RU2598784C1 - Способ шифрования сообщений, передаваемых с помощью шумоподобных сигналов - Google Patents
Способ шифрования сообщений, передаваемых с помощью шумоподобных сигналов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2598784C1 RU2598784C1 RU2015129351/08A RU2015129351A RU2598784C1 RU 2598784 C1 RU2598784 C1 RU 2598784C1 RU 2015129351/08 A RU2015129351/08 A RU 2015129351/08A RU 2015129351 A RU2015129351 A RU 2015129351A RU 2598784 C1 RU2598784 C1 RU 2598784C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- prs
- numbers
- walsh functions
- phase
- noise
- Prior art date
Links
Landscapes
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системах радионавигации и радиосвязи, построенных на базе шумоподобных фазоманипулированных сигналов, в которых информация должна быть конфиденциальной. Технический результат - повышение криптоустойчивости шумоподобных фазоманипулированных сигналов, простота в реализации алгоритма шифрования, в системах со многими абонентами дешефрирование сигнала происходит «на проходе», что не снижает пропускную способность связи. Способ передачи информации с помощью формирования шумоподобных сигналов, при котором на передающей стороне информация представляется в виде чисел V1, V2, …, Vk, которые можно рассматривать в качестве номеров функций Уолша из пронумерованного массива МФУ. Функции Уолша с номерами V1, V2, …, Vk складываются по модулю два с псевдослучайной последовательностью ПСПW. Полученными последовательностями ПСПV1, ПСПV2, …, ПСПVk модулируют фазу несущей частоты сигнала. На приемной стороне осуществляют фазовую демодуляцию, в результате которой получают последовательности изменения фаз ПСПV1, ПСПV2, …, ПСПVk, которые складывают по модулю два с псевдослучайной последовательностью ПСПW. Полученные последовательности XS сравниваются со всеми функциями Уолша из массива МФУ, номера совпавших функций Уолша определяют числа V1, V2, …, Vk, из которых формируется сообщение.
Description
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системах радионавигации и радиосвязи, построенных на базе шумоподобных фазоманипулированных сигналов, в которых информация должна быть конфиденциальной.
Известны технические решения использования шумоподобных сигналов для повышения помехоустойчивости передачи двоичной информации (RU 2231924, RU 2358404, RU 2097925), повышение эффективности использования выделенной полосы частот для канала передачи информации (RU 2422989, RU 2396707), шифрования двоичной информации, передаваемой с помощью шумоподобных сигналов, на основе специальных предварительных функциональных преобразований либо информации, либо ключей (RU 2032990, RU 2291578, RU 2260916, RU 2140714, RU 2141728, RU 2140711). Такие преобразования требуют значительных вычислительных ресурсов, что не всегда может быть приемлемо на практике (например, при передаче информации беспилотником). Кроме того, известные способы шифрования не обладают достаточной стойкостью к атакам на основе подобранного исходного сообщения и не учитывают вид и специфику используемых сигналов.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу шифрования шумоподобных сигналов является шифр Вернама [Основы современной криптографии и стенографии, Б.Я. Рябко, А.Н. Фионов, 2-е изд. - М.: Горячая линия - Телеком, 2013 г., стр. 124], в котором двоичная последовательность, представляющая информационные элементы сигнала шифруется множеством ключей по формуле
ei=mi⊕ki,
где i=1, 2, …, n, а символ ⊕ обозначает сложение по модулю 2.
Для расшифровки необходимо осуществить операцию
mi=ei⊕ki.
Такой способ шифрования обеспечивает конфиденциальность шифра только в том случае, если ключ
удовлетворяет следующим требованиям:
- должен быть очень длинным (на все сообщение);
- применяться только один раз;
- состоять из списка случайных равномерно распределенных символов.
Удовлетворить этим требованиям на практике достаточно трудно.
В предлагаемом способе шифрования эти трудности отсутствуют благодаря специальному способу шифрования сообщений, при котором на передающей стороне сообщение представляется в виде чисел V1, V2, …, Vk, которые можно рассматривать в качестве номеров функций Уолша из пронумерованного массива МФУ, функции Уолша с номерами V1, V2, …, Vk складываются по модулю два с псевдослучайной последовательностью ПСПW. Полученными последовательностями ПСПS (s=1, 2, …, k) модулируют фазу несущей частоты сигнала.
