Способ создания электронного кодового устройства повышенной криптографической стойкости (варианты)

Изобретение относится к области защиты информации от несанкционированного доступа. Согласно первому способу в замке и в ключе записывают секретный код, для открывания замка проверяют, одинаковое или нет состояние любой i ячейки в ключе и в замке, составляют программу в запоминающем устройстве замка таким образом, что в случае совпадения состояний замок выполняет заранее определенный набор операций, если хотя бы в одной ячейке состояния не совпадают, то замок выполняет другой, также запланированный набор операций, после каждого совершившегося процесса открывания автоматически меняют секретный код, записанный в ключе и в замке по заранее заданной программе. Во втором способе используют соотношение для смешанной системы счисления. Изобретение позволяет повысить криптографическую стойкость. 2 н. и 2 з.п. ф-лы.

 

1. Изобретение относится к информационным системам и устройствам защиты информации от несанкционированного доступа.

2. Необходимо отметить, что основные свойства и функциональные характеристики информационных систем и устройств защиты информации в большей степени определяется свойствами и параметрами используемых запоминающих устройств.

Используемые в настоящее время и проектируемые традиционные носители информации: магнитные, изготовленные на базе магнитных материалов, и электронные, изготовленные на базе полевых транзисторов с изолированным затвором, обладают общим недостатком: низкая стойкость к внешним воздействиям (магнитные поля, электрические поля, радиационное воздействие и др.), и запись, стирание и хранение информации в них производится в двоичной системе счисления. Последнее является причиной большого разнообразия способов сканирования хранимой информации. Мы являемся свидетелями соревновательной борьбы двух сторон: изготовителей информационных устройств, которые непрерывно усложняют и совершенствуют защиту хранимой информации от несанкционированного доступа, (см., например, Черепнев М.А. Криптографические протоколы. Издательство Центра прикладных исследований при механико-математическом факультете МГУ, М., 2006 г., в которой рассматривают и анализируют различные варианты несанкционированного доступа, «взлома» и борьбы с ним), и «взломщиков», которые также непрерывно и упорно усложняют и совершенствуют всевозможные способы несанкционированного доступа к секретной информации. Как известно, борьба продолжается с переменным успехом, а это свидетельствует о том, что проблема защиты информации от несанкционированного доступа является актуальной. Наиболее близкими являются изобретения, использующие устройства типа электронный замок - ключ для защиты от несанкционированного доступа. Общим для них является следующее: наличие в замке и в ключе запоминающих устройств, работа которых происходит в двоичной системе счисления; низкая стойкость запоминающих устройств к вышеперечисленным внешним воздействиям. В качестве прототипа выбрано изобретение (Бондаревский Ю.В., Волков Е.В., Попов В.Г. Электронное замковое устройство, патент РФ 2180386, 7 Е05В 49/00), у которого в замок и в ключ введены микроконтроллеры, имеющие два вида памяти: данных и программируемую, причем память данных содержит одинаковую для замка и ключа запись кодов, а программная память - различную для замка и ключа запись команд, выполняемых при отпирании или запирании. Предполагается, что память в замке и в ключе изготовлена на традиционных носителях информации. Отметим основные недостатки прототипа: запись, стирание и хранение информации производится в двоичной системе счисления, сканирование информации в замке (запись секретных кодов и запись команд для последовательного применения кодов) позволяет открыть замок, запоминающие устройства замка и ключа обладают низкой стойкостью к внешним воздействиям, что может быть причиной выхода замка из строя под воздействием, например, рентгеновского излучения от портативной рентгеновской установки.

Целью изобретения является повышение криптографической стойкости, т.е. стойкости к расшифрованию кода и к внешним воздействиям электронного кодового устройства, состоящего из замка и ключа.

Поставленная цель достигается тем, что в замке и в ключе записывают информацию в системах счисления с различными основаниями и в различных комбинациях из них, т.е. в смешанной системе счисления, используют свойства смешанной системы счисления, в запоминающих устройствах замка и ключа применяют резистивную матрицу памяти, работа которой основана на полярнозависимом электромассопереносе в кремнии.

