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Private GIT Repository
Ajout diapos présentation PRNG
[16dcc.git] / main.tex
1
2 \documentclass[preprint,review,12pt]{elsarticle}
3
4 \usepackage{graphicx}
5 \usepackage{caption}
6 \usepackage{subcaption}
7
8 \usepackage{dsfont}
9 \usepackage{stmaryrd}
10 %\usepackage[font=footnotesize]{subfig}
11 \usepackage{ifthen}
12 \usepackage{color}
13 \usepackage{algorithm2e}
14 \usepackage{epstopdf}
15 \usepackage[utf8]{inputenc}
16 \usepackage[T1]{fontenc} 
17 \usepackage[english]{babel}
18 \usepackage{amsmath,amssymb,amsthm,latexsym,eufrak,euscript}
19 \usepackage{pstricks,pst-node,pst-coil}
20
21
22 \usepackage{url,tikz}
23 \usepackage{pgflibrarysnakes}
24
25 \usepackage{multicol}
26
27 \usetikzlibrary{arrows}
28 \usetikzlibrary{automata}
29 \usetikzlibrary{snakes}
30 \usetikzlibrary{shapes}
31
32
33 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
34 % Définitions personnelles
35 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
36
37 \definecolor{bleuclair}{rgb}{0.75,0.75,1.0}
38 \newcommand{\danger}{!!}
39 \newcommand{\ANNOT}[1]{
40   ~\linebreak
41   \centerline{
42     {\Huge{$\Rightarrow$}}
43     \large\fcolorbox{black}{bleuclair}{
44       \begin{minipage}[h]{.8\linewidth}
45         #1
46       \end{minipage}
47     }
48     {\Huge{$\Leftarrow$}}
49   }
50 }
51
52
53
54 \newcommand {\tv}[1] {\lVert #1 \rVert_{\rm TV}}
55 \def \top {1.8}
56 \def \topt {2.3}
57 \def \P {\mathbb{P}}
58 \def \ov {\overline}
59 \def \ts {\tau_{\rm stop}}
60
61
62 \newtheorem*{xpl}{Running Example}
63
64 \newtheorem{definition}{Definition}
65 \newtheorem{prpstn}{Proposition}
66 \newtheorem{thrm}{Theorem}
67 \newtheorem{crllr}{Corollary}
68 \newtheorem{lmm}{Lemma}
69
70
71
72 \newcommand{\vectornorm}[1]{\ensuremath{\left|\left|#1\right|\right|_2}}
73 %\newcommand{\ie}{\textit{i.e.}}
74 \newcommand{\Nats}[0]{\ensuremath{\mathbb{N}}}
75 \newcommand{\R}[0]{\ensuremath{\mathbb{R}}}
76 \newcommand{\Z}[0]{\ensuremath{\mathbb{Z}}}
77 \newcommand{\Bool}[0]{\ensuremath{\mathds{B}}}
78 \newcommand{\rel}[0]{\ensuremath{{\mathcal{R}}}}
79 \newcommand{\Gall}[0]{\ensuremath{\mathcal{G}}}
80
81
82 \newcommand{\JFC}[1]{\begin{color}{green}\textit{#1}\end{color}}
83 \newcommand{\CG}[1]{\begin{color}{blue}\textit{}\end{color}}
84 \newcommand{\og}[0]{``}
85 \newcommand{\fg}[1]{''}
86
87
88
89
90
91
92
93 % Some very useful LaTeX packages include:
94 % (uncomment the ones you want to load)
95
96
97 % *** MISC UTILITY PACKAGES ***
98 %
99 %\usepackage{ifpdf}
100 % Heiko Oberdiek's ifpdf.sty is very useful if you need conditional
101 % compilation based on whether the output is pdf or dvi.
102 % usage:
103 % \ifpdf
104 %   % pdf code
105 % \else
106 %   % dvi code
107 % \fi
108 % The latest version of ifpdf.sty can be obtained from:
109 % http://www.ctan.org/pkg/ifpdf
110 % Also, note that IEEEtran.cls V1.7 and later provides a builtin
111 % \ifCLASSINFOpdf conditional that works the same way.
112 % When switching from latex to pdflatex and vice-versa, the compiler may
113 % have to be run twice to clear warning/error messages.
