Устройство управления доступом

(19) 0 16 1)4 В 47 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 8 40 менно секретных кодовых зам а кодов соответствия.88. Бюл. Р 34обов и С,П.Клокоцки38(088.8) тветную ч люч проис виде, что не ССР985. ское свидетел кл. Е 05 В 4 стао /00,ом виде приетной частиых устройсторов 13 ира 12 по модь код ключаил е или о овле(57) Изобретение позвосекретность устройствания доступа посторонних БИЯ ДО яет. по для о генера суммат ысить нич з аити ния, 7 объекл ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(21) 4155 (22) 02. 1 (46) 15.0 (72) М.Н. (53) Ь 83, (56) Авто В 1290773 там, ков. ключа части ванно ихвя сть и из ответной одит в замаскиропозволяет получить одключении к ключу специально изго Использование случайных чисел, улю два позволяет от рассекречиваИзобретение относится к устройствам, ограничивающим доступ посторонних лиц к объектам, а именно к кодовым замкам.5Цель изобретения - повышение секретности.На фиг.1 изображена функциональнаясхема устройства, на фиг.2-4 - соот О ветственно Функциональные схемы ьлока синхронизации, блока памяти и генератора случайных чисел, на фиг.5 - временная диаграмма работы генератора случайных чисел, на фиг.6 и 7 - фУнк циональные схемы соответственно бло" ков сложения и вычитания.Устройство управления доступом со-держит блок 1 синхронизации, первый 202 и второй 3 блоки памяти, разъем 4,третий 5 и четвертый 6 блоки памяти,дополнительный блок 7 памяти, сумматоры 8-12 по модулю два, первый 13и второй 14 генераторы случайных чисел блок 15 сложения блок 16 вычиУ Этания, регистр 17, блок 18 элементов И, Блоки Ь, 7, 5, 8, 11, 13 и 15 составляют ключ, а блоки 1-3, 9, 10, 12,14, 16-18 - ответную часть устройстваПервый выход блока 1 синхронизации подключен к входам первого 2 и второго 3 блоков памяти, второго генератора 14 случайных чисел, первому вхо ду блока 16 вычитания и через первую, пару контактов электрического разъема 4 - к входам третьего 5 и четвертого 6 блоков памяти, первого генератора 13 случайных чисел, дополнитель ного блока 7 памяти и первому входу блока 15 сложения. Выход четвертого .блока 6 памяти через первый сумматор 8 по модулю два, вторым входом связанный с выходом первого генератора 45 13 случайных чисел, вторую пару кон-тактов электрического разъема 4 соединен с входом второго сумматора 9 по модулю два, второй вход которого подключен к выходу второго блока 3 памяти. Выход первого блока 2 памяти через третий сумматор 10 по модулю два вторым входом соединенный с выУходом второго сумматора 9 по модулю два, пятый сумматор 12 по модулю два, третью пару контактов электрического "разъема 4 подключен к второму входу четвертого сумматора 11 по модулю два, соединенного третьим входом с выходом первого генератора 13 случайных чисел и первьм входом - с выходом третьего блока 5 памяти, Выход четвертого сумматора 11 по модулю два подсоединен к второму входу блока 15 сложения, третий вход которого соединен с выходом дополнительного блока 7памяти. Выход блока 15 сложениячерез четвертую пару электрического разъема 4 и блок 16 вычитания соединен с информационнымвходом регистра 17, тактирующий входкоторого подключен к второму выходублока 1 синхронизации, выход второгогенератора 14 случайных чисел подключен к первому входу пятого сумматора 12 по модулю два и третьему входублока 16 вычитания, третий выход блока 1 синхронизации соединен с разре"шающим входом блока 18 элементов И,информационные входы которого подключены к выходам регистра 17,Блок 1 синхронизации предназначендля обеспечения обмена кодами междуключом и ответной частью и может бытьвыполнен по схеме, приведенной нафиг,2. Блок 1 синхронизации содержитгенератор 19,1 импульсов и делитель19.2, составляющие формирователь тактовых импульсов, регистр 20 сдвига,концевой переключатель 21, счетчик22, элемент И 23 и триггер 24. Приотсоединении от ответной части ключаконтакты концевого переключателя 21разомкнуты и с его выхода на входрегистра 20 поступает сигнал, которыйустанавливает его в нулевое состояние. По сигналу лог. 0 с выхода регистра 20 счетчик 22 устанавливаетсяв нулевов состояние, разрушающие сигналы на его выходах