УСТРОЙСТВО СЕКРЕТНОЙ СВЯЗИ Российский патент 1995 года по МПК H04K1/02 

Изобретение касается секретной связи.

Известно устройство, содержащее аналого-цифровой преобразователь (АЦП), запоминающий блок, генератор псевдослучайной последовательности, блок управления и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП).

Недостатком такого устройства является его сложность и невысокая криптостойкость передаваемой информации.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство секретной связи, содержащее усилитель, первый и второй АЦП, первый и второй ЦАП, первый и второй управляемые ключи, сумматор, хронизатор, фильтр низкой частоты, пороговый блок, первую и вторую ЭВМ.

Недостатком этого устройства является его низкая криптостойкость передаваемой информации и аппаратурная сложность.

Цель изобретения повышение криптостойкости передаваемой информации и упрощение устройства.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства секретной связи; на фиг. 2 структурная схема генератора кодовой последовательности.

Устройство секретной связи содержит на передающей стороне усилитель 1, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, сумматор 3 по модулю два, генератор 4 кодовой последовательности, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 5, сумматор 6, управляющий ключ 7, хронизатор 8, пороговый блок 9, на приемной стороне фильтр 10 низкой частоты, АЦП 11, сумматор 12 по модулю два, генератор 13 кодовой последовательности, ЦАП 14, узкополосный фильтр 15, формирователь 16 сигналов тактовой синхронизации. Генератор 4(13) кодовой последовательности содержит регистр 17 сдвига, ключевой коммутатор 18, N сумматоров 19 по модулю два и мажоритарный элемент 20.

Устройство секретной связи работает следующим образом.

На передающей стороне исходный аналоговый сигнал, подлежащий засекречиванию, подается на вход усилителя 1, который обеспечивает согласование по амплитуде и спектру источник сигнала с последующей частью данного устройства. Аналого-цифровой преобразователь 2 формирует из аналогового сигнала цифровой по известным алгоритмам (например, импульсно-кодовая модуляция, дифференциальная импульсно-кодовая модуляция и т.п.). Далее оцифрованный сигнал подается на первый вход сумматора 3 по модулю два, на второй вход которого подается двоичная кодовая последовательность с генератора 4, содержащего регистр 17 сдвига, сменный ключевой коммутатор 18, N сумматоров 19 по модулю два и мажоритарный элемент 20. Двоичный сигнал на вход N-разрядного регистра 17 сдвига подается с первого выхода сумматора 3 по модулю два. С выхода каждого из N разрядов регистра 17 сдвига сигнал подается на первый вход соответствующего сумматора 19 по модулю два, на втором входе присутствует двоичный сигнал (ноль или единица), задаваемый сменным ключевым коммутатором 18. В простейшем виде сменный ключевой коммутатор представляет собой набор из N независимых двупозиционных переключателей, одно положение каждого из которых соответствует низкому уровню напряжения ("0"), другое высокому ("1").

Таким образом, изменением положения каждого из N переключателей набирается соответствующая ключевая комбинация, общее число которых составляет 2^N. С выхода каждого из сумматоров 19 по модулю два сигналы подаются на N входов мажоритарного элемента 20, на выходе которого формируется сигнал по правилу
M_aj(X₁,X₂ X_N) припри

Указанная функция является нелинейной, причем обратная функция для нее не определена.

Таким образом, на втором выходе сумматора 3 сформирован двоичный кодированный сигнал в виде суммы по модулю два исходного сигнала и кодовой последовательности, информационное содержание которого не известно третьему лицу, поскольку ему неизвестна ключевая комбинация.

Если третьему лицу известен принцип работы устройства, то математическое ожидание времени перебора всех возможных ключевых комбинаций составит
, где t время анализа одной ключевой комбинации с учетом выявления смыслового содержания передаваемого сигнала (например, речи);
n количество лиц, одновременно осуществляющих перебор.

При этом N должно выбираться из условия > T₁, где Т₁ время, в течение которого информация должна быть недоступна третьему лицу.

Если период Т₂ смены ключевой комбинации составит T₂< то условиенедоступности информации третьим лицам в течение времени Т₁ будет практически всегда выполняться.

В случае, если принцип работы устройства не известен, то восстановление исходной информации не представляется возможным ввиду нелинейности операции мажорирования.

