Устройство для сканирования криптографических символов

Авторы патента:

G09C1 - Способы и устройства, в которых данная последовательность знаков, например обычный текст, переводится в непонятную последовательность знаков перестановкой знаков или групп знаков или заменой их другими знаками и группами в соответствии с заданной системой (пишущие машины для шифрования G09C 3/00)

G06K9/20 - запись изображений

Полезная модель относится к области техники тайнописи и может быть использована в системах защиты конфиденциальной информации, передаваемой по открытым каналам связи, путем перекодирования криптографическими символами конфиденциальных сообщений с обеспечением гарантированной информационной безопасности. Содержит машиночитаемый носитель криптографических символов 12, перфоратор 13 их строки, управляемый элемент подсветки 10, элемент И на два входа 8, ключ 9, блок элементов обратного запоминания 7, первый 5 и второй 6 блоки запоминающих элементов и последовательно соединенные между собой фотоприемник 1, пороговый элемент 2, блок защиты от ложных срабатываний порогового элемента 3 и переключатель 4, что обеспечивает расширение функциональных возможностей и повышение криптографической стойкости передачи конфиденциального сообщения по открытому каналу связи за счет исключения повторения использования искажающих случайных символов.

Согласно критерию Клода Шеннона [1] для обеспечения гарантированного сохранения в тайне смыслового содержания (семантики) передаваемого конфиденциального сообщения по открытому каналу связи необходимо на передающей стороне этого открытого канала связи исказить с помощью шифровального ключа передаваемое конфиденциальное сообщение, а на приемной стороне восстановить с помощью дешифрующего ключа принятое конфиденциальное сообщение. При этом работа ключей шифратора и дешифратора основана на использовании случайных искажающих символов, например, десятичных случайных чисел, объем которых должен быть не меньше объема самого передаваемого конфиденциального сообщения и, кроме того, случайные искажающие символы не должны повторяться.

Известно устройство для сканирования машиночитаемых носителей символов, содержащее источник узконаправленного луча света, системы горизонтального и вертикального наведения продольной оси узконаправленного луча света на непрозрачные объекты, какими являются машиночитаемые непрозрачные носители символов, фоторелейные элементы, матрица запоминающих элементов и управляемый коммутатор запоминающих элементов [2]. При освещении узконаправленным лучом света сканируемого объекта включаются фоторелейные элементы, выходные сигналы которых через управляемый коммутатор поступают на соответствующие запоминающие элементы.

Недостаток известного устройства состоит в его низкой защищенности от ложных срабатываний фоторелейных элементов под действием световых помех.

Наиболее близким известным техническим решением к предлагаемому в качестве прототипа является фотоэлектронный датчик перемещений подвески автомобиля, с нанесенными на подвеску чередующимися светлыми и темными полосами, содержащий управляемый элемент подсветки, элемент И на два входа, ключ, блок элементов обратного запоминания, первый и второй блоки запоминающих элементов и последовательно соединенные между собой фотоприемник, пороговый элемент, блок защиты от ложных срабатываний порогового элемента и переключатель, один выход которого подключен через первый блок запоминающих элементов к входу ключа и к одному входу элемента И, другой выход переключателя подключен через последовательно соединенные между собой второй блок запоминающих элементов и блок элементов обратного запоминания к другому входу элемента И, выход которого связан с управляющими входами ключа и элемента подсветки [3]. При освещении лучом света чередующихся светлых и темных полос, нанесенных на подвеску автомобиля, включаются фоторелейные элементы при движении подвески в прямом и обратном направлениях, выходные сигналы которых через управляемый коммутатор поступают на соответствующие запоминающие элементы для последующего анализа характера движения этой подвески и коррекции ее демпфирующих свойств.

Недостаток прототипа состоит в его ограниченных функциональных возможностях регистрировать только темные и светлые полосы, в то время как криптографические символы имеют сложную графическую конфигурацию. Кроме того, регистрация символов не исключает их повторения, что не отвечает требованиям обеспечения гарантированной криптографической стойкости по вышеупомянутому критерию К.Шеннона.

Целью полезной модели является расширение функциональных возможностей передачи конфиденциальных сообщений по открытым каналам связи путем сканирования не только темных и светлых полос, но и криптографических символов с возможностью приостановки передачи конфиденциального сообщения по открытому каналу связи в случае несовпадения результатов прямого и обратного сканирования, а также другой целью полезной модели является повышение криптографической стойкости передачи конфиденциального сообщения по открытому каналу связи за счет исключения повторения использования искажающих случайных символов путем их перфорирования.