отсутствуют, Приподключении ключа к ответной частисрабатывает концевой переключатель 21и сигнал сброса с его выхода снимается. По импульсам с выхода генера тора 19.1 имупульсов в регистре 20продвигается "1" и через некотороевремя, большее времени переходногопроцесса при состыковке ключа с ответной частью, на выходе регистра 20появится сигнал лог, 1. По этому сигналу происходит разблокировка счетчика 22, которая разрешает прохождениеимпульсов от генератора 19,1 черезэлемент И 23 на триггер 24. На выходах счетного триггера 24 формируютсясдвинутые на полпериода импульсы Т 1и Т 2. Импульсы Т 2 подсчитываются всчетчике 22, После подсчета необходи мого количества импульсов для приема кода ключа в регистре 20 на выходе счетчика 22 появится сигнал разреше 5 ния считывания кода ключа на защишаемый объект.Блоки 2, 3, 5 и 6 памяти предназначены для хранения кодов соответствия ключа и ответной части. 10Дополнительный блок 7 памяти предназначен для хранения кода ключа.Блоки 2, 3, 5 и 6 памяти могут быть выполнены по схеме, приведенной на фиг.3, Каждый из них содержит 15 счетчик 25 адреса и полупостоянное запоминающее устройство 26 (например, микросхема 1601 РР 1). Первый сумматор 8 по модулю два предназначен для маскирования кода соответствия, выдавае О мого из ключа, последовательностью случайных чисел, формируемой генератором 13.Второй сумматор 9 по модулю два служит для выделения случайной после довательности, получаемой в генераторе 13, из суммарной последовательности при ее поступлении в ответную часть.Третий сумматор 10 по модулю два 30 служит для наложения на случайную последовательность, формируемую генератором 13, последовательности кода соответствия ответной части. Пятый сумматор 12 по модулю два предназначен для маскирования кода, выдаваемого из ответной части в замок, случайной последовательностью, формируемой генератором 14. 45 Генераторы 13 и 14 случайных чисел предназначены для формирования хаотической последовательности двоичных импульсов и могут быть выполнены по схеме, приведенной на фиг.4. Генераторы содержат диод 27, усилитель 28, элемент НЕ 29, элемент И 30, счетчик 31 на два разряда, сумматор 32, по модулю два и элемент И 33. Сигнал с шумового диода 27, в качест 35Четвертый сумматор 11 по модули два служит для выделения случайной последовательности, формируемой генератором 14, из последовательности, поступающей из ответной части ключа. 40 Ве которого может быть использовандиод 2 Г 401 Л, пос гупает через усилитель 28 на элемент И 30. При отсутствии тактирующего импульса элементИ 30 открыт и импульсы шума подсчитываются в счетчике 31, а затем, складываясь по модулю два на сумматоре32, выдаются на вход элемента И 33,При поступлении тактового импульсаэлемент И 30 закрывается, а через открытый элемент И 33 происходит считывание состояния сумматора 32 по модулю два на выход устройства. Работагенераторов поясняется временной диаграямой, представленной на фиг.5.На диаграмме работы показаны34 - входы элементов НЕ 29, И 33;35 - .выход усилителя 28;36 - вход счетчика 31;37 - выход первого разряда счетчика 31;38 - выход второго разряда счетчика 31;39 - выход сумматора 32;40 - выход элемента И 33,Блок 15 сложения служит для маскирования кода ключа случайной последовательностью, формируемой генератором 14. Блок сложения может быть выполнен по схеме, приведенной на фиг.фиг.6, Он содержит одноразрядный сумматор 41, Р-триггер 42, элемент НЕ43, элемент 44 задержки и элементИ 45, На сумматоре 41 осуществляетсяарифметическое сложение последовательности, получаемой на выходе сумматора 9 по модулю два, с последовательностью кода ключа, считываемойиз блока памяти. Для учета признакапереноса при слож;.нии последующихразрядов служит Р-триггер 42, которыйустанавливает признаки переноса навходе сумматора 41 по сйгналу от элемента НЕ 43 после окончания такта Т 1,формируемого блоком 1 синхронизации,С целью устранения влияния переходныхпроцессов при смене информации на результат сложения введен элемент 44задержки и элемент И 45, которыеобеспечивают выдачу суммы несколькопозже момента прихода переднего фронта такта Т 1 и точно го его окончании.