Спосіб кодування та передавання інформації із захистом та пристрій для його здійснення

1 Спосіб кодування та передавання інформації із захистом, що містить зчитування з носія стандартного блока даних і передавання по каналу зв'язку, який відрізняється тим, що на передавальному боці числовими методами розраховують функції Уолша, програмним шляхом розраховують номери ВІДПОВІДНИХ функцій Уолша, які апроксимують зчитаний стандартний блок, вибирають таку ПОСЛІДОВНІСТЬ номерів функцій Уолша, Винахід відноситься до техніки передавання інформації і може використовуватися в інформаційно - вимірювальних системах, комп'ютерних мережах та системах обміну інформацією Відомий спосіб передавання та приймання двійкових сигналів та пристрій для його реалізації (Авторське свідоцтво СРСР № 1164892, МКІ НОЗМ 13/00, бюлетень "Изобретения стран мира", 1985, №18) Спосіб полягає в тому, що під час передавання перед кожним імпульсом перетворюваної ПОСЛІДОВНОСТІ формують додатковий, полярність якого встановлюють у ВІДПОВІДНОСТІ З кореляційним перетворенням полярності імпульсів початкової двійкової ПОСЛІДОВНОСТІ, а під час приймання пе ред порівнянням кожного сигналу, отриманого після стробування із завданим порогом, визначають його полярність і формують сигнал, що відповідає полярності даного сигналу, отриманого після стробування і сигнал передбачення полярності наступного сигналу, що отримується, після стробування в наступний ВІДЛІКОВИЙ момент часу у ВІДПОВІДНОСТІ з кореляційним перетворенням, що яка є мінімальною, отримані номери функцій Уолша передають через модем до каналу зв'язку, на приймальному боці приймають розмір стандартного блока, приймають номери функцій Уолша та відновлення самих функцій Уолша, їх двійкове складання та відновлення інформації 2 Пристрій для кодування та передавання інформації із захистом, що містить канал передачі інформації та модем, який відрізняється тим, що додатково введений персональний комп'ютер у складі носія інформації, клавіатури, послідовного інтерфейсу, двонаправлений інформаційний канал якого зв'язаний з двонаправленим каналом модему, центрального процесора, оперативного запам'ятовуючого та постійного запам'ятовуючого пристроїв, монітора, причому центральний процесор зв'язаний з постійним запам'ятовуючим та оперативним запам'ятовуючим пристроями, монітором, клавіатурою та носієм інформації здійснюється ПІД час передавання, який порівнюється з сигналом, що відповідає полярності наступного сигналу, отриманого після стробування, а при їх невідповідності збільшують завданий поріг Відомий також спосіб кодування та передавання інформації (Авторське свідоцтво СРСР № 1432788, МКІ НОЗМ 13/00, бюлетень "Открытия Изобретения", 1988, №39) Спосіб вміщує в собі кодування інформаційної ПОСЛІДОВНОСТІ елементарних бінарних сигналів за допомогою частотної маніпуляції з неперервною фазою і наступне передавання модульованого сигналу каналом зв'язку Завдяки передаванню кожних п(п>1), кодованих загортковим кодом елементарних двійкових сигналів інформаційної ПОСЛІДОВНОСТІ з некодованим елементарним двійковим сигналом цієї самої ПОСЛІДОВНОСТІ, ПІСЛЯ ЧОГО ЗДІЙСНЮЮТЬ частотну модуляцію з неперервною фазою При цьому забезпечується підвищення швидкості передавання Кодова відстань лишається незмінною Вказані способи мають той недолік, що не використовують стискання інформації і не забезпе (О (О 00 00 48866 чують її захист від несанкціонованого використання Найбільш близьким по технічній суті є спосіб кодування і передавання інформації із захистом та пристрій для його реалізації (Патент України на винахід № 23491 А, МПК6 НОЗМ 13/00, бюлетень "Промислова власність", 1998, №4) Спосіб вміщує в собі моделювання ПОСЛІДОВНОСТІ елементарних двійкових сигналів і передавання їх каналом