114
115
116
117
118
119
120 % *** CITATION PACKAGES ***
121 %
122 %\usepackage{cite}
123 % cite.sty was written by Donald Arseneau
124 % V1.6 and later of IEEEtran pre-defines the format of the cite.sty package
125 % \cite{} output to follow that of the IEEE. Loading the cite package will
126 % result in citation numbers being automatically sorted and properly
127 % "compressed/ranged". e.g., [1], [9], [2], [7], [5], [6] without using
128 % cite.sty will become [1], [2], [5]--[7], [9] using cite.sty. cite.sty's
129 % \cite will automatically add leading space, if needed. Use cite.sty's
130 % noadjust option (cite.sty V3.8 and later) if you want to turn this off
131 % such as if a citation ever needs to be enclosed in parenthesis.
132 % cite.sty is already installed on most LaTeX systems. Be sure and use
133 % version 5.0 (2009-03-20) and later if using hyperref.sty.
134 % The latest version can be obtained at:
135 % http://www.ctan.org/pkg/cite
136 % The documentation is contained in the cite.sty file itself.
137
138
139
140
141
142
143 \begin{document}
144 %
145 % paper title
146 % Titles are generally capitalized except for words such as a, an, and, as,
147 % at, but, by, for, in, nor, of, on, or, the, to and up, which are usually
148 % not capitalized unless they are the first or last word of the title.
149 % Linebreaks \\ can be used within to get better formatting as desired.
150 % Do not put math or special symbols in the title.
151 \title{Random Walk in a N-cube Without Hamiltonian Cycle 
152   to Chaotic Pseudorandom Number Generation: Theoretical and Practical 
153   Considerations}
154
155 %
156 %
157 % author names and IEEE memberships
158 % note positions of commas and nonbreaking spaces ( ~ ) LaTeX will not break
159 % a structure at a ~ so this keeps an author's name from being broken across
160 % two lines.
161 % use \thanks{} to gain access to the first footnote area
162 % a separate \thanks must be used for each paragraph as LaTeX2e's \thanks
163 % was not built to handle multiple paragraphs
164 %
165 \author[label1]{Sylvain Contassot-Vivier}
166 \author[label2]{Jean-François Couchot}
167 \author[label2]{Christophe Guyeux}
168 \author[label2]{Pierre-Cyrille Heam}
169 \address[label1]{LORIA, Université de Lorraine, Nancy, France}
170 \address[label2]{FEMTO-ST Institute, University of Franche-Comté, Belfort, France}
171
172
173
174 % \author{Michael~Shell,~\IEEEmembership{Member,~IEEE,}
175 %         John~Doe,~\IEEEmembership{Fellow,~OSA,}
176 %         and~Jane~Doe,~\IEEEmembership{Life~Fellow,~IEEE}% <-this % stops a space
177 % \thanks{M. Shell was with the Department
178 % of Electrical and Computer Engineering, Georgia Institute of Technology, Atlanta,
179 % GA, 30332 USA e-mail: (see http://www.michaelshell.org/contact.html).}% <-this % stops a space
180 % \thanks{J. Doe and J. Doe are with Anonymous University.}% <-this % stops a space
181 % \thanks{Manuscript received April 19, 2005; revised August 26, 2015.}}
182
183 % note the % following the last \IEEEmembership and also \thanks - 
184 % these prevent an unwanted space from occurring between the last author name
185 % and the end of the author line. i.e., if you had this:
186
187 % \author{....lastname \thanks{...} \thanks{...} }
188 %                     ^------------^------------^----Do not want these spaces!
189 %
190 % a space would be appended to the last name and could cause every name on that
191 % line to be shifted left slightly. This is one of those "LaTeX things". For
192 % instance, "\textbf{A} \textbf{B}" will typeset as "A B" not "AB". To get
193 % "AB" then you have to do: "\textbf{A}\textbf{B}"
194 % \thanks is no different in this regard, so shield the last } of each \thanks
195 % that ends a line with a % and do not let a space in before the next \thanks.
196 % Spaces after \IEEEmembership other than the last one are OK (and needed) as
197 % you are supposed to have spaces between the names. For what it is worth,
198 % this is a minor point as most people would not even notice if the said evil
199 % space somehow managed to creep in.
200
201
202
203 % The only time the second header will appear is for the odd numbered pages
204 % after the title page when using the twoside option.
205
206 % *** Note that you probably will NOT want to include the author's ***
207 % *** name in the headers of peer review papers.                   ***
208 % You can use \ifCLASSOPTIONpeerreview for conditional compilation here if
209 % you desire.
210
211
212
213
214 % If you want to put a publisher's ID mark on the page you can do it like
215 % this:
216 %\IEEEpubid{0000--0000/00\$00.00~\copyright~2015 IEEE}
217 % Remember, if you use this you must call \IEEEpubidadjcol in the second
218 % column for its text to clear the IEEEpubid mark.
