Электронный кодовый замок

 

Кодовый замок относится к технике защиты различных объектов от доступа посторонних лиц. Электронный кодовый замок содержит входную шину, первый блок приема кода, первый блок сравнения, счетчик числа попыток подбора кода, второй блок приема кода, второй блок сравнения, первый преобразователь кода, второй преобразователь кода, блок памяти, исполнительный блок. Блок приема кода, подключенный к входной шине, группой выходов соединен с первой группой входов блока сравнения, первый выход которого соединен с входом счетчика числа попыток подбора кода. Блок приема кода, подключенный к входной шине, группой выходов соединен с первой группой входов блока сравнения, вторая группа входов которого соединена с группой входов преобразователя кода и группой выходов преобразователя кода, первая группа входов которого соединена с группой выходов счетчика числа попыток подбора кода, а вторая группа входов - с группой выходов блока памяти. Выход блока сравнения соединен с входом блока приема кода, вторая группа входов блока сравнения соединена с группой выходов преобразователя кода, а его второй выход - со входом исполнительного блока. Достигаемый технический результат заключается в уменьшении вероятности открывания электронного кодового замка с первой попытки и увеличении максимального числа возможных попыток подбора кода для открывания замка. 2 ил.

Изобретение относится к технике защиты различных объектов от доступа посторонних лиц, в частности к кодовым замкам.

Известен электронный кодовый замок (см. авторское свидетельство СССР 1339229 от 08.04.86, МКИ: Е 05 В 47/00, "Кодовый замок" М.Н. Бобов, В.В. Епихин, А. А. Обухович, опубл. 23.09.87, Бюл. 35), содержащий блок набора кода, первый выход которого соединен с первым входом блока выявления ложного кода, второй вход соединен с первым входом блока приема кода, третий выход соединен с первым входом блока приема кода разблокировки, второй вход которого соединен с выходом триггера и первым входом элемента И. Выход блока приема кода разблокировки соединен со вторым входом элемента И, выход которого подключен к установочному входу счетчика. Счетный вход счетчика соединен с выходом блока выявления ложного кода и первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с выходом счетчика. Первый выход коммутатора соединен со вторым входом блока приема кода и первым входом триггера. Второй выход коммутатора соединен с первым входом реле времени, второй вход которого подключен к первому выходу блока приема кода и второму входу триггера. Первый выход реле времени соединен с третьим входом блока приема кода и вторым входом блока выявления ложного кода. Второй выход реле времени соединен с первым входом исполнительного блока, ко второму входу которого подключен второй выход блока приема кода. Третий выход реле времени соединен с первым входом дополнительного элемента И, ко второму входу которого через элемент НЕ подключен выход триггера, а к выходу дополнительного элемента И подключен вход индикатора.

Недостатком известного кодового замка является высокая вероятность открывания с первой попытки и малое максимальное количество возможных попыток подбора кода для открывания замка. Если число возможных значений кода открывания равно числу возможных значений кода разблокировки и равно М=2^m, где m - число двоичных разрядов кода, а количество разрешенных наборов неверного кода (числа попыток подбора кода) равно L, причем M=KL, где К - коэффициент, то вероятность открывания замка с первой попытки равна 1/М, максимальное число возможных попыток подбора кода для открывания замка равно M(M-1)+L+1, минимальное значение вероятности открывания замка равно 1/(M(M-L)).

Известен электронный кодовый замок (см. авторское свидетельство СССР 1262018 от 24.04.85, МКИ: Е 05 В 47/00, 47/02, 49/00, "Электронный замок", С. П. Клокоцкий, М.Н. Бобов, опубл. 07.10.86, Бюл. 37), содержащий блок набора кода, блок приема кода, блок сравнения, блок памяти, исполнительный блок, блок управления, счетчик числа попыток подбора кода, включающий счетчик и дополнительный счетчик, коммутатор кода, включающий дешифратор и селектор, а также N дополнительных блоков памяти и блок индикации. Группа выходов блока набора кода (входная шина) электронного кодового замка соединена с группой входов блока приема кода, группа выходов которого соединена с группой входов блока сравнения. Первый выход блока сравнения соединен с первым входом исполнительного блока. Дополнительный выход блока набора кода подключен к первому входу блока приема кода и входу блока управления, первый выход которого соединен со вторым входом блока приема кода. Второй выход блока управления соединен со вторым входом исполнительного блока, а третий выход соединен с первым входом счетчика, второй вход которого соединен со вторым выходом блока сравнения. Выход счетчика подключен к входу дополнительного счетчика, выходы которого подключены к входам блока индикации и через дешифратор подключены к первой группе входов селектора, ко второй группе входов которого подключен блок памяти, а к N группам дополнительных входов подключены N дополнительных блоков памяти. К выходам селектора подключена группа дополнительных входов блока сравнения.

