CS58191A3 - Encoder - Google Patents

Description

? / 5M- <n. v i · i

NÁZEV VYNÁLEZU Kódovací zařízení.

O_B_L._A_S_T___T_E_C_H_N_I_K_Y

Vynález se obecně týká kódování dat.

Obchodní data jsou běžně přenášena bezdrátovým nebo telefo-nickým spojením, zmíněné data se mohou týkat obchodní neboobchodních operací a měla by být udržena v tajnosti.

Data takto přenášená mohou být přijímána konkurenčními firma-mi uvažované firmy a využita k jejich prospěchu anebo k po-škození uvažované firmy.

Jedním řešením tohoto problému je zakódování dat před jejichpřenosem a jejich dekódování po jejich příjmu, zakódování datse běžně děje kódovacím obvodem, užívajícím klíče a mnohočlenu,který manipuluje s daty. příklad kódovacího obvodu je znázorněnna Obr.l. Data, jež mají být zakódována, prochází časově po-řadě posouvacím registrem. Určité výstupy posouvacího registrujsou vedeny zpět k výlučnému logickému sečtení /OR/ s výstupempředchozího stupně. Mnohočlen určí, při jakých stavech jsou ve-deny zpět. Klíč určí počáteční stav posouvacího registru. Vý-stupem obvodu jsou zakódovaná data, představující původní data,o nichž však neposkytují žádné údaje. Jsou-li zakódovaná datapřijata, jsou dekódována za použití téhož obvodu a tím téhožklíče a mnohočlenu užitého při kódování dat.

Ideálně, pouze uvažovaná strana má klíč a mnohočlen užitý kekódování a je proto pouze ona schopna zachycená data dekódovat.Jelikož se mnohočlen nemění, má soutěžící strana, vybavená zna-lostmi a zařízením k rozluštění kódu, dostatek času k své čin-nosti. Další problém nastane, změní-li se mnohočlen pohybem zpětnovazebních cest. Pak musí být data z posouvacího regis-tru vysunuta za použití starého kódování, dříve než může býtzapočato s novým kódováním. Rovněž postupné posouvání daturčených k zakódování vytváří zdržení mezi vstupem dat a je-jich zakódovaným výstupem. To vytváří potřebu kódovacího ob-vodu s nulovým zdržením a užívajícího programovatelných klíčůa mnohočlenů, které by činily dekódování nepovolaným obtížnější.

PODSTATA V Y N Á KE Z U Předložený vynález dává možnost kódovéní/dekódování s praktic-ky nulovým zdržením. Zařízení je tvořeno dvěma paměťovými lo-gickými součinovými /AND/ zařízeními, posouvacím registrem avýlučnými logickými sčítacími /OR/ zařízeními. Každý z výstupůprvního paměťového zařízení je spojen se vstupem posouvacíhoregistru. Každý z výstupu druhého paměťového zařízení je spo-jen se vstupem každého z logických součinových /AND/ zařízení,jejichž výstupy jsou spojeny se vstupy posouvacích registrů.Výstup posledního stupně posouvacího registru je spojen sevstupem každého z logických součinových /AND/ zařízení. Výstuppředchozího stupně posouvacího registru je spojen se vstupemvýlučného sčítacího /OR/ zařízení, jehož druhý vstup je spojens výstupem logického součinového /AND/ zařízení, výstup každé-ho z výlučných logických sčítacích /OR/ zařízení je spojen sevstupem dalšího stupně posouvacího registru. Každý z výstupůprvních osmi stupňů posouvacího registru je spojen s každýmze vstupů výlučných logických sčítacích /OR/ zařízení. Každýbit vstupu kódovacího zařízení je spojen se vstupem výlučnéhosčítacího /OR/ zařízení.

Klíč je uložen do prvního paměťového zařízení a mnohočlen jeuložen do druhého paměťového zařízení. Klíč a mnohočlen užíva-né k určení, jak budou vstupní data zakódována, jsou známy při-jímací straně přenášených zakódovaných dat. Klíč je zapojendo posouvacího registru a každý bit je posouván výlučnými lo- gickými sčítacími /OR/ zařízeními k dalším stupňům posouvací-ho registru. Výstupy posledních osmi stupňů posouvacích re -gistrů jsou výlučně logicky sčítány /OR/ se vstupními daty.Výstupy těchto výlučných logických sčítacích /OR/ zařízeníjsou kódovanými daty.