219
220
221
222 % use for special paper notices
223 %\IEEEspecialpapernotice{(Invited Paper)}
224
225
226
227
228 % make the title area
229 %\maketitle
230
231 % As a general rule, do not put math, special symbols or citations
232 % in the abstract or keywords.
233
234
235 % \begin{abstract}
236 % This paper is dedicated to the design of chaotic random generators
237 % and extends previous works proposed by some of the authors.
238 % We propose a theoretical framework proving both the chaotic properties and
239 % that the limit distribution is uniform.
240 % A theoretical bound on the stationary time is given and
241 % practical experiments show that the generators successfully pass
242 % the classical statistical tests.
243 % \end{abstract}
244
245 \begin{abstract}
246 Designing a pseudorandom number generator (PRNG) is a hard and complex task.
247 Many recent works have considered chaotic functions as the basis of built 
248 PRNGs:
249 the quality of the output would be an obvious consequence of some chaos 
250 properties.  
251 However, there is no direct reasoning that goes from chaotic functions to 
252 uniform distribution of the output. 
253 Moreover, it is not clear that embedding such kind of functions into a PRNG
254 allows to get a chaotic output, which could be required for simulating 
255 some chaotic behaviors.
256
257 In a previous work, some of the authors have proposed the idea of walking
258 into a $\mathsf{N}$-cube where a balanced Hamiltonian cycle has been
259 removed as the basis of a chaotic PRNG. In this article,  all the difficult
260 issues observed in the previous work have been tackled. The chaotic behavior
261 of the whole PRNG is proven. The construction of the balanced Hamiltonian
262 cycle is theoretically and practically solved. An upper bound of the
263 expected length of the walk to obtain a uniform distribution is calculated.
264 Finally practical experiments show that the generators successfully pass the
265 classical statistical tests.
266 \end{abstract}
267
268
269
270
271 % Note that keywords are not normally used for peerreview papers.
272 % \begin{IEEEkeywords}
273 % IEEE, IEEEtran, journal, \LaTeX, paper, template.
274 % \end{IEEEkeywords}
275
276
277
278
279
280
281 % For peer review papers, you can put extra information on the cover
282 % page as needed:
283 % \ifCLASSOPTIONpeerreview
284 % \begin{center} \bfseries EDICS Category: 3-BBND \end{center}
285 % \fi
286 %
287 % For peerreview papers, this IEEEtran command inserts a page break and
288 % creates the second title. It will be ignored for other modes.
289 \maketitle
290
291
292 \section{Introduction}
293 \input{intro}
294
295 \section{Preliminaries}\label{sec:preliminaries}
296 \input{preliminaries}
297
298 \section{Proof Of Chaos}\label{sec:proofOfChaos}
299 \input{chaos}
300
301 \section{Functions with Strongly Connected $\Gamma_{\{b\}}(f)$}\label{sec:SCCfunc}
302 \input{generating}
303
304 \section{Balanced Hamiltonian Cycle}\label{sec:hamilton}
305 \input{hamilton}
306
307
308 \section{Mixing Time}\label{sec:hypercube}
309 \input{stopping}
310
311 \section{Experiments}\label{sec:prng}
312 \input{prng}
313
314
315
316 \section{Conclusion}
317 \input{conclusion}
318
319 %\acknowledgements{...}
320
321 \section*{Acknowledgements}
322 This work is partially funded by the Labex ACTION program (contract ANR-11-LABX-01-01). 
323 Computations presented in this article were realised on the supercomputing
324 facilities provided by the M\'esocentre de calcul de Franche-Comt\'e.
325
326
327
328
329 \bibliographystyle{elsarticle-num} 
330 \bibliography{biblio}
331
332
333 %\section{Introduction}
334 % The very first letter is a 2 line initial drop letter followed
335 % by the rest of the first word in caps.
336
337 % form to use if the first word consists of a single letter:
338 % \IEEEPARstart{A}{demo} file is ....
339
340 % form to use if you need the single drop letter followed by
341 % normal text (unknown if ever used by the IEEE):
342 % \IEEEPARstart{A}{}demo file is ....
343
344 % Some journals put the first two words in caps:
345 % \IEEEPARstart{T}{his demo} file is ....
346
347 % Here we have the typical use of a "T" for an initial drop letter
348 % and "HIS" in caps to complete the first word.
349 % \IEEEPARstart{T}{his} demo file is intended to serve as a ``starter file''
350 % for IEEE journal papers produced under \LaTeX\ using
351 % IEEEtran.cls version 1.8b and later.