На приемной стороне осуществляют фазовую демодуляцию, в результате которой получают последовательности изменения фаз ПСПV1, ПСПV2, … ПСПVk, которые складывают по модулю два с псевдослучайной последовательностью ПСПW. Полученные последовательности Xs сравниваются со всеми функциями Уолша из массива МФУ, номера совпавших функций Уолша определяют числа VS, из которых формируется сообщение.
Исследования свойств двоичных последовательностей, образованных уравнением:
где ФУi - функция Уолша (i=1, 2, … m), а ПСПj - некоторая двоичная последовательность из полного кода (j=2m), показали, что эти последовательности обладают рядом интересных свойств.
Одно из свойств - преобразование (1) - делает последовательность ПСПЭ шумоподобной, т.е. достигается скрытность сигнала.
В работе [Конфиденциальность передачи информации при использовании функций Уолша, Е.О. Котов, Э.Г. Егисапетов, Успехи современной радиоэлектроники, 2013 г., №9, формулы (4)] показано новое свойство, состоящее в том, что любая двоичная последовательность ПСПЭ из полного кода может быть представлена в виде
т.е. любая двоичная последовательность ПСПЭ, полученная с помощью формулы (1), может быть представлена m возможными способами: либо сложением ФУ1 и ПСПk1H по модулю 2, либо сложением ФУ2 и ПСПk2 по модулю 2, …, либо сложением ФУm и ПСПkm по модулю 2.
Передача информации с помощью шумоподобных сигналов, полученных с использованием преобразования (1), обеспечивает автоматическое шифрование сигнала. Это вытекает из формулы (2).
Обнаруженное новое свойство последовательностей (1) в известных способах шифрования и формирования ШПС не обнаружено.
На передающей стороне (абонент А) и принимающей стороне (абонент В) определены:
- двоичная последовательность ПСПW, которая используется в качестве ключа шифрования;
- массив МФУ, который содержит m пронумерованных функций Уолша.
Конфиденциальная передача информации с помощью предлагаемого способа шифрования осуществляется следующим образом.
Работа абонента А.
ШАГ 1. Сообщение Ε разбивается на элементы сообщения E1, Е2, …, Еk так, чтобы каждый элемент определял некоторое число Vs (s=1, 2,…, k), которое удовлетворяет условию:
1≤Vs≤m.
ШАГ 2. Числа Vs рассматриваются в качестве номеров функций Уолша в массиве МФУ, т.е. определяют функции ФУVs.
ШАГ 3. Вычисляются последовательности:
ПСПV1=ФУV1⊕ПСПW, ПСПV2=ФУV2⊕ПСПW, …, ПСПVk=УVk⊕ПСПW.
ШАГ 4. Последовательностями ПСПVS модулируется фаза несущей частоты сигнала, предназначенного для передачи чисел Vs.
Работа абонента В
ШАГ 1. Демодуляция принятого сигнала
ШАГ 2. Принятые последовательности ПСПS преобразуются по формуле
ШАГ 3. Каждая из последовательностей Xs сравнивается со всеми функциями Уолша массива МФУ. В результате такого сравнения определяются все функции Уолша, совпавшие с последовательностями Xs. Номера совпавших функций Уолша определяют числа Vs. Из значений Vs, которые соответствуют элементам сообщения Е1, Е2, …, Еk, формируется сообщение Е.
Абонент С, который примет последовательности ПСПVS, не сможет осуществить операцию (3), т.к. ему неизвестен ключ шифрования ПСПW, а следовательно, не сможет прочесть сообщение Е.
Для абонента С каждая из последовательностей ПСПVS может быть образована m суммами, т.е.
ПСПVs=ФУ1⊕ПСПk1=ФУ2⊕ПСПk2=…=ФУV⊕ПСПW=…=ФУm⊕ПСПkm.
