專利名稱：固體徑跡密碼通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(jìn)行保密編碼的通信方法，屬于核技術(shù)在電學(xué)應(yīng)用密碼通信在中國(guó)鐵道出版社于1996年5月出版的《現(xiàn)代通信中的編碼技術(shù)》一書中有詳細(xì)的描述，不管是模擬加密，還是數(shù)字加密，都是選用一種密鑰，對(duì)明文發(fā)收兩環(huán)節(jié)進(jìn)行加密和解密的數(shù)學(xué)處理，從而實(shí)現(xiàn)保密傳送明文的目的。由于整個(gè)過程都是加密算法、解密算法以及對(duì)發(fā)方、收方進(jìn)行同步控制的專門信息運(yùn)算，所以不管密鑰多么復(fù)雜，破譯也只是時(shí)間問題。1996年7月26日由法國(guó)CP8川薩克公司申請(qǐng)的發(fā)明專利(專利申請(qǐng)?zhí)枮?6110860，專利名稱為“密碼通信方法”)公開了一種非對(duì)稱密碼模式，該模式基于具有有限域K中的值的低階公開多項(xiàng)式方程。保密密鑰使之能用環(huán)K的擴(kuò)充中的值隱藏多項(xiàng)式方程。通過私有密鑰，解這些方程式就能執(zhí)行公開密鑰不可能執(zhí)行的操作。該專利以一個(gè)以計(jì)算為宗旨的編碼方法的變種說明了現(xiàn)代通信方法的一般規(guī)律，其要害是不管密鑰多么龐大，計(jì)算多么復(fù)雜，只要有規(guī)律可循，最終難免被破譯。那么，如何才能不被破譯呢？密碼通信系統(tǒng)至少應(yīng)具備以下幾個(gè)條件第一，密鑰不是隨時(shí)參加運(yùn)算的數(shù)碼，而是在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)根據(jù)明文需要不斷輸出新信息的黑匣子；第二，該黑匣子是不可仿制的；第三，應(yīng)滿足現(xiàn)代通信的常規(guī)要求。
本發(fā)明的目的在于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(dǎo)下自動(dòng)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(jī)密碼通信工藝，達(dá)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，其特征在于該方法包括以下步驟1、以常規(guī)固體徑跡探測(cè)器制作工藝或駐極體制作工藝制作固體徑跡母版；2、以上述固體徑跡母版為原版制作徑跡密碼編碼器，它由固體徑跡母版、自動(dòng)掃描固體徑跡母版上的徑跡信息的徑跡掃描器和對(duì)徑跡信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的徑跡處理器組成；3、以上述固體徑跡母版為原版制作徑跡密碼譯碼器，它由固體徑跡母版、自動(dòng)掃描固體徑跡母版上的徑跡信息的徑跡掃描器和對(duì)徑跡信息進(jìn)行數(shù)據(jù)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(fā)送器和密鑰發(fā)生器組成徑跡加密系統(tǒng)；5、由上述密文接收器、徑跡密碼譯碼器、密鑰發(fā)生器、明碼譯碼器組成的徑跡解密系統(tǒng)；6、由CPU1芯片和可重寫徑跡存貯器組成發(fā)方徑跡存貯擴(kuò)充系統(tǒng)；由CPU2芯片和可重寫徑跡存貯器組成收方徑跡存貯擴(kuò)充系統(tǒng)；7、由CPU1芯片、方位顯示器、CPU2芯片和方位傳感器組成方位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；8、由CPU1芯片、CPU2芯片和授權(quán)控制器組成授權(quán)控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的總體構(gòu)思是在現(xiàn)代密碼通信方法中以具有微觀性和隨機(jī)性的硬件系統(tǒng)代替靠計(jì)算加密的密鑰系統(tǒng)，使密碼通信在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)處于完全新的密文領(lǐng)域。從而實(shí)現(xiàn)密文無(wú)法破譯的目的。