352 % % You must have at least 2 lines in the paragraph with the drop letter
353 % % (should never be an issue)
354 % I wish you the best of success.
355
356 % \hfill mds
357  
358 % \hfill August 26, 2015
359
360 % \subsection{Subsection Heading Here}
361 % Subsection text here.
362
363 % % needed in second column of first page if using \IEEEpubid
364 % %\IEEEpubidadjcol
365
366 % \subsubsection{Subsubsection Heading Here}
367 % Subsubsection text here.
368
369
370 % % An example of a floating figure using the graphicx package.
371 % % Note that \label must occur AFTER (or within) \caption.
372 % % For figures, \caption should occur after the \includegraphics.
373 % % Note that IEEEtran v1.7 and later has special internal code that
374 % % is designed to preserve the operation of \label within \caption
375 % % even when the captionsoff option is in effect. However, because
376 % % of issues like this, it may be the safest practice to put all your
377 % % \label just after \caption rather than within \caption{}.
378 % %
379 % % Reminder: the "draftcls" or "draftclsnofoot", not "draft", class
380 % % option should be used if it is desired that the figures are to be
381 % % displayed while in draft mode.
382 % %
383 % %\begin{figure}[!t]
384 % %\centering
385 % %\includegraphics[width=2.5in]{myfigure}
386 % % where an .eps filename suffix will be assumed under latex, 
387 % % and a .pdf suffix will be assumed for pdflatex; or what has been declared
388 % % via \DeclareGraphicsExtensions.
389 % %\caption{Simulation results for the network.}
390 % %\label{fig_sim}
391 % %\end{figure}
392
393 % % Note that the IEEE typically puts floats only at the top, even when this
394 % % results in a large percentage of a column being occupied by floats.
395
396
397 % % An example of a double column floating figure using two subfigures.
398 % % (The subfig.sty package must be loaded for this to work.)
399 % % The subfigure \label commands are set within each subfloat command,
400 % % and the \label for the overall figure must come after \caption.
401 % % \hfil is used as a separator to get equal spacing.
402 % % Watch out that the combined width of all the subfigures on a 
403 % % line do not exceed the text width or a line break will occur.
404 % %
405 % %\begin{figure*}[!t]
406 % %\centering
407 % %\subfloat[Case I]{\includegraphics[width=2.5in]{box}%
408 % %\label{fig_first_case}}
409 % %\hfil
410 % %\subfloat[Case II]{\includegraphics[width=2.5in]{box}%
411 % %\label{fig_second_case}}
412 % %\caption{Simulation results for the network.}
413 % %\label{fig_sim}
414 % %\end{figure*}
415 % %
416 % % Note that often IEEE papers with subfigures do not employ subfigure
417 % % captions (using the optional argument to \subfloat[]), but instead will
418 % % reference/describe all of them (a), (b), etc., within the main caption.
419 % % Be aware that for subfig.sty to generate the (a), (b), etc., subfigure
420 % % labels, the optional argument to \subfloat must be present. If a
421 % % subcaption is not desired, just leave its contents blank,
422 % % e.g., \subfloat[].
423
424
425 % % An example of a floating table. Note that, for IEEE style tables, the
426 % % \caption command should come BEFORE the table and, given that table
427 % % captions serve much like titles, are usually capitalized except for words
428 % % such as a, an, and, as, at, but, by, for, in, nor, of, on, or, the, to
429 % % and up, which are usually not capitalized unless they are the first or
430 % % last word of the caption. Table text will default to \footnotesize as
431 % % the IEEE normally uses this smaller font for tables.
432 % % The \label must come after \caption as always.
433 % %
434 % %\begin{table}[!t]
435 % %% increase table row spacing, adjust to taste
436 % %\renewcommand{\arraystretch}{1.3}
437 % % if using array.sty, it might be a good idea to tweak the value of
438 % % \extrarowheight as needed to properly center the text within the cells
439 % %\caption{An Example of a Table}
440 % %\label{table_example}
441 % %\centering
442 % %% Some packages, such as MDW tools, offer better commands for making tables
443 % %% than the plain LaTeX2e tabular which is used here.
444 % %\begin{tabular}{|c||c|}
445 % %\hline
446 % %One & Two\\
447 % %\hline
448 % %Three & Four\\
449 % %\hline
450 % %\end{tabular}
451 % %\end{table}
452
453
454 % % Note that the IEEE does not put floats in the very first column
455 % % - or typically anywhere on the first page for that matter. Also,
456 % % in-text middle ("here") positioning is typically not used, but it
457 % % is allowed and encouraged for Computer Society conferences (but
458 % % not Computer Society journals). Most IEEE journals/conferences use
459 % % top floats exclusively. 