зв'язку у вигляді стандартного блока даних На передавальному боці чисельними методами розраховуються коефіцієнти ряду Фур'є, отримані гармоніки по черзі відкидають, починаючи з кінця, до тих пір, поки похибка відновлення не буде в межах 0,5 досягаючи мінімального складу руду фур'є Отримані коефіцієнти розбивають на байти за правилами комп'ютерного адресування, перетворюють на послідовний код і передають до каналу зв'язку На приймальному боці елементарні ДВІЙКОВІ сигнали зчитують з каналу зв'язку, демодулюють, перетворюють на паралельний код по байтах, вводять до персонального комп'ютера, де за правилами комп'ютерного адресування з них формують коефіцієнти ряду Фур'є довжиною у стандартне машинне слово, розраховують значення функції для аргументу, що дорівнює 1 , 2 , , п, де п - довжина стандартного блока інформації, а отримані значення округлюють до найближчого цілого числа Вказаний спосіб розрахований на відновлення сигналу, що формується на передавальному пункті, із завданою похибкою При цьому не враховуються особливості передавання Головним недоліком вказаного способу є те, що для апроксимації прямокутних сигналів використовуються синусоподібні коливання, що збільшує похибку відновлення і КІЛЬКІСТЬ складових, тобто обсяг даних, що передаються В основу винаходу покладено задачу створення способу кодування та передачі інформації, в якому за рахунок введення нових операцій забезпечується мінімізація інформації, що передається, знижується час, який витрачається на передавання інформації, і підвищується ефективність використання каналу Задача вирішується наступним чином на передавальному боці дискретна інформація зчитується з носія у вигляді стандартного блока, довжина якого встановлюється в діалоговому режимі, чисельними методами розраховуються функції Уолша Після ЧОГО отримують номери функцій Уолша, які апроксимують дану ПОСЛІДОВНІСТЬ дискретних значень (байт) Після цього отримані номери функцій Уолша з допомогою модему передаються до каналу зв'язку На приймальному боці отримують передані номери функцій Уолша, відновлюють функції Уолша і з допомогою двійкового додавання відновлюють інформацію Функція Уолша wal Q, v) визначається різницевим рівнянням Позначення mt використовується для найбільшого цілого числа, меншого чи рівного / 2 Оскільки для апроксимації прямокутних сигналів в даному випадку використовуються не синусоподібні функції, а прямокутні ортогональні, то сходимість ряду буде значно вищою, ніж в першому випадку (Хармут Дж Теория секвентного анализа - М Мир, 1980, стр 44) Це означає, що для апроксимації вихідної послідовності необхідно значно менше членів рівняння і кінцевий обсяг даних буде меншим без втрат інформації При цьому алгоритм оброблювання даних спрощується, тобто до каналу зв'язку необхідно передавати меншу кількість даних, за рахунок чого скорочується час передавання і підвищується ефективність використання каналу Крім цього, оскільки до каналу зв'язку передається не сама інформація, а номери функцій Уолша, то без знання умов перетворення відновити інформацію неможливо, то функція захисту конфіденційної інформації зберігається повністю Відомий пристрій для приймання дискретних сигналів з кореляційним кодуванням по рівню (Авторське свідоцтво СРСР № 1164892, МКІ НОЗМ 13/00, бюлетень "Изобретения стран мира", 1985, № 18), який вміщує в себе блок кодування і формувач сигналів на передавальному боці, а також формувач вхідного сигналу, блок вирішення, регістр зсуву, блок передбачення знаку, блок порівняння, елемент спів падання та інвертор Відомий також пристрій для реєстрації способу кодування і передавання інформації (Авторське свідоцтво СРСР № 1432788, МКІ НОЗМ 13/00, бюлетень "Открытия Изобретения", 1988, № 39), який вміщує в собі комутатори, блок