Блок 16 вычитания предназначен для выделения кода ключа из последовательности, поступающей из ключа в ответную часть. Блок 16 вычитания может быть выполнен по схеме, приведенной5 14на фиг.7, Он содержит В-триггер 46,элемент НЕ 47, сумматор 48, П-триггер 49, элемент НЕ 50, элемент 51 задержки, В-триггер 52 и элемент И 53.П-триггер 46 служит для запоминанияинформации, приходящей от блока 15сдожения, до начала следующего такта Т 1.,Элемент 51 задержки, элементИ 53 и П-триггер 52 необходимы дляФормирования результата работы блокавычитания не зависящего от переходнгх процессов н нем, и сохранения полученного результата до прихода следующего такта Т 1, Р-триггер 49 служйт для Формирования признака переноса после окончания такта Т 1. Онимеет установочный вход в единицупри включении питания, Для полученияразности двух чисел с помощью сумматора необходимо вычитаемое представить в инверсном коде, а к разностидобавить единицу в младшем разряде.Данные операции обеспечиваются исользованием элемента НЕ 47, инверирующим вычитаемое, и установкойЭ-триггера 49 в единицу при включении1 итания,Регистр 17 предназначен для записи кода ключа, поступающего в ответйую часть из ключа,Блок 18 элементов И предназначендля выдачи кода ключа на защищаемыйобъект после окончания цикла его приема из ключа.Устройство работает следующим образом.В, исходном состоянии сигналом с,выхода блока 1 синхронизации блок 18элементов И закрыт и информация изтнетной части на защищаемый объекте выдается,При состыковке ключа с ответнойЧастью срабатывает концевой переклюЧатель блока 1 синхронизации, последний с некоторой задержкой начинаетвырабатывать тактовые импульсы Т 1 иТ 2. Тактовые импульсы Т 1 поступаютйа входы блоков 2, 3, 5, б, 7 памятигенераторов 13 и 14 случайных чисели блоков сложения 15 и вычитания 16.Тактовые импульсы Т 2 поступают насинхронизирующий вход регистра 17,По первому такту Т 1 первый разрядкода соответствия считывается из первого блока 2 памяти, складывается поФмодулю два на сумматоре 8 с первымразрядом случайной последовательности, Формируемой генератором 13, и вы 23816 б ветной части, на выходе сумматора 9по модулю два выделится первый разряд15 30 формируемой генератором 13, и с суммой, поступающей из ответной части.В случае идентичности кодов соответствия, хранимых в блоках 2 и 5 памятисоответственно ответной части и ключа, на выходе сумматора 11 по модулюдва выделится первый разряд случайнойпоследовательности, формируемой генератором 14, который поступает на входблока 15 сложения. На второй входблока 15 сложения по такту Т 1 поступает первый разряд кода ключа, и результирующая сумма поступает из ключа на блок 16 вычитания ответной части, На второй вход блока 16 вычитания поступает первый разряд случайнойпоследовательности, формируемой генератором 14, В результате вычитанияпервый разряд кода ключа поступаетна вход регистра 17 и по такту Т 2 записывается в его первый разряд. Аналогичный процесс происходит по второму такту Т 1 и Т 2 и т,д,Если же коды соответствия не совпадают, что происходит при использовании чужого ключа, код ключа, поступающий в регистр 17, искажается иследовательно, доступа к защищаемомуобъекту не происходит. 35 40 45 50 55 дается на выход ключа. По этому же такту первый разряд кода соответствиясчитывается из второго блока 3 памяти и складывается по модулю два насумматоре 9 с суммой, поступившей изключа, В случае идентичности кодовсоответствия, хранящихся в блоках 2 и 3 памяти соответственно ключа и отслучайной последовательности, формируемой генератором 13, Кроме того, по первому такту Т 1 первый разряд кода соответстния, хранимого в блоке 2 памяти, поступает на сумматор 10 по модулю дна, где суммируется с результатом, полученным на сумматоре 9, и поступает на сумматор 12 по модулю два, На второй вход сумматора 12 по модулю дна поступает первый разряд случайной последона-. тельности, формируемой генератором 14, и результат суммирования выдается на выход ответной части.