固體徑跡密碼通信方法

2023-05-24 05:23:41

專利名稱：固體徑跡密碼通信方法
技術領域：
本發明涉及一種固體徑跡密碼通信方法，具體地說涉及一種利用原子核等微觀粒子徑跡進行保密編碼的通信方法，屬於核技術在電學應用密碼通信在中國鐵道出版社於1996年5月出版的《現代通信中的編碼技術》一書中有詳細的描述，不管是模擬加密，還是數字加密，都是選用一種密鑰，對明文發收兩環節進行加密和解密的數學處理，從而實現保密傳送明文的目的。由於整個過程都是加密算法、解密算法以及對發方、收方進行同步控制的專門信息運算，所以不管密鑰多麼複雜，破譯也只是時間問題。1996年7月26日由法國CP8川薩克公司申請的發明專利(專利申請號為96110860，專利名稱為「密碼通信方法」)公開了一種非對稱密碼模式，該模式基於具有有限域K中的值的低階公開多項式方程。保密密鑰使之能用環K的擴充中的值隱藏多項式方程。通過私有密鑰，解這些方程式就能執行公開密鑰不可能執行的操作。該專利以一個以計算為宗旨的編碼方法的變種說明了現代通信方法的一般規律，其要害是不管密鑰多麼龐大，計算多麼複雜，只要有規律可循，最終難免被破譯。那麼，如何才能不被破譯呢？密碼通信系統至少應具備以下幾個條件第一，密鑰不是隨時參加運算的數碼，而是在相當長的時間內根據明文需要不斷輸出新信息的黑匣子；第二，該黑匣子是不可仿製的；第三，應滿足現代通信的常規要求。
本發明的目的在於提供一種固體徑跡密碼通信方法，選擇至少一種由微觀粒子形成的可以在明文引導下自動與其融合和分解新信息的固體徑跡加密器與解密器組成的隨機密碼通信工藝，達到既不能仿造，又不能截獲明文的目的。
一種固體徑跡密碼通信方法，其特徵在於該方法包括以下步驟1、以常規固體徑跡探測器製作工藝或駐極體製作工藝製作固體徑跡母版；2、以上述固體徑跡母版為原版製作徑跡密碼編碼器，它由固體徑跡母版、自動掃描固體徑跡母版上的徑跡信息的徑跡掃描器和對徑跡信息進行數據處理的徑跡處理器組成；3、以上述固體徑跡母版為原版製作徑跡密碼解碼器，它由固體徑跡母版、自動掃描固體徑跡母版上的徑跡信息的徑跡掃描器和對徑跡信息進行數據逆處理的徑跡逆處理器組成；4、由上述徑跡密碼編碼器、明碼編碼器、密文發送器和密鑰發生器組成徑跡加密系統；5、由上述密文接收器、徑跡密碼解碼器、密鑰發生器、明碼解碼器組成的徑跡解密系統；6、由CPU1晶片和可重寫徑跡存貯器組成發方徑跡存貯擴充系統；由CPU2晶片和可重寫徑跡存貯器組成收方徑跡存貯擴充系統；7、由CPU1晶片、方位顯示器、CPU2晶片和方位傳感器組成方位監測系統；8、由CPU1晶片、CPU2晶片和授權控制器組成授權控制系統。
本發明的總體構思是在現代密碼通信方法中以具有微觀性和隨機性的硬體系統代替靠計算加密的密鑰系統，使密碼通信在相當長的時間內處於完全新的密文領域。從而實現密文無法破譯的目的。
上述固體徑跡母版是以雲母、玻璃或塑料等固體材料阻擋一定密度的U235裂變碎片或具有一定能量的帶電粒子，截獲瞬態核信息而成的微觀粒子立體分布，由於微觀粒子的微觀性和隨機性，在其上記錄的群體信息目前人們還無法仿製，每次通信以其一部分作為加密和解密的信息則具有較大的抗破譯能力。
本發明實施後可帶來以下積極效果一、使密碼通信高度安全，由於發送和接收均為內容同步既不能查看又無法仿製的黑匣子進行自動加密和解密，在預定時間內(如一月、一年、十年)加密的信息並不重複，也就是說，不同時刻對相同電文經加密後得到的密文電信息並不相同，因此，不管用速度多快的計算機，也解不出並沒有規律的課題。同時，由於加密、解密是發送機與接收機自動封閉完成的，操作人員沒有機會了解到徑跡密鑰內容，因此也有效地防止了內部作案的發生。另外由於本系統所用器件均是微觀粒子隨機產生，所以製作者本人也無法仿製，因此從技術本身使用者有更大安全性。
二、準確可靠，耐用性強，雖然系統內部均為微電子工藝，但製成之後屬於封閉系統，抗輻射，抗幹擾力強，輸出已數位化，穩定可靠，其耐用性不低於普通電子元件。
三、信息跟隨性好，其安全性不是靠密鑰複雜得到的，因此加解密簡單，加密、解密快捷準確。
