[发明专利]数字系统的增强的随机性

说明书

一种数字处理方法，包括获得N位输入数据字的流；获得在0以上并且在M‑1以下的范围内的值k，其中M1；至少基于M个置换元素中的第k个置换元素处理N位输入数据字中的每一个以产生对应的N位输出数据字；以及在网络上输出N位输出数据字的流或将N位输出数据字的流存储在非暂态存储介质中。

相关应用的交叉引用

本申请要求于2019年4月23日提交的美国临时申请序列No.62/837,370、于2019年10月11日提交的美国临时申请序列No.62/913,890的权益。上述两个申请均在此通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及数字通信中数据的加密和解密。

背景技术

一直以来都需要数字系统的安全性。在使用数据网络的数字通信系统中，使用加密方案将明文转换成密文，并且通过数据网络发送密文。接收方接收密文并使用与加密方案有某种关系的解密方案将其转换回原始明文。

许多现代加密方案依赖于通常称为“共享秘密”的内容，即期望与之通信的一方知道而其它方不知道的信息元素。共享秘密用于生成密钥，该密钥依次用于将明文加密成密文或用于将密文解密成明文。

一个共同的目标是使加密方案“强大”。加密方案的强度(或者换句话说，可以“破解”加密方案的难度)取决于外部观察者能够发现密钥或从中产生密钥的秘密的难度。在这方面，密文的随机性是一个因素，因为任意输入明文产生的密文的随机性越大，观察者就越难从密文中推断出明文，因此加密方案被认为更强。

因此，期望提供从具有高度随机性的明文产生密文的加密方案。

发明内容

根据各个方面，本公开涉及一种数字处理方法，该方法包括获得N位输入数据字的流、获得在0以上并且在M-1以下的范围内的值k，其中M1、至少基于M个置换元素中的第k个置换元素处理N位输入数据字中的每一个，以产生对应的N位输出数据字，以及在网络上输出N位输出数据字的流或将N位输出数据字的流存储在非暂态存储介质中。

根据另一方面，本公开涉及一种系统，该系统包括用户I/O、存储器、网络I/O和处理器，该处理器被配置为获得N位输入数据字的流，以获得在0以上并且在M-1以下的范围内的值k，其中M1、至少基于M个置换元素中的第k个置换元素处理N位输入数据字中的每一个，以产生对应的N位输出数据字，以及在网络上输出N位输出数据字的流或将N位输出数据字的流存储在非暂态存储介质中。

根据另一方面，本公开涉及一种包括计算机可读指令的计算机可读介质，所述计算机可读指令在由处理器执行时使处理器执行数字处理方法。该数字处理方法包括获得N位输入数据字的流、获得在0以上并且在M-1以下的范围内的值k，其中M1、至少基于M个置换元素中的第k个置换元素处理N位输入数据字中的每一个，以产生对应的N位输出数据字，以及在网络上输出N位输出数据字的流或将N位输出数据字的流存储在非暂态存储介质中。

根据另一方面，本公开寻求提供一种熵扩展器，其包括：包括M个置换元素的交换核心(switching core)；调度器，被配置为接收在0以上并且在M-1以下的范围内的值k，其中M1，该调度器还被配置为将N位输入数据字路由到M个置换元素中的第k个置换元素，交换核心被配置为至少基于M个置换元素中的第k个置换元素执行N位输入数据字中的每一个的处理，以产生对应的N位输出数据字；收集器，被配置为接收在0以上并且在M-1以下的范围内的值k，其中M1，该收集器还被配置为从M个置换元素中的第k个置换元素提取N位输出数据字，以及在网络上输出N位输出数据字或将N位输出数据字存储在非暂态存储介质中。