S_T_R_U_Č_N_Ý___P_O_P_I_S___Y_ý_K_R_E_S_S

Vynález bude v dalším popsán na příkladu provedení ve vztahuk připojeným výkresům, na nichž značí:

Obr.l blokový diagram stavu techniky kódování dat

Obr.2 blokový diagram předloženého vynálezu

Obr.3 blokový diagram předloženého vynálezu užitý v typické soustavě použití

Obr.4a pamětovou mapu mnohočlenů pro použití soustavyObr.4b pamělovou mapu klíčů pro použití soustavyObr.5 formát kódované informace

Obr.6 obměnu vytvoření předloženého vynálezu. ___p_B_Q_Y_e_d_e_n_í___Y_Y_N_Á_L_E_z_u Kódovací obvod předloženého vynálezu může kódovat/dekódovathlasové i datové informace v podstatě s nulovým zpožděním.

Toho je dosaženo tím, že vstupní kódovaná/dekódovaná data,nejsou posouvána posouvacím registrem, jako tomu bylo u stavutechniky. Jediné zpoždění v obvodu vzniklé, je zpoždění pří -slušející výlučným logickým sčítacím hradlům /OR, XOR/, 105»Předložený vynález rovněž umožňuje snadnou změnu klíče a mno-hočlenu pouhým vložením nových hodnot do příslušného registru. KÓdovací/dekódovací obvod obsahuje ve výhodném provedení dvaregistry; jeden registr lpi pro klič a jeden registr 1Q2 promnohočlen. Klíč a mnohočlen, určené předem, stanoví, kdy a jakbudou data kódována. Jsou-li jak klíč tak mnohočlen nulovými,kódovací/dekódovací zařízení vyšle data bez kódovéní/dekodová-ní. Má-li jedno ze zmíněných zařízení hodnotu nikoliv nulovou, pak bude obvod kódovat/dekódovat různě pro různé hodnoty.

Každý výstupní bit registru lpi klíče je spojen se vstupemparalelně plněného posouvacího registru 104. Posouvací registr104 musí mít délku rovnou počtu bitů klíče. U výhodného prove-dení mají klíč a mnohočlen délku 32 bitů. Obměněné provedenívynálezu může mít délky klíče a mnohočlenu různé a může přestosprávně pracovat.

Každý výstupní bit registru 102 mnohočlenu je spojen se vstu-pem tří vstupních logických součinových /AND/ hradel 103»

Druhý vstup logického součinového /AND/ hradla 103 je spojen ss desaktivovanou linkou, která je rovněž spojena s volným vstu-pem registru klíče. Desaktivovaná linka uvolní registr lpi klí-če a vyřadí mnohočlen, pro přenos vstupních dat kódovacím obvo-dem bez kódování/dekódování. Třetí vstup každého součinového/AND/ hradla 1Q3 je spojen s výstupem posledního stupně posou-vacího registru 104»

Každý výstupní bit posouvacího registru 1Q4 je sečten /XOR/ svýstupem příslušného součinového /AND/ hradla 1Q3. Výstup sčíta-cího /XOR/ hradla tvoří posunutí vstupu příštího stupně posouva-cího registru 1Q4. U výhodného provedení jsou výstupy posledníchosmi stupňů posouvacího registru 104 sčítány /XOR/ se vstupnímidaty, jež mají být kódována/dekódována. v obměněném provedeníkterýchkoliv osm stupňů posouvacího registru lze užít jako vstu-pů ke sčitacím /XOR/ hradlům. Výstupy těchto sčítacích /XOR/hradel 105 jsou kódovanými/dekódovanými daty.

Na začátku kódování/dekódování dat musí být určena hodnota ulo-žená do registru klíče. Tato hodnota může být přédem stanovenouhodnotou klíče, nebo předem stanovenou hodnotou klíče změněnousčítací /XOR/ operací pomocí modifikátoru. Modifikátor může čís-lem polohy nebo číslem rámu dat určených ke kódování být v prou-du dat procházejících kódovacím obvodem. Hodnota klíče, modifi-kátor a mnohočlen jsou známy jak vysílacímu tak přijímacímu zaří-zení a brání nezamýšlenému příjemci v příjmu těchto hodnot.