上述固體徑跡母版是以云母、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(tài)核信息而成的微觀粒子立體分布，由于微觀粒子的微觀性和隨機(jī)性，在其上記錄的群體信息目前人們還無(wú)法仿制，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(fā)明實(shí)施后可帶來(lái)以下積極效果一、使密碼通信高度安全，由于發(fā)送和接收均為內(nèi)容同步既不能查看又無(wú)法仿制的黑匣子進(jìn)行自動(dòng)加密和解密，在預(yù)定時(shí)間內(nèi)(如一月、一年、十年)加密的信息并不重復(fù)，也就是說，不同時(shí)刻對(duì)相同電文經(jīng)加密后得到的密文電信息并不相同，因此，不管用速度多快的計(jì)算機(jī)，也解不出并沒有規(guī)律的課題。同時(shí)，由于加密、解密是發(fā)送機(jī)與接收機(jī)自動(dòng)封閉完成的，操作人員沒有機(jī)會(huì)了解到徑跡密鑰內(nèi)容，因此也有效地防止了內(nèi)部作案的發(fā)生。另外由于本系統(tǒng)所用器件均是微觀粒子隨機(jī)產(chǎn)生，所以制作者本人也無(wú)法仿制，因此從技術(shù)本身使用者有更大安全性。
二、準(zhǔn)確可靠，耐用性強(qiáng)，雖然系統(tǒng)內(nèi)部均為微電子工藝，但制成之后屬于封閉系統(tǒng)，抗輻射，抗干擾力強(qiáng)，輸出已數(shù)字化，穩(wěn)定可靠，其耐用性不低于普通電子元件。
三、信息跟隨性好，其安全性不是靠密鑰復(fù)雜得到的，因此加解密簡(jiǎn)單，加密、解密快捷準(zhǔn)確。
四、與現(xiàn)代通信技術(shù)有較強(qiáng)的融合性。徑跡密碼的采用不影響任一種通信新技術(shù)的實(shí)施，與現(xiàn)有密鑰結(jié)合將有更大的抗破譯能力。
五、具有極強(qiáng)的密級(jí)擴(kuò)展能力和抗流失能力。
實(shí)施例1本實(shí)施例說明了以固體徑跡探測(cè)器制作工藝制作固體徑跡母版的情形。
根據(jù)安全度要求選擇平板玻璃面積，一般取9cm2厚2mm硅酸鹽玻璃放在反應(yīng)堆熱中子孔道，調(diào)節(jié)U235源膜厚并控制在492#堆水平孔道照射時(shí)間，經(jīng)常溫40％氫氟酸水溶液蝕刻15秒，取出后清洗烘干，得到平均每平方厘米104—1010個(gè)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(gè)MTV241型CCD器件作為徑跡掃描器3，經(jīng)過圖像采集卡采集數(shù)據(jù)與相應(yīng)的控制開關(guān)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(tài)變成可調(diào)用的隨機(jī)數(shù)據(jù)。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組成徑跡密碼譯碼器5。然后將明碼源和徑跡密碼編碼器2輸出的徑跡信息同時(shí)輸入到明碼編碼器7形成加密信息后再與密鑰發(fā)生器9發(fā)出的密鑰作用后進(jìn)入密文發(fā)送器8發(fā)出，經(jīng)信道傳至密文接收器11，經(jīng)密鑰發(fā)生器9和徑跡密碼譯碼器5解密后進(jìn)入明碼譯碼器12而譯出原電文，完成電文密碼通信過程。如

圖1所示。
實(shí)施例2本實(shí)施例說明了用駐極體工藝制作固體徑跡母版的情形。
用常規(guī)駐極體或光導(dǎo)熱塑料工藝，將電荷隨機(jī)植入聚合物(或二氧化硅薄片)中，而制成固體徑跡母版1，其他見實(shí)施例1。
實(shí)施例3本實(shí)施例說明了用固體徑跡母版1為存貯器充填隨機(jī)數(shù)據(jù)而實(shí)現(xiàn)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(dòng)掃描臺(tái)上，調(diào)好焦距，固體徑跡母版1上的徑跡隨x、y移動(dòng)從CCD輸出數(shù)據(jù)存入徑跡存貯器14內(nèi)，徑跡存貯器14與明碼編碼器7同時(shí)輸入到徑跡處理器4，在徑跡處理器4收到明碼編碼器7信息后依照密鑰發(fā)生器9指令自動(dòng)從徑跡存貯器14吸取密碼信息混合后輸?shù)矫芪陌l(fā)送器8發(fā)給信道，密文接收器11收到信道發(fā)來(lái)的密文后經(jīng)徑跡存貯器14解析后再經(jīng)徑跡逆處理器6再與密鑰發(fā)生器9送來(lái)的密鑰指令混合后送給明碼譯碼器12譯出明文。上述徑跡存貯器14也可用微電子工藝直接產(chǎn)生。其他見實(shí)施例1。
