Патент на изобретение №2204886

(54) СПОСОБ ШИФРОВАНИЯ С ИСПРАВЛЕНИЕМ ОШИБОК КАНАЛА СВЯЗИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к способу шифрования с исправлением ошибок канала связи, к устройству для его осуществления. Технический результат – обеспечение скрытой и помехоустойчивой связи в устройствах передачи информации. Это достигается тем, что на передающей стороне гаммой шифра заполняют ключевую матрицу, которую перемножают с вектором данных, а на приемной стороне сортируют элементы полученного кодового вектора в соответствии с порядком десятичного представления столбцов ключевой матрицы и из получившегося кодового вектора выколотого кода, дуального к коду Хэмминга с проверками на четность, выделяют кодовые векторы выколотого кода, дуального к коду Хэмминга, заменяют “0” на “1”, “1” на “-1”, выколотые координаты на “0”, после чего к получившимся кодовым векторам применяют преобразование Адамара, векторы коэффициентов поэлементно складывают, из получившегося вектора выбирают максимальное значение, сравнивают с пороговым значением. Устройство содержит на передающей стороне генератор ключа, блок формирования ключевой матрицы, шифрующий блок, блок формирования информационного вектора, блок формирования порождающей матрицы, а на приемной стороне блок сортировки элементов вектора, блок формирования ключевой матрицы, генератор ключа, блок замены элементов кодового вектора, блок умножения кодового вектора на матрицу Адамара, блок формирования матрицы Адамара, блок принятия решения, блок формирования порождающей матрицы, блок обратного преобразования. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области кодирования и шифрования информации и может быть использовано в устройствах передачи информации для обеспечения скрытой и помехоустойчивой связи.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, заключающийся в зашифровании на передающей стороне данных, разбитых на 64-разрядные блоки путем поразрядного суммирования по модулю 2 в сумматоре с гаммой шифра и в расшифровании данных на приемной стороне путем суммирования блоков зашифрованных данных поразрядно по модулю 2 в сумматоре с блоками гаммы шифра [1].

Недостатком способа является низкая помехозащищенность.

Требуемый технический результат заключается в повышении помехозащищенности.

Требуемый технический результат достигается тем, что в способ, заключающийся в зашифровании данных на передающей стороне путем суммирования с гаммой шифра и расшифровании данных на приемной стороне, вводят на передающей стороне заполнение гаммой шифра ключевой матрицы, которую перемножают с вектором данных, а на приемной стороне сортируют элементы полученного кодового вектора в соответствии с порядком десятичного представления столбцов ключевой матрицы и из получившегося кодового вектора выколотого кода, дуального к коду Хэмминга, заменяют “0” на “1”, “1” на “-1”, выколотые координаты на “0”, после чего к получившимся кодовым векторам применяют преобразование Адамара, векторы коэффициентов поэлементно складывают, из получившегося вектора выбирают максимальное значение, сравнивают с пороговым значением и ставят в соответствие вектор данных, который был зашифрован на передающей стороне.

Известно устройство, содержащее на передающей стороне последовательно соединенные источник информации, блок ввода, шифрующий блок, распределитель и выходной блок, а на приемной стороне последовательно соединенные входной блок, распределитель, наборный блок, дешифратор и выходной блок, соединенный с потребителем информации [2].

Недостатком устройства является низкая помехозащищенность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее на передающей стороне последовательно соединенные источник информации и шифратор, а также генератор случайных чисел и рандомизатор, выходы которых соединены с соответствующими входами шифратора, а на приемной стороне последовательно соединенные дешифратор и получатель информации, а также канал связи, входы которого соединены с выходами шифратора и генератора ключа, а выход соединен с входом дешифратора [3].

Недостатком устройства является низкая помехозащищенность.

Требуемый технический результат заключается в повышении помехозащищенности.

