УСТРОЙСТВО САМОЗАЩИЩЕННОГО ИНФОРМИРОВАНИЯ Российский патент 2016 года по МПК G06F21/60 G06F7/494 

Изобретение относится к области информатики и может быть использовано для информационного обеспечения в различных сферах интеллектуальной деятельности человека, в том числе в кибернетических, информационных, вычислительных и телемеханических системах, системах связи, дистанционного управления и контроля.

Информация в данных системах подлежит обработке, кодированию, передаче, хранению, сжатию и защите от помех и несанкционированного доступа с использованием многообразия известных принципов, методов, алгоритмов и устройств их реализации.

В зависимости от эффективности защиты информации известные коды подразделяются на незащищенные и защищенные.

К незащищенным кодам относятся коды, в которых отсутствует какая-либо защита их элементов от воздействия помех и несанкционированного доступа. Информирование, основанное на использовании данных кодов, является также незащищенным.

В этом случае в системах передачи информации из-за воздействия различных факторов (в первую очередь помех, действующих в канале связи) происходит искажение информации, т.е. вместо, например, символа “1” принимается символ “0”, и наоборот, что порождает ложную информацию.

Для повышения достоверности информационного обеспечения применяют специальные методы, основанные на введении избыточности в его кодовое представление.

В этом случае защищенное информирование, в отличие от незащищенного, основано на добавлении к информационным элементам кода избыточных или контрольных символов или элементов, обеспечивающих построение помехоустойчивого или корректирующего кода, т.е. кода, обнаруживающего и исправляющего ошибки. При этом защищенное информирование обеспечивает повышение его достоверности, надежности и качества с помощью введения дополнительных затрат, отрицательно влияющих на его экономические показатели, определяемые понижением информативности каждого элемента кода из-за увеличения их числа и, следовательно, избыточности, приводящей к увеличению длины кодовых комбинаций, времени передачи информации, снижению скорости ее передачи и, следовательно, эффективности использования канала связи.

Устранение указанных недостатков основано на использовании многообразия помехоустойчивых кодов, из которых оптимальные известны под названием коды Хемминга (О.А. Акулов, Н.В. Медведев. Информатика. Москва. Издательство. "Омега". 2005. Стр. 470).

Для сравнения, в качестве примера, в таблице 1 приведены четырехэлементный двоично-десятичный код незащищенного информирования и его вариант защищенного информирования в виде оптимального семиэлементного кода, в котором на каждые четыре информационных символов использовано дополнительно математически обоснованно минимальное число избыточных или контрольных символов, в данном случае равное трем. Данный код известен под названием код Хемминга, является оптимальным помехоустойчивым кодом, так как содержит минимальное количество избыточных контрольных символов или элементов.

Кроме этого, для помехоустойчивых кодов запреты информации и информационного обеспечения характерным является также необходимость использования дополнительно программного обеспечения, алгоритмов определения по значениям информационных элементов значений контрольных символов и поиска наличия и отсутствия ошибок от воздействия помех.

Учитывая сказанное, известное многообразие кодов, принципов кодирования и устройств их реализации обеспечивают две разновидности информационного обеспечения: незащищенное и защищенное.

С целью устранения их недостатков для сохранении защищенного информирования, обеспечения информационной безопасности и оптимизации экономических показателей предложено устройство самозащищенного информирования.

В этом случае самозащита информации обеспечивает улучшение экономических показателей передачи информации, так как не требуется дополнительного для этого времени из-за отсутствия кодовой избыточности и программного обеспечения, что способствует сжатию информации, повышению скорости ее передачи и повышению эффективности использования канала связи.

Особенностью самозащищенного информирования является то, что кодирование производится непосредственно самозащищенным кодом, благодаря его самоорганизации, без проведения анализа содержимого текста или сообщения, без определения вероятностей появления их элементов, без введения алгоритмического определения значений контрольных элементов и специализации технических средств и устройств их реализации.

В этой связи устройство самозащищенного информирования основано на представлении информации (букв, символов, цифр, знаков) самозащищенным кодом, обладающим свойством самоорганизации его составляющих и их значений.

