способ шифрования с исправлением ошибок канала связи и устройство для его осуществления

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.

Описание изобретения к патенту

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.