Спосіб передавання інформації із кодуванням детермінованим хаосом за допомогою протоколу іеее.802.15.4

Реферат: Спосіб передавання інформації із кодуванням детермінованим хаосом за допомогою протоколу IEEE 802.15.4 полягає у виділенні з потоку вхідних даних процесом послідовно-паралельного перетворення восьмибітової інформаційної послідовності, генерування восьмибітової хаотичної послідовності, яка утворена за допомогою генератора хаотичних коливань. Після процесу послідовно-паралельного перетворення створюють стартовий імпульс для початку роботи генератора детермінованого хаосу логістичного відображення, яким формують хаотичну послідовність бітів, якою кодують вхідну інформацію та одночасно утворюють додатковий біт для ініціалізації процесу паралельно-послідовного перетворення, з можливістю двонапрямленого зв'язку між користувачами. UA 88618 U (54) СПОСІБ ПЕРЕДАВАННЯ ІНФОРМАЦІЇ ІЗ КОДУВАННЯМ ДЕТЕРМІНОВАНИМ ХАОСОМ ЗА ДОПОМОГОЮ ПРОТОКОЛУ ІЕЕЕ.802.15.4 UA 88618 U UA 88618 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області передавання інформації за допомогою протоколу IEEE 802.15.4. з використанням алгоритму кодування інформації на основі логістичного відображення. Фізичне передавання інформації між вузлами реалізоване з використанням технології бездротового передавання інформації за стандартом IEEE 802.15.4, що визначає апаратну основу та принципи керування доступом до середовища для бездротових персональних мереж з низькою швидкістю передавання інформації. Завдяки вбудованому програмному забезпеченню мережам на основі специфікації мережевих протоколів верхнього рівня ZigBee притаманна самоорганізація та самовідновлення, це обумовлює можливість як знаходження вузлами один одного, так і формування мереж у випадку виходу з ладу якогось із них, та встановлення нових маршрутів для передавання повідомлень [1]. Відомий алгоритм кодування інформації детермінованим хаосом, що реалізується шляхом модуляції хаотичного сигналу інформаційним повідомленням [2]. При цьому як моделі генератора хаосу використовується система Реслера, що описується трьома диференційними рівняннями. Одним із недоліків даного методу є використання аналогових генераторів детермінованого хаосу для формування широкосмугового носія інформації. Ефективна робота системи передавання інформації з використанням запропонованого методу матиме місце при незначному розкиді параметрів генераторів хаотичних коливань на приймальній та передавальній сторонах, а автокореляційна функція процесів в генераторі хаотичних коливань на приймальній стороні спадає достатньо повільно. Відомий спосіб кодування інформаційного повідомлення послідовністю, що являє собою детермінований хаос [3], що є найбільш близьким до запропонованого способу. Алгоритм побудований на формуванні ключа шифрування інформаційної послідовності, який використовується для заповнення початкового стану регістру зсуву з зворотнім зв'язком, з додатковим формування бітів хаотичної послідовності для кодування інформаційного повідомлення. Недоліком даного методу є використання генератора хаотичних коливань АнищенкоАстахова або генератора, побудованого на інтегрованих алгоритмах з великою кількістю врахованих десяткових знаків на основі алгоритму обчислення числа Пі, які не забезпечують достатньої надійності при конфіденційному передаванні інформації. Використання статистичного аналізу експериментальних даних показав, що при деяких значеннях двійкових векторів час кореляції приблизно рівний 4,4 символу, що дає змогу прослідкувати інформаційний зв'язок між згенерованими символами кодованої послідовності. Задачею корисної моделі є розроблення способу передавання інформації закодованої детермінованим хаосом, що базується на використанні генератора детермінованого хаосу логістичного відображення, який забезпечує достатню надійність при конфіденційному передаванні інформації, та при використанні керуючого параметру r>3,57 внаслідок якого жоден із критичних циклів не має стабільності та вихідне значення змінюється без періодичності, що дає змогу уникнути прослідкування інформаційного зв'язку у кодованій послідовності. Поставлена задача вирішується тим, що у способі передавання інформації із кодуванням детермінованим хаосом за допомогою протоколу IEEE 802.15.4, який полягає у виділенні з потоку вхідних даних процесом послідовно-паралельного перетворення восьмибітової інформаційної послідовності, генерування восьмибітової хаотичної послідовності, яка утворена за допомогою генератора хаотичних коливань, що містить регістр зберігання початкового значення для ведення відліку ітерацій, кодуванням інформаційної послідовності виділеної з потоку вхідних даних шляхом побітового сумування по модулю два з хаотичною послідовністю, формуванні паралельно-послідовним перетворенням кодованої інформаційної послідовності у вихідну послідовність для передавання по каналу зв'язку, згідно з корисною моделлю, після процесу послідовно-паралельного перетворення створюють стартовий імпульс для початку роботи генератора детермінованого хаосу логістичного відображення, яким формують хаотичну послідовність бітів, якою кодують вхідну інформацію та одночасно утворюють додатковий біт для ініціалізації процесу паралельно послідовного перетворення, з можливістю двонапрямленого зв'язку між користувачами. Математична модель логістичного відображення задається ітераційною формулою (1): xn+1 = rxn(1-xn), (1) у даній формулі: xn+1 - вихідне значення; n - крок ітерації; r - керуючий параметр; 1 UA 88618 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 хn - значення динамічної змінної. Початкове значенням динамічної змінної може приймати довільні значення на інтервалі від 0 до 1. Параметр керування вибирається у межах від 3,7 до 3,8, що забезпечує наявність детермінованого хаосу. Даний інтервал встановлений із зміни якісної поведінки динамічної системи за малої зміни її параметрів, тобто при розгляді біфуркаційної діаграми даного відображення [4]. Перелік фігур креслення: На фіг. 1 представлена біфуркаційна діаграма логістичного відображення. На фіг. 2 представлено модуль кодування/декодування інформації, де: 1 джерело інформації (комп'ютер), 2 кодер/декодер логістичного відображення, 3 передавально приймальний модуль координатора 2.4 ГТц, 4 передавально приймальний модуль роутера 2.4 ГТц, 5 кодер/декодер логістичного відображення, 6 джерело інформації (комп'ютер). На фіг. 3 представлено структурна схема способу кодування та декодування інформації, де: 7 послідовно-паралельне перетворення, 8 генератор логістичного відображення, 9 блок виключної диз'юнкції, 10 паралельно-послідовне перетворення, 11 послідовно-паралельне перетворення, 12 генератор логістичного відображення, 13 блок виключної диз'юнкції, 14 паралельно-послідовне перетворення. Для забезпечення передавання інформації між персональними комп'ютерами або іншими пристроями, використовується стандарт інтерфейсу обміну даними шляхом послідовного передавання даних RS-232, який визначає тип конектора для з'єднання двох пристроїв. Одним із цих пристроїв може слугувати послідовний СОМ порт комп'ютера (кінцеве обладнання оброблення інформації - data terminal equipment), а іншим - кінцеве обладнання каналу передавання даних (data circuit-terminating equipment) [5]. Запропонований спосіб базується на основі безпровідної технології апаратного комплексу і може бути використаний в системах збору даних управління та організації конфіденційного зв'язку. З потоку вхідних даних, які надходять на модуль кодування/декодування, кодером виділяється вісім інформаційних бітів шляхом послідовно-паралельного перетворення. Після процесу послідовно-паралельного перетворення на генератор детермінованого хаосу подається стартовий імпульс для генерування восьмибітової хаотичної послідовності. Слід зауважити, що у блоці генератора логістичного відображення міститься регістр зберігання початкового значення, що задається при програмуванні ПЛІС. Стартовий імпульс служить для введення відліку ітерацій при формуванні хаотичної послідовності. В блоці виключної диз'юнкції інформаційні біти кодуються хаотичною послідовністю і формується додатковий біт для ініціалізації процесу послідовно-паралельного перетворення. Вихідна послідовність надходить на передавач, що працює в діапазоні радіохвиль (2.4 ГГц) відповідно до протоколу IEEE 802.15.4. Для забезпечення коректного передавання і приймання інформації, кодер та декодер розміщені в одному модулі. Процес декодування є оберненим до процесу кодування інформації. Реалізація алгоритму логістичного відображення здійснюється з використанням ПЛІС (програмована логічна інтегральна схема), функціональні властивості яких задаються програмним методом з використанням мови опису апаратних засобів VHDL (Very high speed integrated circuits Hardware Description Language) [6]. Застосування системи можливе на промислових підприємствах, житлово-комунальних секторах, офісах, охоронних і пожежних системах. Джерела інформації: 1. Home networking with IEEE 802.15. 4: A developing standard for low-rate wireless personal area networks/ Callaway E., Gorday P., Hester L., Gutierrez J., Naeve M., Heile В., Bahl V.// Communications magazine, IEEE.-2002. -№40(8). - p.70-77. 2. Дмитриев Ю.А. Прием хаотических сигналов с использованием опорного генератора хаоса /Дмитриев Ю.А., Кузьмин Л.В.// Журнал радиоэлектроники. - 2012. -№1. - с. 1-11. 3. Пат. 2423799 Российская Федерация МПК 6Н04L 9/00. Способ поточного шифрования данных / Бурушкин А.А., Тупота В.И., Минаков В.А.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное учреждение "Государственный научно-исследовательский испытательный институт проблем технической защиты информации Федеральной службы по техническому и экспортному контролю" № 2009136850/09; заявл. 10.04.11; опубл. 10.07.11. 4. Кузнецов А.П., Тюрюкина Л.В. Динамические системы и бифуркации (задачи и примеры решений) / Кузнецов А.П., Тюрюкина Л.В - Саратов: издательский центр "Рата", 2008. - 40 с. 5. Axelson J. Serial port complete: programming and circuits for Rs-232 and Rs-485 links and networks./ Axelson J. Lakeview research lie.-1998. 2 UA 88618 U 6. Опанасенко В.М. Формалізація процесу проектування обчислювальних пристроїв та систем на базі пліс/ Опанасенко В.М., Лісовий О.М. // Комп'ютерні засоби, мережі та системи.2009. - №8. - С.58-63. 5 10 15 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб передавання інформації із кодуванням детермінованим хаосом за допомогою протоколу IEEE 802.15.4, який полягає у виділенні з потоку вхідних даних процесом послідовнопаралельного перетворення восьмибітової інформаційної послідовності, генерування восьмибітової хаотичної послідовності, яка утворена за допомогою генератора хаотичних коливань, що містить регістр зберігання початкового значення для ведення відліку ітерацій, кодуванням інформаційної послідовності, виділеної з потоку вхідних даних шляхом побітового підсумовування по модулю два з хаотичною послідовністю, формуванні паралельнопослідовним перетворенням кодованої інформаційної послідовності у вихідну послідовність для передавання по каналу зв'язку, який відрізняється тим, що після процесу послідовнопаралельного перетворення створюють стартовий імпульс для початку роботи генератора детермінованого хаосу логістичного відображення, яким формують хаотичну послідовність бітів, якою кодують вхідну інформацію та одночасно утворюють додатковий біт для ініціалізації процесу паралельно-послідовного перетворення, з можливістю двонапрямленого зв'язку між користувачами. 3 UA 88618 U Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4