Каждая из сумм равновероятна и равна 1/m, т.е. выбрать ту или иную сумму эквивалентно выбору той или иной ФУ. Следовательно, условная вероятность того, что при наблюдении последовательности ПСПVs она образована с помощью ФУi, будет равна 1/m, т.е. будет выполняться равенство
Системы шифрования, для которых выполняется (4), в криптографии называются совершенно секретными [Основы современной криптографии и стенографии, Б.Я. Рябко, А.Н. Фионов, 2-е изд. - М.: Горячая линия -Телеком, 2013 г., стр. 122].
Заявленный способ шифрования шумоподобного сигнала:
- прост в реализации алгоритма шифрования;
- не требует универсальных вычислительных средств;
- обладает высокой стойкостью ко всем известным видам криптоанализа;
- в системах со многими абонентами дешефрирование сигнала происходит «на проходе», что не снижает пропускную способность связи.
Claims (1)
- Способ шифрования сообщений, при котором на передающей стороне сообщение представляется в виде чисел V1, V2, …, Vk, которые можно рассматривать в качестве номеров функций Уолша из пронумерованного массива МФУ, функции Уолша с номерами V1, V2, …, Vk складываются по модулю два с псевдослучайной последовательностью ПСПW, полученными последовательностями ПСПV1, ПСПV2, …, ПСПVk, модулируют фазу несущей частоты сигнала, а на приемной стороне осуществляют фазовую демодуляцию, в результате которой получают последовательности изменения фаз ПСПV1, ПСПV2, …, ПСПVk, которые складывают по модулю два с псевдослучайной последовательностью ПСПW, полученные последовательности ХV1, XV2, …, XV1 сравниваются со всеми функциями Уолша из массива МФУ, номера совпавших функций Уолша определяют числа V1, V2, …, Vk, из которых формируется сообщение.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015129351/08A RU2598784C1 (ru) | 2015-07-17 | 2015-07-17 | Способ шифрования сообщений, передаваемых с помощью шумоподобных сигналов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015129351/08A RU2598784C1 (ru) | 2015-07-17 | 2015-07-17 | Способ шифрования сообщений, передаваемых с помощью шумоподобных сигналов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2598784C1 true RU2598784C1 (ru) | 2016-09-27 |
Family
ID=57018532
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015129351/08A RU2598784C1 (ru) | 2015-07-17 | 2015-07-17 | Способ шифрования сообщений, передаваемых с помощью шумоподобных сигналов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2598784C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2701128C1 (ru) * | 2018-10-26 | 2019-09-24 | Закрытое акционерное общество Научно-технический центр "Модуль" | Способ шифрования двоичной информации |
RU2760567C1 (ru) * | 2020-12-22 | 2021-11-29 | Закрытое акционерное общество Научно-технический центр «Модуль» | Способ формирования и обнаружения синхроимпульса шумоподобного сигнала, не зависящий от корреляционных свойств модулирующих фазу сигнала последовательностей |
RU2803198C1 (ru) * | 2022-12-02 | 2023-09-11 | Акционерное общество Научно-технический центр "Модуль" | Способ формирования и обнаружения синхроимпульса фазоманипулированного сигнала |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5311176A (en) * | 1992-03-31 | 1994-05-10 | Motorola, Inc. | Method and apparatus for generating Walsh codes |
RU2097925C1 (ru) * | 1992-01-31 | 1997-11-27 | Московский технический университет связи и информатики | Устройство для приема шумоподобных сигналов |
US5960040A (en) * | 1996-12-05 | 1999-09-28 | Raytheon Company | Communication signal processors and methods |
RU2140711C1 (ru) * | 1998-03-20 | 1999-10-27 | Государственное унитарное предприятие Специализированный центр программных систем "Спектр" | Способ блочного шифрования дискретной информации |
EP0835593B1 (en) * | 1995-06-30 | 2002-04-24 | Interdigital Technology Corporation | Code division multiple access (cdma) communication system |
RU2358404C1 (ru) * | 2008-04-08 | 2009-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ГОУ ИрГТУ) | Способ передачи двоичной информации сложными сигналами с внутриимпульсной минимальной частотной манипуляцией |