Требуемый технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее на передающей стороне генератор ключа и шифрующий блок, введены на передающей стороне блок формирования ключевой матрицы, вход которого является выходом генератора ключа, а выход является первым входом шифрующего блока, блок формирования информационного вектора, первый вход которого является информационным входом устройства, другой вход которого соединен с выходом блока формирования порождающей матрицы, а выход которого соединен со вторым входом шифрующего блока, вход которого соединен с выходом шифрующего блока, а выход соединен с каналом связи, а на приемной стороне последовательно соединенные блок сортировки элементов вектора, другой вход которого соединен с выходом блока формирования ключевой матрицы, вход которого соединен с выходом генератора ключа, блок замены элементов кодового вектора, блок умножения кодового вектора на матрицу Адамара, другой вход которого соединен с выходом блока формирования матрицы Адамара, блок принятия решения, другой вход которого соединен с выходом блока формирования порождающей матрицы, блок обратного преобразования, выход которого является информационным выходом устройства.

Анализ научно-технической литературы показал, что до даты подачи заявки отсутствовали способы и устройства с указанной выше совокупностью признаков. Следовательно, предложение отвечает требованию новизны.

Кроме того, требуемый результат достигается всей введенной совокупностью признаков, которая именно в таком сочетании в известной научной и технической литературе не была обнаружена. Следовательно, предложение отвечает требованию изобретательского уровня.

При этом порядок выполнения действий способа и конструкция всех элементов устройства раскрыты до уровня, позволяющего выполнять стандартное инженерное проектирование и изготовление. Следовательно, предложение отвечает требованию промышленной применимости.

Примером реализации способа может служить следующее устройство.

На чертеже представлена структурная схема шифрующего устройства.

Шифрующее устройство содержит на передающей стороне последовательно соединенные генератор 1 ключа, блок 2 формирования ключевой матрицы, шифрующий блок 3, другой вход которого соединен с выходом блока 4 формирования информационного вектора, первый вход которого соединен с выходом блока 5 формирования порождающей матрицы, второй вход является информационным входом устройства, выход которого соединен с входом канала связи, а на приемной стороне устройство содержит последовательно соединенные блок 6 сортировки элементов вектора, другой вход которого соединен с выходом блока 7 формирования ключевой матрицы, вход которого соединен с выходом генератора 8 ключа, блок 9 замены элементов кодового вектора, блок 10 умножения кодового вектора на матрицу Адамара, другой вход которого соединен с выходом блока 11 формирования матрицы Адамара, блок 12 принятия решения, другой вход которого соединен с выходом блока 13 формирования порождающей матрицы, блок 14 обратного преобразования, выход которого является информационным выходом устройства.

Генераторы 1 и 8 могут быть выполнены в виде стандартных генераторов [4] , блоки 2 и 7 могут быть выполнены в виде рекуррентных регистров сдвига [5], скоммутированных с ПЗУ, информация для программирования которых приведена при описании работы устройства, остальные блоки – в виде ПЗУ, информация для программирования которых приведена в [6, 7] и при описании примера реализации способа.

Способ шифрования с исправлением ошибок канала связи заключается в следующем.

На передающей стороне в генераторе 1 вырабатывается рекуррентная последовательность, состоящая из 0 и 1, которая поступает в блок 2, где формируется прямоугольная ключевая матрица nm, состоящая из невырожденной матрицы nn и дополнения до прямоугольной матрицы. В блоке 5 формируется порождающая матрица R размерностью nm какого-либо кода, например кода Рида-Маллера [7], которая поступает в блок 4, в котором каждому символу (команде) сообщения взаимно однозначно ставится в соответствие столбец порождающей матрицы R. В результате формируется информационный вектор длины n, который в блоке 3 перемножается с ключевой матрицей nm, в результате чего формируется кодовый вектор длины m, который поступает в канал связи.

