Патент на изобретение №2331116

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШИФРОВАНИЯ В.П. СИЗОВА

(57) Реферат:

Изобретение относится к шифровальной технике и может быть использовано при производстве шифровальных машин. Техническим результатом изобретения является повышение криптографической защиты устройств для шифрования. Как минимум один диск с токопроводящими накладками, подвижно соединенными с токопроводящими контактами, расположен на оси с возможностью вращения со скоростью, определяемой законом периодической функции. Исходное положение диска является функцией скорости его вращения по закону периодической функции. 3 ил.

Изобретение относится к шифровальной технике и может быть использовано при производстве шифровальных машин.

Известны электромеханические шифровальные машины “Энигма” с использованием контактных колес (дисков) (Роберт Черчхаус. Коды и шифры. Юлий Цезарь, “Энигма” и Интернет. OOO Издательство “Весь мир”, М., 2005, 302 с., редактор Парфентьев К.А., стр.145).

Однако они обладают достаточно низкой с учетом современного развития вычислительной техники криптографической защитой, так как выполнены с фиксированным углом поворота контактных колес (дисков). Последнее облегчает криптоаналитикам несанкционированное дешифрование передаваемой информации.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является устройство для шифрования, содержащее как минимум один расположенный на оси диск с токопроводящими накладками, подвижно соединенными с токопроводящими контактами, выполненный с возможностью вращения со скоростью, определяемой законом периодической функции (GB №828445, кл. G09C 1/08, 1960).

В известном устройстве для шифрования движение диска является шаговым с фиксированной остановкой на одних и тех же участках, что облегчает взлом информации.

Технический результат заключается в повышении криптографической защиты устройства для шифрования.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для шифрования, содержащем как минимум один расположенный на оси диск с токопроводящими накладками, подвижно соединенными с токопроводящими контактами, выполненный с возможностью вращения со скоростью, определяемой законом периодической функции, согласно изобретению исходное положение диска является функцией скорости его вращения по закону периодической функции.

На фиг.1 представлена общая схема симметричного шифрования; на фиг.2 – устройство для шифрования, блок-схема; на фиг.3 – диск. Схема симметричного шифрования (фиг.1) поясняет процессы с применением устройства для шифрования.

Исходное незашифрованное сообщение НС подвергается шифрованию в соответствии с алгоритмом шифрования А_ш., в результате чего оно трансформируется в зашифрованное сообщение ЗС.

Зашифрованное сообщение ЗС подвергается преобразованию в незашифрованное сообщение НС с помощью алгоритма дешифрования А_дш. Процессы шифрования и дешифрования (шифрования по ГОСТ 28147-89) происходят при помощи одного и того же ключа К, не зависящего от шифруемого сообщения.

Устройство для шифрования (фиг.2) включает устройство ввода 1, на которое подается незашифрованное сообщение НС и в котором оно преобразуется в данные Д (сообщение в виде, пригодном для обработки автоматическими средствами – ГОСТ 15971-90).

Данные Д посредством зафиксированных в пространстве механических контактов (иголок) (на чертеже не показаны) поступают на диск (дисковый шифратор) 2, соединенный механической передачей вращательного движения с устройством 3.

Переходя с одной стороны диска 2 (с накладок H1 и Н2) на другую (на пластины П1 и П2), данные Д преобразуются в зашифрованные данные ЗД и далее также посредством неподвижно закрепленных механических контактов (иголок) поступают на устройство вывода 4, которое трансформирует их в зашифрованное сообщение ЗС для передачи получателю.

Устройство 3 устанавливает ключ – исходное угловое положение диска перед началом шифрования, и приводит диск 2 при помощи механической передачи вращательного движения во вращение со скоростью, изменяющейся по закону периодической функции.

Механические передачи могут быть ременными, зубчато-ременными, цепными, зубчатыми и червячными.

Диск 2 (фиг.3) с одной стороны имеет изолированные друг от друга токопроводящие накладки H1 и Н2, электрически соединенные с находящимися на другой стороне токопроводящими накладками в виде круглых плоских пластин П1 и П2.

Данные (электрический сигнал) на токопроводящие накладки H1 и Н2 поступают и снимаются с пластин П1 и П2 с другой стороны диска 2 с помощью неподвижно зафиксированных в пространстве контактов (иголок). Шифрование информации происходит следующим образом.

Перед началом шифрования диск 2 при помощи устройства 3 устанавливается в начальное (исходное) положение. Незашифрованное сообщение НС подается на устройство ввода 1, данные Д с которого посредством зафиксированных в пространстве механических контактов (иголок) поступают на накладки H1 и Н2 диска 2.