загорткового кодування, блок модуляції та канал зв'язку Недоліком даних пристроїв є те, що вони займають дуже широку смугу частот для організації обміну Інформацією Крім того, інформація, що передається не є захищеною Найбільш близьким за технічною суттю є пристрій для реалізації способу кодування і передавання інформації із захистом (Патент України на винахід № 23491 А, МПК6 НОЗМ 13/00, бюлетень "Промислова власність", 1998, № 4), який вміщує персональний комп'ютер у складі центрального процесора, оперативного запам'ятовувального пристрою, монітора, клавіатури та носія інформації, арифметичного співпроцесора, друкувального пристрою та системного каналу, канал передавання інформації, модем, програмований контролер переривань та послідовний порт, причому модем зв'язаний з каналом передавання інформації, по двунаправленій шині зв'язаний з інформаційним каналом послідовного порту, виходи запитів переривань якого підключені до входів програмованого контролера переривань, а за допомогою системного каналу центральний процесор зв'язаний з арифметичним слівпроцесором, постійним та оперативним запам'ятовувальними пристроями, монітором, клавіатурою, друкувальним пристроєм та носієм інформації Недоліком цього пристрою є те, що для апроксимації прямокутних сигналів використовуються синусоподібні коливання, що збільшує похибку відновлення і КІЛЬКІСТЬ складових, тобто обсяг да 48866 них, що передаються В основу винаходу поставлена задача створення пристрою кодування та передавання інформації, в якому за рахунок введення нових блоків та зв'язків зменшується надлишковість інформації, що передається та підвищується швидкість передачі Це відбувається за рахунок розділення в часі процесів кодування і передавання інформації, а також змінених принципу кодування 3 цією метою до складу пристрою вводиться персональний комп'ютер За рахунок об'єднання модулятора і демодулятора в єдиний блок (модем) та використання одних і тих самих технічних засобів як для передавання, так і для приймання інформації, виконується розширення функціональних можливостей Крім того, інформація змінює вигляд, тобто відрізняється від початкового вигляду і у випадку несанкціонованого зчитування з каналу зв'язку не може бути відновлена без знання алгоритму отримання істинних значень, тобто зберігається її конфіденційність, а пристрій виконує функцію захисту Поставлена задача досягається тим, що до пристрою, який вміщує канал зв'язку, модулятор і демодулятор, об'єднані під назвою "модем", додатково введений персональний комп'ютер, який вміщує в собі центральний процесор, оперативний запам'ятовувальний пристрій, постійний запам'ятовувальний пристрій, монітор, системний канал, клавіатуру та носій інформації На фіг 1 представлена схема, яка реалізує спосіб кодування та передавання інформації, на фіг 2 - схема програмного забезпечення для режиму передавання інформації, на фіг 3 - схема програмного забезпечення для режиму приймання інформації Пристрій для кодування та прийманняпередавання дискретної інформації із захистом вміщує канал зв'язку 1, зв'язаний з модемом 2, персональний комп'ютер 3, до складу якого входять носій інформації 4, клавіатура 5, системний канал 6, послідовний інтерфейс 7, двонаправлений інформаційний канал якого зв'язаний з двонаправленим каналом модему 2, центральний процесор 8, оперативний запам'ятовувальний пристрій 9, постійний запам'ятовувальний пристрій 10 та монітор 11, причому за допомогою системного каналу 6 центральний процесор 8 зв'язаний з блоками, які входять до складу персонального комп'ютера З Спосіб полягає в наступному На передавальному боці дискретну інформацію зчитують з носія інформації 4 у розмірі стандартного блока, чисельними методами розраховують функції Уолша, після чого програмним