Сущность полезной модели состоит в том, что, кроме известных и общих отличительных признаков, а именно: управляемого элемента подсветки, элемента И на два входа, ключа, блока элементов обратного запоминания, первого и второго блоков запоминающих элементов и последовательно соединенных между собой фотоприемника, порогового элемента, блока защиты от ложных срабатываний порогового элемента и переключателя, один выход которого подключен через первый блок запоминающих элементов к входу ключа и к одному входу элемента И, другой выход переключателя подключен через последовательно соединенные между собой второй блок запоминающих элементов и блок элементов обратного запоминания к другому входу элемента И, выход которого связан с управляющими входами ключа и элемента подсветки.

Новизна полезной модели состоит в том, что предлагаемое устройство для сканирования криптографических символов содержит машиночитаемый носитель криптографических символов и перфоратор строки машиночитаемого носителя криптографических символов, управляющий вход которого подсоединен к выходу ключа, оптическая ось фотоприемника направлена на машиночитаемый носитель криптографических символов, что обеспечивает расширение функциональных возможностей передачи конфиденциальных сообщений по открытым каналам связи путем сканирования не только темных и светлых полос, но и криптографических символов с возможностью приостановки передачи конфиденциального сообщения по открытому каналу связи в случае несовпадения результатов прямого и обратного сканирования, а также обеспечивает повышение криптографической стойкости передачи конфиденциального сообщения по открытому каналу связи за счет исключения повторения использования искажающих случайных символов путем их перфорирования.

Функциональная схема предлагаемого устройства изображена на чертеже, где обозначено:

- 1 - фотоприемник криптографических символов (фотоприемник);

- 2 - пороговый элемент;

- 3 - блок защиты от ложных срабатываний порогового элемента;

- 4 - переключатель;

- 5 и 6 - первый и второй блоки запоминающих элементов;

- 7 - блок элементов обратного запоминания;

- 8 - элемент И на два входа;

- 9 - ключ;

- 10 - управляемый элемент подсветки;

- 11 - источник электрического питания;

- 12 - машиночитаемый носитель криптографических символом;

- 13 - перфоратор строки машиночитаемого носителя криптографических символов;

- 14 - элемент ручного включения переключателя.

На чертеже показано, что в исходном положении выход фотоприемника 1 подключен через пороговый элемент 2 и блок защиты от ложных срабатываний порогового элемента 3 к входу переключателя 4, размыкающий выход которого связан с входом первого блока запоминающих элементов 5. Замыкающий выход переключателя 4 подключен через второй блок запоминающих элементов 6 и блок элементов обратного запоминания 7 к одному входу элемента И 8, другой вход которого связан с выходом первог блока запоминающих элементов бис входом ключа 9. Выход элемента И 8 соединен с управляющими входами ключа 9 и элемента подсветки 10, электрическое питание которого формируется на выходе источника электрического питания 11. Оптическая ось фотоприемника 1 направлена на машиночитаемый носитель криптографических символов 12, окончание строки которых охвачено действием перфоратора 13 для исключения повторного использования этой строки при выполнении криптографических операций. Элемент ручного включения 14 подсоединен к управляющему входу переключателя 4.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. При подсвечивании криптографических символов 12, используемых при искажении (шифрации на передающей стороне и дешифрации на приемной стороне открытого канала связи) передаваемого конфиденциального сообщения элементом подсветки 10 фотоприемник 1 реагирует изменением своего выходного электрического напряжения на контрастное представление конфигурации этих искажающих криптографических символов. За счет электрической энергии источника 11 обеспечивается стабильное освещение элементом подсветки 10 сканируемых искажающих криптографических символов, используемых для (шифрования) кодирования конфиденциального сообщения, передаваемого по открытому каналу связи, и надежное срабатывание пороговых элементов 2, подключенных к выходу фотоприемника 1.

Таким образом, обеспечивается расширение функциональных возможностей сканирующего устройства автоматически регистрировать не только темные и светлые полосы, но и криптографические искажающие символы при работе в условиях возможного плохого освещения этих искажающих сканируемых криптографических символов для шифрования передаваемого закодированного конфиденциального сообщения по открытому каналу связи.

Сформированный выходной сигнал порогового элемента 2 поступает на вход блока защиты от ложных срабатываний 3 для временной задержки на время действия возможных узких импульсных световых помех. С выхода блока 3 сканируемый сигнал проходит через размыкающие контакты переключателя 4 на вход первого блока запоминающих элементов 5 для запоминания его по мере перемещения фотоприемника 1 над строкой сканируемых криптографических символов 12 в одну строну.

