RU2423801C2

RU2423801C2 - Способ передачи дискретных сообщений с защитой от несанкционированного доступа

Info

Publication number: RU2423801C2
Application number: RU2009111837/09A
Authority: RU
Inventors: Сергей Вадимович Григорьев (RU); Сергей Вадимович Григорьев; Владимир Александрович Минаков (RU); Владимир Александрович Минаков; Анна Владимировна Попова (RU); Анна Владимировна Попова; Геннадий Николаевич Толстихин (RU); Геннадий Николаевич Толстихин
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2011-07-10
Also published as: RU2009111837A

Abstract

Изобретение относится к способам передачи информации и может быть использовано в волоконно-оптических системах передачи данных в защищенном исполнении. Способ передачи дискретных сообщений с защитой от несанкционированного доступа, заключающийся в делении входного сигнала на блоки длиной n бит, формировании дискретного сообщения а в виде последовательности из N блоков, формировании копии дискретного сообщения β путем кодирования дискретного сообщения посредством сложения по модулю Р=2ⁿ каждого блока α_i, где i=1…N, с блоком β_i-1 в соответствии с выражением β_i≡β_i-1+α_i(mod P) и их передаче в линию связи, отличающийся тем, что осуществляют искажение блоков сформированного дискретного сообщения и его копии общим числом не более N/2, выбираемых по случайному закону с выполнением следующих условий: блок a_i может быть искажен, если i≠N и блоки α_i-1, α_i+1, β_i, β_i+1, β_i-1 не были искажены; блок β_i может быть искажен, если i≠N и блоки α_i, α_i+1, α_i-1, β_i+1, β_i-1 не были искажены, искажение блока осуществляется инвертированием не менее чем одного бита данного блока, на приемном конце линии связи для каждого блока α_i дискретного сообщения и соответствующего ему блока β_i копии

дискретного сообщения проверяют на истинность следующие тождества:

если истинно тождество (2) и ложны тождества (1) и (3), то восстанавливают блок α_i, по формуле α_i=β_i+β^* _i-1(mod P), где β^* _i-1=P-β_i-1, если истинно тождество (3) и ложны тождества (1) и (2), то восстанавливают блок β_i по формуле β_i=α_i+β_i-1(mod P), если истинно тождество (1) и ложны тождества (2) и (3), то переходят к проведению процедуры восстановления (i+1)-ого блока. Технический результат, достигаемый при реализации способа, состоит в повышении защищенности информации, передаваемой по линии связи. 1 ил.

Description

Изобретение относится к способам передачи информации и может быть использовано в волоконно-оптических системах передачи данных в защищенном исполнении.

Наиболее близким к предлагаемому по совокупности признаков является способ передачи дискретных сообщений в системах с повторением передач и обратной связью (патент РФ №2239289, кл. Н04В 1/713, 2004). Способ заключается в том, что на передающем конце линии связи осуществляют деление входного сигнала на блоки длиною n бит, формируют дискретное сообщение в виде последовательности нескольких блоков-символов длиной n бит, формируют копию дискретного сообщения путем кодирования дискретного сообщения посредством сложения по модулю P=2ⁿ каждого символа α_i, соответствующего данному блоку, с закодированным символом β_i-1 предыдущего блока, β_i≡β_i-1+α₁(mod Р), запоминают и передают сформированное дискретное сообщение и его копию, а на приемном конце линии связи запоминают принятое дискретное сообщение и его копию, которую предварительно декодируют путем сложения по модулю Р очередного принятого символа β_i дискретного сообщения с предыдущим сопряженным символом β^* _i-1 этого дискретного сообщения, α_i=β_i+β^* _i-1(mod Р), где β^* _i-1=P-β_i-1; сравнивают символы принятого дискретного сообщения с символами декодированной копии дискретного сообщения, если нет расхождений в двух смежных символах сравниваемого дискретного сообщения и его копии, то заменяют все одиночные искаженные символы принятого дискретного сообщения символами декодированной копии дискретного сообщения, передают по каналу обратной связи информацию на продолжение передачи последующих дискретных сообщений; если имеются расхождения в двух смежных символах принятого дискретного сообщения и его декодированной копии, то передают по каналу обратной связи информацию на повторную передачу сформированного дискретного сообщения и его копии. В известном способе при наличии искажений дискретных сообщений используют повторную передачу кодированного сообщения. При этом используемое кодирование позволяет восстанавливать до 25% бит сообщения, искаженных при передаче.