US8369568B2 (en) * | 2006-04-26 | 2013-02-05 | The Board Of Regents Of The University Of Texas System | Methods and systems for digital image security |
-
2015
- 2015-07-17 RU RU2015129351/08A patent/RU2598784C1/ru active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2097925C1 (ru) * | 1992-01-31 | 1997-11-27 | Московский технический университет связи и информатики | Устройство для приема шумоподобных сигналов |
US5311176A (en) * | 1992-03-31 | 1994-05-10 | Motorola, Inc. | Method and apparatus for generating Walsh codes |
EP0835593B1 (en) * | 1995-06-30 | 2002-04-24 | Interdigital Technology Corporation | Code division multiple access (cdma) communication system |
US5960040A (en) * | 1996-12-05 | 1999-09-28 | Raytheon Company | Communication signal processors and methods |
RU2140711C1 (ru) * | 1998-03-20 | 1999-10-27 | Государственное унитарное предприятие Специализированный центр программных систем "Спектр" | Способ блочного шифрования дискретной информации |
US8369568B2 (en) * | 2006-04-26 | 2013-02-05 | The Board Of Regents Of The University Of Texas System | Methods and systems for digital image security |
RU2358404C1 (ru) * | 2008-04-08 | 2009-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ГОУ ИрГТУ) | Способ передачи двоичной информации сложными сигналами с внутриимпульсной минимальной частотной манипуляцией |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2701128C1 (ru) * | 2018-10-26 | 2019-09-24 | Закрытое акционерное общество Научно-технический центр "Модуль" | Способ шифрования двоичной информации |
RU2760567C1 (ru) * | 2020-12-22 | 2021-11-29 | Закрытое акционерное общество Научно-технический центр «Модуль» | Способ формирования и обнаружения синхроимпульса шумоподобного сигнала, не зависящий от корреляционных свойств модулирующих фазу сигнала последовательностей |
RU2803198C1 (ru) * | 2022-12-02 | 2023-09-11 | Акционерное общество Научно-технический центр "Модуль" | Способ формирования и обнаружения синхроимпульса фазоманипулированного сигнала |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2533459B1 (en) | Optical transmission device and receiving device for yuen encryption, optical transmission method and receiving method for yuen encryption, and encrypted communication system | |
Padmapriya et al. | Misconstrued voice on SC-FDMA for secured comprehension-a cooperative influence of DWT and ECC | |
Kayarkar et al. | A survey on various data hiding techniques and their comparative analysis | |
CA2639649A1 (en) | Cryptography method and system | |
CN104113420A (zh) | 一种基于身份的可聚合签密方法 | |
Abusukhon et al. | Secure network communication based on text-to-image encryption | |
CN104836657A (zh) | 一种具有高效解密特性的基于身份匿名广播加密方法 | |
CN103746804A (zh) | 基于多参数分数傅里叶变换和星座图加扰的保密通信方法 | |
CN107819760B (zh) | 基于无线信道特征的对称密钥生成与分发的保密通信系统 | |
KR101126024B1 (ko) | 3 단계 데이터 암호화 시스템 및 방법 | |
RU2598784C1 (ru) | Способ шифрования сообщений, передаваемых с помощью шумоподобных сигналов | |
RU2459367C2 (ru) | Способ формирования переменного ключа для блочного шифрования и передачи шифрованных данных | |
CN111600661A (zh) | 基于实时更新的混沌密钥分发的三维加密ofdm光系统 | |
Al‐Moliki et al. | Chaos‐based physical‐layer encryption for OFDM‐based VLC schemes with robustness against known/chosen plaintext attacks | |
EP3131230B1 (en) | Encryption method, program, and system | |
WO2019195989A1 (en) | Zero-knowledge range proof with reversible commitment | |
CN113807534A (zh) | 联邦学习模型的模型参数训练方法、装置和电子设备 | |
Li et al. | Mathematical model and framework of physical layer encryption for wireless communications | |
KR20130086204A (ko) | 데이터 전송 보안 향상 방법 | |
JP2013021422A (ja) | 暗号送信装置 | |
Wang et al. | Sender-Anamorphic Encryption Reformulated: Achieving Robust and Generic Constructions | |
Prasanthi et al. | Hybrid approach for securing the IoT devices | |
Rupa | A secure information framework with ap RQ properties | |
KR101727691B1 (ko) | Id 기반 수신자 제한 암호 서버 및 시스템 | |
Kandul et al. | Steganography with cryptography in android |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |