1. Design of a Fractional Pseudo-Chaotic Random Number Generator
- Author
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Chunxiao Yang, Ina Taralova, Jean Jacques Loiseau, Safwan El-Assad, École Centrale de Nantes (ECN), Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'Électronique et des Technologies du numéRique (IETR), Université de Nantes (UN)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Commande (Commande), PSI (PSI), Université de Nantes (UN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-CentraleSupélec-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES), Ecole Polytechnique de l'Université de Nantes (EPUN), Université de Nantes (UN), Nantes Université (NU)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Commande (LS2N - équipe Commande), PSI (LS2N - équipe PSI), Université de Nantes (UN)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
0209 industrial biotechnology ,Discretization ,020208 electrical & electronic engineering ,Chaotic ,02 engineering and technology ,Lyapunov exponent ,Grid ,Nonlinear Sciences::Chaotic Dynamics ,symbols.namesake ,[INFO.INFO-CR]Computer Science [cs]/Cryptography and Security [cs.CR] ,020901 industrial engineering & automation ,0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering ,Piecewise ,symbols ,Applied mathematics ,Cryptosystem ,[INFO]Computer Science [cs] ,[NLIN]Nonlinear Sciences [physics] ,Stream cipher ,Mathematics ,Generator (mathematics) - Abstract
International audience; In this paper, we design a pseudo-chaotic random number generator using fractional chaotic systems. A non-uniform grid calculation method is proposed and employed to numerically solve the fractional systems by introducing a skew-tent map to vary the step size of the grid. Greater chaoticity in terms of Lyapunov exponent has been achieved by applying the proposed approach to the solution calculation of the fractional chaotic Chen's and Lu's systems. By adopting the piecewise constant argument method, one 1D fractional generalized double-humped logistic system (FGDHL) is discretized. A fractional pseudo-chaotic random number generator (FPCRNG) has been proposed by performing XOR (exclusive-or) operations to the states of the fractional Chen's system, fractional Lu's system, and the FGDHL systems. The security analysis of the generator and the statistical experiment of a stream cipher implementing the proposed FPCRNG prove that the proposed structure is efficient and can be used in the cryptosystem design.
- Published
- 2020
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