實(shí)施例4本實(shí)施例說明了用固體徑跡母版1為光盤充填隨機(jī)數(shù)據(jù)而實(shí)現(xiàn)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(dòng)掃描臺(tái)上，調(diào)節(jié)焦距使徑跡信號(hào)輸出正常，將徑跡輸出信號(hào)輸入到光盤刻錄機(jī)15上，打開開關(guān)，徑跡信號(hào)自動(dòng)傳入徑跡光盤16上，以徑跡光盤16代替圖3中徑跡存貯器14，其他見實(shí)施例1。
實(shí)施例5本實(shí)施例說明了用固體徑跡母版1為可讀寫存貯器充填隨機(jī)數(shù)據(jù)，同時(shí)用CPU動(dòng)態(tài)變化實(shí)現(xiàn)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(shí)加入CPU1芯片17，每通信一次徑跡存貯器18中用過的存貯單元在CPU1芯片17作用下移位一次，同時(shí)，CPU2芯片20也把徑跡存貯器19中相應(yīng)的存貯單元移位一次，其他見實(shí)施例1。
實(shí)施例6本實(shí)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(fā)送方有主機(jī)一臺(tái)，內(nèi)含分機(jī)30臺(tái)(為A1、A2…A30)，分別與接收方30臺(tái)(B1、B2…B30)主機(jī)相對(duì)應(yīng)，以其中A1-B1為例說明技術(shù)方案及工作情形。系統(tǒng)除上述實(shí)施例5所述結(jié)構(gòu)外，還設(shè)有報(bào)告B1方位的方位顯示器21、探測(cè)B1所處方位的方位傳感器22和根據(jù)A1指令對(duì)CPU2芯片20進(jìn)行授權(quán)控制的授權(quán)控制器23，其工作情形如下當(dāng)A1接收到明文后，由明碼編碼器7編碼后輸出到徑跡處理器4與徑跡存儲(chǔ)器18混合后進(jìn)入密文發(fā)送器8進(jìn)入信道，密文接收器11從信道獲取密文信息后，通過徑跡存儲(chǔ)器19進(jìn)入徑跡逆處理器6處理后再進(jìn)入明碼譯碼器12譯成明文。本實(shí)施例的關(guān)鍵措施是通過CPU1芯片17、CPU2芯片20、方位顯示器21、方位傳感器22和授權(quán)控制器23實(shí)施以下功能第一，每次通信完了自動(dòng)按預(yù)定方式變化A1中徑跡存儲(chǔ)器18和B1中徑跡存儲(chǔ)器19中已使用過的部分?jǐn)?shù)據(jù)，確保下次通信時(shí)使用的徑跡密碼為新內(nèi)容，從而使有限容量的存貯器實(shí)現(xiàn)接近無(wú)限變化的運(yùn)行狀態(tài)；第二，B1在收到A1欲發(fā)文信息后，先由方位傳感器22報(bào)告B1所處方位，如果B1所處方位與預(yù)定符合才能啟動(dòng)通信系統(tǒng)，否則A1方位顯示器21報(bào)警；第三，根據(jù)A1的CPU1芯片17發(fā)出的指令決定B1接收應(yīng)有幾個(gè)人同時(shí)在授權(quán)控制器23中插入IC卡，B1才能啟動(dòng)接收A1發(fā)來(lái)的信息，以防止內(nèi)部作案的發(fā)生。
圖7顯示了固體徑跡密碼通信系統(tǒng)整個(gè)控制運(yùn)行狀態(tài)，從總控制器24發(fā)出明文指令進(jìn)入計(jì)算機(jī)25后，整個(gè)通信系統(tǒng)則自動(dòng)運(yùn)行，其中徑跡加密系統(tǒng)10與徑跡解密系統(tǒng)13是一一對(duì)應(yīng)的，數(shù)目根據(jù)需要選取。
本發(fā)明可用于軍事保密通信系統(tǒng)，也可用于海關(guān)監(jiān)管系統(tǒng)和稅務(wù)征管系統(tǒng)等，經(jīng)處理也可用于計(jì)算機(jī)防病毒等領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種固體徑跡密碼通信方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)以常規(guī)固體徑跡探測(cè)器制作工藝或駐極體等制作工藝制作固體徑跡母版(1)；(2)以上述固體徑跡母版(1)為原版制作徑跡密碼編碼器(2)，它由固體徑跡母版(1)、自動(dòng)掃描固體徑跡母版(1)上的徑跡信息的徑跡掃描器(3)和對(duì)該徑跡信息進(jìn)行數(shù)據(jù)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)或徑跡光盤(16)直接作出；(3)以上述固體徑跡母版(1)為原版制作徑跡密碼譯碼器(5)，它由固體徑跡母版(1)、自動(dòng)掃描固體徑跡母版(1)上的徑跡信息的徑跡掃描器(3)和對(duì)該徑跡信息進(jìn)行數(shù)據(jù)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)或徑跡光盤(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(fā)送器(8)和密鑰發(fā)生器(9)組成徑跡加密系統(tǒng)(10)；(5)由密文接收器(11)、徑跡密碼譯碼器(3)、密鑰發(fā)生器(9)、明碼譯碼器(12)組成徑跡解密系統(tǒng)(13)；(6)由CPU1芯片(17)和可重寫徑跡存貯器(18)組成發(fā)方徑跡存貯擴(kuò)充系統(tǒng)；由CPU2芯片(20)和可重寫徑跡存貯器(19)組成收方徑跡存貯擴(kuò)充系統(tǒng)。(7)由CPU1芯片(17)、方位顯示器(21)、CPU2芯片(20)和方位傳感器(22)組成方位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；(8)由CPU1芯片(17)、CPU2芯片(20)和授權(quán)控制器(23)組成授權(quán)控制系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的通信方法，其特征在于所述的固體徑跡探測(cè)器材料為云母、玻璃、塑料等。
3.如權(quán)利要求1所述的通信方法，其特征在于所述的固體徑跡母版(1)上產(chǎn)生的徑跡由反應(yīng)堆熱中子轟擊U235產(chǎn)生的裂變碎片或加速器加速Ar40、C12、S32離子等方式引起；調(diào)節(jié)輻照密度和輻照時(shí)間使固體徑跡母版(1)上徑跡密度為(104-1010)/cm2。
4.如權(quán)利要求1所述的通信方法，其特征在于所述的固體徑跡母版(1)上產(chǎn)生的徑跡也可由駐極體工藝或微電子工藝直接在芯片上產(chǎn)生而轉(zhuǎn)入徑跡處理器(4)和徑跡逆處理器(6)。
5.如權(quán)利要求1所述的通信方法，其特征在于所述的徑跡存貯器(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(chǎn)生。
6.如權(quán)利要求1所述的通信方法，其特征在于所述的徑跡光盤(16)可用光盤刻錄機(jī)(15)把固體徑跡母版(1)上的徑跡信息轉(zhuǎn)入，也可由微電子工藝直接產(chǎn)生。
7.如權(quán)利要求1所述的通信方法，其特征在于發(fā)收方徑跡存貯擴(kuò)充系統(tǒng)的CPU芯片(17)(20)由單片機(jī)作成，如8031、8098等；可重寫徑跡存貯器(18)(19)可為任何型號(hào)的EPROM。
8.如權(quán)利要求1所述的通信方法，其特征在于所述的授權(quán)控制器(23)由IC卡只讀器構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)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(jī)性和微觀性信息載體制作不可仿制的固體徑跡母版作為原版,形成在發(fā)送與接收兩環(huán)節(jié)硬件加密和硬件解密的固體徑跡密碼通信系統(tǒng),由于每次加密和解密都是由硬件自動(dòng)刷新密鑰,破譯無(wú)規(guī)律可循,因此具有極大的安全性。
文檔編號(hào)H04L9/00GK1331529SQ0010953
公開日2002年1月16日 申請(qǐng)日期2000年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月3日
發(fā)明者孟武 申請(qǐng)人:孟武