Далее кодированный сигнал с целью сохранения исходной полосы частот переводится в аналоговый вид в цифроаналоговом преобразователе 5 и затем подается на первый вход сумматора 6, на второй вход которого подается синусоидальный синхросигнал с выхода хронизатора 8. Частота синхросигнала располагается вне спектра, занимаемого исходным сигналом. Хронизатор 8, кроме того, обеспечивает тактовую синхронизацию всех цифровых устройств. С выхода сумматора 6 объединенный сигнал подается на управляемый ключ 7, который предотвращает выдачу объединенного сигнала в канал связи тогда, когда амплитуда исходного аналогового сигнала не превышает величину, задаваемой пороговым блоком 9. Это необходимо для того, чтобы при организации дуплексной связи (например, телефонной) исключить выдачу кодовой последовательности в канал связи, а также исключить влияние двух одновременно работающих хронизаторов друг на друга тогда, когда исходный аналоговый сигнал отсутствует (например, пауза в разговоре).

На приемной стороне объединенный сигнал, прошедший через канал связи, поступает на вход фильтра 10 низкой частоты и на вход узкополосного фильтра 15. Фильтр 10 низкой частоты обеспечивает подавление спектральной составляющей синусоидального синхросигнала в канале восстановления исходного сигнала. С выхода фильтра низкой частоты сигнал подается на аналого-цифровой преобразователь 11, идентичный преобразователю 2. С первого выхода аналого-цифрового преобразователя 11 сигнал подается на первый вход сумматора 12 по модулю два, на второй вход которого подается сигнал с выхода генератора 13 кодовой последовательности, идентичного генератору 4, в том числе и по ключевой комбинации. Вход генератора 13 кодовой последовательности соединен с вторым выходом аналого-цифрового преобразователя 11. Такое подключение генераторов 4 кодовой последовательности на передающей стороне генератора 13 и на приемной стороне обеспечивает их самосинхронизацию в части генерирования идентичных кодовых последовательностей.

Таким образом, в сумматоре 12 по модулю два происходит снятие с исходного сигнала наложенной на него кодовой последовательности. В цифроаналоговом преобразователе 14 он восстанавливается в аналоговый вид.

Канал синхронизации, состоящий из узкополосного фильтра 15 и формирователя 16 сигналов тактовой синхронизации, осуществляет выделение синусоидального синхросигнала из объединенного и формирование из него необходимых тактовых частот, тем самым обеспечивая синхронную работу приемной и передающей части по тактовой частоте.

Использование: в технике секретной связи. Сущность изобретения: с целью повышения криптостойкости передаваемой информации устройство содержит на передающей стороне усилитель 1, АЦП 2, сумматор 3 по модулю два, генератор 4 кодовой последовательности, ЦАП 5, сумматор 6, управляемый ключ 7, хронизатор 8 и пороговый блок 9, на приемной стороне - фильтр 10 низкой частоты, АЦП 11, сумматор 12 по модулю два, генератор 13 кодовой последовательности, ЦАП 14, узкополосный фильтр 15 и формирователь 16 сигналов тактовой синхронизации. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. УСТРОЙСТВО СЕКРЕТНОЙ СВЯЗИ, содержащее на передающей стороне усилитель, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), сумматор, к первому входу которого подключен выход хронизатора, и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), а на приемной стороне АЦП, ЦАП и фильтр низкой частоты (ФНЧ), отличающееся тем, что введены на передающей стороне генератор кодовой последовательности, сумматор по модулю два, управляемый ключ и пороговый блок, к входу которого и входу АЦП подключены соответственно первый и второй выходы усилителя, при этом выход АЦП и выход генератора кодовой последовательности подключены к первому и второму входам сумматора по модулю два, первый выход которого подключен к входу генератора кодовой последовательности, а второй выход сумматора по модулю два через ЦАП подключен к второму входу сумматора, выход которого и выход порогового блока подключены соответственно к первому и второму входам управляемого ключа, а на приемной стороне сумматор по модулю два, генератор кодовой последовательности и последовательно соединенные узкополосный фильтр и формирователь сигналов тактовой синхронизации, при этом выход управляемого ключа через канал связи соединен с входами узкополосного фильтра и ФНЧ, выход которого подключен к входу АЦП, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому входу сумматора по модулю два и входу генератора кодовой последовательности, выход которого подключен к второму входу сумматора по модулю два, выход которого соединен с входом ЦАП. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что генератор кодовой последовательности выполнен в виде регистра сдвига, N выходов которого соединены с первыми входами N сумматоров по модулю два, вторые входы которых соединены соответственно с N выходами ключевого коммутатора, при этом выходы N сумматоров по модулю два подключены к входам мажоритарного элемента, выход которого, а также вход регистра сдвига являются соответственно выходом и входом генератора кодовой последовательности.