На приемной стороне в блоке 6 происходит расстановка элементов кодового вектора в соответствии с порядком десятичного представления столбцов ключевой матрицы и из получившегося кодового вектора выколотого кода, дуального к коду Хэмминга с проверками на четность, выделяют кодовые векторы выколотого кода, дуального к коду Хэмминга. В блоке 9 производится замена “0” на “1”, “1” на “-1”, выколотых координат на “0”. Полученные векторы поступают в блок 10, на другой вход которого поступает матрица Адамара [7], сформированная в блоке 11. В блоке 10 производится умножение векторов на матрицу Адамара, после чего векторы побитно складываются и полученный вектор поступает в блок 12, на другой вход которого поступает порождающая матрица R, сформированная в блоке 13 (блок 13 аналогичен блоку 5). В блоке 12 наибольшему значению весового коэффициента элемента полученного вектора ставится в соответствие столбец порождающей матрицы R, которым был заменен символ (команда) сообщения. Полученный информационный вектор поступает в блок 14, в котором производится обратное преобразование информационного вектора в символ (команду) сообщения.

Таким образом, благодаря введению дополнительных операций существенно расширяются возможности способа, поскольку обеспечивается передача информации с высокой помехозащищенностью.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. ГОСТ 28147-89.

2. Копничев Л.Н. Принципы построения аппаратуры для передачи дескретной информации. – М., Связь, 1972, с. 52, 72.

3. Месси Дж. Л. Введение в современную криптологию. ТИИЭР, т.76, май 1988, с. 27 – прототип.

4. Лидл Р., Нидеррайтер Г. Конечные поля. Т. 2., – Мир, 1988.

5. Блейхут Р. Теория и практика кодов, контролирующих ошибки. – М., Мир, 1984.

6. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. – М., Наука, 1988.

7. Мак-Вильямс и др. Теория кодов, исправляющих ошибки. – М., Связь, 1979.

Формула изобретения

1. Способ шифрования с исправлением ошибок канала связи, заключающийся в зашифровании на передающей стороне данных путем поразрядного суммирования по модулю 2 с гаммой шифра и в расшифровании данных на приемной стороне, отличающийся тем, что на передающей стороне гаммой шифра заполняют ключевую матрицу, которую перемножают с вектором данных, а на приемной стороне сортируют элементы полученного кодового вектора в соответствии с порядком десятичного представления столбцов ключевой матрицы и из получившегося кодового вектора выколотого кода, дуального к коду Хемминга с проверками на четность, выделяют кодовые векторы выколотого кода, дуального к коду Хемминга, заменяют “0” на “1”, “1” на “-1”, выколотые координаты на “0”, после чего к получившимся кодовым векторам применяют преобразования Адамара, векторы коэффициентов поэлементно складывают, из получившегося вектора выбирают максимальное значение, сравнивают с пороговым значением.

2. Устройство для шифрования с исправлением ошибок канала связи, содержащее на передающей стороне генератор ключа и цифрующий блок, отличающееся тем, что дополнительно введены на передающей стороне блок формирования ключевой матрицы, вход которого является выходом генератора ключа, а выход является первым входом шифрующего блока, блок формирования информационного вектора, первый вход которого является информационным входом устройства, другой вход которого соединен с выходом блока формирования порождающей матрицы, а выход – со вторым входом шифрующего блока, выход которого соединен с каналом связи, а на приемной стороне – последовательно соединенные блок сортировки элементов вектора, другой вход которого соединен с выходом блока формирования ключевой матрицы, вход которого соединен с выходом генератора ключа, блок замены элементов кодового вектора, блок умножения кодового вектора на матрицу Адамара, другой вход которого соединен с выходом блока формирования матрицы Адамара, блок принятия решения, другой вход которого соединен с выходом блока формирования порождающей матрицы, блок обратного преобразования, выход которого является информационным выходом устройства.

РИСУНКИ

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

Дата прекращения действия патента: 20.12.2003

Извещение опубликовано: 10.03.2006 БИ: 07/2006