методом підбираються ВІДПОВІДНІ номери функцій Уолша Після ЦЬОГО отримані номери функцій Уолша передають до каналу зв'язку з допомогою модему, на приймальному боці отримують ВІДПОВІДНІ номери функцій Уолша, за ними відновлюють самі функції Уолша і з допомогою звичайного двійкового сумування відновлюють початкову інформацію Описаний спосіб включає дм в такій ПОСЛІДОВНОСТІ На передавальному боці • зчитування масиву дискретної інформації у розмірі стандартного блока з носія 4, • розрахунок функцій Уолша за допомогою персонального комп'ютера З, • отримання номерів функцій Уолша для апроксимації початкового повідомлення за допомогою персонального комп'ютера З, • передавання каналом зв'язку J розміру блока та номерів функцій Уолша На приймальному боці • приймання з каналу зв'язку 1 розміру блока, • приймання номерів функцій Уолша та відновлення самих функцій Уолша за допомогою персонального комп'ютера З, • двійкове складання функцій Уолша та відновлення інформації за допомогою персонального комп'ютера З, • зберігання отриманих даних на носію інформації 4 Пристрій працює у ВІДПОВІДНОСТІ З наведеним алгоритмом При увімкненні живлення центральний процесор 8 виводить на монітор 11 повідомлення про початковий розмір стандартного блока інформації і очікує повідомлення, введеного з клавіатури 5 персонального комп'ютера 3 Після ЦЬОГО центральний процесор 8 виконує зчитування даних з носія інформації 4 у розмірі стандартного блока даних у оперативний запам'ятовувальний пристрій 9 Після ЦЬОГО центральний процесор 8 виконує розрахунок функцій Уолша, розрахунок номерів функцій Уолша, які відповідають даній інформації Далі визначається найменша комбінація функцій Уолша, яка дозволить швидко відновити інформацію Передавання розміру блока і номерів функцій Уолша відбувається з допомогою послідовного інтерфейсу 7 і модему 2 Центральний процесор 8 пересилає байт інформації в послідовний порт 7, який перетворює його в послідовний код і по бітах передається в модем 2 Програмним шляхом здійснюється опитування регістра прапорців доки не буде встановлений прапорець кінця передавання байту, що свідчить про те, що байт даних перетворений на послідовний код і переданий до каналу зв'язку Після ЦЬОГО може передаватися наступний байт Процес повторюється до тих пір, поки вся інформація, що міститься на носи інформації 4, не буде оброблена і передана до каналу зв'язку В режимі приймання інформації послідовний код, що поступає з каналу 1 через модем 2 демодулюється, тобто центральний процесор 8 зчитує передані байти і розмішує їх у ВІДПОВІДНИХ МІСЦЯХ оперативного запам'ятовувального пристрою 9 Процес відбувається до тих пір, поки вся інформація не буде прийнята і розміщена у ВІДПОВІДНИХ МІСЦЯХ оперативного запам'ятовувального пристрою 9 Після ЦЬОГО центральний процесор 8 виконує розрахунок функцій Уолша та виконує їх двійкове складання, тобто відновлює початковий вигляд інформації, яка записується на носій інформації 4 Одночасно з цим вона може бути виведена на монітор 11 Оскільки ДО каналу зв'язку надходить не сам файл, а лише номери функцій ряду Уолша, якими цей файл апроксимується, то обсяг даних, що передаються, є значно меншим від початкового Оскільки ДО каналу зв'язку передається не са 48866 ма інформація, а номери апроксимуючої функції, без знання вигляду та всіх параметрів якої відновити інформацію не можливо, то виконується і функція захисту конфіденційної інформації Модем Канал Носій інформації Послідовний7 інтерфейс 4 Центральний 8 процесор Фіг. І 8 Даний спосіб та пристрій доцільно виконувати на базі персонального комп'ютера ІВМ-РС, модеми випускаються серійно ОЗП Монітор 11 48866 Фіг. 2 10 11 48866 С Початок Установка розміру бпска ФІГ. З ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 12