В первом способе в замке и в ключе записывают секретный код, для открывания замка проверяют, одинаковое или нет состояние любой i ячейки в ключе и в замке, составляют программу в запоминающем устройстве замка таким образом, что в случае совпадения состояний замок выполняет заранее определенный набор операций (открывается), если хотя бы в одной ячейке состояния не совпадают, то замок выполняет другой, также запланированный набор операций, после каждого совершившегося процесса открывания автоматически меняют секретный код, записанный в ключе и в замке по заранее заданной программе, причем следующее значение секретного кода определяют с участием генератора случайных чисел. Для определения секретного кода методом перебора вариантов совершают Кk операций, где К - число состояний одной ячейки памяти, a k - количество ячеек в матрице памяти запоминающего устройства. Во втором способе используют соотношение для смешанной системы счисления:

,

где А - число в десятичной системе счисления, (z0,z1,…zk) - запись этого числа в смешанной системе счисления, (n1,n2,…nk) - набор оснований смешанной системы счисления, k - количество ячеек в матрице памяти, в качестве секретного кода выбирают набор оснований смешанной системы счисления (n1,n2,…nk) и записывают его в запоминающем устройстве ключа, в запоминающее устройство замка записывают число А и его отображение в смешанной системе счисления (z0,z1,…zk), для открывания замка получают информацию секретного кода от ключа, вычисляют правую часть уравнения 1, в случае, если выполняется уравнение 1, замок выполняет заранее определенный набор операций (открывается), если же значение секретного кода не удовлетворяет уравнению 1, замок выполняет другой, также заранее определенный набор операций, после каждого совершившегося процесса открывания автоматически изменяют секретный код в ключе и соответствующие ему величины А и (z0,z1,…zk) в замке, причем следующее значение секретного кода в ключе и соответствующие ему величины в замке изменяют по заранее заданной программе с участием генератора случайных чисел. Для открывания замка методом перебора вариантов совершают К операций, если информация, хранящаяся в замке, сканирована (т.е. стала известна «взломщику»), то для открытия замка методом перебора вариантов в общем случае совершают не менее 2k операций.

Создают устройство повышенной стойкости к внешним воздействиям за счет того, что в запоминающих устройствах ключа и замка используют резистивную матрицу памяти, работа которой основана на полярнозависимом электромассопереносе в кремнии.

Осуществление изобретения

Осуществление способа создания электронного кодового устройства повышенной криптографической стойкости удобнее продемонстрировать при использовании в запоминающих устройствах замка и ключа резистивной матрицы памяти на основе полярнозависимого электромассопереноса в кремнии (Панфилов Б.А., Черепнев М.А., Панфилов Ю.Б. Электронные замки на основе смешанной системы счисления, реализованной с помощью резистивной матрицы памяти на базе полярнозависимого электромассопереноса в кремнии. Радиотехника и электроника, т.50, № 12, с.1523-1527), который заключается в протекании электронных процессов и полярнозависимого электромассопереноса вещества электродов в межэлектродном пространстве под действием соответствующих электрических импульсов. В результате происходит либо соединение электродов металлоподобной перемычкой, сформированной из сплава металла электрода и кремния, либо разъединение металлической связи за счет выведения материала перемычки из межэлектродного пространства, либо регулирование (подстройка) поперечного сечения, что эквивалентно регулированию сопротивления перемычки. Ресурс полного цикла переключений (формирование - разъединение металлической связи - формирование) порядка 104. Было обнаружено, что подстройку сопротивления перемычки можно производить как при формировании перемычки (Панфилов Б.А. Способ соединения в приборах на основе твердого тела. Патент РФ № 1311536. БИ, 1992, № 11, с.255.), так и у сформированных перемычек (Панфилов Б.А. Способ соединения электродов металлической перемычкой в твердотельных приборах. Патент РФ № 1389135. БИ, 1992, № 11, с.251), т.е. в процессе эксплуатации.

Перемычка расположена в объеме кремния на глубине нескольких микрон и имеет форму, близкую к цилиндрической. Необходимо подчеркнуть, что величина поперечного сечения является той информацией, которая хранится в каждой ячейке резистивной матрицы памяти. Это означает, что информация хранится энергонезависимо. Очевидно, что для разрушения или искажения записанной информации необходимо механически разрушить или сильно деформировать перемычку. Этого можно достигнуть либо при дозах внешних воздействий, в десятки, сотни и даже тысячи раз превышающих предельно допустимые дозы для традиционных носителей информации, либо за счет нагревания до температуры, превышающей температуру образования жидкой эвтектической фазы в системе металл электрода - кремний. Например, для сплава алюминий - кремний такая температура составляет 577°С. Тот факт, что перемычка находится в объеме кремния, дает основание утверждать, что записанная информация защищена от разрушительного воздействия внешней химически активной агрессивной среды.

