초록
최근 스마트폰 및 태블릿 PC를 이용한 무선통신 사용자가 점차 늘면서 암호 알고리즘, 특히 스트림 암호 연구가 활발히 진행되고 있다. 스트림 암호 방식에서 필요한 난수발생기는 하드웨어 구현이 쉬운 LFSR 구조가 주로 사용된다. 그러나 기존의 다중 비트 출력의 LFSR 기반 난수 발생기는 회로가 복잡해지고 출력간의 상관관계가 크다. Leap-ahead 구조를 갖는 LFSR은 이를 해결하기 위해 제안되었으나, 레지스터의 수와 출력비트에 따라 생성되는 난수의 수가 급격히 적어지는 단점을 갖는다. 본 논문은 기존 Leap-ahead 구조에 세그먼테이션 기법을 적용하여 회로 크기의 증가 없이 생성되는 난수의 수를 높일 수 있는 새로운 구조를 제안한다. 제안된 구조는 VHDL을 통하여 회로로 합성된 후, Xilinx사의 Xilinx ISE 10.1의 Virtex 4, XC4VLX15에서 동작을 검증하였다. 실험 결과 제안된 구조는 기존 Multi-LFSR 구조에 비해 20%이내의 회로 크기로 Leap-Ahead 구조에 비해 최소 40% 생성되는 난수의 수를 증가시켰다.
Recently, the research for cryptographic algorithm, in particular, a stream cipher has been actively conducted for wireless devices as growing use of wireless devices such as smartphone and tablet. LFSR based random number generator is widely used in stream cipher since it has simple architecture and it operates very fast. However, the conventional multi-LFSR RNG (random number generator) suffers from its hardware complexity as well as very closed correlation between the numbers generated. A leap-ahead LFSR was presented to solve these problems. However, it has another disadvantage that the maximum period of the generated random numbers are significantly decreased according to the relationship between the number of the stages of the LFSR and the number of the output bits of the RNG. This paper presents new leap-ahead LFSR architecture to prevent this decrease in the maximum period by applying segmentation technique to the conventional leap-ahead LFSR. The proposed architecture is implemented using VHDL and it is simulated in FPGA using Xilinx ISE 10.1, with a device Virtex 4, XC4VLX15. From the simulation results, the proposed architecture has only 20% hardware complexity but it can increases the maximum period of the generated random numbers by 40% compared to the conventional Leap-ahead archtecture.