После того, как вся строка криптографических элементов 12, составленная из наборов случайных десятичных чисел, была сканирована, то вручную с помощью элемента 14 переключатель 4 переводят в режим сканирования этих же криптографических элементов 12, но в обратном направлении (в обратном порядке).

Выходной сигнал фотоприемника 1 при его перемещении в обратную сторону над сканируемыми криптографическими символами 12 поступает через пороговый элемент 2, блок защиты от ложных срабатываний 3, переключатель 4 и второй блок запоминающих элементов 6 на вход блока элементов обратного запоминания 7. Выходные сигналы первого блока запоминающих элементов 5 и элемента обратного запоминания 7 сравниваются между собой с помощью элемента И 8. При их совпадении этих выходных сигналов блоков 5 и 7 элемент И 8 включается (срабатывает), что свидетельствует об отсутствии ошибок сканировании при прямом и обратном порядке считывании искажающих криптографических символов. Выходной сигнал элемента И 8 включает элемент подсветки для формирования тиккерного (одноразового) светового мигания и включения ключа 9. Тиккерный световой сигнал информирует оператора об успешном сканировании, а включенный ключ 9 обеспечивает передачу сканированной информации для ее последующего использования при выполнении криптографических операциях над передаваемым по открытому каналу связи конфиденциальным сообщением, а также выходной сигнал ключа 9 поступает на управляющий вход перфоратора 13 для его включения. Перфоратор 13 отмечает (пробивает) строку случайных криптографических символов 12, чтобы исключить их повторное возможное использование. При повторном использовании искажающих случайных криптографических символов возможно выявить криптографическому аналитику открытого канала связи закон работы генератора случайных чисел, так как в настоящее время еще не разработан идеальный генератор случайных чисел. Исключение с помощью перфоратора 13 возможности повтора использования случайных чисел 12 для выполнения криптографических операций не дает шанса криптографическому аналитику получить успешный результат, что и обеспечивает повышение криптографической стойкости передачи конфиденциального сообщения по открытому каналу связи.

Приведение в исходное состояние функциональной схемы может быть реализовано путем кратковременного отключения электрического питания сканирующего устройства.

Промышленная осуществимость полезной модели обосновывается тем, что в ней используются известные в аналоге [2] и прототипе [3] узлы и блоки по своему прямому функциональному назначению. В организации - заявителе разработана в 2011 году модель образца устройства.

Положительный эффект от использования полезной модели состоит в том, что расширяются функциональные возможности устройства за счет сканирования не только светлых и темных полос, но и криптографических символов в условиях плохого освещения этих криптографических символов, кроме того, при использовании полезной модели повышается не менее чем на 6080% достоверность сканирования криптографических символов путем сравнения результатов прямого и обратного их сканирования с последующей автоматической оценкой результата сравнительного анализа и с возможностью приостановки передачи конфиденциального сообщения по открытому каналу связи в случае несовпадения результатов прямого и обратного сканирования.

Кроме того, существенно повышается криптографическая стойкость передачи конфиденциального сообщения по открытому каналу связи за счет исключения возможности повторного использования искажающих случайных чисел (символов) для выполнения криптографических операций путем перфорирования строки этих искажающих случайных символов.

Источники информации:

1. Основы теории К.Шеннона, www.univer.omsk.su/Edu/infpro/1/kodir/shennon.htm/. 2011 г.

2. Сканирование. БЭС, т.23, М.: Советская энциклопедия, 1976 г. с.496 (аналог).

3. Патент RU 106034 на полезную модель «Фотоэлектронный датчик перемещений подвески автомобиля», МПК Н01Н 47/24, приоритет: 27.01.2011, авторы: Темников Г.В. и др., патентообладатель: МОУ «Институт инженерной физики», (прототип).

Устройство для сканирования криптографических символов, содержащее управляемый элемент подсветки, элемент И на два входа, ключ, блок элементов обратного запоминания, первый и второй блоки запоминающих элементов и последовательно соединенные между собой фотоприемник, пороговый элемент, блок защиты от ложных срабатываний порогового элемента и переключатель, один выход которого подключен через первый блок запоминающих элементов к входу ключа и к одному входу элемента И, другой выход переключателя подключен через последовательно соединенные между собой второй блок запоминающих элементов и блок элементов обратного запоминания к другому входу элемента И, выход которого связан с управляющими входами ключа и элемента подсветки, отличающееся тем, что содержит машиночитаемый носитель криптографических символов и перфоратор строки машиночитаемого носителя криптографических символов, управляющий вход которого подсоединен к выходу ключа, оптическая ось фотоприемника направлена на машиночитаемый носитель криптографических символов.