的定义及特点
3.2.1 混沌的定义
3.2.2 混沌的分类和特点
3.3 有限精度离散混沌系统分析
3.3.1 Logistic映射及其特征
3.3.2 有限精度的Logistic特性分析
3.4 基于PLFSR的混沌序列发生器设计(PNGLM)
3.5 系统特性分析
3.5.1 矩阵映射
3.5.2 特征分析
3.5.3 随机序列密码分析
3.6 本章小结
第4章 基于PUF的 Logistic混沌序列发生器设计
4.1 引言
4.2 物理不可克隆函数
4.2.1 PUF的特点
4.2.2 PUF的分类
4.2.3 PUF的实现方式
4.3 基于PUF的混沌序列发生器系统设计
4.3.1 系统框图
4.3.2 PUF模块设计
4.3.3 混沌模块
4.3.4 控制模块
4.4 系统性能分析
4.4.1 实验环境
4.4.2 相关性分析
4.4.3 随机性分析
4.4.4 硬件资源消耗分析
4.5 本章小结
第5章 基于PUF的 Lorenz混沌系统设计
5.1 引言
5.2 PUF的延时模型
5.3 Lorenz映射及参数的选择
5.3.1 步长特性分析
5.3.2 步长范围分析与选择
5.4 抵抗机器学习的PUF系统设计
5.4.1 L-PUF的系统结构
5.4.2 L-PUF性能分析
5.4.3 攻击测试
5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文及其它成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Stream cipher designs: a review[J]. Lin JIAO,Yonglin HAO,Dengguo FENG. Science China（Information Sciences）. 2020(03)
[2]强物理不可克隆函数的侧信道混合攻击[J]. 刘威,蒋烈辉,常瑞. 电子学报. 2019(12)
[3]基于MLP算法的Glitch PUF机器学习攻击[J]. 徐金甫,董永兴,李军伟. 电子技术应用. 2019(12)
[4]非确定性仲裁型物理不可克隆函数设计[J]. 叶靖,胡瑜,李晓维. 计算机辅助设计与图形学学报. 2017(01)
[5]非线性反馈移位寄存器串联分解唯一性探讨[J]. 王中孝,戚文峰. 电子与信息学报. 2014(07)
[6]3GPP LTE国际加密标准ZUC算法[J]. 冯秀涛. 信息安全与通信保密. 2011(12)
本文编号：3232227
【文章来源】：黑龙江大学黑龙江省
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究目的与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 反馈移位寄存器
1.2.2 离散混沌系统
1.2.3 物理不可克隆函数
1.3 本文研究主要内容
第2章 有限域GF(p)上LFSR结构分析与设计
2.1 引言
2.2 随机数及线性反馈移位寄存器
2.2.1 随机数
2.2.2 线性反馈移位寄存器(LFSR)
2.3 有限域上反馈移位寄存器(PLFSR)的研究
2.3.1 有限域
2.3.2 PLFSR的定义
2.3.3 快速周期测试方法
2.3.4 实例分析
2.4 性能分析
2.4.1 系统最大周期
2.4.2 0/1分布
2.4.3 软件性能测试
2.5 本章小结
第3章 基于PLFSR的混沌序列发生器设计
3.1 引言
3.2 混沌系统的定义及特点
3.2.1 混沌的定义
3.2.2 混沌的分类和特点
3.3 有限精度离散混沌系统分析
3.3.1 Logistic映射及其特征
3.3.2 有限精度的Logistic特性分析
3.4 基于PLFSR的混沌序列发生器设计(PNGLM)
3.5 系统特性分析
3.5.1 矩阵映射
3.5.2 特征分析
3.5.3 随机序列密码分析
3.6 本章小结
第4章 基于PUF的 Logistic混沌序列发生器设计
4.1 引言
4.2 物理不可克隆函数
4.2.1 PUF的特点
4.2.2 PUF的分类
4.2.3 PUF的实现方式
4.3 基于PUF的混沌序列发生器系统设计
4.3.1 系统框图
4.3.2 PUF模块设计
4.3.3 混沌模块
4.3.4 控制模块
4.4 系统性能分析
4.4.1 实验环境
4.4.2 相关性分析
4.4.3 随机性分析
4.4.4 硬件资源消耗分析
4.5 本章小结
第5章 基于PUF的 Lorenz混沌系统设计
5.1 引言
5.2 PUF的延时模型
5.3 Lorenz映射及参数的选择
5.3.1 步长特性分析
5.3.2 步长范围分析与选择
5.4 抵抗机器学习的PUF系统设计
5.4.1 L-PUF的系统结构
5.4.2 L-PUF性能分析
5.4.3 攻击测试
5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文及其它成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Stream cipher designs: a review[J]. Lin JIAO,Yonglin HAO,Dengguo FENG. Science China（Information Sciences）. 2020(03)
[2]强物理不可克隆函数的侧信道混合攻击[J]. 刘威,蒋烈辉,常瑞. 电子学报. 2019(12)
[3]基于MLP算法的Glitch PUF机器学习攻击[J]. 徐金甫,董永兴,李军伟. 电子技术应用. 2019(12)
[4]非确定性仲裁型物理不可克隆函数设计[J]. 叶靖,胡瑜,李晓维. 计算机辅助设计与图形学学报. 2017(01)
[5]非线性反馈移位寄存器串联分解唯一性探讨[J]. 王中孝,戚文峰. 电子与信息学报. 2014(07)
[6]3GPP LTE国际加密标准ZUC算法[J]. 冯秀涛. 信息安全与通信保密. 2011(12)
本文编号：3232227
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xxkjbs/3232227.html