Самозащещенный код условно представим символом S, каждая кодовая комбинация которого состоит из трех составляющих S₁, S₂ и S₃, содержащих соответственно n¹, n² и n³ элементов, с общей их суммой n=n¹+n²+n³, образующих в своей совокупности диапазон пространственно-временного изменения расположения и величины информационного содержания второй или средней составляющей.

Особенностью данного кода является то, что при равенстве значений параметров элементов в каждой его составляющей характеризует отсутствие искажения от воздействия помех и несанкционированного доступа, при неравенстве их - наличие искажения.

Технический результат заключается в аппаратной реализации самоорганизации самозащищенного информирования, которое содержит 1 - генератор тактовых импульсов ГТИ; 2 - электронный ключ ввода тактовых импульсов К; 3 - переключатель тактовых импульсов ПТИ; 4 - устройство ввода данных УВД; 5 - устройство регистрации ввода данных УРВД, содержащее регистратор R(x); 6 - логический блок формирования самозащищенного кода ЛБФСК; 7 - формирователь импульсного кодирования самозащищенного информирования ФИКСИ; 8 - формирователь потенциального кодирования самозащищенного информирования ФПКСИ; 9 - формирователь гармонического кодирования самозащищенного информирования ФГКСИ, образующие, соответственно, импульсный код самозащищенного информирования ИКСИ, потенциальный код самозащищенного информирования ПКСИ, гармонический код самозащищенного информирования ГКСИ, являющиеся составными частями общего для них носителя самозащищенного информирования НСИ; 10 - линия связи ЛС; 11 - устройство приема самозащищенного кода УПСК; 12 - устройство вывода информации УВИ.

На фиг. 1 приведена блок-схема системы самозащищенного информирования.

На фиг. 2 и фиг. 3 приведены варианты графического изображения многовариантного ввода данных самозащищенного информирования.

На фиг. 4 приведена структурная схема системы самозащищенного информирования.

С целью увеличения эффективности защиты информации от помех и несанкционированного доступа, расширения возможностей информационной безопасности предложено многовариантное ее представление самозащищенным кодом.

Началом самоорганизации формирования самозащищенного кода является подача кодируемой информации х в устройство ввода данных УВД, которое реализует сетевое управление вводом данных и представляет собой решетку из упорядоченного расположения m V-образно изогнутых управляющих шин с числом узлов их пересечений К, определяемым по закону комбинаторики числом сочетаний из m по два (К=С_m ²), с их пространственным расположением, геометрически представляемых в виде треугольника (Фиг. 2). В этом случае информационность устройства ввода данных X равна коммуникационности его решетки X=К.

При изменении пространственного расположения узлов решетки ввода данных ее можно использовать многовариантно, математически определяемое факториалом число перестановок узлов решетки W=К!=X!=С_m ² (Фиг. 2а).

Например, при m=5 получим К=С₅ ²-10, X=С₅ ²=10, число вариантов ввода одних и тех же данных равно W=10!=3628800. Из данного числа вариантов на Фиг. 3, в качестве примера, приведены четыре варианта пространственного расположения данных по узлам решетки.

Другой особенностью устройства самозащищенного информирования является то, что при незначительном увеличении числа управляющих шин m устройства ввода данных, например, всего лишь на единицу, т.е. m=5+1=6, К=С₆ ²=15, X=С₆ ²=15 (Фиг. 2б), число вариантов пространственного расположения одних и тех же данных по узлам решетки будет значительно увеличено и равно W=15!=1307674368000, что обеспечивает возможность получения не только достаточно высокой эффективности защиты информации от воздействия помех и несанкционированного доступа, но и увеличение информационной безопасности.

Началом самоорганизации самозащищенного информирования является ввод информации х в узел решетки устройства ввода данных. Независимо от его пространственного расположения ее ввод осуществлен подачей сигнала через два его разделительных диодов на соединенные с ними две пересекающиеся V-образные шины (Фиг. 2; Фиг. 3; Фиг. 4) с последующей регистрацией снимаемых с них двух импульсов соответствующими двумя триггерами регистра R(x) Фиг. 4. Порядковые номера данных импульсов равны порядковым номерам шин устройства ввода данных.

С выходов триггеров регистра R(x) сигналы поступают на входы логического элемента ИЛИ1 и логических элементов И логического блока формирования самозащищенного кода ЛБФСК (Фиг. 4).

