스트림 암호 방식에서 사용되는 난수 발생기는 선형 궤환 쉬프트 레지스터(Linear feedback shift register, LFSR) 구조를 주로 사용한다. Leap-ahead LFSR 구조는 기존 다중 LFSR 구조와 같이 한 사이클에 다중 비트의 난수를 발생시킨다. 단지 하나의 LFSR로 구성되기 때문에 하드웨어적으로 간단하다는 장점을 갖지만, 때때로 생성되는 난수열의 최대 주기가 급격히 감소한다. 본 논문은 이러한 문제를 해결하기 위해 세그멘티드 Leap-ahead LFSR 구조를 제안한다. 수학적인 분석을 이용하여 제안된 구조를 검증하였다. 또한 제안된 구조를 Xilinx Vertex5 FPGA를 이용하여 회로 합성후 동작 속도와 회로 크기를 기존 구조와 비교하였다. 제안된 구조는 기존 Leap-ahead LFSR 구조에 비해 최대 2.5배까지 최대 주기를 향상시킨다.
A LFSR is commonly used for various stream cryptography applications to generate random numbers. A Leap-ahead LFSR was presented to generate a multi-bits random number per cycle. It only requires a single LFSR and it has an advantages in hardware complexity. However, it suffers from the significant reduction of maximum period of the generated random numbers. This paper presents the new segmented Leap-ahead LFSR to solve this problem. It consists of two segmented LFSRs. We prove the efficiency of the proposed segmented architecture using the precise mathematical analysis. We also demonstrate the proposed comparison results with other counterparts using Xinilx Vertex5 FPGA. The proposed architecture can increase 2.5 times of the maximum period of generated random numbers compared to the typical Leap-ahead architecture.