На базе полярнозависимого электромассопереноса в кремнии изготовлена резистивная матрица памяти. В каждой ячейке матрицы находится элемент памяти с вышеизложенными основными свойствами. Из этого следует, что в каждой ячейке матрицы можно сформировать любое из нескольких (К) легкоразличимых состояний по сопротивлению и электрическим сигналом записывать, стирать, энергонезависимо хранить информацию в смешанной системе счисления.

Разработан и изготовлен программатор для записи одного из К легкоразличимых состояний по сопротивлению в любую ячейку резистивной матрицы памяти. Разработана и изготовлена на базе кремниевой планарно-интегральной технологии резистивная матрица памяти с организацией 8·8, на которой реализована запись информации в смешанной системе счисления.

Рассмотрим 1 способ. При k=64 и K=8 вероятность вскрыть замок равна 1/2192; при k=256 и K=8 вероятность вскрыть замок равна 1/2768. В последнем случае исходные значения можно охарактеризовать как легкореализуемые, а результат весьма удовлетворительный. Также легкореализуемыми являются значения k=1024 и К=32. Единственная, но весьма существенная слабость такого способа заключается в том, что при сканировании замка взломщик может получить информацию о том, что хранится в замке. А это секретный код для очередного открывания замка. Если сканирование информации из замка невозможно, то 1 способ становится привлекательным для многих весьма перспективных применений.

Рассмотрим 2 способ. При отсутствии сканирования замка здесь такие же численные результаты, как и в 1 способе. Если же произошло сканирование информации из замка, то необходимо совершить 2k операций для открывания замка. При k=1024 это сделать практически невозможно.

Анализ результатов применения способа создания электронного кодового устройства повышенной криптографической стойкости показывает, что:

1) предложен принципиально новый способ создания электронного охранного устройства.

2) Основными преимуществами предложенного способа являются: а) повышенная стойкость к расшифровке секретного кода методом перебора вариантов, при этом необходимо подчеркнуть, что с учетом совершенствования методов несанкционированного доступа к информационным системам и устройствам у предложенного способа имеется «солидный» запас прочности на будущее, заключающийся в том, что значение параметра К может быть увеличено до 100, а величина k может быть равна 103, 106, а если будет необходимость, то и еще больше; б) повышенная стойкость к внешним воздействиям, превышающая стойкость существующих устройств, изготовленных по известным способам, в десятки, сотни, тысячи раз; в) возможность нормального функционирования устройств, изготовленных на основе предлагаемого способа, при сканировании информации в замке; г) на основе предлагаемого способа возможно построение большого количества охранных устройств для различных отраслей народного хозяйства.

1. Способ создания электронного кодового устройства повышенной криптографической стойкости, включающий операции записи и стирания информации электрическим сигналом и ее энергонезависимого хранения в запоминающих устройствах электронного замка и ключа, отличающийся тем, что в замке и в ключе в смешанной системе счисления записывают один и тот же вариант информации, являющийся секретным кодом, выясняют, одинаковое или нет состояние любой i-й ячейки в ключе и в замке, составляют программу в запоминающем устройстве замка таким образом, что в случае совпадения состояний замок выполняет заранее определенный набор операций (открывается), если хотя бы в одном случае состояния не совпадают, то замок выполняет другой, также запланированный набор операций, меняют секретный код, записанный в ключе и в замке по заранее заданной программе, для определения секретного кода методом перебора вариантов совершают Kk операций, где K - число равновероятных состояний одной ячейки памяти, k - количество ячеек в матрице памяти.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при использовании в запоминающих устройствах ключа и замка резистивной матрицы памяти, работа которой основана на полярнозависимом электромассопереносе в кремнии, создают устройство повышенной стойкости к внешним воздействиям (электромагнитное излучение, облучение элементарными частицами, температура, электрические и магнитные поля, внешние химически агрессивные среды и др.).