460 % % Note that, LaTeX2e, unlike IEEE journals/conferences, places
461 % % footnotes above bottom floats. This can be corrected via the
462 % % \fnbelowfloat command of the stfloats package.
463
464
465
466
467 % \section{Conclusion}
468 % The conclusion goes here.
469
470
471
472
473
474 % % if have a single appendix:
475 % %\appendix[Proof of the Zonklar Equations]
476 % % or
477 % %\appendix  % for no appendix heading
478 % % do not use \section anymore after \appendix, only \section*
479 % % is possibly needed
480
481 % % use appendices with more than one appendix
482 % % then use \section to start each appendix
483 % % you must declare a \section before using any
484 % % \subsection or using \label (\appendices by itself
485 % % starts a section numbered zero.)
486 % %
487
488
489 % \appendices
490 % \section{Proof of the First Zonklar Equation}
491 % Appendix one text goes here.
492
493 % % you can choose not to have a title for an appendix
494 % % if you want by leaving the argument blank
495 % \section{}
496 % Appendix two text goes here.
497
498
499 % % use section* for acknowledgment
500 % \section*{Acknowledgment}
501
502
503 % The authors would like to thank...
504
505
506 % Can use something like this to put references on a page
507 % by themselves when using endfloat and the captionsoff option.
508
509
510
511 % trigger a \newpage just before the given reference
512 % number - used to balance the columns on the last page
513 % adjust value as needed - may need to be readjusted if
514 % the document is modified later
515 %\IEEEtriggeratref{8}
516 % The "triggered" command can be changed if desired:
517 %\IEEEtriggercmd{\enlargethispage{-5in}}
518
519 % references section
520
521 % can use a bibliography generated by BibTeX as a .bbl file
522 % BibTeX documentation can be easily obtained at:
523 % http://mirror.ctan.org/biblio/bibtex/contrib/doc/
524 % The IEEEtran BibTeX style support page is at:
525 % http://www.michaelshell.org/tex/ieeetran/bibtex/
526 %\bibliographystyle{IEEEtran}
527 % argument is your BibTeX string definitions and bibliography database(s)
528 %\bibliography{IEEEabrv,../bib/paper}
529 %
530 % <OR> manually copy in the resultant .bbl file
531 % set second argument of \begin to the number of references
532 % (used to reserve space for the reference number labels box)
533 % \begin{thebibliography}{1}
534
535 % \bibitem{IEEEhowto:kopka}
536 % H.~Kopka and P.~W. Daly, \emph{A Guide to \LaTeX}, 3rd~ed.\hskip 1em plus
537 %   0.5em minus 0.4em\relax Harlow, England: Addison-Wesley, 1999.
538
539 % \end{thebibliography}
540
541 % biography section
542
543 % If you have an EPS/PDF photo (graphicx package needed) extra braces are
544 % needed around the contents of the optional argument to biography to prevent
545 % the LaTeX parser from getting confused when it sees the complicated
546 % \includegraphics command within an optional argument. (You could create
547 % your own custom macro containing the \includegraphics command to make things
548 % simpler here.)
549 %\begin{IEEEbiography}[{\includegraphics[width=1in,height=1.25in,clip,keepaspectratio]{mshell}}]{Michael Shell}
550 % or if you just want to reserve a space for a photo:
551
552 % \begin{IEEEbiography}{Michael Shell}
553 % Biography text here.
554 % \end{IEEEbiography}
555
556 % % if you will not have a photo at all:
557 % \begin{IEEEbiographynophoto}{John Doe}
558 % Biography text here.
559 % \end{IEEEbiographynophoto}
560
561 % % insert where needed to balance the two columns on the last page with
562 % % biographies
563 % %\newpage
564
565 % \begin{IEEEbiographynophoto}{Jane Doe}
566 % Biography text here.
567 % \end{IEEEbiographynophoto}
568
569 % You can push biographies down or up by placing
570 % a \vfill before or after them. The appropriate
571 % use of \vfill depends on what kind of text is
572 % on the last page and whether or not the columns
573 % are being equalized.
574
575 %\vfill
576
577 % Can be used to pull up biographies so that the bottom of the last one
578 % is flush with the other column.
579 %\enlargethispage{-5in}
580
581
582
583 % that's all folks
584 \end{document}