產(chǎn)生復(fù)雜碼序列的新LFSR基電路(07-100)

　　一個(gè)LFSR由1個(gè)移位寄存器和1個(gè)反饋網(wǎng)絡(luò)(或1個(gè)奇偶)組成，反饋網(wǎng)絡(luò)僅由模2加法器(XOR門)組成。反饋網(wǎng)絡(luò)輸出加到移位寄存器輸入。當(dāng)輸入的偶數(shù)是邏輯0時(shí)反饋網(wǎng)絡(luò)提供輸出邏輯0，當(dāng)輸入奇數(shù)是邏輯1時(shí)反饋網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生邏輯1。觸發(fā)器數(shù)和連接到反饋網(wǎng)絡(luò)的觸發(fā)器輸出選擇確定所產(chǎn)生PN序列的長度和特性。移位寄存器的所有觸發(fā)器由同一時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。除硬件復(fù)雜性之外，在達(dá)到碼同步(發(fā)射器和接收器之間)時(shí)這些序列運(yùn)行良好。

　　m序列長度(N)由下式給出：

　　N=2m-1

　　其中m是移位寄存器的級數(shù)(也稱之為寄存器長度)。

　　圖2示出具有3級(m=3)的m序列工作。由Q1，Q2，和Q3表示3個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)，從圖中可見反饋和等Q1和Q3的模2和。每一個(gè)觸發(fā)器的輸出連接到下一個(gè)觸發(fā)器的輸入。在每個(gè)時(shí)鐘脈沖，每個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)移位到下一個(gè)。

　　圖2 普通的級m序列產(chǎn)生器

　　基于LFSR的流密碼給出良好的數(shù)據(jù)保密性，所提供的移位寄存器的長度是長的。盡管軟件實(shí)現(xiàn)是不經(jīng)濟(jì)的，但結(jié)果表明硬件實(shí)現(xiàn)容易和簡單。對于低成本保密系統(tǒng)的開發(fā)，這種電路是相當(dāng)有吸引力的。有各種采用LFSR的流密碼方法，各有其優(yōu)缺點(diǎn)。在各種方法中，與未加密電文同步產(chǎn)生PN序列是重要的。在發(fā)射器中，所產(chǎn)生的PN序列(用做密鑰Key)與未加密電文XOR產(chǎn)生密碼電文。在接收器，同樣的PN序列或Key與密碼電文XOR重新產(chǎn)生原來的未加密電文。

　　用LFSR產(chǎn)生的m序列碼不適合較低長度LFSR保密。假若用具有一些反饋支路的n位移位寄存器產(chǎn)生長度(2n-1)位的m序列碼，若知道碼字的2n位，則可以定位反饋支路。這種情況下竊聽變得容易?，F(xiàn)已開發(fā)出一些新穎技術(shù)改善PN序列保密性，并有一些專利發(fā)布。

　　然而，這些新穎技術(shù)的大多數(shù)的LFSR反饋電路是固定的，因此容易發(fā)現(xiàn)密碼或干擾機(jī)。本文給出一種更保密的m序列產(chǎn)生器，其反饋支路保持在偽隨機(jī)狀態(tài)下變化，使得所產(chǎn)生的碼相當(dāng)復(fù)雜。除產(chǎn)生的碼復(fù)雜外，電路的簡單性使此電路吸引著低成本、保密消息通信應(yīng)用。