四、與現代通信技術有較強的融合性。徑跡密碼的採用不影響任一種通信新技術的實施，與現有密鑰結合將有更大的抗破譯能力。
五、具有極強的密級擴展能力和抗流失能力。
實施例1本實施例說明了以固體徑跡探測器製作工藝製作固體徑跡母版的情形。
根據安全度要求選擇平板玻璃面積，一般取9cm2厚2mm矽酸鹽玻璃放在反應堆熱中子孔道，調節U235源膜厚並控制在492#堆水平孔道照射時間，經常溫40％氫氟酸水溶液蝕刻15秒，取出後清洗烘乾，得到平均每平方釐米104—1010個核徑跡，該徑跡也可由加速器加速Ar40、C12、S32離子得到而成為固體徑跡母版1，在其上安裝一個MTV241型CCD器件作為徑跡掃描器3，經過圖像採集卡採集數據與相應的控制開關組成徑跡處理器4，由上述固體徑跡母版1、徑跡掃描器3和徑跡處理器4一起組成了徑跡密碼編碼器2，其作用是把裂變碎片徑跡的形態變成可調用的隨機數據。用相同的工藝作出由固體徑跡母版1、徑跡掃描器3和徑跡逆處理器6組成徑跡密碼解碼器5。然後將明碼源和徑跡密碼編碼器2輸出的徑跡信息同時輸入到明碼編碼器7形成加密信息後再與密鑰發生器9發出的密鑰作用後進入密文發送器8發出，經信道傳至密文接收器11，經密鑰發生器9和徑跡密碼解碼器5解密後進入明碼解碼器12而譯出原電文，完成電文密碼通信過程。如

圖1所示。
實施例2本實施例說明了用駐極體工藝製作固體徑跡母版的情形。
用常規駐極體或光導熱塑料工藝，將電荷隨機植入聚合物(或二氧化矽薄片)中，而製成固體徑跡母版1，其他見實施例1。
實施例3本實施例說明了用固體徑跡母版1為存貯器充填隨機數據而實現徑跡密碼通信的情形。
如圖2、圖3所示，將固體徑跡母版1裝在顯微鏡x、y自動掃描臺上，調好焦距，固體徑跡母版1上的徑跡隨x、y移動從CCD輸出數據存入徑跡存貯器14內，徑跡存貯器14與明碼編碼器7同時輸入到徑跡處理器4，在徑跡處理器4收到明碼編碼器7信息後依照密鑰發生器9指令自動從徑跡存貯器14吸取密碼信息混合後輸到密文發送器8發給信道，密文接收器11收到信道發來的密文後經徑跡存貯器14解析後再經徑跡逆處理器6再與密鑰發生器9送來的密鑰指令混合後送給明碼解碼器12譯出明文。上述徑跡存貯器14也可用微電子工藝直接產生。其他見實施例1。
實施例4本實施例說明了用固體徑跡母版1為光碟充填隨機數據而實現徑跡密碼通信的情形。
如圖4所示，將固體徑跡母版1裝在顯微鏡x、y自動掃描臺上，調節焦距使徑跡信號輸出正常，將徑跡輸出信號輸入到光碟刻錄機15上，打開開關，徑跡信號自動傳入徑跡光碟16上，以徑跡光碟16代替圖3中徑跡存貯器14，其他見實施例1。
實施例5本實施例說明了用固體徑跡母版1為可讀寫存貯器充填隨機數據，同時用CPU動態變化實現密碼通信的情形。
如圖5所示，先按圖2所示裝置將固體徑跡母版1中徑跡信息傳入可重寫的徑跡存貯器18中，同時加入CPU1晶片17，每通信一次徑跡存貯器18中用過的存貯單元在CPU1晶片17作用下移位一次，同時，CPU2晶片20也把徑跡存貯器19中相應的存貯單元移位一次，其他見實施例1。
實施例6本實施例說明了具有防流失功能的固體徑跡通信情形。
如圖6所示，發送方有主機一臺，內含分機30臺(為A1、A2…A30)，分別與接收方30臺(B1、B2…B30)主機相對應，以其中A1-B1為例說明技術方案及工作情形。系統除上述實施例5所述結構外，還設有報告B1方位的方位顯示器21、探測B1所處方位的方位傳感器22和根據A1指令對CPU2晶片20進行授權控制的授權控制器23，其工作情形如下當A1接收到明文後，由明碼編碼器7編碼後輸出到徑跡處理器4與徑跡存儲器18混合後進入密文發送器8進入信道，密文接收器11從信道獲取密文信息後，通過徑跡存儲器19進入徑跡逆處理器6處理後再進入明碼解碼器12譯成明文。本實施例的關鍵措施是通過CPU1晶片17、CPU2晶片20、方位顯示器21、方位傳感器22和授權控制器23實施以下功能第一，每次通信完了自動按預定方式變化A1中徑跡存儲器18和B1中徑跡存儲器19中已使用過的部分數據，確保下次通信時使用的徑跡密碼為新內容，從而使有限容量的存貯器實現接近無限變化的運行狀態；第二，B1在收到A1欲發文信息後，先由方位傳感器22報告B1所處方位，如果B1所處方位與預定符合才能啟動通信系統，否則A1方位顯示器21報警；第三，根據A1的CPU1晶片17發出的指令決定B1接收應有幾個人同時在授權控制器23中插入IC卡，B1才能啟動接收A1發來的信息，以防止內部作案的發生。
