Implementacja generatorów cyfrowego chaosu do zastosowań w kryptografii w układzie FPGA

• Autorzy: Dąbal P. , Pełka R.

Warianty tytułu

EN

Implementation of digital chaos generators for cryptography applications in FPGA

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczących implementacji układów generatorów chaosu w układzie FPGA Virtex 5FXT. Podano opis oraz porównanie sposobów realizacji obliczeń, które umożliwiają generowanie chaotycznego ciągu liczb w zależności od przyjętych parametrów początkowych. Dokonano weryfikacji eksperymentalnej poprawności generowanych ciągów w zależności od przyjętej precyzji obliczeniowej.

EN

The paper presents results of a study on implementation of digital chaos generators in the FPGA Virtex 5FXT device. There are described three mappings: logistic, Hénon and Rössler. The impact of fixed-point number representation on precision was tested. All waveforms (chaotic series) were experimentally generated and their chaotic behaviour was checked. The second section presents the mappings used in experimental tests. Then there are described the reasons for choosing a particular type of arithmetic, a way of number representation, and tools used for project creation. Finally, there are given the results of experimental verification of chaos generators and there is described a version operating at the maximum frequency. In order to estimate the practical usefulness of the proposed chaos generator, the required amount of FPGA resources for different versions of generators was determined and compared. The maximum speed (frequency) of generators was also tested. A sample plot of the Henon attractor is shown in Fig. 4.1. At the end of the paper there is a brief comparison with similar solu-tions reported by other authors.

Słowa kluczowe

PL

chaos; atraktor; FPGA

EN

chaos; attractor; FPGA

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2010
• Tom: R. 56, nr 7
• Strony: 711--713
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Dąbal P.

autor

Pełka R.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Elektroniki, Instytut Telekomunikacji, Zakład techniki Cyfrowej, ul. Gen. Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa 49,

Bibliografia

• [1] May R. M.: Simple mathematical models with very complicated dynamics, Nature 261, 1976.
• [2] http://commons.wikimedia.org/wiki/File:LogisticMap_BifurcationDiagram.png
• [3] Hénon M.: A two-dimensional mapping with a strange attractor, Communications of Mathematical Physics 50: 69-77, 1976.
• [4] Rössler O. E.: An Equation for Continuous Chaos, Physics Letters 57A (5), 1976.
• [5] Horn B. K. P.: Rational Arithmetic for Minicomputers, Software - Practice and Experience, Vol. 8, 1978.
• [6] Xilinx Inc.: UG 193 - Virtex-5 FPGA XtremeDSP Design Considerations - User Guide, January 2009, http://www.xilinx.com
• [7] IEEE: 754-2008 IEEE Standard for Floating-Point Arithmetic, August 2008.
• [8] Xilinx Inc.: System Generator for DSP User Guide, April 2008, http://www.xilinx.com
• [9] Xilinx Inc.: UG 029 - ChipScope Pro 10.1 Software and Cores User Guide, March 2008. http://www.xilinx.com
• [10] Liu S., Sun J., Xu Z., Cai Z.: An Improved Chaos-based Stream Cipher Algorithm and Its VLSI Implementation, 4th International Conference on Networked Computing and Advanced Information Management, 2008.
• [11] Amini S., Steele A. L.: A digital chaos generator for use within chaos encrypted communication systems, 2nd International Workshop on Nonlinear Dynamics and Synchronization, 2009.