Недостатком известного электронного кодового замка является высокая вероятность его открывания с первой попытки и малое максимальное количество возможных попыток подбора кода для открывания замка. Если число возможных значений кода открывания, как и в аналоге, равно М=2^m для каждого блока памяти, количество разрешенных наборов неверного кода (числа попыток подбора кода) равно L=M/K, где К - коэффициент, а количество блоков памяти равно n, то вероятность открывания замка с первой попытки равна 1/М, максимальное число возможных попыток подбора кода для открывания замка равно n(M-L)+L, минимальное значение вероятности открывания замка равно 1/М.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является создание электронного кодового замка, обладающего малой вероятностью открывания замка с первой попытки и увеличенным максимальным числом возможных попыток подбора кода для открывания замка.

Технический результат, заключающийся в уменьшении вероятности открывания электронного кодового замка с первой попытки и увеличении максимального числа возможных попыток подбора кода для открывания замка, достигается тем, что в электронный кодовый замок, содержащий первый блок приема кода, подключенный к входной шине, группа выходов которого соединена с первой группой входов первого блока сравнения, второй выход которого соединен с входом исполнительного блока, первый выход - с входом счетчика числа попыток подбора кода, введены первый и второй преобразователи кодов, вторые блок сравнения и блок приема кода, подключенный к входной шине, группа выходов второго блока приема кода соединена с первой группой входов второго блока сравнения, выход которого соединен с входом первого блока приема кода, а вторая группа входов - с группой входов первого преобразователя кодов и с группой выходов второго преобразователя кодов, первая группа входов которого соединена с группой выходов счетчика числа попыток подбора кода, а вторая группа входов - с группой выходов блока памяти, причем группа выходов первого преобразователя кодов соединена со второй группой входов первого блока сравнения.

Указанная совокупность признаков позволяет уменьшить вероятность открывания электронного кодового замка с первой попытки и увеличить максимальное число возможных попыток подбора кода для его открывания за счет повышения эффективности применения криптографических свойств используемых кодов.

На фиг.1 приведена схема электронного кодового замка. На фиг.2 приведена схема второго преобразователя кода.

Электронный кодовый замок (фиг.1) содержит входную шину 1, первый блок 2 приема кода, первый блок 3 сравнения, счетчик 4 числа попыток подбора кода, второй блок 5 приема кода, второй блок 6 сравнения, первый преобразователь 7 кода, второй преобразователь 8 кода, блок 9 памяти, исполнительный блок 10. Блок 2 приема кода, подключенный к входной шине 1, группой выходов соединен с первой группой входов блока 3 сравнения, первый выход которого соединен с входом счетчика 4 числа попыток подбора кода, а блок 5 приема кода, подключенный к входной шине 1, группой выходов соединен с первой группой входов блока 6 сравнения, вторая группа входов которого соединена с группой входов преобразователя 7 кода и группой выходов преобразователя 8 кода, первая группа входов которого соединена с группой выходов счетчика 4 числа попыток подбора кода, а вторая группа входов - с группой выходов блока 9 памяти, причем выход блока 6 сравнения соединен с входом блока 2 приема кода, вторая группа входов блока 3 сравнения соединена с группой выходов преобразователя 7 кода, а второй выход - с входом исполнительного блока 10.

Преобразователь 8 кода (фиг. 2) содержит резистор 11, демультиплексор/дешифратор 12, коммутируемые перемычки 13, четыре логических элемента "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" 14. Входы SE1, SE2 демультиплексора/дешифратора 12 соединены с двумя соответствующими старшими разрядами счетчика 4 числа попыток подбора кода, вход 1D - через резистор 11 с шиной питания (Е_пит), а вход - с общей шиной. Выходы 1Y0...1Y3 демультиплексора/дешифратора 12 соединены с соответствующими первыми контактами коммутируемых перемычек 13, вторые контакты которых соединены с соответствующими входами четырех логических элементов "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" 14, другие входы которых соединены с соответствующими выходами блока 9 памяти, а выходы - с блоком 6 сравнения.

Блоки 2 и 5 приема кода (для случая, когда код поступает в последовательном формате) могут быть выполнены на микросхеме 1533ИЕ8, входы R и В которой через резистор соединяются с шиной питания, а на вход С микросхемы 1533ИЕ8 подаются сигналы синхронизации информации, поступающей на ее вход А. Блок 3 сравнения может быть выполнен на микросхеме 1533СП1, причем ее выходы А> и А< соединяются с входами элемента 1533ЛЛ1, выход которой и является первым выходом блока 3 сравнения. Счетчик 4 числа попыток подбора кода (для числа попыток подбора L=4) может быть выполнен на микросхеме 1533ИЕ5. Блок 6 сравнения может быть выполнен на микросхеме 1533СП1. Преобразователь 7 кода может быть выполнен в виде коммутируемых перемычек (см. Авторское свидетельство СССР 1807207 А1, кл. Е 05 В 47/00, опубл. 07.04.93 г., Бюл. 13). Блок 9 памяти может быть выполнен на энергонезависимых ячейках памяти (см. Авторское свидетельство СССР 845287, кл. Н 03 К 19/16, опубл. 02.07.79 г., Бюл. 25). Исполнительный блок 10 представляет собой электромагнитный механизм, управляемый составным транзистором.

