LFSR python实现

一.LFSR部分（线性反馈移位寄存器）

LFSR的优点：
a.非常适合硬件实现
b.能产生大的周期序列
c.能产生好的统计特性的序列
d.能应用代数方法进行分析

实现思路：
a是n个寄存器（状态）
c是种子密钥，对应着a的系数

输出是a1&cn
迭代方程为：
ai(t+1）=ai+1（t）（i=1,2,…,n-1)
an(t+1)=Σ(ci*an-i(t))

class LFSR():def __init__(self, c=None, a=None, lenc=0): #c是开关（系数），a是初始状态 if a is None:a = []if c is None:c = []self.a = aself.c = cself.lenc = lenclena = len(a)#如果lena比lenc短，那么将其拓展 def LeftShift(self):lastb = 0lenc = self.lencfor i in range(lenc):lastb = lastb ^ (self.a[i] & self.c[i])b = self.a[1:]b.append(lastb)outp = self.a[0]   #体现linear  self.a = breturn outp

二.j-k触发器

j-k触发器有两个输入，对应着两个LFSR生成的序列输出
JK触发器的输出方程： ck = ak ^ (~(ak ^ bk) & ck-1)

class cypto_LFSR():def __init__(self, key, lfsr1 = None, lfsr2 = None):if lfsr1 is None:lfsr1 = [0, 1, 0, 1]if lfsr2 is None:lfsr2 = [0, 0, 1, 1]Keymap = keylenk = len(Keymap)self.lfsr1 = LFSR(Keymap, lfsr1, lenk)self.lfsr2 = LFSR(Keymap, lfsr2, lenk)  #生成LFSR伪随机序列 self.Key = Keymapself.lc = 0def GetBit(self):ak = self.lfsr1.LeftShift()bk = self.lfsr2.LeftShift()ck = ak ^ (~(ak ^ bk) & self.lc)  # JK触发器self.lc = ckreturn int(ck)def do_crypt(self, LFSR_msg):text = []for i in LFSR_msg:j, cnt = i, 8tmp = []while cnt > 0:tmp.append(self.GetBit() ^ (j & 1))#低位放在了前面 j = j >> 1cnt = cnt - 1res = 0for iti in range(7, -1, - 1):#按照[7，6，5，4，3，2，1]的顺序 res = res << 1res = res + tmp[iti]text.append(res)return bytes(text)

三.完整代码

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Created on Mon Dec 21 10:41:08 2020@author: 15061
"""
import base64
def get_str_bits( s:str):list_b = []for i in s:list_b.append((ord(i) - ord('0')))return list_b
class LFSR():def __init__(self, c=None, a=None, lenc=0): #c是开关（系数），a是初始状态 if a is None:a = []if c is None:c = []self.a = aself.c = cself.lenc = lenclena = len(a)#如果lena比lenc短，那么将其拓展 def LeftShift(self):lastb = 0lenc = self.lencfor i in range(lenc):lastb = lastb ^ (self.a[i] & self.c[i])b = self.a[1:]b.append(lastb)outp = self.a[0]   #体现linear  self.a = breturn outpclass cypto_LFSR():def __init__(self, key, lfsr1 = None, lfsr2 = None):if lfsr1 is None:lfsr1 = [0, 1, 0, 1]if lfsr2 is None:lfsr2 = [0, 0, 1, 1]Keymap = keylenk = len(Keymap)self.lfsr1 = LFSR(Keymap, lfsr1, lenk)self.lfsr2 = LFSR(Keymap, lfsr2, lenk)  #生成LFSR伪随机序列 self.Key = Keymapself.lc = 0def GetBit(self):ak = self.lfsr1.LeftShift()bk = self.lfsr2.LeftShift()ck = ak ^ (~(ak ^ bk) & self.lc)  # JK触发器self.lc = ckreturn int(ck)def do_crypt(self, LFSR_msg):text = []for i in LFSR_msg:j, cnt = i, 8tmp = []while cnt > 0:tmp.append(self.GetBit() ^ (j & 1))#低位放在了前面 j = j >> 1cnt = cnt - 1res = 0for iti in range(7, -1, - 1):#按照[7，6，5，4，3，2，1]的顺序 res = res << 1res = res + tmp[iti]text.append(res)return bytes(text)
s="i_love_hnu"k="1001"
key=get_str_bits(k)
l=cypto_LFSR(key)
print(l.do_crypt(get_str_bits(s)))

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