Obvod pracuje s první náplní regis tru lpi klíče s hodnotou klíče - 5 - nebo hodnotou obměněnou a registr 102 mnohočlenu s jeho hod-notou. Obsah registru klíče je pak vložen do posouvacího re-gistru 104 před zakódováním dat.

Mnohočlen pak určí, kdy bude výstup stupně posouvacího regis-tru 1Q4 sečten /XOR/ s výstupem koncového stupně posouvacíhoregistru 104. Dvojkové číslice " 1 " v kterémkoliv m±tě mnoho-členu dovolí sečtení /XOR/ bitů posouvacího registru 106 s vý-stupem koncového stupně registru 1Q4 vedeným zpět součinovým/AND/ hradlem 103« Výstup této sčítací /XOR/ operace se posunedo dalšího stupně posouvacího registru I04 při dalším časovémcyklu, po zakódování každého bytu vstupních dat a vyslání, jeposouvací registr taktován pro posunutí a snížení svého obsahuo jeden bit, pro zakódování/dekódování dalšího bytu vstupníchdat. U výhodného provedení může být posouvací registr posunut časo-vě o jeden bit. Míra taktování posouvacího registru může býtprogramovatelná u dalšího obměněného provedení. U obměněnéhoprovedení může být posouvací registr posunut časově o jeden byte.

Obr.3 znázorňuje použití předloženého vynálezu u běžné přenoso-vé sítě, v níž jsou data a/nebo hlas převedený do číslicovéhozobrazení vysílány v rámech časového multiplexu /TDM/ mezi prv-ním zařízením 300 a druhým zařízením 320. Parně! 305 obsahujeklíče a mnohočleny užívané pro kódování, přepínač paketu vysí-lá zakódovaná data přes sběrnici 30I spínače paketu bud rozhla-sovému rozhraní 303, telefonnímu rozhraní 304 nebo jinému tako-vému rozhraní na sběrnici 30I. zmíněná rozhraní naopak vysílajídata přijímacímu zařízení 320, opatřenému podobnými rozhraními303, 304. přijímací zařízení 320 je opatřeno týmž zařízením prodekódování přijímaných dat.

Obr. 4a, 4b znázorňují možné paměíové mapy mnohočlenů /obr.4a/,a pamělové mapy klíčů /Obr.4b/ takové soustavy. paměTové adresy306 klíčů a mnohočlenů jsou přenášeny na přijímací zařízení kó-dovacím informačním slovem, znázorněným na Obr.5· Adresy klíčů601 a mnohočlenů 602 v kódovacím informačním slově označujíumístění v paměti 306 map klíče a mnohočlenu, jichž se použije k zakódování dat. To umožňuje přijímacímu zařízení, opatřenýmitýmiž paměťovými mapami se stejnými klíči a mnohočleny, dekódo-vání dat. Číslo rámu logického součtu /XOR/ 503 sděluje přijí-macímu zařízení, zda-li poslední platné bity byly sečteny /XOR/s číslem rámu časového multiplexu. Čísla rámu jsou synchronizo-vána mezi dvěma zařízeními 300, 320. U výhodného provedení zna-čí ”1” možnost umístění logického součtu /XOR/, a "O" značí, žeklíč lze použít beze změn.

Je-li šířka kmitočtového pásma sítě znázorněná na Obr.3 vyhraze-na pro přenos informace z prvního zařízení 300 na druhé zaříze-ní 320, je informace o adrese klíče a mnohočlenu vyslána ovláda-cím zařízením .v šířce pásma přidělení informace. Od znovupřidě-lení šířky kmitočtového pásma podle potřeby, klíč a mnohočlenjsou přímo změněny. Když zařízení 320, 300 přenáší informaci,používá se klíče a mnohočlenu určených sdělením adres v šířcepřidělení kmitočtového pásma. To dovoluje při každém přenosuinformace použití různých kombinací klíče a mnohočlenu, je-litoho zapotřebí, u jiných provedení vynálezu lze měnit klíč amnohočlen přímým vysláním zakódovaného ovládacího sdělení z prv-ního zařízení 300 na druhé zařízení 320 a naopak.