Одновременно с этим первый разряд кода соответствия считывается из блока 5 памяти и складывается по модулю два на сумматоре 11 с первым разрядом случайной последовательности, 7 14После приема кода ключа полностью в регистр 17 процесс обмена ключа с ответной частью прекращается, и с блока 1 синхронизации на блок 18 элементов И поступает сигнал разрешения выдачи кода ключа на защищаемый объект. После этого работа устройства заканчивается.Таким образом, выдача кодов соответствия из ключа в ответную часть и из ответной части в ключ происходит в замаскированном виде, что не позволяет получить их в явном виде при подключении к ключу или ответной части специально изготовленных устройств. Выдача кода ключа из ключа в ответную часть происходит также в замаскированном виде и вскрыть его невозможно. Следовательно, использование генераторов 13 и 14 случайных чисел, сумматора 12 по модулю два и соответствующих связей позволяет защищать код ключа от компрометации.С другой стороны, использовать стратегию снятия "слепка" в данном случае не имеет смысла, так как состояние генераторов случайных чисел постоянно меняется и "слепок" будет отражать только реакцию ключа или ответной части на момент снятия "слепка". Устранить влияние генераторов 13 и 14 на выдаваемые ключом и ответной частью последовательности путем использования операции сложения по модулю два невозможно из-за разнородности операций, выполняемых сумматорами по модулю два и блоками сложения 15 и вычитания 16.Преимущества предложенного устройства, а именно невозможность компрометации кода ключа и изготовления копии ключа, обеспечивают его более высокую секретность.Ф о р м у л а изобретенияУстройство управления доступом, содержащее блок синхронизации, первый выход которого подключен к входам первого и второго блоков памяти и через первую пару контактов электричес 1 кого разъема - к входам третьего и четвертого блоков памяти, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения секретности, в устройство введены дополнительный блок памяти, 2381 б ма, выход первого генератора случайных чисел подключен к второму входу первого и третьему входу четвертого сумматоров по модулю два, выход четвертого сумматора по модулю два соединен с вторым входом блока сложения, третий вход которого подсоединен к выходу дополнительного блока памяти, а выход через четвертую пару контактов электрического разъема соединен с вторым входом блока вычитания, выход второго генератора случайных чивычитания и к первому входу пятогосумматора по модулю два, второй входкоторого подключен к выходу третьего дом соединенного с выходом второгосумматора по модулю два, а выход пяс третьей парой контактов электрического разъема, выход блока вычитания гистра сдвига, второй вход которогосоединен с вторым выходом блока синхронизации, информационные выходы регистра сдвига подсоединены к входамблока элементов И, разрешающий входкоторого соединен третьим выходомблока синхронизации. 5 10 15 20 25 30 ф) 5 40 45 50 55 сумматоры по модулю два, генераторыслучайных чисел, блок сложения, блок вычитания, регистр сдвига, блок элементов И, причем выход четвертого блока памяти соединен с первым входом первого сумматора по модулю два, выход которого подсоединен к второй паре контактов электрического разъема, соединенной с первым входом второго сумматора по модулю два, второй вход которого подключен к выходу второгоблока памяти, а первый блок памятивыходом подсоединен к первому входутретьего сумматора по модулю два,третий блок памяти соединен выходомс первым входом четвертого сумматорапо модулю два, второй вход которогоподключен к третьей паре контактовэлектрического разъема, причем входывторого генератора Случайных чисел и блока вычитания соединены дополнительно с первым выходом блока синхронизации, а входы первого генератораслучайных чисел, дополнительного блока памяти и первый вход блока сложения соединены дополнительно с первойпарой контактов электрического разъесел подключен к третьему входу блока сумматора по модулю два, вторым вхотого сумматора по модулю два соединен подключен к информационному входу ре 14238161423816 Составитель Г.ПлотниковаТехред Л. Олийнык Корректор С,111 е дактор И.Петро Подписно Заказ 5 ного ений Рауш изводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектна Тираж 418 ВНИИПИ Государств по делам изобр 113035, Москва, Ж