Недостатками данного способа является то, что он не обеспечивает защищенности информации от злоумышленника, а также необходимость организации канала обратной связи.

Задача, на решение которой направлено данное изобретение, заключается в повышении защищенности информации, передаваемой по линии связи.

Решение указанной задачи достигается тем, что в известном способе передачи дискретного сообщения, заключающемся в делении входного сигнала на блоки длиной n бит, формировании дискретного сообщения α в виде последовательности из N блоков, формировании копии дискретного сообщения β путем кодирования дискретного сообщения посредством сложения по модулю Р=2ⁿ каждого блока α_i, где i=1…N, с блоком β_i-1 в соответствии с выражением β_i≡β_i-1+α_i(mod P) и их передаче в линию связи, согласно изобретению осуществляют искажение блоков сформированного дискретного сообщения и его копии общим числом не более N/2, выбираемых по случайному закону с выполнением следующих условий: блок α_i может быть искажен, если i≠N и блоки α_i-1, α_i+1, β_i, β_i+1, β_i-1 не были искажены; блок β_i может быть искажен, если i≠N и блоки α_i, α_i+1, α_i-1, β_i+1, β_i-1 небыли искажены, искажение блока осуществляется инвертированием не менее чем одного бита данного блока, на приемном конце линии связи для каждого блока α_i дискретного сообщения и соответствующего ему блока β_i копии дискретного сообщения проверяют на истинность следующие тождества:

если истинно тождество (2) и ложны тождества (1) и (3), то восстанавливают блок α_i по формуле α_i=β_i+β^* _i-1(mod Р), где β^* _i-1=P-β_i-1, если истинно тождество (3) и ложны тождества (1) и (2), то восстанавливают блок β_i по формуле β_i=α_i+β_i-1(mod P), если истинно тождество (1) и ложны тождества (2) и (3), то переходят к проведению процедуры восстановления (i+1)-ого блока.

В совокупности признаков заявленного способа используется следующая терминология и обозначения:

- дискретное сообщение α - это сообщение, записанное в двоичном коде и представленное сигналом в виде последовательности нулевых и единичных бит;

- копия дискретного сообщения β - дискретное сообщение, получаемое путем кодирования исходного сообщения и служащее для восстановления искаженных блоков этого сообщения;

- блок α_i, β_i - это число, записанное в виде знаков двоичной системы счисления и представленное в виде последовательности (комбинации) нулевых и единичных бит длиной n;

- сложение чисел α_i и β_i по модулю Р означает, что два числа складываются обычным образом, а их сумма переводится в конечное множество с помощью сравнения по модулю Р;

- отношение сравнимости (α_i≡β_i(mod Р)) означает, что при делении обоих чисел на Р их остатки будут равны.

В предлагаемом способе передачи дискретных сообщений с защитой от несанкционированного доступа осуществляют искажение блоков сформированного дискретного сообщения α и его копии β общим числом не более N/2, выбираемых по случайному закону с выполнением следующих условий: блок α_i может быть искажен, если i≠N и блоки α_i-1, α_i+1, β_i, β_i+1, β_i-1 не были искажены; блок β_i может быть искажен, если i≠N и блоки α_i, α_i+1, α_i-1, β_i+1, β_i-1 не были искажены, искажение блока осуществляется инвертированием не менее чем одного бита данного блока, на приемном конце линии связи для каждого блока α_i дискретного сообщения и соответствующего ему блока β_i копии дискретного сообщения проверяют на истинность следующие тождества:

если истинно тождество (2) и ложны тождества (1) и (3), то восстанавливают блок α_i по формуле α_i=β_i+β^* _i-1(mod Р), где β^* _i-1=P-β_i-1, если истинно тождество (3) и ложны тождества (1) и (2), то восстанавливают блок β_i, по формуле β_i=α_i+β_i-1(mod P) если истинно тождество (1) и ложны тождества (2) и (3), то переходят к проведению процедуры восстановления (i+1)-ого блока.