Электронный кодовый замок (фиг.1) работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчик 4 числа попыток подбора кода обнулен, на блок 6 сравнения через преобразователь 8 кода поступает преобразованный на элементах "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" 14 (фиг.2) эталонный код из блока 9 памяти, этот же код, преобразованный в преобразователе 7 кода, поступает на блок 3 сравнения, исполнительный блок 10 находится в заблокированном состоянии.

После прихода по входной шине 1 последовательного кода, состоящего из кода доступа и кода открывания, он преобразуется в параллельный в блоках 2 и 5 приема кода. Параллельный код доступа поступает на входы блока 6 сравнения, в случае совпадения поступившего кода доступа и кода преобразователя 8 кода разрешается сравнение кода открывания с кодом преобразователя 7 кода в блоке 3 сравнения. В случае совпадения кодов исполнительный блок 10 разблокируется.

В случае несовпадения поступившего кода доступа с кодом преобразователя 8 кода сравнение кода открывания с кодом преобразователя 7 кода невозможно. Разрешение сравнения кода открывания возможно только после получения правильного кода доступа (максимально возможное количество комбинаций для перебора кода доступа - М). В случае несовпадения поступившего кода доступа код открывания автоматически становится следующим кодом доступа.

В случае несовпадения кода открывания с кодом преобразователя 7 кода разблокировка исполнительного блока 10 не производится, а значение счетчика 4 числа попыток подбора кода увеличивается на единицу. После получения L неправильных кодов открывания (для нашего случая L=4) эталонный код преобразуется в преобразователе 8 кода следующим образом. При достижении L неправильных кодов открывания изменяется состояние старших разрядов счетчика 4 числа попыток подбора кода, что приводит к изменению значений на управляющих входах, а следовательно, и выходах дешифратора/демультиплексора 12 (фиг.2). Информация на выходах дешифратора/демультиплексора 12 изменяется в соответствии с установленными коммутирующими перемычками 13 и вместе с эталонным кодом блока 9 памяти поступает на четыре логических элемента "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" 14, на выходе которых получаем новый эталонный код доступа, этот же код изменяется в преобразователе 7 кода, и получается новый эталонный код открывания. Таким образом, после перебора М кодов доступа и L кодов открывания злоумышленник не получает никакой новой информации о коде открывания, и ему необходимо снова подбирать код доступа. Кроме этого, отсутствие индикации усложняет задачу перебора, так как злоумышленник не знает, в какой момент перебора кодов доступа он получает доступ к блоку 3 сравнения и поэтому не может выстроить последовательную цепочку из К групп кодов открывания по L элементов.

Если число возможных значений кода доступа равно числу кодов открывания и равно М=2^m, а количество разрешенных наборов неверного кода (числа попыток подбора кода) равно L=M/K, где К - коэффициент, то вероятность открывания с первой попытки равна 1/М². Во-первых, так как в замке отсутствует индикация злоумышленник не знает, после набора какого кода доступа будет разрешено сравнение в блоке 3 сравнения и, соответственно, не может предположить, какие коды открывания уже были опробованы, а какие нет. Во-вторых, после набора L неправильных комбинаций кода открывания происходит изменение кодов доступа и открывания, то есть необходимо вновь перебирать все коды доступа и L кодов открывания, причем неизвестно, какие коды открывания уже проверены. Оба этих фактора привносят в систему перебора элемент случайности, что не позволяет злоумышленнику проследить закономерность изменения кодов и выстроить логическую последовательность перебора, которая позволяет гарантированно открыть замок за ограниченное число попыток.

Таким образом, в предлагаемом изобретении достигается уменьшение вероятности открывания замка с первой попытки с 1/М до 1/М² и уменьшение вероятности открывания замка за счет того, что невозможно построить детерминированную последовательность кодов для перебора, которая бы гарантировала открывание замка за ограниченное число попыток.

Изготовлен лабораторный макет электронного кодового замка, испытания которого подтвердили осуществимость и практическую ценность заявляемого объекта.

Формула изобретения

Электронный кодовый замок, содержащий входную шину, подключенную к первому блоку приема кода, группа выходов которого соединена с первой группой входов первого блока сравнения, первый выход которого соединен с входом счетчика числа попыток подбора кода, второй выход - с входом исполнительного блока, отличающийся тем, что введены первый и второй преобразователи кодов, вторые блок сравнения и блок приема кода, подключенный к входной шине, группа выходов второго блока приема кода соединена с первой группой входов второго блока сравнения, выход которого соединен с входом первого блока приема кода, а вторая группа входов - с группой входов первого преобразователя кодов и с группой выходов второго преобразователя кодов, первая группа входов которого соединена с группой выходов счетчика числа попыток подбора кода, а вторая группа входов - с группой выходов блока памяти, причем группа выходов первого преобразователя кодов соединена со второй группой входов первого блока сравнения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2