С началом шифрования диск 2 приводится во вращение устройством 3 со скоростью, изменяющейся по закону периодической функции.

С накладок H1 и Н2 данные Д поступают на электрически соединенные с ними и находящиеся на другой стороне диска 2 пластины П1 и П2 и уже с них в виде зашифрованных данных 3Д через зафиксированные в пространстве механические контакты (иголки) поступают на устройство вывода 4 для передачи получателю сообщения.

Дешифрование зашифрованного сообщения происходит аналогичным образом в обратном порядке.

Зашифрованное сообщение ЗС поступает на устройство вывода 4, которое трансформирует его в зашифрованные данные ЗД и направляет через зафиксированные в пространстве механические контакты (иголки) на токопроводящие накладки в виде круглых плоских пластин П1 и П2 диска 2. За счет того, что пластины П1 и П2 электрически соединены с находящимися на другой стороне диска 2 накладками H1 и Н2, с последних также при помощи механических контактов (иголок) снимаются данные Д в виде электрического сигнала и, таким образом, происходит дешифрование зашифрованных данных. Данные Д с накладок H1 и Н2 попадают на устройство ввода 1, где преобразуются в исходное состояние, которое имеет вид незашифрованного сообщения НС.

При этом важно, чтобы начальное угловое положение диска 2 и скорость его вращения при дешифровании зашифрованных данных ЗД точно соответствовали начальному угловому положению диска 2 и скорости его вращения при шифровании данных Д.

В общем случае принцип построения шифра (совокупности обратимых преобразований множества возможных открытых данных на множество возможных зашифрованных данных, осуществляемых по определенным правилам с применением ключей – ГОСТ 28147-89) всегда предполагает множество вариантов его реализации, и для конкретных случаев использования шифра выбирается определенный вариант. Совокупность данных, определяющих конкретное преобразование шифра из множества возможных, называется ключом.

Таким образом, для дешифрования зашифрованного сообщения необходимо знать принцип построения шифра (алгоритмы преобразования шифруемой информации), а затем определить ключ.

Ключ – конкретное секретное состояние некоторых параметров алгоритма криптографического преобразования данных, обеспечивающее выбор одного преобразования из совокупности всевозможных для данного алгоритма преобразования (ГОСТ 28147-89).

Изменение ключа приводит к изменению зашифрованного сообщения.

Очевидно, что чем больше вариантов ключей возможно, тем более трудным для дешифрования является зашифрованное на устройстве для шифрования информационное сообщение. Характерной чертой устройств для шифрования с электромеханическими дисками (колесами) является то, что они работают по схеме симметричного шифрования, то есть шифрование и расшифровка данных осуществляются одинаково.

Чтобы расшифровать зашифрованные данные, получателю необходимо знать ключ – исходные угловые положения дисков (колес) перед началом шифрования.

В предлагаемом техническом решении угол поворота диска, в отличие от прототипа, не является фиксированным, а вследствие вращения со скоростью, определяемой законом периодической функции, достаточно неопределенным. Последнее снижает необходимость в частой смене внутренних установок устройства для шифрования, а на практике делает это излишним.

Очевидно, что неравномерная скорость вращения дисков (по закону периодической функции) затрудняет определение ключа и, таким образом, повышает криптографическую защиту, способность противостоять попыткам постороннего лица восстановить (дешифровать) открытый текст по перехваченному шифротексту.

Криптографическая защита дополнительно повышается при замене периодического закона, определяющего скорость вращения диска. В качестве периодической функции скорости вращения диска может быть использовано уравнение волны y=cos(x+x).

Кроме этого, вращение диска может происходить по часовой стрелке, против часовой стрелки, а также как по часовой стрелке, так и против.

Данное изобретение промышленно применимо.

Обеспечить вращение диска со скоростью, определяемой законом периодической функции, возможно, к примеру, применив систему передачи, содержащую находящийся на оси кулачок с криволинейной профильной поверхностью и приводящий его во вращение установленный перпендикулярно оси вращения кулачка шток (толкатель).

Предлагаемое изобретение, обладая повышенной криптографической защитой, найдет широкое применение в условиях все возрастающих информационных потоков, содержащих конфиденциальную информацию.

Формула изобретения

Устройство для шифрования, содержащее, как минимум, один расположенный на оси диск с токопроводящими накладками, подвижно соединенными с токопроводящими контактами, выполненный с возможностью вращения со скоростью, определяемой законом периодической функции, отличающееся тем, что исходное положение диска является функцией скорости его вращения по закону периодической функции.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 14.06.2008

Извещение опубликовано: 20.06.2010 БИ: 17/2010