С выхода логического элемента ИЛИ1 сигнал поступает на электронный ключ К для его открытия и ввода тактовых импульсов с генератора тактовых импульсов ГТИ на их переключатель ПТИ.

Принципиальная схема логического блока формирования самозащищенного кода ЛБФСК содержит логический элемент ИЛИ1, для примера, с m=5 входами, для открытия электронного ключа К и ввода m+1 тактовых импульсов с генератора тактовых импульсов ГТИ на их переключатель ПТИ; m логических двухвходовых элементов И для управления функционированием логического элемента ИЛИ2, обеспечивающим формирование состава самозащищенного кода. При этом количество входов каждого логического элемента ИЛИ1 и ИЛИ2 равно m, что соответствует количеству первых тактовых импульсов m из m+1, вводимых с их генератора на их переключатель. Последний тактовый импульс с переключателя тактовых импульсов поступает на управляющий вход электронного ключа К для его закрытия и на вторые входы триггеров регистра ввода данных R(x) для их сброса в исходное нулевое состояние.

Формирование состава самозащищенного кода осуществлено подачей импульсов с выходов триггеров регистра R(x) и переключателя тактовых импульсов ПТИ на входы двухвходовых логических элементов И, соединенных своими выходами со входами логического элемента ИЛИ2 логического блока формирования самозащищенного кода ЛБФСК.

Логический элемент ИЛИ2 является общим для формирования носителей самозащищенного информирования, общим для формирования двух снимаемых с его выхода импульсов, обеспечивающих самоорганизацию трех составляющих S₁, S₂ и S₃ для импульсного, потенциального или гармонического самозащищенных кодов ИКСИ, ПКСИ и ГКСИ (Фиг. 4, таблица 1), значения параметров которых функционально взаимосвязаны с пространственным расположением узлов решетки ввода данных.

Для самозащищенного информирования информация представлена, по выбору одной из трех разновидностей самозащщищенного кода: ИКСИ, ПКСИ и ГКСИ, и поступает на вход линии связи и далее через устройство приема самозащищенного кода УПСК на вход устройства вывода данных УВД.

При передаче информации отсутствие изменения значений элементов в каждой составляющей самозащищенного кода свидетельствует об отсутствии ее искажения.

Таким образом, особенностью самозащищенного информирования является то, что кодирование информации производится непосредственно, благодаря самоорганизации ее самозащищенного кода, без проведения анализа содержимого текста или сообщения, без определения вероятностей появления их элементов, без введения избыточности и, следовательно, алгоритмического определения значений контрольных элементов и специализации технических средств и устройств их реализации.

Изобретение относится к области защиты информатики. Технический результат - увеличение эффективности защиты информации от помех и несанкционированного доступа. Устройство защищенного информирования содержит: генератор тактовых импульсов, электронный ключ ввода тактовых импульсов, переключатель тактовых импульсов, устройства ввода и вывода информации, устройство регистрации ввода данных, регистратор с возможностью запоминания их значений состояниями триггеров "включено" и "выключено", логический блок формирования кода, линию связи, устройство приема кода; устройство вывода информации; при этом устройство наделено функцией формирования самозащищенного кода, каждая кодовая комбинация которого состоит из трех составляющих S₁, S₂ и S₃, содержащих соответственно n¹, n² и n³ элементов, с общей их суммой n=n¹+n²+n³, образующих в своей совокупности диапазон пространственно-временного изменения расположения и величины информационного содержания второй, средней, составляющей; самоорганизация процесса формирования самозащищенного кода обеспечена реализацией сетевого управления информационными коммуникациями по закону комбинаторики устройства ввода данных, содержащего решетку информационных коммуникаций из пересекающихся m V-образно изогнутых шин с числом узлов их пересечений и, соответственно, их коммуникаций К, равным числу сочетаний из m по два, , пространственно расположенных в виде треугольника и их изгибов вдоль его основания; при отсутствии искажения от воздействия помех и несанкционированного доступа имеем равенство значений параметров элементов каждой составляющей самозащищенного кода, при наличии искажения - их неравенство. 4 ил., 2 табл.