3. Способ создания электронного кодового устройства повышенной криптографической стойкости, включающий операции записи и стирания информации электрическим сигналом и ее энергонезависимого хранения в запоминающих устройствах электронного замка и ключа, отличающийся тем, что информацию записывают в смешанной системе счисления, при этом выполняется условие

где А - число в десятичной системе счисления, (z0,z1,…zk) - запись этого числа в смешанной системе счисления, (n1,n2,…nk) - набор оснований смешанной системы счисления, в качестве секретного кода выбирают набор оснований смешанной системы счисления (n1,n2…nk) и записывают его в запоминающем устройстве ключа, в запоминающее устройство замка записывают число А и его отображение в смешанной системе счисления (z0,z1,…zk), для открывания замка получают информацию секретного кода от ключа, вычисляют правую часть уравнения 1, в случае, если выполняется уравнение 1, замок выполняет заранее определенный набор операций (открывается), если же значение секретного кода не удовлетворяет уравнению 1, замок выполняет другой, также заранее определенный набор операций, после каждого совершившегося процесса открывания автоматически изменяют секретный код в ключе и соответствующие ему величины А и (z0,z1,…zk) в замке, причем следующее значение секретного кода в ключе и соответствующие ему величины в замке изменяют по заранее заданной программе, для открывания замка методом перебора вариантов совершают Kk операций, если информация, хранящаяся в замке, сканирована (т.е. стала известна «взломщику»), то для открытия замка методом перебора вариантов в общем случае совершают не менее 2k операций.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что при использовании в запоминающих устройствах ключа и замка резистивной матрицы памяти, работа которой основана на полярнозависимом электромассопереносе в кремнии, создают устройство повышенной стойкости к внешним воздействиям (электромагнитное излучение, облучение элементарными частицами, температура, электрические и магнитные поля, внешние химически агрессивные среды и др.).



 

Похожие патенты:

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

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

Изобретение относится к области защиты объектов от несанкционированного доступа посторонних лиц, в частности к электронным замкам с использованием радиоканала. .

Изобретение относится к процессу открытия контейнера, предназначенного для транспортировки ценных объектов или ценных документов. .

Изобретение относится к технике энергоснабжения. .

Изобретение относится к электрическим замкам с электронными устройствами и может быть использовано для запирания квартиры, офиса, сейфа и т.д. .

Изобретение относится к области защиты различных объектов от доступа посторонних лиц. .

Изобретение относится к запорным механизмам и области контроля положения частей окон, дверей, строительных конструкций и может быть использовано для обнаружения несанкционированного вскрытия окон, дверей, ворот, замков, для контроля доступа в области систем безопасности, охранно-пожарной сигнализации, системы автоматики ворот

Изобретение относится к области защиты различных объектов от доступа посторонних лиц, в частности к электронным замкам с возможностью использования для учета времени прибытия, убытия и присутствия сотрудников на предприятии

Изобретение относится к технике защиты транспортных средств от несанкционированного использования

Изобретение относится к средствам запирания и отпирания замков, других запирающих механизмов с помощью немеханических средств. Способ включает формирование ультразвукового кодированного открывающего сигнала, подачу сигнала на внешнюю сторону защиты, далее через посредство передающей среды, которой служит запирающее устройство и/или защита, передачу сигнала на расположенный с внутренней стороны защиты приемник сигнала, декодирование сигнала в электронном устройстве и подачу команды электронным устройством на исполнительный механизм открывания защиты, согласно изобретению, при этом обеспечивают экранирование с внешней стороны защиты отраженного от нее ультразвукового кодированного открывающего сигнала. Технический результат от использования заявляемого изобретения заключается в том, что исключается или существенно снижается возможность злонамеренной скрытной регистрации кодированного открывающего сигнала. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к технике защиты объектов от несанкционированного доступа, в частности к личной информации граждан, и может быть использовано для защиты жилых и служебных помещений, сейфов, автомобилей, информации, находящейся в компьютерах или на дистанционно удаленном от пользователя сервере, при идентификации личности, осуществляемой между гражданами либо между гражданином и организацией при электронной торговле, электронных банковских операциях, при обращениях человека к электронному правительству или при электронном обращении человека к иным органам государственной власти. Технический результат заключается в том, что электронный ключ на выходе вырабатывает единственную для него временную диаграмму (по аналогии отпечатка пальца человека), которая сравнивается с диаграммой, находящейся в файле, содержащем защищаемую информацию, и при их совпадении осуществляется вход, например к личной информации гражданина. Это происходит за счет того, что между обкладками конденсаторов размещены n плоскостных катушек индуктивности, отличающихся одна от другой толщиной, длиной проволоки, количеством витков, площадями, направлением намотки, которые соединены последовательно, параллельно или смешанно, причем конденсаторы имеют разное значение диэлектрической проницаемости и подключаются к источнику переменного стабилизированного напряжения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к технике защиты различных объектов от доступа посторонних лиц. Электронный замок, содержащий блок приема кода, группа выходов которого соединена с первой группой входов блока сравнения, вторая группа входов которого соединена с группой выходов запоминающего устройства, входную шину, подключенную к блоку приема кода, счетчик числа попыток подбора кода и исполнительный блок, сумматор, мажоритарный элемент, элемент «исключающее ИЛИ», элемент совпадения и триггер, счетный вход которого соединен с первым входом элемента совпадения и с первым выходом блока сравнения, второй выход которого соединен с первым входом мажоритарного элемента, выход которого соединен со своим вторым входом, входом сброса триггера и счетным входом счетчика числа попыток подбора кода, группа выходов которого соединена с группой входов А сумматора, группа выходов которого соединена с группой входов запоминающего устройства, вход В сумматора соединен с выходом элемента «исключающее ИЛИ», первый вход которого соединен с выходом старшего разряда счетчика числа попыток подбора кода, а второй вход соединен с третьим входом мажоритарного элемента, выходом триггера и вторым входом элемента совпадения, выход которого соединен с входом исполнительного блока. Достигаемым техническим результатом является упрощение схемной реализации электронного замка и уменьшение вероятности несанкционированного открывания электронного замка за определенный промежуток времени при заданном количестве эталонных значений кодов за счет увеличения количества сочетаний эталонных значений кодов путем использования каждого из эталонных значений как в качестве эталонного значения кода доступа, так и качестве эталонного значения кода открывания. 1 табл., 4 ил.

Изобретение относится к технике защиты различных объектов от доступа посторонних лиц. Электронный кодовый замок, содержащий блок приема кода, подключенный к входной шине, блок сравнения, первая группа входов которого соединена с группой выходов блока приема кода, а вторая группа входов соединена с группой выходов запоминающего устройства, первый счетчик и исполнительный блок, отличающийся тем, что дополнительно введен сумматор, мажоритарный элемент, элемент совпадения, триггер, блок коммутации, второй счетчик с модулем счета 2n-1 и третий счетчик с модулем счета 2n, группа выходов которого соединена с группой входов В-сумматора, группа входов А-сумматора которого соединена с группой выходов блока коммутации, группа входов которого соединена с группой выходов второго счетчика с модулем счета 2n-1, выход которого соединен со счетным входом третьего счетчика с модулем счета 2n, счетный вход второго счетчика с модулем счета 2n соединен с выходом первого счетчика, первый выход блока сравнения соединен с первым входом элемента совпадения и со счетным входом триггера, выход которого соединен со вторым входом элемента совпадения и с управляющим входом блока коммутации и с первым входом мажоритарного элемента, второй вход которого соединен со вторым выходом блока сравнения, а третий выход соединен со входом сброса триггера, со своим выходом и со счетным входом третьего счетчика, группа выходов сумматора соединена с группой входов запоминающего устройства, выход элемента совпадения соединен со входом исполнительного блока. Достигаемым техническим результатом является уменьшение вероятности несанкционированного открывания электронного кодового замка за определенный промежуток времени при заданном количестве эталонных значений кодов за счет увеличения количества сочетаний эталонных значений кодов путем использования каждого из эталонных значений как в качестве эталонного значения кода доступа, так и в качестве эталонного значения кода открывания, упрощение схемы электронного кодового замка за счет использования общего канала приема и сравнения кодов доступа и открывания. 1 табл., 4 ил.

Изобретение относится к области защиты информации от несанкционированного доступа

Наверх