Obměněné provedení vynálezu předloženého je znázorněno na obr.6·Toto provedení užívá dvou mnohočlenů, násobku mnohočlenu a podí-lu mnohočlenu. Způsob shora popsaný, týkající se výhodného pro-vedení, platí i pro toto obměněné provedení s výjimkou, že dru-hý mnohočlen musí být uložen do druhého registru mnohočlenu. Vý-stup druhého mnohočlenu je znásoben /ADN/, desaktivovaným signá-lem a vstupem k prvnímu stupni posouvacího registru. Výstupy sou-činových /AND/ hradel jsou sečteny /XOR/ s prvním mnohočlenema s výstupy posouvacího registru jako u výhodného provedení.Připojení druhého mnohočlenu zvyšuje provozní bezpečnost zaříze-ní, jelikož nežádoucí posluchač musí nyní dekódovat dva stále seměnící mnohočleny.

Použití stále se měnícího klíče a programovatelného mnohočlenunebo mnohočlenů zvyšuje bezpečnost soustavy, v čase, kdy nežádou-cí posluchač dekódovává mnohočlen, užívá se nový klíč a mnohočlen pro zakódování dat. Nežádoucí posluchač bude vždy o jeden krokzpět za kódovacím obvodem, což činí dekódování dat a/nebo čísli-cové vyjádření hlasu velmi obtížným. V podstatě nulové zpoždění podle předloženého vynálezu vyluču-je časovou mezeru, vyskytující se u zařízení podle stávajícíhostavu techniky, mezi vstupem a výstupem dat z kódovacího zaříze-ní. Další výhodou je měnící klíče a mnohočlenu kdykoliv, bezčekání na vysunutí právě zakódovévaných dat z posouvacího regis-tru. To zvyšuje frekvenci možných změn klíče a mnohočlenu, a tímzvyšuje bezpečnost soustavy. v 4

Claims (8)

1. 1. Zařízení pro kódování a dekódování vstupního signáluze signálního zdroje za účelem získání kódovaného nebodekódovaného výstupního signálu, užívající předem vybra-ný signální klíč a předem vybraný signál mnohočlenu, vy-značený tím, že má první paměťový prostředek pro uloženípředem vybraného signálu klíče s alespoň jedním výstupem,dále posouvací registr /104/ s alespoň jedním stupněm, znichž každý má výstup a ukládací vstup a z nichž každý jespojen s jedním výstupem prvního paměťového prostředku adruhý paměťový prostředek pro uložení předem vybranéhosignálu mnohočlenu, s alespoň jedním výstupem, a ještědále první prostředek pro logické kombinování alespoň jed-noho výstupu druhého paměťového prostředku a alespoň jed-noho výstupu posouvacího registru, kterýžto prostředek prologickou kombinaci má alespoň jeden výstup spojený se vstu-pem alespoň jednoho stupně posouvacího registru, a konečnědruhý prostředek pro logické kombinování alespoň jednohovýstupu posouvacího registru a vstupního signálu, při čemžvýstup druhého prostředku pro logické kombinování je výstup-ním signálem, kódovaným nebo dekódovaným.
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačené tím, že první prostředekpro logické kombinování je tvořen alespoň jedním logickýmsoučinovým /AND/ hradlem ./103/. 3· Zařízení podle nároku 1, vyznačené tím, že druhý prostředekpro logické kombinování je tvořen alespoň jedním výlučnýmsoučtovým /OR/ hradlem /105/·
3. 4. Zařízení podle nároku 1, vyznačené tím, že výstup poslední-ho stupně posouvacího registru /104/ je spojen se vstupem prvního logického součinového /AND/ hradla/103/. 5. zařízení podle nároků 1 až 4, vyznačené desaktivačním pro- i středkem, spojeným se vstupem prvního logického součinové- .·. s . . ; : · it • '· . . .. > ·. ' $ Λ • ' ’ ·5 7 - 9 - I ho hradla /103/ a vstupem registru klíče /lol.
4. 6. Zařízení podle nároku 1, vyznačené tím, že alespoň je- ; den stupeň posouvacího registru /104/, je spojen s prv-ním vstupem alespoň jednoho výlučného logického součto- ý •vého /OR/ hradla /106, a alespoň jeden výstup prvního « logického součinového /ANT)/ hradla /103/, je spojen s d-ruhým vstupem alespoň jednoho výlučného logického sou-čtového /OR/ hradla /106/, jejichž výstupy jsou spojenys, alespoň jedním stupněm posouvacího registru /104/.
5. 7. Zařízení pro kódování a dekódování vstupního signálu zesignálního zdroje za účelem získání kódovaného nebo dekó-dovaného výstupního signálu, užívající předem vybranýsignál klíče a předem vybraný signál mnohočlenu, vyznače-ný tím, že má první paměťový prostředek pro uložení signá-lu předem vybraného klíče opatřený alespoň jedním výstu-pem, dále posouvací registr s alespoň jedním stupněm, znichž každý má výstup, posouvací vstup; a ukládací vstup,při čemž ukládací vstup každého stupně je spojen s jednímvýstupem prvního paměťového prostředku, druhý paměťovýprostředek pro uložení předem vybraného podílu signálumnohočlenu, s alespoň jedním výstupem a ještě déle prvníprostředek pro logické kombinování alespoň jednoho výstu-pu druhého paměťového prostředku a alespoň jednoho výstu-pu posouvacího registru, kterýžto prostředek pro logickékombinování má alespoň jeden výstup spojený s posouvacímvstupem alespoň jednoho stupně posouvacího registru, dáletřetí paměťový prostředek pro uložení předem zvolenéhonásobku signálu mnohočlenu, mající alespoň jeden výstup, 5a ještě déle druhý prostředek pro logické kombinování jed-noho výstupu s alespoň jedním výstupem prvního prostředkupro logické kombinování a alespoň jednoho výstupu třetí-ho paměťového prostředku, při čemž prostředek pro logickékombinováni alespoň jednoho výstupu posouvacího registru a vstupního signálu a výstup třetího prostředku pro kom-binování je kódovaným nebo dekódovaným výstupním signálem. - ' ' ' · · - · . - 10 - 8. zařízení podle nároku 7, vyznačené tím, že první a dru-hé prostředky pro logické kombinování jsou logická sou-činová /AND/ hradla. 9· Zařízení podle nároku 7, vyznačené tím, že třetí prostře-dek pro logické kombinování je výlučné logické součtové/OR/ hradlo.
6. 10. Zařízení podle nároku 7> vyznačené tím, že výstup alespoňjednoho stupně posouvacího registru je spojen se vstupemprvního prostředku pro logické kombinování.
7. 11. Zařízení podle nároku 7 až 10, vyznačené tím, že vstupdo prvního stupně z alespoň jednoho ze stupňů posouvací-ho registru je spojen se vstupem druhého prostředku prologické kombinování. 12. zařízení podle nároku 7 až 11, vyznačený tím, že desakti-vující prostředek je spojen se vstupem prvního prostředkupro logické kombinování, dále se vstupem druhého prostřed-ku pro logické kombinování a se vstupem prvního paměťo-vého prostředku.
8. 13. Přenosová síť tvořená: prostředkem pro příjem ze signálního zdroje, signálemobsahujícím předem vybraný klíč, předem vybraný mnohočlena zakódovaný signál; prostředkem pro přenos signálu obsahujícího předem vybra-ný klíč, předem vybraný mnohočlen a zakódovaný signál; apřepínačem paketu, obsahujícího procesor, paměť, kódova-cí zařízení, kteréžto kódovací zařízení je vyznačeno tím,že obsahuje; první paměťový prostředek pro ukládání předem vybranéhosignálu klíče, první paměťový prostředek opatřený alespoňjedním výstupem; posouvací registr opatřený alespoň jedním stupněm, mají-cím výstup a vstup, přičemž vstup každého stupně j”e spo-jen s výstupem prvního paměťového prostředku; - 11 druhý paměťový prostředek pro ukládání předem vybrané-ho signálu mnohočlenu opatřený alespoň jedním výstupem;první prostředek pro logické kombinováni alespoň jedno-ho výstupu druhého paměťového prostředku a alespoň jed-noho výstupu posouvacího registru, kterýžto první pro-středek pro logické kombinování má alespoň jeden výstupspojený s alespoň jedním stupněm posouvacího registru; akódovací zařízení dále vyznačené druhým prostředkem prologické kombinování alespoň jednoho výstupu posouvacíhoregistru a zakódovaného signálu, přičemž výstup druhéhoprostředku pro kombinování tvoří dekódovaný výstupnísignál. MOTOR OLA „3TŇ C. Schaumburg- ΪΪ1. /1 / Zast.: