Генератор псевдослучайной последовательности

(51) 03 29/00 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ сигналов в каналах утечки конфиденциальной информации в спектре речевого сигнала. Технический результат, получаемый при использовании изобретения существенное повышение функциональности и надежности устройства,обеспечивающего получение последовательности псевдослучайных импульсов с высокими характеристиками, с возможностью гибкого изменения диапазона генерируемых частот,значительное уменьшение потребляемой энергии и габаритов при достаточно простой схеме без привлечения дополнительных затрат. Предложен генератор псевдослучайной последовательности,включающий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с синхровходами регистра сдвига с внутренними связями, к информационному входу которого подсоединен выход генератора сигналов возбуждения, а выход связан с входом генератора смещения, выход которого подключен к управляющему входу генератора тактовых импульсов. При этом выход регистра сдвига является выходом устройства.(72) Ахатаева Сауле Мукашевна Васильев Иван Вениаминович Ильичев Владимир Михайлович(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Специальное конструкторскотехнологическое бюро Гранит(57) Изобретение относится к области радиотехники и вычислительной технике, а именно к устройствам, предназначенным для защиты информации, и может быть использовано в устройствах для маскировки побочных электромагнитных излучений и наводок (ПЭМИН) средств вычислительной техники (ВТ) и радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), а также маскирования речевых 23595 Изобретение относится к области радиотехники и вычислительной техники, а именно к устройствам,предназначенным для защиты информации, и может быть использовано в устройствах для маскировки побочных электромагнитных излучений и наводок(ПЭМИН) средств вычислительной техники (ВТ) и радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), а также маскирования речевых сигналов в каналах утечки конфиденциальной информации в спектре речевого сигнала. Из уровня техники известно устройство формирования маскирующей помехи (Патент , 2154893, кл. Н 03 В 29/00, 1999 г). Устройство содержит генератор шума и блок формирования маскирующих сигналов, вход которого подключен к выходу генератора шума, выходной сумматор и усилитель маскирующего сигнала, вход которого подключен к выходу блока формирования маскирующих сигналов, а выход подключен ко второму входу выходного сумматора, первый вход которого подключен к выходу генератора шума, а выход является выходом устройства, причем блок формирования маскирующих сигналов состоит из формирователя формантных сигналов, коммутаторов формантных сигналов, где 2, и сумматора, вход формирователя формантных сигналов является входом блока формирования маскирующих сигналов, М-выходов, где М 2, ой группы выходов формирователя формантных сигналов, где 1,2 . . ., подключены к соответствующим входам-г коммутатора формантных сигналов, -ый вход сумматора подключен к выходу -г коммутатора формантных сигналов, а выход сумматора является выходом блока формирования маскирующих сигналов. Недостаток известного устройства заключается в том, что оно применимо только для формирования маскирующего сигнала речевого диапазона и, по принципу формирования,ориентировано на маскирование сигналов русской речи (длительность звучания гласных для разных языков различна), а также отличается существенной сложностью алгоритма формирования маскирующего сигнала,что,однако,не является безусловным подтверждением его надежности. Известно также устройство генерации хаотического сигнала с постоянной амплитудой(Патент 2307451, кл. Н 03 В 29/00, 2006),состоящее из массива генераторов сигнала треугольной формы (ГСТФ), сформированного изиндивидуальных ГСТФ, гдебольше единицы, при этом выходы каждого ГСТФ соединены с входами сумматора сигналов, выход которого соединен с входом регулятора амплитуды суммарного сигнала(РАСС), обеспечивающего возможность управления шириной спектра, выход РАСС соединен с входом регулятора среднего значения сигнала (РСЗС),обеспечивающего возможность управления средней частотой, выход РСЗС соединен с входом синусоидального генератора,управляемого напряжением(ГУН),на выходе которого формируется хаотический сигнал с постоянной амплитудой, при этом периоды повторения формы 2 сигналов ГСТФ выбирают пропорционально ряду простых чисел, а в качестве ГСТФ и ГУН используются генераторы с резистивно-емкостной частотно-задающей цепью. Это устройство используется для генерации хаотического сигнала, и может использоваться для маскировки побочных электромагнитных излучений и наводок (ПЭМИН) средств вычислительной техники(ВТ) и радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). Недостаток этого устройства заключается в необходимости наличия некоего определенного числа генераторов сигнала треугольной формы для увеличения энтропийности изменения напряжения,управляющего ГУН, причем простое увеличение их числа может привести к простому вырождению случайного характера изменения амплитуды управляющего сигнала. Наиболее близким к заявляемому генератору по своей конструкции и достигаемому результату является генератор случайной последовательности(Патент 2096912, кл. Н 03 3/84, Н 03 В 29/00,1995),содержащий генератор сигналов возбуждения, сумматор по модулю два, триггер и генератор тактовых импульсов, выход которых соединен с установочным входом триггера, а также управляемый генератор асинхронных сигналов и элемент И, выход которого подключен к информационному входу триггера при этом первый вход элемента И соединен с выходом сумматора по модулю два, вход генератора сигналов возбуждения соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый и второй входы сумматора по модулю два соединены соответственно с выходом управляемого генератора асинхронных сигналов и выходом генератора сигналов возбуждения, выходы группы выходов генератора сигналов возбуждения соединены с соответствующими входами группы входов управляемого генератора асинхронных сигналов, второй вход элемента И и выход триггера являются соответственно внешним входом управления и выходом генератора случайной последовательности. Данное устройство используется при построении генераторов случайных чисел для ЭВМ в системах защиты информации. К недостаткам этого устройства относится то,что, несмотря на весьма сложную логическую схему,устройство по-прежнему является генератором псевдослучайной последовательности,длина,которой определяется количеством примененных логических узлов. Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение,является создание генератора псевдослучайной последовательности,который мог бы преодолеть указанные выше недостатки существующих аналогов, и обеспечить получение последовательности псевдослучайных импульсов с высокими характеристиками при достаточно простой схеме без привлечения дополнительных затрат. Технический результат, получаемый при использовании изобретения существенное повышение функциональности и надежности 23595 устройства,обеспечивающего получение последовательности псевдослучайных импульсов с высокими характеристиками, с возможностью гибкого изменения диапазона генерируемых частот,значительное уменьшение потребляемой энергии и габаритов Для достижения указанного технического результата в генератор случайной последовательности,содержащий генератор сигналов возбуждения и генератор тактовых импульсов согласно изобретению введены генератор смещения частоты тактового генератора и регистр сдвига с внутренними логическими связями,при этом генератор тактовых импульсов и генератор смещения выполнены на основе генератора,управляемого напряжением (ГУН). Указанный результат достигается также тем, что частота генератора тактовых импульсов,являющаяся функцией управляющего напряжения,изменяется по закону изменения интегрированного напряжения на выходе генератора смещения. Кроме того, для достижения указанного технического результата в схемах, как генератора тактовых импульсов, так и генератора смещения применены компоненты с максимально возможной температурной и временной нестабильностью(флуктуацией) параметров. Сущность изобретения поясняется чертежом, где приведена структурная схема генератора псевдослучайной последовательности (ПСП). Генератор псевдослучайной последовательности(см. схему) включает генератор тактовых импульсов 1, выход которого соединен с синхровходами регистра сдвига 2 с внутренними связями, к информационному входу которого подсоединен выход генератора сигналов возбуждения 3, а выход связан с входом генератора смещения 4, выход которого подключен к управляющему входу генератора тактовых импульсов 1. При этом выход регистра сдвига 2 является выходом устройства. Генератор тактовых импульсов 1 и генератор смещения 4 представляют собой генераторы,управляемые напряжением, т.е. частота следования импульсов на их выходах зависит от величины напряжения на управляющих входах. Предлагаемое устройство работает следующим образом. При включении питания устройства генератор 1 тактовых импульсов начинает вырабатывать непрерывную серию прямоугольных импульсов. Импульсная последовательность с выхода генератора 1 запускает работу регистра сдвига 2, на входе которого генератором возбуждения 3 устанавливается логический уровень 1 на время заполнения регистра сдвига 2. Генератор смещения 4 также вырабатывает импульсную последовательность, которая затем интегрируется и,в виде изменяющегося по амплитуде напряжения,подается на управляющий вход генератора 1 тактовых импульсов, что приводит к изменению частоты следования тактовых импульсов на выходе генератора тактовых импульсов 1. Выходная псевдослучайная последовательность,в свою очередь, также изменяет частоту следования импульсной последовательности на выходе генератора смещения 4, что приводит к еще более хаотичному изменению выходного сигнала генератора тактовых импульсов 1 и выходного сигнала устройства, поскольку частота генератора тактовых импульсов 1, являющаяся функцией управляющего напряжения, изменяется по закону изменения интегрированного напряжения на выходе генератора смещения 4. Генератор возбуждения 3 устанавливает на входе регистра сдвига 2 сигнал с логическим уровнем 1. Такое состояние генератора возбуждения 3 сохраняется до заполнения регистра сдвига логическими единицами. Необходимость введения генератора возбуждения 3 в схему генератора псевдослучайной последовательности обусловлена особенностью функционирования схем генераторов ПСП с использованием регистров сдвига с внутренними связями, заключающейся в том, что отсутствие в регистре сдвига 2 хотя бы одной 1 является тупиковым состоянием, исключающим сам процесс генерации псевдослучайной последовательности, несмотря на наличие тактовых импульсов. В результате совокупного смещающего воздействия на частоту генератора тактовых импульсов 1 удалось существенно улучшить шумовые характеристики псевдослучайной последовательности, получаемой на выходе устройства, как с точки зрения равномерности распределения спектральной плотности, так и с точки зрения энтропийности (непредсказуемости) сигнала. Выполнение генераторов тактовых импульсов и смещения на основе генератора, управляемого напряжением (ГУН) обеспечило прямое воздействие интегрированного сигнала с выхода регистра 2 сдвига на частоту следования тактовых импульсов генератора 1. А так же упростило процесс изменения частотного диапазона генерируемой ПСП. Введение генератора смещения позволило обеспечить надежный запуск генератора псевдослучайной последовательности и улучшить его выходные характеристики, а подключение генератора сигналов возбуждения 3 к информационному входу регистра сдвига 2 с внутренними связями привело к еще более хаотичному изменению выходного сигнала. Сравнительный анализ с ближайшим аналогом показал, что заявленное техническое решение отличается существенным повышением функциональности и надежности устройства,возможностью гибкого изменения диапазона генерируемых частот при упрощении его конструкции и значительном уменьшением потребляемой энергии и габаритов при достаточно простой и технологичной схеме без привлечения дополнительных затрат. 23595 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Генератор псевдослучайной последовательности, включающий генератор тактовых импульсов и генератор сигналов возбуждения отличающийся тем, что дополнительно введены генератор смещения частоты тактового генератора и регистр сдвига с внутренними логическими связями,при этом выход генератора тактовых импульсов соединен с синхровходами регистра сдвига с внутренними связями, к информационному входу которого подсоединен выход генератора сигналов возбуждения, а выход связан с входом генератора смещения выход которого подключен к управляющему входу генератора тактовых импульсов. 2. Генератор псевдослучайной последовательности по п.1 отличающийся тем, что генератор тактовых импульсов и генератор смещения выполнены на основе генератора,управляемого напряжения (ГУН), с применением компонентов с максимально возможной температурной и временной нестабильностью