圖7顯示了固體徑跡密碼通信系統整個控制運行狀態，從總控制器24發出明文指令進入計算機25後，整個通信系統則自動運行，其中徑跡加密系統10與徑跡解密系統13是一一對應的，數目根據需要選取。
本發明可用於軍事保密通信系統，也可用於海關監管系統和稅務徵管系統等，經處理也可用於計算機防病毒等領域。
權利要求
1.一種固體徑跡密碼通信方法，其特徵在於該方法包括以下步驟(1)以常規固體徑跡探測器製作工藝或駐極體等製作工藝製作固體徑跡母版(1)；(2)以上述固體徑跡母版(1)為原版製作徑跡密碼編碼器(2)，它由固體徑跡母版(1)、自動掃描固體徑跡母版(1)上的徑跡信息的徑跡掃描器(3)和對該徑跡信息進行數據處理的徑跡處理器(4)組成；徑跡處理器(4)也可由徑跡存貯器(14)或徑跡光碟(16)直接作出；(3)以上述固體徑跡母版(1)為原版製作徑跡密碼解碼器(5)，它由固體徑跡母版(1)、自動掃描固體徑跡母版(1)上的徑跡信息的徑跡掃描器(3)和對該徑跡信息進行數據逆處理的徑跡逆處理器(6)組成；徑跡逆處理器(6)也可由徑跡存貯器(14)或徑跡光碟(16)直接作出；(4)由上述徑跡密碼編碼器(2)、明碼編碼器(7)、密文發送器(8)和密鑰發生器(9)組成徑跡加密系統(10)；(5)由密文接收器(11)、徑跡密碼解碼器(3)、密鑰發生器(9)、明碼解碼器(12)組成徑跡解密系統(13)；(6)由CPU1晶片(17)和可重寫徑跡存貯器(18)組成發方徑跡存貯擴充系統；由CPU2晶片(20)和可重寫徑跡存貯器(19)組成收方徑跡存貯擴充系統。(7)由CPU1晶片(17)、方位顯示器(21)、CPU2晶片(20)和方位傳感器(22)組成方位監測系統；(8)由CPU1晶片(17)、CPU2晶片(20)和授權控制器(23)組成授權控制系統。
2.如權利要求1所述的通信方法，其特徵在於所述的固體徑跡探測器材料為雲母、玻璃、塑料等。
3.如權利要求1所述的通信方法，其特徵在於所述的固體徑跡母版(1)上產生的徑跡由反應堆熱中子轟擊U235產生的裂變碎片或加速器加速Ar40、C12、S32離子等方式引起；調節輻照密度和輻照時間使固體徑跡母版(1)上徑跡密度為(104-1010)/cm2。
4.如權利要求1所述的通信方法，其特徵在於所述的固體徑跡母版(1)上產生的徑跡也可由駐極體工藝或微電子工藝直接在晶片上產生而轉入徑跡處理器(4)和徑跡逆處理器(6)。
5.如權利要求1所述的通信方法，其特徵在於所述的徑跡存貯器(14)可為只讀存貯器，可重寫存貯器等；也可由微電子工藝直接產生。
6.如權利要求1所述的通信方法，其特徵在於所述的徑跡光碟(16)可用光碟刻錄機(15)把固體徑跡母版(1)上的徑跡信息轉入，也可由微電子工藝直接產生。
7.如權利要求1所述的通信方法，其特徵在於發收方徑跡存貯擴充系統的CPU晶片(17)(20)由單片機作成，如8031、8098等；可重寫徑跡存貯器(18)(19)可為任何型號的EPROM。
8.如權利要求1所述的通信方法，其特徵在於所述的授權控制器(23)由IC卡只讀器構成。
全文摘要
本發明公開了一種固體徑跡密碼通信方法,該方法選擇微觀粒子形成的具有隨機性和微觀性信息載體製作不可仿製的固體徑跡母版作為原版,形成在發送與接收兩環節硬體加密和硬體解密的固體徑跡密碼通信系統,由於每次加密和解密都是由硬體自動刷新密鑰,破譯無規律可循,因此具有極大的安全性。
文檔編號H04L9/00GK1331529SQ0010953
公開日2002年1月16日 申請日期2000年7月3日 優先權日2000年7月3日
發明者孟武 申請人:孟武