Устройство защищенного информирования, содержащее генератор тактовых импульсов, электронный ключ ввода тактовых импульсов, переключатель тактовых импульсов, устройства ввода и вывода информации, устройство регистрации ввода данных, регистратор с возможностью запоминания их значений состояниями триггеров "включено" и "выключено", логический блок формирования кода, линию связи, устройство приема кода, устройство вывода информации, отличающееся тем, что защита информации от воздействия помех и несанкционированного доступа проводится непосредственно, без осуществления анализа содержимого текста или сообщения, без определения вероятностей появления их элементов, без введения избыточности и алгоритмического определения значений контрольных символов или элементов, без использования технических средств их реализации, предложен новый вид защиты информации, наделенной свойством самозащиты, самосохранения с самоорганизацией процесса формирования ее самозащищенного кода, который условно представим символом S, каждая кодовая комбинация которого состоит из трех составляющих S₁, S₂ и S₃, содержащих соответственно n¹, n² и n³ элементов, с общей их суммой n=n¹+n²+n³, образующих в своей совокупности диапазон пространственно-временного изменения расположения и величины информационного содержания второй, средней, составляющей; самоорганизация процесса формирования самозащищенного кода обеспечена реализацией сетевого управления информационными коммуникациями по закону комбинаторики устройства ввода данных, содержащего решетку информационных коммуникаций из пересекающихся m V-образно изогнутых шин с числом узлов их пересечений и, соответственно, их коммуникаций К, равным числу сочетаний из m по два, , пространственно расположенных в виде треугольника и их изгибов вдоль его основания; при отсутствии искажения от воздействия помех и несанкционированного доступа имеем равенство значений параметров элементов каждой составляющей самозащищенного кода, при наличии искажения - их неравенство; началом формирования и самоорганизации самозащищенного кода является ввод информации x в соответствующий узел решетки устройства ввода данных с последующей подачей сигнала, через два его разделительные диоды, на соединенные с ними две пересекающиеся V-образно изогнутые шины с регистрацией снимаемых с них двух импульсов двумя триггерами регистра R(x), порядковые номера которых и снимаемых с них импульсов равны порядковым номерам шин устройства ввода данных; с выходов триггеров регистра R(x) сигналы поступают на входы логического элемента ИЛИ1 и двухвходовых логических элементов И логического блока формирования самозащищенного кода; с выхода логического элемента ИЛИ1 сигнал поступает на электронный ключ для ввода тактовых импульсов с генератора тактовых импульсов на их переключатель; блок формирования состава кода самозащищенного информирования содержит m двухвходовых логических элементов И, выходы которых соединены с соответствующими m входами логического элемента ИЛИ2, на выходе которого при поступлении m тактовых импульсов с переключателя тактовых импульсов на логический блока формирования самозащищенного кода происходит образование двух импульсов, обеспечивающих формирование структуры самозащищенного кода из трех составляющих, аналогичных трем его разновидностям: импульсного, потенциального и гармонического, образующих в совокупности состав носителя самозащищенного информирования; логический блок формирования состава кода самозащищенного информирования содержит логический элемент ИЛИ1 с m входами, соединенными с выходами m триггеров устройства регистрации ввода данных; выход данного логического элемента соединен с управляющим входом открытия электронного ключа для подачи тактовых импульсов с их генератора на их переключатель; логический блок формирования состава кода самозащищенного информирования содержит m двухвходовых логических элементов И, соединенных своими первыми входами с m выходами переключателя тактовых импульсов, своими вторыми входами - с первыми выходами соответствующих триггеров регистра входной информации; при поступлении m+1 тактовых импульсов с их генератора на их переключатель происходит подача управляющего сигнала с его последнего m+1 вывода на управляющий вход ключа закрытия их подачи и на вторые входы всех триггеров регистра входной информации для их сброса в нулевое, исходное или нерабочее состояние; повышение эффективности защиты информации самозащищенного информирования и увеличение ее информационной безопасности обеспечено многовариантным изменением пространственного расположения вводимых данных по узлам решетки устройства ввода данных, математически представляемых законами комбинаторики: ее коммуникационность - законом сочетания , многовариантность - законом перестановок W=K!, где символ ! - символ факториала математического представления перестановок.