JP2010538523A - 情報伝送及び複雑な保護の方法 - Google Patents

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Abstract

本発明の情報伝送方法は、情報を伝送する前に情報交換の条件及びチャネル品質を決定するステップ、lインターリーブ(q=2l)を有する初期2進法(n、k)符号に基づき同じデータ部分の値を有するm個の符号ブロックを伝送することで、確率的q進法(n、k、q、m)符号の最適なパラメータn、k及びmを選択するステップ、選択されたq進法符号の助けを得て情報を符号化するステップ、チャネルに伝送する前にq進法シンボルの直接的ランダム化を行うステップ、受信中にq進法シンボルの逆ランダム化を行うステップ、q進法シンボル及びメッセージの完全性及び認証性を検証するステップ、シンボルの完全性の信頼性を検証するステップ、符号ブロックのmの完全性を復元するステップ、m個の符号ブロックが処理されたら、ユーザに配信される信頼できるq進法シンボルを記憶するステップ、パラメータn、k及びmの最適性を検証するステップ、及びそれらの値を詳細化するステップを含む。

Description

本発明は、通信チャネル及びネットワークにジャム防止伝送機能を提供するハードウェア、及び情報の伝送中及び記憶中の両方において前記情報に実行され得る、起こりうるすべての作用に対する複雑な情報保護を提供すると共に、情報システム、ネットワーク及び様々なタイプのデータリンクに適用できるハードウェアを対象とする。
データ伝送チャネル(DTC)プロトコルの1つとしてエラー検出付きノイズ対策巡回符号の適用を使用するデータリンクを介した、よく知られた情報伝送方法があり、これらの方法では、伝送される情報は巡回符号によって符号化され、(巡回符号のブロックまたは歪んだブロックの形式で)受け取られた情報は、何らかの歪みがないか検査され、前記歪んだブロックは帰還ループ信号によって再伝送される[1]。しかし、これらの方法は、以下の欠点を有する。：
多数の受け取られたブロックが歪んでいることが判明し、DTCが「巡回経路に入った」とき、伝送が不可能になるデジタルデータリンクの品質の低下がある。
巡回符号によって使用されるエラー検出方法は、データリンク容量に比較的近い効率的な伝送速度を提供しない。
代数的エラー訂正符号を使用する、他のよく知られた情報伝送方法(ハミング法、Bose-Chaudhuri-Hocquenghem法、リードソロモン法など)がある[2]。これらの方法は、以下の短所を有する。：
エラー訂正方法として使用される代数基準の符号は、エラーの多重性の影響を非常に受けやすいことが分かっており、その結果、実際のデータリンク上で発生するグループ化されたエラーチャネルにおける、大きくかつ制御不能な確率の復号化エラーの原因となる。
既知の符号の符号化及び特に復号化は、特にソフトウェアの実施態様で多少難しい実施態様によって提供される。
更に、暗号情報変換の適用に基づいた、よく知られた情報暗号化方法[2,3]、ならびに暗号化変換及びノイズなし符号化を使用する複雑な情報保護のための方法があり、その上、これらの方法は、様々な方法の情報処理、例えば、エラー検出付きノイズ対策巡回符号、情報の暗号化変換、情報完全性検査のためのシミュレーション的挿入などに基づいたいくつかの個別の保護プロシージャ（保護手順）を結合する。しかし、そのような方法の短所は次のとおりである。：
−情報完全性処理方法が欠如しており、そのため、：
・複雑な保護のために導入される情報の冗長性が増す。
・処理が複雑になり、情報交換速度が遅くなる。
−情報完全性の復元またはデータリンク上の自然エラーの訂正に備えられていない。
−直接的符号エラー訂正方法で、偽情報のインポーズに備えた保護が提供されない。
更に、パスワードシステム、またはコンピュータデータ記憶媒体に記憶される情報暗号化の使用に基づいて情報へのユーザアクセスを分離するためのよく知られた方法[3,4]がある。パスワードに基づくシステムは、情報がコンピュータメモリ内では変換されず、パスワード検査システムは、上級のプログラマによって克服できるので、十分な保護を提供しない。コンピュータメモリ内の情報暗号化に基づく保護は、情報の記録及び読み取り時に情報処理パワーに重い要求を課すので、結果として、これはかなり稀に適用されるだけで、所与のアプリケーションの情報処理を制約する比較的遅い変換速度のために、その適用は制限される。データ符号化が幅広く適用されるためには、高速処理による暗号化アルゴリズムと大きい鍵スペースが必要である。
また、情報完全性を制御する方法、例えば、加入者認証、電子デジタル署名に基づいたメッセージ、及び認証(またはシミュレーション証明)符号による公開鍵システム[3]などがある。しかし、そのような解決法は、情報完全性保護システムの信頼性に依存する、すなわち、使用されている多数の鍵からの置換を検出できない可能性に依存することが示されているので、「論理的な証明」ではないことがよく知られている。これらの方法の欠点は次のとおりである。：
−実施が困難で、遅く、リアルタイムの適用が複雑である。
−エスケープシーケンス(鍵)の長さが、保護されるメッセージの長さよりはるかに短いので、情報のインポーズ(署名の「偽造」)の可能性を正確に推定する方法が欠如している。
−EDS機能に基づく複雑な情報保護の実施に難しさがある。
意図的な破壊性のある特質の作用を含んでいる、情報通信システム内の情報に関係した次のようなよく知られた作用がある。：
−干渉に対して保護されている動作に適用されると対処できない、強度の人工的干渉の発生が原因である抑止をリンクさせようとする試み。
−情報システム内のデータベースを破壊しようとする試み。
−個人専用情報システムから読み取ろうとする試み。
−偽情報をインポーズしようとする試み。
通信ネットワークの最新の国際標準において、ネットワークのハードウェア/ソフトウェアシステムの一部としての動作に関して、情報保護に関連した次のような設定された機能を使用する傾向を見てとることができる。：
−データリンク内のノイズ対策符号によるエラー保護。
−メッセージの認証及び情報完全性制御(情報のインポーズに備えた保護)。
−信号のランダム化。
−情報のレビュー（検閲）に備えた保護(暗号化保護)。
例としてIEEE 802.16(WiMax)標準及び欧州標準EN 300(DVB)を挙げることができる。そのほかに、そのようなシステムの実施を一般的に更に複雑にする個別の保護作業用に様々な方法(アルゴリズム、プログラム、デバイス)が使用され、それらの方法のそれぞれについてパラメータを変更するとき、困難が生じ、それにより保護の効率が低下し、情報冗長量の合計量が増加する。
ロシア連邦特許第2246129号
Guideline CCITT X.25 and its application in information-computer networks. Description of the guideline X.25. International centre of scientific and technical information. Moscow, 1983. W. Peterson, E. Weldon. The errors correcting codes. Mir, M, 1976. Zima V.M., Moldovyan A.A., Moldovyan N.A. Safety of global network technologies. - SPb.; BHV-Petersburg, 2001. Romanets J.V., Timofejev P. A, Shangin V. F. Information protection in computer systems and networks. - M: Radio and communication, 1999. Patent of the Russian Federation No. 2254685. Method of coding transformation of information. Author: Osmolovsky S.A., 2003.01.13. Patent of Russia No. 2266622 "Method of block encryption of information. Author: Osmolovsky S.A. Application for a patent of the Russian Federation No. 2004108916/09 (009857), priority 2004.03.29. Patent of the Russian Federation No. 2246129. Mode of generation of random numbers. Author: Osmolovsky S.A., 2003.01.13.
本発明の目的は、情報の伝送及び複雑な保護を1組の方法手順内で汎用化すること、伝送機能をあらゆるデータリンクによって拡張すること、保証されたパラメータ(交換の推定時間特性)を提供すること、及び適用条件及び実現可能な条件のもとでカスタマイズ可能なデータリンクの広範囲のタイプ及び品質のための汎用機器の設定を提供することである。
冗長性を1つ導入することによって、提案された方法は、すべての上述の情報保護機能を、より高い性能を有する情報処理用の1組の手順内で実現することを可能にする。
この方法によると、以下の個別の作業の解決法は、本発明で提示される複雑な保護方法の中で提供されることになる。：
−通信リンク(ネットワーク)上の歪みに備えた保護。
−レビューに備えた暗号化保護。
−偽情報のインポーズに備えた暗号化保護。
−情報完全性の制御と復元。
−情報へのユーザアクセスの区分。
−情報システム内の情報に対する故意の破壊的作用に備えた保護。
対象になっているこれらの目的を達成するために、以下の3つの概念が使用される。：
−ランダム性の要素を情報処理に持ち込み、すべての可能な信号を使うための、または符号及び暗号をグループ化するための伝送プロセスを減らすランダム変換を適用する(相手の点数を最小にすることに関連したゲーム方法)。
−情報の配信の信頼性を向上させ、それにより、配信される情報の高信頼性を確保するために、符号ブロックのいくつかのコピーを復号化するための原理と手順を適用する。
−もし、復号化の進行中、あらゆる建設的に指定された復号化エラーの確率が、正確に計算された復号化の結果の検査によるものである場合、正しく受け取られた文字を検出する途中で意思決定の有効性を検査するための機能を適用する。
本発明の目的を達成するには、同一のデータ部分(符号ブロックのコピー)が、歪んでいない文字の選択を行うときに保証された有効性に達すること(局所化)、確率の結果を求める正確な計算を用いて複雑さを処理すること、及び最良の結果を得るために二重モード及び単信モードのチャネル品質の全範囲を重なり合わせることを提供する、符号と暗号のグループの適用に変形されている状態で、確率的(n、k、q、m)符号(n-k-q-m符号)が使用されるが、ここで、n及びkは2進法ソース符号を表すパラメータであり、qは符号の進法であり、mは符号ブロックの反復数である。
既知の保護機能に比べて、情報システムの保証された特性を提供するときに新しい品質、例えば、ランダムな文字歪みを有する保証された高い有効性(ユーザに公表された情報内のエラー確率は10-9から10-18またはそれ未満である)、q進法文字用の歪みの確率によって表されるチャネルプロパティに対する適応化を使用することに起因する、非ゼロの容量を有する任意のチャネルによるメッセージの保証された配信、及び保護の保証された安定性など、を有する、より効率のよい実施態様の作業が、各保護タイプに対して設定される。
本発明によると、情報の伝送及び複雑な保護の方法は、次のように設計されるように提案されている。
情報の伝送及び複雑な保護の方法は、情報伝送の開始前に、情報交換の条件及びチャネルの品質設定を設定し、次いで、lインターリーブ(q=2l)を伴う初期2進法(n、k)符号(n-k符号)に基づいて、使用される確率的q進法(n、k、q、m)符号用、及びデータ部分に同一の値を有する符号のm個のブロックの伝送用のパラメータn、k、及びmに最良の値を選択し、次いで、選択されたq進法符号で情報を符号化し、次いで、チャネルに伝送する前にq進法文字の直接的ランダム化を行い、次いで、受信側でq進法文字の逆ランダム化を行い、次いで、q進法文字及びメッセージの完全性及び認証性を制御し、次いで、前記文字の完全性の信頼性を検査し、次いで、m個の符号ブロック内の完全性を復元し、次いで、m個の符号ブロックを処理した後、ユーザに公表される認証用q進法文字を蓄積し、次いで最適性を制御し、nパラメータ値、kパラメータ値、及びmパラメータ値を調整しなければならないという事実によって規定される。
これらのステップが完了すると、1つの方法内の情報の伝送及び保護の個々の作業は次のように解決される。
情報伝送は、非ゼロの容量を有する全チャネルによって実行され、情報転送プロトコルの制御可能なプロパティが確実に事前に設定されるようにする。
情報の複雑な保護は、通信リンク及びネットワーク、ならびに情報記憶内の歪みに備えて、認証性及び情報完全性の復元を制御することにより実現され、その場合、制御は、情報へのユーザアクセスの分離によって、レビューに備えた暗号化保護によって、偽情報のインポーズに備えた保護によって、情報システム内の情報への意図的破壊行為に備えた保護によって、及び情報システムのパフォーマンスを確保することによって行われる。
使用されるデータリンクまたは情報記憶媒体の品質分析は、確率的q進法反復符号(n、1、q)(n-1-q符号)のブロックの伝送によって、及びそのようなブロックを受信時、受け取られたq進法文字のシンボルごとの照合を行い、一致したq進法文字の数を推定し、次いで、符号nの長さに関して、一致した文字の比率を、歪んでいないq進法文字の比率に関する結果の品質の値によって定義し、符号パラメータを選択し、それらと共に所与のチャネルからの情報伝送の完全性を復元することによって行われる。
汎用二重チャネル用の最適なパラメータの選択は、必要な有効性が、事前に定義されていて、ユーザから公表された情報内のエラー確率によって推定されることを条件にして、最大伝送速度の基準によって行われる。
単信チャネル用の最適なパラメータの選択は、メッセージ配信における必要な信頼性が、必要な有効性が保証された最初の伝送からのメッセージ配信の確率によって推定されるという条件の基準によって行われる。
伝送時のq進法文字のランダム化は、文字値を、伝送される情報に関係ないランダム信号に変換し、受信側で、q進法文字用の確率が等しいエラーベクトルを、伝送されたq進法文字以外のq進法文字に関するq-1値の任意の1つに変換するように行われる。
q進法文字のランダム化は、伝送される情報に関係なく、ソースから入手される擬似ランダムなランダム化パラメータに関わる遷移の確率的マトリックによって表される手順を2回使用することにより行われる。
擬似ランダム数の同期ソースに関する状態の固定初期値、または秘密鍵または公開鍵の暗号化システムの固定初期値が、送信部分及び受信部分によるランダム化パラメータの生成のためのプロセスの同期化のために使用される。
(n、k、q)符号(n-k-q符号)の受け取られたq進法ビットの完全性の制御は、2進法符号Hのテストマトリックス内の列及びそれらの線型結合であるN=2n-k-1符号テスト関係式を用いて実現され、j進法関係式に関して、完全性制御は、このj進法テスト関係式内で文字1が対応するn個のq進法文字のそれらのモジュロ2の合計、及び結果の合計内の値を検査することによって行われ、したがって、もしこの合計がl個のゼロ2進法文字からの結合に等しいならば、関係式は満たされたと見なされ、q進法文字は予備的に完全であるか、または局所化されたと認識され、局所化されたNL文字の数(NL⊂[0,n])、実現された関係式Ncの数(Nc⊂[0,2n-k-1])、及び、数字iを有する各q進法文字に関する文字Miを含む実現された関係式の数が推定される。
符号ブロックの完全性の有効性検査は、NC=2r-t*-1、t*≦d-2という条件を検査することにより行われるが、ここで、t*=n-NLであり、dは、2進法(n、k)符号(n-k符号)の符号距離である。
個々のq進法文字の完全性の有効性検査は、条件Mi(t*)≧Πq(t*)を検査することにより行われるが、ここで、Πq(t*)は、定義された値t*を有するq進法文字に関する実現された関係式の数のしきい値であり、条件が実行されない文字は削除され、そしてNL値は、削除された文字の数だけ減らされる。
情報完全性の復元は、認証的に局所化された、または以前に訂正された文字の値を通して訂正された文字の値を表す非局所の、そして削除された文字の訂正によって行われ、その目的に対して、1つの訂正された文字、他の認証的にのみ局所化された文字、及び以前訂正された文字を含むテスト関係式が選択されると共に、この場合、訂正された文字の値は、選択されたテスト関係式の一部として、有効に局所化されると共に以前に訂正された文字を表す値のモジュロ2の合計によって推定される。
(n、k、q)符号(n-k-q符号)のm個のコピーの復号化は、実現された関係式の合計数、及び各文字に関する実現された関係式の数を推定する3つの段階において正しく受け取られた文字の局所化及び累積によって実行され、q進法(m、1、q)ブロック符号(m-1-qブロック符号)内で検出されたものと同じ名前を有するm個の文字の一致するペアを作成するステップの実行が同時に行われ、更に、これらの一致する文字が局所的に累積されるときに、(n、k、q)符号のための復号化規則に従ってm個のブロックのすべてについて正しく受け取られた文字の局所化が行われ、全てのブロックにおける局所化された文字が累積され、以前に非局所の文字の場合、検査済みテスト関係式に代入される別のコピーからの非局所のq進法文字の値による交差分離技術が実行され、その後に、局所化プロセスが完了した後の局所化正確性検査が続き、最後に、信頼できない、非局所の文字が、その値を認証的に局所化された文字の値によって表すことにより、訂正される。
適用される符号の最適性を制御するために、受け取られたブロックの最後のセット用の長さGのチャネル分析インターバルの中で、必要な有効性を有する適用される符号によって復元されない完全性を有するNotブロックの数が推定され、次いで、復元されない完全性を有する次のブロックが検出されると、α=Not/Gとして、そのようなブロックの比率が計算され、次いで、関係式βmin≦α≦βmaxの形式で求められる、適用される符号における最適化条件について検査され、βmin>αの場合、動作符号をより少ないノイズ対策用の符号に置き換えるための解決法が生成され、α>βmaxの場合、動作符号をより多いノイズ対策用の符号に置き換えるための解決法が生成される。
非ゼロの容量を有する任意のチャネル内で適用される方法を開発するための汎用化は、次のステップにより達成される。
非ゼロの容量を有する任意の二重チャネルの適用は、各ブロックの有効性検査を通して、及びm=1のチャネルの現在の状態に対して最適である(n、k、q)符号の適応的選択により達成される。
非ゼロの容量を有する任意の単信チャネルの適用は、各符号ブロック及び各q進法文字の有効性検査によって、及び、mが選択された(n、k、q)符号を用いて適用されるチャネルによる最初の伝送からのメッセージ配信の所望の確率として定義された状態で、符号ブロックのm個のコピーの同時復号化を伴う符号ブロックのm倍の伝送によって達成されると共に、χバイパスチャネルのそれぞれによる伝送中にη倍技術によって達成できる(m=χη)。
一方、複雑な情報保護のための個々の作業は、次のように行われる。
通信チャネル及びネットワーク、ならびに情報記憶内の歪みに備えた保護は、特定の品質の二重チャネル内の最大可能速度の任意のチャネル内で保証された有効性を有する完全性の直接的な符号復元、及び単信チャネルで搬送されるメッセージの必要な信頼性が与えられる。それに基づいて、(n、k、q)符号の訂正能力内で情報完全性が復元され、符号の訂正能力を超える多重性を有するエラーが検出され、未訂正の歪みを有する符号ブロックが再伝送され、パラメータの最適性に関する設定済み基準、及び符号の訂正能力の設定済み基準に従って適応化が行われる。
認証性及び情報完全性復元の制御は、認証鍵として使用される初期埋め込みソースから得られるランダム化パラメータを有する認証確率的q進法n-k-q-m符号の助けを得て達成される。
特定のユーザからのメッセージを記憶及び伝送するときに情報へのユーザアクセスを分離するために、適切なユーザの個々の鍵によって生成されるランダム化パラメータを使用するメッセージ(ファイル)のランダム化(確率的変換)が適用される。
暗号化レビュー保護については、適用されるノイズ対策符号に関係なく、符号のq進法文字のランダム化が、転送される情報に関係なく提供されるq進法文字、すなわち、擬似ランダム信号の直接的なランダム化(確率的暗号化変換)により各暗号化ユニット上で置換される暗号の集合によって実行され、q進法文字の逆ランダム化(確率的復号化変換)が、伝送された文字以外の文字のq-1個の可能な値のそれぞれについて等しい確率を保証する、q進法文字内の歪みの再生を実行する。
故意の干渉を有するチャネル内で偽情報がインポーズされることに備えた保護は、偽情報がインポーズされる保証された確率がq-1値を超えないという条件で、完全性復元用の(n、k、q)符号によって実行される。未修復の歪みを有する符号ブロックは、帰還信号によって再伝送される。
データリンク内の意図的な干渉の形での情報システムへの故意の破壊的作用に備え、かつシステムへの偽破棄的情報の入力に備えた保護については、チャネル状態への適応化による安定した情報交換が、チャネル内の相当な品質の低下を伴う情報交換を含めて提供される。
任意の動作条件での情報システムのための保証された特性の達成は、符号ブロック及びq進法文字ごとに異なる符号及び暗号の集合の適用を使って提供され、したがって、情報システム上の破壊的作用のソースに対する対抗処置の途中のストラテジー（方針）の変更の結果として、長さnの2進法シーケンス上のすべての可能な2n信号からのデータリンクへの伝送信号が保証される。
本方法の最も重要なプロパティは次のように実行される。
単一のブロック(m=1)及び(n、k、q、m)符号のブロック内のm個のコピーの復号化を対象にしたエラー復号化の保証された任意で設定される確率Perは、dm-1-(log2Per)/l(t≦dm-1-(log2Per)/l)の値を超えない特定の多重性tに対するエラー訂正によって提供されるが、エラー多重性がこの値を超えると、情報は、ユーザに公表されないか、または有効性要件を満たすことができなかったことの指示付きで公表される。
統一された符号進法q及び2進法符号の符号距離dを対象にした有効性に関しては、受信側で復号化されたブロックにフィルタ処理を行うことにより、いくつかの漸次変化が与えられるべきであり、また、所与のブロック内で訂正されたエラーの数t=d-2に関しては、エラー復号化の確率はq-1に等しく、この場合、訂正されたエラーの数はt=d-3であり、したがって、エラー復号化の確率はq-2に等しく、訂正されたエラーの数はt=d-4-q-3のようになる。
所望の確率を有する保証されたメッセージの搬送またはリアルタイムの交換は、同一のデータ部分を有するm個のブロックの伝送によって、及びコピーの復号化の方法における完全性復元によって達成され、この場合、コピーの数mは、最初の伝送からのメッセージ搬送の所望の確率Pbri=P(≦t,Nmess)に依存して定義され、ここで、tは、訂正された歪んだq進法文字の数であり、ただし、示されたメッセージの長さNmessは、q進法文字の数である。
本方法の実施のシーケンスは次のとおりである。
プロパティが未知のデータリンクによる情報転送の前にチャネルテストが行われる。したがって、非ゼロの容量を有する任意のチャネルに1組の手順が等しく実行される。確率的(n、1)符号(確率的n-1符号)の形式のテストシーケンスは、値n、例えばn=100が、適応化のより大きいインターバル(最悪のチャネル状態と最良のチャネル状態との関係式)から選択されたチャネルで伝送される。伝送プロセス中のn個のq進法符号文字のそれぞれは、直接的ランダム化が行われ、受信側で逆ランダム化(確率的変換)が行われ、それにより、2個以上の歪んだ文字に関するランダム照合の確率が最小になる。n=100の場合に、100文字のうちの2個以上のq進法文字が歪みがないと判明すると、テストプロシージャは正常に完了したと見なされることに注意が必要である。更に、チャネル状態が非常に低い場合、ビット長l(1個のq進法文字)及び符号反復のn文字について歪みn-2を有するメッセージ搬送(メッセージの一部分)を提供できる有用な情報の伝送用の符号反復を使用することもできる。例えば、2進法文字の歪みの確率P0=10-5(q進法文字の歪みの確率は約10-3である)を有する非常に良いチャネルを提供することに関して、ハミング符号パラメータ、偶数パリティ検査、及び符号距離d=4を有し、歪んだq進法文字からのt=2を訂正する符号は、例えば、パラメータ(512、502)を使用すると符号速度502/512=0.9804が発生する最良のチャネルを生じることになるであろう。それに基づくと、符号の2進法パラメータは等しい(512l、502l)。
保護される情報は、ビット長lのq進法文字(q=2l)に分割され、そのような文字の長さの値とは別に、エラー復号化の確率Perによって表される必要な信頼性から始まって選択され、その上、qについては、関係式Per≦q-1が生じ、例えば、値l=32ビットを使用すると、Per=10-9が生ずる。本方法によると、どの任意の通信リンクにおいても、設計プロセスで構造的に設定される、保証された有効性を提供できることが重要である。したがって、l=64などでPer≦q-1=10-8が提供される。
q進法文字の各kについて、データリンクへの伝送の前に、2進法(n、k)符号の規則に従って冗長なq進法文字のn-kが形成され、各q進法文字は、lより小さくない長さを有するξのランダム化パラメータに関係する独立ソースが提供するランダム化が実行され、受信側で、lより小さくない長さを有する、同期して生成された値ξに関係する各q進法文字の逆ランダム化(確率的変換)が行われ、正しく受け取られたq進法文字に対して局所化が行われ、局所化された文字の数が推定され、局所化の正しさが検査され、無効に局所化された文字が削除され、認証的に局所化された文字の値によって訂正された文字の値を表す、非局所の、削除された文字が訂正される。
したがって、冗長な文字の作成が、i個のq進法文字(i⊂[1,n-k])に対して順に、文字1がテストマトリックスHi、すなわち、2進法(n、k)符号(n-k符号)の列に対応するq進法文字情報のモジュロ2の合計によって実行される。
送信側では、情報に依存しないソースからの各q進法文字に対して、ビット長lのランダム化パラメータの結合が生成され(それをメモリに記憶する前に)、次に、各q進法文字は、ランダム化パラメータに関係あるランダム化が行われる。
受信側では、データリンクからの受信後、またはメモリからの読み取り後、各q進法文字用の長さlのランダム化パラメータの結合が伝送側と同期して生成され、ランダム化パラメータに関係がある各q進法文字の逆ランダム化が行われる。
次に、正しく受け取られた文字の選択(局所化)によるq進法文字の完全性制御が行われる。符号のテスト関係式の内の1つの一部分である歪んでいない文字から普遍性を見つけたとき、任意のチャネル内で保証される有効性を確保するために、符号ブロックの文字に関する複数のエラー検出の原理が用いられ、次いで、そのような関係式が実現され、それの一部分である歪んでいない文字は明らかにされた、または局所化されたと見なされる。正しく受け取られたq進法文字の局所化は、2進法符号Hのテストマトリックス内の列及びそれらの線型結合であるN=2n-k-1符号テスト関係式を用いて実現され、i個の関係式の場合のq進法文字の正しい受信の検査は、このj進法テスト関係式内で文字1が対応するそれらのn個のq進法文字のモジュロ2の合計によって、及び結果の合計の値検査によって行われる。この合計がl個のゼロ2進法文字からの結合に等しい場合、関係式は達成されたと見なされ、q進法文字は歪みがなく正しく受け取られたと認識され、局所化されたNL文字の数(NL⊂[0,n])、実現された関係式Ncの数(Nc⊂[0,2n-k-1])、及び数字iを有する各q進法文字に関する文字Miを含む実現された関係式の数が計算される。
そのような一連の局所化手順は、歪んだq進法文字の数がt=d-2の値を超えない場合、数がn-d+2以下である、すべての正しく受け取られた文字は局所化され、文字の局所化の正しさ(忠実度)を検査できるための条件である少なくとも3個の実現されたテスト関係式(3個ではt=d-2、7個ではt=d-3など)の中に存在することが特徴である。局所化の正しさのほかに、文字のそれぞれが、同一の数の実現された関係式の中に含まれる。もし2個以上のq進法文字の歪み後に、伝送された値との2個(以上)のq進法文字の違いが、逆確率的変換(エラーベクトルe'の変換として指定)後に、合計モジュロ2がl個のゼロ2進法文字からシーケンスを生ずるようなものである場合、2個以上の文字の歪みにも関わらず、テスト関係式が実現される状況があれば、局所化では、多くともPer≦q-1の確率を有するエラーの可能性がある。しかし、局所化の結果の表示は基本的に様々である。第1に、「局所化された」文字の数は、実現された関係式の適切な数より多い。第2に、各i文字が入力された、実現された関係式の数Miは、様々な文字で異なる。局所化の正しさの検査のプロシージャは、これらの特徴に基づいて構築されるべきである。t=d-3個のエラーが実際に発生した場合(可能な最大数より1だけ少ない)、符号はPer≦q-1のエラー確率を有するt=d-2という最大数を訂正することを許可し、7個の関係式が満たされ、ブロック復号化の実際に達成された有効性が、q倍だけ少ないPer≦q-2のエラー確率によって推定されることに注意が必要である。
その結果、ブロック文字の局所化の有効性検査は、NC=2r-t*-1、t*≦d-2という条件を検査することにより行われるが、ここで、t*=n-NLであり、すなわち、符号ブロックの2進法(n、k)符号の符号距離である。したがって、個々のq進法文字の局所化の有効性検査は、条件Mi(t*)≧Πq(t*)を検査することにより行われるが、ここで、Πq(t*)は、事前設定された値t*を有するq進法文字の場合の実現された関係式の数のしきい値であり、条件が実行されない文字は消去され、NL値は、消去された文字の数だけ減らされる。
符号ブロックの完全性の復元(または必要な有効性を有する非局所の、消去された文字の訂正)は、認証的に局所化された、または以前に訂正された文字の値を通して訂正された文字の値を表すことによって行われ、その目的に対して、1つの訂正された文字、他の認証的にのみ局所化された文字及び以前訂正された文字を含むテスト関係式が選択されると共に、訂正された文字の値は、選択されたテスト関係式の一部である、局所化され、以前に訂正された文字を表す値のモジュロ2の合計によって推定される。
デジタルチャネル符号内で適用される符号の最適性は、最大伝送速度を制御することにより制御される。
その適用が帰還付きのデータチャネル内の有効伝送速度を最大にする二重デジタルチャネルの各状態に最適な符号が使用可能である。
様々な品質(2進法P0文字の歪みの確率)のチャネルの場合、伝送速度を最大にするために、例えば、次のような符号の集合が使用できる。：
−約10-1のP0の場合 - 符号(8、2、q)、または符号(8、4、q)の2倍の伝送(m=2)、または符号(16、7、q)。
−約10-2のP0の場合 - 符号(8、4、q)または符号(16、7、q)。
−約10-3のP0の場合 - 符号(16、11、q)。
−約10-4のP0の場合 - 符号(32、26、q)。
−約10-5のP0の場合 - 符号(128、120、q)。
−約10-6のP0の場合 - 符号(256、247、q)。
−約10-7のP0の場合 - 符号(512、502、q)。
符号最適性の監視は、復号化が情報完全性の復元に失敗したブロックの分析に基づく(エラー訂正の失敗は、完全に、符号訂正能力のエラー多重性の過多が原因である)。正式には、それは、長さGのチャネル分析インターバル上で最後に受け取られたブロックの必要な有効性を有する符号が適用されることによって完全性が復元されなかったNotブロックの数の計算という形で表され、復元されない完全性を有する次のブロックの後、α=Not/Gとして、そのようなブロックの比率が計算される。次に、関係式βmin≦α≦βmaxの形式で求められる、適用される符号に関する最適化条件が検査され、βmin≧αの場合、動作符号のより少ないノイズ対策用の符号への置換に関する決定が行われ、α≧βmaxの場合、動作符号のより多いノイズ対策用の符号への置換に関する決定が行われる。設計の工程中に選択される最適化の下限しきい値及び上限しきい値であるβmin及びβmaxは、二重チャネルにおける伝送制御プロトコルの機能に依存し、約0.1及び約0.5の値を持たなければならない。
固定符号の有効性に関するいくつかの暫時変化に対するサポートの順序をより詳しく検討する。q進法文字の長さl=32ビットを有するd=6の符号距離でBCH符号(16.7)が使用されることとする。
10-9というエラー確率がこの動作方法に十分である場合(所与のメッセージの伝送時)、訂正されたエラーを有するすべてのブロックがユーザに配信されると共に、逆チャネルによって応答され(1から4のエラー多重性を有する場合)、必要なエラー確率が10-18未満の場合、訂正されたエラーの数が1から3のブロックはユーザに配信されると共に、応答され、訂正されたエラーの多重性が4以上のブロックは逆チャネルによって応答されず、使用されているデータ通信プロトコルに従って再伝送される。更に、4個以上の訂正されたエラーを有するブロックは、ブロックの再伝送された値とともに、コピー処理の方法での後の復号化用に記憶されることになる。この場合には、データ伝送チャネル内のすべてのハードウェア及びアルゴリズム的解決法は、ユーザに配信されたときの復号器出力におけるブロックのフィルタ処理手順のカスタマイズ以外には変わらないことに注意が必要である。
ランダム化(確率的変換)の主要な手順は、q進法対称チャネルのプロパティを提供するために手順の全段階で実行され、すなわち、q進法文字内のエラーベクトルの、等しい確率を有する、その可能な値の内の1つへの変換が実行される。そのような手順を適用すると、ユーザに配信される情報に、保証された任意のチャネル信頼性が提供される。
ランダム化は、ランダム化生成機能が提供するランダム化パラメータを用いて、生成機能の開始前に設定される固定初期埋め込み、及び暗号化鍵システム(秘密または公開)によって定義される初期埋め込みの適用と共に実行される。
長さlのランダム化パラメータ値ξの生成は、任意の既知の技術的解決法を用いて実施され得る。ランダムな埋め込みによるテーブルに基づく帰還ループ内の非線型機能を有するレジスタに基づいた生成機能(ロシア連邦特許第2246129号を参照)は、ランダム数によるテーブルの初期埋め込み、及び帰還を有するシフトレジスタが、暗号化保護の秘訣であるとき、実施態様の変形の1つでありうる。
ランダム化は、以下を提供するための暗号化手順である。：
−送信側において、任意の情報、更にシャノンの提示のもとで絶対的秘密を提供する符号ブロックの結合における同一の情報を伝送するときのデータリンク内のランダム信号への転換。
−受信側において、ビット長lの各歪んだq進法文字内の、Per≦q-1の受信側の信頼性を提供する等しい確率を有する2l-1個のランダムな組み合わせの内の1つへの変換が、任意のチャネルで保証されること。したがって、どの必要な有効性であっても、ゼロに向かう傾向のものを含めて、(値lの選択によって)推定できる。
チャネルの任意の品質を有し、この品質の相当な喪失を伴う情報伝送の効率を向上させるという同時に解決される作業の条件のもとで、偽情報がインポーズされることに備えた保護、及び同様に破壊的作用に備えた保護が、任意のタイプの干渉に対するそのような正常な復元の保証された信頼性を有する符号完全性復元の手順(直接的符号エラー訂正)によって解決される。すなわち、歪んだq進法文字の数が符号の訂正能力を超えない場合、これらの歪みは認証的に訂正され、歪んだ文字の数が符号の訂正能力を超えた場合、訂正の信頼できる拒否が発生し、歪んだ情報はユーザ情報として公表されない。エラー訂正拒否のそのような事例の数が、適応化のプロシージャに従って、上限しきい値を定義するときに選択された数より多いと判明すると、「より強力な」符号を使用するように転換が行われ、したがって、符号速度は、より遅くなる(関係式R=k/n)。
エラー訂正拒否のそのような事例の数が、適応化のプロシージャにしたがって、定義される、より小さいしきい値を設計するときに選択された数より少ないと判明すると、「より弱い」符号を使用するように転換が行われ、その結果、符号速度はより速くなる(関係式R=k/n)。設計の工程中に選択される最適化の上限しきい値及び下限しきい値は、それぞれ約0.5及び約0.1の値を持たなければならない。
チャネル品質が急激に低下し、以前に選択された符号パラメータを使用した交換を提供できないことによるデータ伝送チャネルの機能障害の後、上述されたような符号の反復を有するチャネル状態の初期テストから交換を続行することが可能である。
相似していると考えられる情報伝送及び情報保護の方法は、ノイズのない符号化、メッセージ及び加入者の認証用のサービス、情報通信システムの機能に安定性を提供するためのサービスを含む、様々な技術的解決法を有する。本方法のプロパティ及び特徴は、本方法と他の使用可能な相似した方法との比較を記載することにより、以下に示される。
本方法内で解決される技術的作業は、以下のグループに分割される。：
−(完全性復元の変形における)実際のデータリンク上でのエラー訂正方法の広範な適用。
−単一の冗長性を導入することによる、1つのアルゴリズム内の保護の複雑さ。
−チャネル品質を低下させることによって干渉抵抗を改善すること。
−チャネル品質の全範囲へのオーバーラップによる、1つのプロトコル(機器)内でのデータ伝送チャネルにおける機能決定の適応化。
−データ伝送の効率を改善すること(効率的な速度、リアルタイムモード)。
情報通信システムの標準的条件のもとでの本方法の適用の順序及び特徴を考える。
以下は、次のものにおける使用条件での本方法適用の主要な変形である。：
・汎用二重チャネル。
・単信(単一方向)チャネル。
・リアルタイム二重チャネル。
・非常に低品質のチャネル。
・きわめて高い信頼性を提供するデータ伝送チャネル。
・情報記憶媒体(コンピュータメモリ、データベースなど)。
・メッセージの完全性を制御及び復元するためのセッション層プロトコル。
実際のデータリンクでのエラー訂正方法の広範な適用(完全性の復元)は、次の2つの主要な理由のために達成される。：
−任意のデータリンクの復号化後のエラー確率に関して、任意に設定される上限が利用できること。
−符号進法のサイズに関係なく、動作の2進法特性のために、コーデックが迅速に実装できること。
保護の複雑さは、以下の特徴を有する。：
○冗長性を必要とするすべての問題を解決するための単一の冗長性の導入(エラー保護、インポ-ズに備えた保護、チャネル及びデータベースにおける完全性の制御及び復元、認証性の制御)。
○レビューに備えた暗号化保護の作業における暗号化ユニットのような、文字ノイズ対策符号であると見なされる、すべての保護作業に対して統一される情報ユニット(q進法文字)の適用。
○暗号化保護のすべての作業の解決のための統一されたランダム化手順(暗号化変換)の適用(レビューに備えた保護、偽情報のインポーズに備えた保護、認証性制御、ならびに完全性の制御及び復元)。
ノイズの安定性のみならず、チャネル品質の劣化も改善する。
二重チャネルによるメッセージ伝送は、最大速度、及び必要な保証された信頼性を有すると共に、好ましくは、いくつかの漸次的変化を有する(全情報の場合、Preq1より悪くない、最も重要な情報の場合、Preq2より悪くない)。
干渉抵抗問題の解決時、方法適用の異なる条件から続いており、方法の汎用性から進んでいる3つの作業が発生する。
第1に、効率的な(相対的)伝送速度を落とすことなく、比較的高品質の二重チャネルでは任意の事前に設定された有効性が達成されなければならず、それは、データリンクの容量に著しく劣るべきではない。
第2に、単信チャネル(帰還がない)によるメッセージ配信の任意の事前に設定された信頼性を提供するために、必要な有効性を保ちながら、高い干渉抵抗を有することが必要である。
第3に、そのような方法は、迅速に動作する(及び実施ができるだけ単純な)情報伝送の技術的に熟達した高速の適用によって制約されるべきではない。
メッセージ配信の必要な有効性を備え、チャネルの設定された品質を有する単信チャネルによるメッセージ伝送の場合、符号ブロックのm倍の伝送及び復号化方法のコピーを使用することが提案される。
単信データリンクでは、この方法を適用すると、最初の伝送から、コピー復号化方法が使用され得る低品質チャネル内の有効性を含めて、メッセージ配信の任意に設定された信頼性を有する保証された有効性が提供される。更に、コピー復号化方法は、拡張された符号の構築のための可能な最大訂正能力を提供する。もし初期の2進法符号が、例えば、d=4の符号距離を有する場合(追加の偶数パリティ検査を有するハミングコード)、初期の確率的符号(m=1)は2個の歪んだq進法文字を訂正し、初期符号の二重反復で拡張された確率的符号(m=2)は、拡張された6個の歪んだq進法文字を訂正することを可能にし(t=6)、10個の文字がブロックの三重反復で訂正される場合、一般的な事例では、少なくともt=md-2が訂正される。
1つのブロック内で大きい符号距離を有する符号を選択することにより、または(一般的な事例では、m個の同一符号ブロックの)2つ以上のブロックを同時に伝送し、その後、訂正されたエラーの数がmd-2の場合にコピー復号化アルゴリズムにより復号化を行うことにより、チャネル品質の喪失を含む方法を実施すると、二重チャネルにおいてリアルタイムの方法が可能になる。
すなわち、符号距離から値2だけ違っている訂正能力は、符号距離dを有する初期2進法(n、k)符号に基づいて、同じ符号距離mdを有する(n、k、q、m)符号用に保存しておかれる。
チャネル品質の全範囲へのオーバーラップによる1つのプロトコル(機器)内でのデータチャネル用の機能解決法の適応化は、以下のおかげである。
−初期符号用に設定されたパラメータの使用可能性であって、それについては、
・認証性のレベルを定義し、使用されているチャネルの品質を正確に設定する可能性がある。
・エラーストリーム分布のどの法則の場合とも同じように、0.5-0.6から任意の小さい確率の値まで(それぞれ、0,1が提供する2進法文字用の歪みの確率から任意の小さい値、例えば10-7まで)のq進法文字用の歪みの確率を有するチャネルの任意の可能な品質に対して最適な符号を選択する可能性がある。
−データ伝送チャネルの始動時及びその動作の途中の両方で、適応化の手順を構築するときの基礎であるチャネルプロパティを表す統一された記述文字。
・始動時、例えば、パラメータ(n、1、q)を有する反復符号の適用は、n(例えば、n=100)から2個以上の歪んだq進法文字が検出されたとき、チャネルの初期品質を認証的及び信頼性を持たせて定義することを可能にする。
・動作を開始後、観測インターバル上のチャネルの歪みの完全な訂正の事例の数及び部分(確率)が推定されるために、チャネル状態が変更されたという結論を確実に出すことができ、適用される符号は、「より強力な」符号(より高い訂正能力を有する符号)に、または逆に「より弱い」符号に置き換えられなければならず、「より弱い符号」は、より速い符号速度で、変更後のチャネル(より効率的な速度を有するチャネル)で、より速い情報伝送を提供する。
データ伝送の効率の向上(効率的な速度、リアルタイムモード)は、情報完全性のための符号復元の方法(保証された有効性を有する直接的エラー訂正)を実際に適用することによって達成される。
方法の指定されたプロパティの達成は、符号及び暗号のグループを使用するシステム特性の保証された特徴を提供するための交換可能な信号構造のセットである「混合ストラテジー」及び「ランダム化されたストラテジー」を適用することによって伝送システム内または情報処理内でゲーム理論技術を適用することに起因して提供され、それには次のものが含まれる。：
−単純なハードウェア及びプログラム実装の可能性。
−速いプログラム及びハードウェアの実装。
−情報処理手順の統一されたセット。
−以下による、より高いパフォーマンス。
・冗長性を必要とするすべての問題を解決するための単一の冗長性の導入(エラー保護、インポ-ズに備えた保護、データベースにおける完全性の制御及び復元、認証性の制御)。
・レビューに備えた暗号化保護の作業における暗号化ユニットのような、ノイズ対策符号の特徴と見なされる、すべての保護作業に対して統一される情報ユニット(q進法文字)の適用。
・暗号化保護のすべての作業の解決のための統一された暗号化変換手順の適用(レビューに備えた保護、偽情報のインポーズに備えた保護、認証性制御、ならびに完全性の制御及び復元)。
本発明によると、伝送、及び情報保護のための総合的な取り組みは、方法の数学を基礎にした以下の機能及びプロパティによって提供される。：
−情報の伝送及び保護のための方法のプロパティの保証された特徴。
−情報保護の統一された方法における符号の冗長性の導入と暗号化変換の結合。
−初期符号用に設定されたパラメータの可用性であって、それについては、
・使用されるチャネルの認証性及び正確な品質を定義する可能性がある。
・エラーストリーム分布のどの法則の場合にも、0.5-0.6から任意の小さい確率の値まで(それぞれ、0,1が提供する2進法文字用の歪みの確率から任意の小さい値、例えば10-7まで)のq進法文字用の歪みの確率を有するチャネルの任意の可能な品質に対して最適な符号を選択する可能性がある。
−データ伝送チャネルの始動時及びその動作の途中の両方で、適応化の手順を構築するときの基礎であるチャネルプロパティの記述の統一された文字。
・始動時、例えば、パラメータ(n、1、q)を有する反復符号の適用は、n(例えば、n=100)から2個以上の歪んだq進法文字が検出されたとき、チャネルの初期品質を認証的及び信頼性を持たせて定義することを可能にする。
・動作を開始後、観測インターバル上のチャネルの歪みの完全な訂正の拒否の事例の数及び部分(確率)が推定されるために、チャネル状態が変更されたという結論を確実に出すことができ、適用される符号は、「より強力な」符号(より高い訂正能力を有する符号)に、または逆に「より弱い」符号に置き換えられなければならず、「より弱い符号」は、より速い符号速度で、変更後のチャネル(より効率的な速度を有するチャネル)で、より速い情報伝送を提供する。
−符号及び暗号のグループを使用するシステム特性の保証された特徴を提供するための交換可能な信号構造のセットである「混合ストラテジー」及び「ランダム化されたストラテジー」を適用することによって伝送システム内または情報処理内でゲーム理論技術を適用することの提供。
−単純なハードウェア及びプログラム実装の可能性。
−速いプログラム及びハードウェアの実装。
−情報処理手順の統一されたセット。
−以下による、より高いパフォーマンス。：
・冗長性を必要とするすべての問題を解決するための単一の冗長性の導入(エラー保護、インポ-ズに備えた保護、データベースにおける完全性の制御及び復元、認証性の制御)。
・レビューに備えた暗号化保護の作業における暗号化ユニットのような、ノイズ対策符号の特性と見なされる、q進法文字のすべての保護作業に対して統一される情報ユニット(q進法文字)の適用。
・暗号化保護のすべての作業の解決のための統一された暗号化変換手順の適用(レビューに備えた保護、偽情報のインポーズに備えた保護、認証性制御、ならびに完全性の制御及び復元)。
保護のタイプのそれぞれに対する効率的な実施作業は、既知の保護構造と比較すると、情報システムの保証された特性に対して新しい提供品質、例えば、任意の歪み文字の保証された有効性(ユーザに対して生成される情報のエラー確率は10-9と10-18の間、またはそれ未満)、q進法文字の歪みの確率によって表されるチャネルのプロパティに適応化を適用することによって非ゼロの容量を有する任意のチャネルによるメッセージの保証された配信、保証された安定性保護などを有するという事実に基づいて設定される。
方法の実施のために以下が提供される。：
−受信側でのフィルタによって、ブロックの出力への信頼性を、訂正された文字の設定された数でフィルタ処理することによる、1つのサービス(複雑なプログラム)内で様々な信頼性の要件を達成するためのサービスと、必要な信頼性の単純なカスタマイズの結合。
−q進法文字の特定の長さ値を有する動作デバイスの場合、デバイスのメモリにそのような符号の2進法テストマトリックスHを入力することにより、比較的に、より大きい、以前使用された符号及び初期2進法符号の距離dを有する新しい符号の追加挿入によって、復号化エラー確率のさらなる減少が可能である。
すべての事例において、符号冗長性を変更せずに任意に高い信頼性を築くことができる。もし冗長な文字数字log2 Perの導入によって巡回符号用にエラー確率を得ることができる場合、最小であるためのq進法文字の長さを取ることができ、式Per=2-(d-1-t)lの助けによって、大きい符号距離推定値を有する1つから2つの符号により、きわめて高い信頼性を提供することができ、それは、最大より小さい可能なt=d-2個の歪んだq進法文字の訂正に基づいている。
例えば、l=32ビットのq進法文字の長さを例に取ると、次の1組のプロパティを提供することができ、エラー検出方法において(1個のテストq進法文字)、最大訂正能力でのコピー復号化及びエラー訂正の方法において(t=d-2)、多くとも10-9のエラー確率が提供され、一方、訂正された文字の数はlだけ減少し(t=d-3、例えば、d=4の追加偶数パリティ検査を有するハミング符号の場合、2個から1個までの歪んだq進法文字における訂正能力の低下に起因して)、その場合、復号化エラー確率は10-18まで低下する。有効性のレベルを更に高く上げるためには(復号化エラー確率の減少)、大きい符号距離dを有する符号を使用するとよい。例えば、d=6という符号距離を有するBCH符号(16,7)を例に取ると、l=32で復号化エラー確率に対して以下の値のセットを得ることができる。4個、3個、2個、1個の歪んだq進法文字の訂正の場合、復号化後のエラー確率は、それぞれ、10-9、10-18、10-27、10-36になる。
エラー訂正のそのような方法により、非ゼロの容量を有する、非常に低品質で、ほとんど任意の品質のチャネルによって情報を搬送することが可能になる。任意に低品質のチャネル内の確率的符号の機能は、n-2個のq進法文字への歪みの場合に1個のq進法文字(lビット)単位のサイズによるメッセージの正常な配信を許可する反復符号(n、1)によって示すことができる。例えば、n=20の場合、復号化は、長さ20のq進法文字に対しては1から18の歪みで正常に行われる。このように、復号化のプロセスで、意思決定の高い有効性が提供される。例えば、反復符号(20、1)が復号化のプロセスで10文字が歪んだことを示している場合で、10個の他の文字と一致した値が正しい文字としてユーザに出力される場合、復号化中のエラー確率は、この場合、q-9と等しい。
上述の方法は、以下の利点を特徴としている。：
1)伝送媒体及び情報保護及びハードウェア/ソフトウェア及びそれらを実現するためのソフトウェアの統合が提供される。
2)任意の文字を有し、干渉分布の法則を有するチャネルで、任意に小さい、ほとんどゼロの復号化エラー確率が提供される。
3)最初の伝送からのメッセージ配信の必要な最大の、1に近い確率が、低品質のチャネルでの符号ブロックのm個のコピーに対する復号化方法でのそれを含めて、エラー訂正方法において提供される。
4)未知の特性を有するチャネルによる安定した情報交換が提供される。この方法を用いる情報交換のためには、所与のチャネルの非ゼロの容量で十分であり、それは、接続性の存在か、または情報伝送の可能性である。
5)所与のチャネルの最大情報伝送速度、すなわち、そのチャネルの容量に近い効率的な情報伝送速度が提供される。
6)情報完全性の復元(エラー訂正)を伴うM個の確率的符号のセットを適用することにより、これらの符号のプロパティから得られる利点が達成される。すなわち、：
−以下に達する情報処理の効率の向上が達成される。
・データリンクにおける歪みの任意の特性及び強度を有するエラー訂正モードの保証された信頼性。
・効率的な情報伝送速度の向上。
・リアルタイム方法の提供。その場合、
−情報処理の高速性は、秒当りのビット数で表されるデータリンクの物理的速度、またはコンピュータ処理中、例えば、媒体記憶前の暗号化処理(搬送波から読み出し後の復号化)中の物理的速度を制約しない。
−単一の導入された冗長性を有する情報処理手順の統一されたセット内の保護の複雑さに対するサービス。すなわち、
・通信リンク(ネットワーク)上の歪みに備えた保護。
・レビューに備えた暗号化保護。
・偽情報のインポーズに備えた暗号化保護。
・情報完全性の制御と復元。
・情報へのユーザアクセスの分離。
・情報システム内の情報に対する故意の破壊的作用に備えた保護。
−達成すべき以下のプロパティによる情報保護での高い暗号化安定性のサービス。
・ソーステキスト内の個別の文字の統計に関係なく、データリンクに送信される信号の暗号化後で、擬似ランダムシーケンス前。
・ランダム変換テーブルの埋め込みのための記述以外の他の正式な記述を持たない複雑な変換の適用。
・ランダムテーブルの初期埋め込みを暗号鍵と見なす可能性。
7)チャネルの直接的符号エラー訂正を、データリンク内のエラーの分布及び強度の任意の法則とともに使用することによるノイズ対策符号の適用が、通信チャネル、ネットワーク及び他の情報システムに対する故意の破壊的歪みを含めて提供される。
ランダム化(確率的変換)の高速の、効率的な実施のために、ランダム化は、ランダム埋め込みテーブルに基づいた手順によって実行できる[5、6]。長さlのパラメータ変換値ξの生成は、ランダム埋め込みテーブルに基づいて帰還ループ内の非線型機能を有するレジスタを用いて実行できる[7]。一方、方法の実施については、ランダム数によるテーブルの初期埋め込み及び帰還シフトレジスタが暗号化保護の秘訣である。
本方法は、いずれか他の方法(低品質のチャネル、故意の干渉)を使用することが不可能な情報交換を含めて、伝送のあらゆる可能な条件で二重チャネル及び単信チャネルによる情報交換を可能にし、信号のランダム化に起因してこれらの特性の正確な計算を提供することを可能にし、情報に対するすべての複雑な保護機能を、単一の冗長性が導入された情報処理の1つのアルゴリズム内のすべての可能な条件のもとで、より高いパフォーマンスで実行することを可能にする。
本方法は、今日、エラー検出またはエラー訂正を有するノイズ対策符号が適用されるすべての事例、すなわち、暗号化の方法、偽情報のインポーズに備えた保護の方法、情報システム内の情報へのアクセスの分離の方法、破壊的作用に備えた保護の方法、データ配列内の情報完全性の制御と復元の方法、加えて、両方の保護が複雑な事例(トンネルプロトコル及び専用システムにおいて)、及び従来は複雑な保護の個別の作業が適用されていた事例において適用できる。すなわち、方法は以下で適用できる。：
−インターネット/イントラネット。
−プロトコルの様々なスタックを使用するネットワーク。
−無線ネットワーク、及びWi-Fi、Wi-Maxのような広帯域無線ネットワーク内のデータリンクを含めたデータリンク。
−信号到達範囲の拡大及び加入者ネットワークの制御によって伝送用の干渉抵抗を提供するためのブロードキャストシステム。
−オペレーティングシステム及びデータベース。
−携帯電話のネットワーク。
−情報システム及び制御システムの適用されたソフトウェアなど。
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7. Patent of the Russian Federation No. 2246129. Mode of generation of random numbers. Author: Osmolovsky S.A., 2003.01.13.

Claims (27)

  1. 記憶中及び伝送中に情報を保護する方法であって、
    情報を交換するための条件を設定するステップと、
    チャネル品質を設定するステップと、
    パラメータの第1のセット用の値を選択するステップであって、前記パラメータの第1のセットは確率的q進法符号用のnパラメータ、kパラメータ、及びmパラメータを有し、前記q進法符号は前記パラメータの第1のセット及び初期2進法(n、k)符号を有し、前記初期2進法符号はパラメータの第2のセットを有し、前記パラメータの第2のセットは第2のnパラメータ及び第2のkパラメータ及びlインターリーブを有し、前記lインターリーブはq値2を有するステップと、
    同一のデータ部分の値を有し、個数が前記mパラメータの値と同一である符号のブロックを伝送するステップと、
    前記選択されたq進法符号で前記情報を符号化するステップと、
    前記チャネルへの伝送前に前記q進法文字の直接的ランダム化を実行するステップと、
    前記伝送の受信側で前記q進法文字の逆ランダム化を実行するステップと、
    文字及びメッセージデータの完全性そして文字及びメッセージデータの認証性を含む、前記q進法文字のデータプロパティのセットを制御するステップと、
    q進法文字のデータ有効性を検査するステップと、
    q進法文字のデータ完全性を検査するステップと、
    前記mパラメータのデータ完全性を復元するステップと、
    認証用q進法文字を蓄積するステップと、
    前記mの処理後に前記認証用q進法文字をユーザに公表するステップと、
    データの最適性を制御するステップと、
    前記パラメータn、k、及びmのセットの値を調整するステップと
    を含む方法。
  2. 非ゼロの容量を有する全チャネルによって前記情報を伝送するステップと、
    情報伝送プロパティを設定するステップと
    を更に含む、請求項1に記載の方法。
  3. 通信チャネル内の歪みに備えて前記情報を保護するステップと、
    ネットワーク内の歪みに備えて前記情報を保護するステップと、
    情報記憶デバイス内の歪みに備えて前記情報を保護するステップと、
    前記情報の認証性を制御するステップと、
    前記情報完全性を復元するステップと、
    前記情報へのユーザアクセスを防止するステップと、
    前記情報の無許可のレビューに備えた暗号化保護を提供するステップと、
    偽情報の伝送を防止するステップと、
    前記情報が情報システム内及びサービス内で検出され、前記情報システムがシステム情報特性を保証している場合に、前記情報に対する故意の破壊的作用を防止するステップと
    を更に含む、請求項1に記載の方法。
  4. 第1の値n、第1の値1、及び第1の値qを含む確率的q進法反復符号の少なくとも1つのブロックを伝送するステップと、
    第2の値n、第2の値1、及び第2の値qを含む確率的q進法反復符号の少なくとも1つのブロックを受信するステップと、
    受け取られたq進法文字のシンボルごとの照合を行うステップと、
    一致した文字の比率を定義することが、実質的には、前記第1の値nの長さを定義することである、一致するq進法文字の数を推定するステップと、
    所与のチャネル内の情報伝送用の符号完全復元パラメータを選択するステップと
    を更に含む、請求項1に記載の方法。
  5. 最大伝送速度を設定するステップを選択するステップを更に含む、請求項1に記載の方法。
  6. 単信チャネル用の最適なパラメータを選択するステップを更に含み、
    単信チャネル用の前記最適なパラメータが、「メッセージ配信」対「最初の伝送から推定されたメッセージ配信の確率」に対する必要な信頼性を検討することにより決定され、
    前記最初の伝送が、必要な有効性の保証を有する、請求項1に記載の方法。
  7. 信号のq進法文字をランダム化するステップを更に含み、
    信号のq進法文字の前記ランダム化が、伝送される前記情報に関係なく、前記伝送内で文字値をランダム信号に変換するために実行される、請求項1に記載の方法。
  8. 伝送される前記情報に関係なく、ソースから入手される擬似ランダムなランダム化パラメータに関わる遷移の確率的マトリックスによって2回表される手順を使用することによりq進法文字をランダム化するステップを更に含む、請求項7に記載の方法。
  9. 擬似ランダム数の同期ソース用の固定初期状態の値を維持するステップと、
    情報の送受信用のランダムパラメータを生成するために秘密鍵及び公開鍵の暗号化システムを使用するステップと
    を更に含む、請求項7に記載の方法。
  10. 2進法符号Hのテストマトリックス内の列及びそれらの線型結合間の符号関係をテストするためにN=2n-k-1アルゴリズムを使用するステップと、
    q進法文字のセットに含まれる1文字がj進法テスト関係式及びチェックサム値に対応すると共に、前記q進法文字のセットと前記j進法テスト関係式の間の関係が、もし前記チェックサム値がl個のゼロ2進法文字の結合に等しいならば、前記q進法文字のセットが予備的に完了及び局所化されたと認識されたときに満たされたと見なされる、前記q進法文字のセットのモジュロ2の合計を行うステップと、
    実現された関係式の数がNc(Nc⊂[0,2n-k-1])であり、長さiを有する各q進法文字の場合、前記実現された関係式の数が更にMi文字を含む、局所化されたNL文字の数(NL⊂[0,n])を推定するステップと
    を更に含む、請求項1に記載の方法。
  11. t*=n-NLであり、dは2進法(n、k)符号の符号距離である場合の、NC=2r-t*-1、t*≦d-2という条件を検査するステップを更に含む、請求項10に記載の方法。
  12. 定義された値t*を有するq進法文字の実現された関係式の数のしきい値を検査するステップを更に含み、
    前記定義された値t*を有さない前記q進法文字のいずれもが、実行されずに削除され、
    NL値が、削除された文字の数だけ減らされる、請求項10に記載の方法。
  13. 情報完全性の復元のためのステップを更に含み、
    前記情報完全性の復元のためのステップが、非局所の、削除された文字を訂正し、訂正された文字の値を、ユーザがテスト関係式を選択する目的である認証的に局所化された文字の値として表すステップを含み、
    前記テスト関係式が、訂正された文字、及び認証的に局所化され、以前に訂正された文字を含み、
    前記訂正された文字の値が、前記選択されたテスト関係式の一部である、有効に局所化されると共に以前に訂正された文字の値に対するモジュロ2の合計によって推定される、請求項1に記載の方法。
  14. mが、正しく受け取られた文字を累積して局所化するステップを必要とするn-k-q符号の数であり、実現された関係式の合計数及び各文字について実現された関係式の数の推定値が使用される、n-k-q符号のm個のコピーを復号化するステップと、
    q進法のm-1-q符号のブロック用の同等の名前フィールドを有するm個の文字のペアの照合を実行するステップと、
    一致した文字が、局所化された文字として累積され、前記n-k-q符号の復号化規則に従って前記m個のブロックのそれぞれについて正しく受け取られた文字の局所化が行われ、どのブロックであっても、ブロック内の局所化された前記文字は累積され、以前に非局所の文字の場合、検査済みテスト関係式に代入される別のコピーからの非局所のq進法文字の値による交差分離技術が実行され、その後に、局所化後の局所化正確性検査が続き、信頼できない、非局所の文字が、それらの値を認証的に局所化された文字の値によって表すことにより、訂正される、n-k-q符号のm個のコピーを復号化するステップと
    を更に含む、請求項10に記載の方法。
  15. 適用される符号の最適性を制御するステップを更に含み、
    前記適用される符号に復元されない完全性を有するブロックNotの数が推定され、
    前記適用される符号が、最後に受け取られたブロックの長さGのチャネル分析インターバルの有効性検査を必要とし、
    復元されない完全性を有する、より後のブロックが検出されると、α=Not/Gとして、そのようなブロックの比率が計算され、関係式βmin≦α≦βmaxの形式で求められる前記符号の最適化条件が検査され、βmin≧αの場合、動作符号のより少ないノイズ対策符号への置換に関する決定が行われ、α≧βmaxの場合、動作符号のより多いノイズ対策符号への置換が行われる、請求項1に記載の方法。
  16. 非ゼロの容量を有する任意の二重チャネルの適用が、各ブロックの有効性制御を通して、及びm=1のチャネルの現在の状態に対して最適である(n、k、q)符号の適応的選択により達成されるステップを更に含む、請求項1に記載の方法。
  17. 非ゼロの容量を有する任意の単信チャネルの適用が、各符号ブロック及び各q進法文字の有効性検査によって、及びmが選択された(n、k、q)符号を用いて適用されるチャネルによる最初の伝送からのメッセージ配信の所望の確率に応じて定義される、符号ブロックのm個のコピーの同時復号化を伴う符号ブロックのm倍の伝送によって達成されると共に、χバイパスチャネルのそれぞれによる伝送中にη倍達成できる(m=χη)ステップを更に含む、請求項1に記載の方法。
  18. 通信チャネル、ネットワーク、及び情報記憶内の歪みに備えて保護するステップを更に含み、
    前記ステップが直接的な完全性復号化のステップを含み、
    前記直接的な完全性復号化のステップが、必要な品質を満たす二重チャネル内の最大可能速度の任意のチャネル内で保証された有効性と、単信チャネルで搬送されるメッセージの必要な信頼性を有する、請求項1に記載の方法。
  19. 認証性及び情報完全性復元を制御するステップを更に含み、
    前記認証性及び情報完全性復元を制御するステップが、初期埋め込みソースから得られるランダム化パラメータを有する認証確率的q進法n-k-q-m符号のためのステップを含み、
    前記初期埋め込みソースが、認証鍵として使用される、請求項1に記載の方法。
  20. 情報へのユーザアクセスを防止するステップを更に含み、
    前記情報への前記ユーザアクセスを防止するステップが、q進法文字のランダム化によって実行され、
    前記q進法文字が、個々のユーザ鍵から生成されるランダム化されたパラメータのファイル内に含まれる、請求項1に記載の方法。
  21. 望まれないビューイングに備えた暗号化保護を提供するステップを更に含み、
    前記望まれないビューイングに備えた暗号化保護を提供するステップが、どのタイプのノイズ対策符号が通信チャネルにおける伝送の前にランダム化から直接的に適用されるかに関係なく、及びどのタイプのメモリが各q進法文字用に生成されるランダム化パラメータに関係あるq進法文字を記憶するかに関係なく、一律に実行され、
    通信チャネルから伝送を受信した後、及びメモリから読み取った後、長さlのランダム化パラメータの結合が生成され、
    受信側が、同期して、ランダム化されたパラメータを含む各q進法文字の逆ランダム化を実行する、請求項3に記載の方法。
  22. 偽情報に備えて保護するステップを更に含み、
    前記偽情報に備えて保護するステップが、n-k-q符号を復元する完全性によって実行される、事前に計画された干渉を有するチャネル内でインポーズするステップを含み、
    偽情報が提供されない確率が、値q-1を超えない、請求項1に記載の方法。
  23. 情報システムに対して故意の破壊的作用を実行するように設計された情報に備えて保護するステップを更に含み、
    前記情報システムに対して故意の破壊的作用を実行するように設計された情報に備えて保護するステップが、特定の状態のチャネルへの適応化による安定した情報交換を提供することにより実行され、
    前記チャネルの相対的速度が、前記チャネルの速度の容量に近く、
    前記チャネルの前記速度の容量が、前記チャネルの品質の喪失用に調整されると共に、情報システムに故意の破壊的作業を実行しようとする可能性がある前記情報に備えた保護のための符号完全性復元用に調整される、請求項1に記載の方法。
  24. すべての処理条件のもとで情報交換プロセスの固定の特性を保証するステップを更に含み、
    前記すべての処理条件のもとで情報交換プロセスの固定の特性を保証するステップが、符号及び暗号をグループ化するステップを含み、
    前記符号及び暗号をグループ化するステップが、符号ブロックごと及びq進法文字ごとに異なり、
    前記すべての処理条件のもとで情報交換プロセスの固定の特性を保証するステップが、前記情報に対する破壊的でありうる作用に備えて保護するストラテジーの変更の結果として、長さnを有する2進法シーケンスのデータリンクへのすべての可能な2n信号の伝送を保証するステップを更に含む、請求項1に記載の方法。
  25. エラー復号化の任意で設定される確率Perを保証するステップを更に含み、
    個々の符号ブロックを対象にした前記エラー復号化の設定される確率Perが、lに等しいm個の値を有し、
    前記n-k-q-m符号のブロックのm個のコピーが、特定の多重性tに対するエラー訂正によって提供され、
    前記多重性tは、t≦dm-1-(log2Per)/lであり、
    エラー多重性がdm-1-(log2Per)/lを超えた場合、ユーザが前記情報が公表されることを望まないと、前記情報は、公表されず、
    エラー多重性がdm-1-(log2Per)/lを超えた場合、ユーザが前記情報が公表されることを望むと、前記情報は、有効性要件を満たすことができなかったことの指示付きで公表される、請求項1に記載の方法。
  26. 受信側で復号化されたブロックのフィルタ処理により除算された、統一された符号進法q及び2進法符号の符号距離dに関して、いくつかの信頼性の漸次変化を提供するステップを更に含み、
    所与のブロック内で訂正されたエラーの数が、t=d-2であり、
    エラー復号化の確率が、q-1に等しく、
    訂正されたエラーの数が、t=d-3と表され、
    エラー復号化の確率が、q-2に等しく、
    訂正されたエラーの数が、t=d-4-q-3・・・t=d-n-q-(n+1)と表され、
    nは、2進法符号ブロックの即時の数と同等の数である、請求項1に記載の方法。
  27. 所望の確率を搬送するメッセージまたはリアルタイムの交換が、同一の情報部分を有するm個のブロックの伝送によって、及びコピーの復号化のモードでの完全性復元によって達成されることを保証するステップを更に含み、
    それに基づいて、コピーの数mが、最初の伝送からのメッセージ搬送の所望の確率Pbri=P(≦t、Nmess)に依存して定義され、
    ここで、tは、訂正された歪んだq進法文字の数であり、ただし、示されたメッセージの長さNmessは、q進法文字の数である、請求項2に記載の方法。
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