Предлагаемый способ передачи дискретных сообщений с защитой от несанкционированного доступа опробован в лабораторных условиях. Способ может быть реализован с помощью устройства, структура которого представлен на чертеже, где обозначено:

1 - кодирующее устройство;

2 - устройство внесения искажений в сформированное дискретное сообщение;

3 - передатчик;

4 - линия связи;

5 - приемник;

6 - декодирующее устройство.

Устройство внесения искажений в сформированное дискретное сообщение осуществляет искажение блоков сформированного дискретного сообщения и его копии общим числом не более N/2, выбираемых по случайному закону с выполнением следующих условий: блок α_i может быть искажен, если i≠N и блоки α_i-1, α_i+1, β_i, β_i+1, β_i-1 не были искажены; блок β_i может быть искажен, если i≠N и блоки α_i, α_i+1, α_i-1, β_i+1, β_i-1 не были искажены, искажение блока осуществляется инвертированием не менее чем одного бита данного блока.

Защищаемая информация поступает на кодирующее устройство 1, в котором происходит деление входного сигнала на блоки, формирование дискретного сообщения в виде последовательности нескольких блоков и формирование копии этого дискретного сообщения. Далее преобразованная информация поступает в устройство внесения искажений 2, где происходит инвертирование произвольных одиночных бит в сформированном дискретном сообщении и его копии. Затем передатчик 3 отправляет искаженное дискретное сообщение и его копию в линию связи 4. На другом конце линии связи искаженное дискретное сообщение и его копия через приемник 5 поступает в декодирующее устройство 6, где происходит восстановление исходного сообщения.

Реализация предлагаемого способа не вызывает затруднений, так как все блоки легко могут быть выполнены программным путем в виде сетевого шлюза для последующего использования в стандартном оборудовании линии связи.

Claims

Способ передачи дискретных сообщений с защитой от несанкционированного доступа, заключающийся в делении входного сигнала на блоки длиной n бит, формировании дискретного сообщения α в виде последовательности из N блоков, формировании копии дискретного сообщения β путем кодирования дискретного сообщения посредством сложения по модулю Р=2ⁿ каждого блока α_i где i=1…N, с блоком β_i-1 в соответствии с выражением β_i≡β_i-1+α_i(mod P) и их передаче в линию связи, отличающийся тем, что осуществляют искажение блоков сформированного дискретного сообщения и его копии общим числом не более N/2, выбираемых по случайному закону с выполнением следующих условий: блок α_i может быть искажен, если i≠N и блоки α_i-1, α_i+1, β_i, β_i+1, β_i-1 не были искажены; блок β_i может быть искажен, если i≠N и блоки α_i, α_i+1, α_i-1, β_i+1 β_i-1 не были искажены, искажение блока осуществляется инвертированием не менее чем одного бита данного блока, на приемном конце линии связи для каждого блока α_i дискретного сообщения и соответствующего ему блока β_i копии дискретного сообщения проверяют на истинность следующие тождества:

если истинно тождество (2) и ложны тождества (1) и (3), то восстанавливают блок а_i, по формуле α_i=β_i+β^* _i-1(mod Р), где β^* _i-1=P-β_i-1, если истинно тождество (3) и ложны тождества (1) и (2), то восстанавливают блок β_i по формуле β_i=α_i+β_i-1(mod P), если истинно тождество (1) и ложны тождества (2) и (3), то переходят к проведению процедуры восстановления (i+1)-го блока.