Мікропроцесорні ВІС
В даний час у різних галузях науки та техніки, народного господарства
освоюється і широко впроваджується нова елементна база - мікропроцесорні ВІС
Сфера застосування МПБІС надзвичайно широка: від складних високопродуктивних
обчислювальних систем до найпростіших машин та механізмів.
МПБІС є універсальними програмованими елементами, з невеликої кількості
яких можлива побудова мікропроцесорних систем зі структурою та функціями,
аналогічними традиційним ЕОМ.
Однак при цьому мала вартість, простота та надійність мікропроцесорних систем
дозволяють вбудовувати в різну апаратуру. Наявність небувало дешевої
обчислювальної потужності дозволяє надати такій апаратурі нові властивості,
значно розширити її функціональні можливості. У ряді випадків ці властивості
настільки незвичайні, що з'явилася тенденція характеризувати мікропроцесорну
апаратуру словом "інтелектуальна".
МІКРОПРОЦЕСОРИ В АПАРАТУРІ ЗАСЕКРЕЧЕННЯ ДАНИХ
Для засекречування даних під час передачі у системах цифрового зв'язку, в мережах ЕОМ
або при зберіганні на зовнішніх пристроях ЕОМ широко використовується
мікропроцесорна периферійна ВІС 9518 фірми Advanced Micro Devices. БІС
забезпечує шифрування та дешифрування даних відповідно до стандарту на
шифрування даних національного бюро стандартів США, рекомендованих при
швидкості до 14 Мбіт/с. Така висока продуктивність достатня для того,
щоб використовувати БІС у більшості телекомунікаційних систем без
необхідності буферизації даних.
БІС 9518, що отримала назву процесора шифрування даних (ПШД), виконана за
n-МОП-технології,розміщена у 40-вивідному корпусі та призначена для роботи під
При використанні в системах передачі даних управління ПШД здійснюється як
правило, однокристальним мікропроцесором, наприклад, таким, як 28000.
При застосуванні у зовнішніх пристроях пам'яті ПШД забезпечує засекречування
даних у процесі обміну з накопичувачами на магнітних дисках або стрічках під
управлінням контролера пам'яті, більшість яких виконано
з урахуванням микропрограммируемых секційованих мікропроцесорів. Структурна
схема БІС 9518 представлена на рис. 1.
ПШД містить два регістри ключів сеансів зв'язку: регістр ключа шифрування (Е) для
кодування відкритого тексту та регістр ключа дешифрування (D) для декодування
зашифрований текст. Ці ключі можуть завантажуватися або через головний, або
через допоміжний порт. У деяких телекомутаційних системах ключі Е та D
можуть передаватися від абонентського терміналу до керуючого мікропроцесора.
Щоб забезпечити захист цих ключів під час передачі, самі ці ключі шифруються з
допомогою головного ключа М.
Коли керуючий мікропроцесор отримує ключі шифрування та дешифрування, він
декодує їх за допомогою головного ключа. У всіх наступних взаємодіях з
абонентом будуть застосовуватись ключі Е та D. Щоб забезпечити взаємодію такого
роду, в ПШД передбачені засоби прийому зашифрованих ключів Е та D, їх
розшифрування за допомогою головного ключа та запам'ятовування розшифрованих ключів у
відповідних регістрах. Так як вся ця операція здійснюється на кристалі,
незашифровані ключі не можуть бути виведені через порти ПШД, завдяки чому
забезпечується високаступінь захищеності даних. Крім того, наявність
роздільних регістрів ключів дозволяє використовувати різні ключі для
шифрування та дешифрування даних.
Стандарт на шифрування даних вимагає, щоб кожен ключовий байт містив біт
контролю парності. Тому в ПШД є схема контролю парності, що забезпечує
виконання контролю парності при введенні ключів у зашифрованому або
Вихід схеми контролю підключається до лінії PAR, а стан цієї лінії
зберігається у регістрі стану ПШД. Крім ознаки помилки парності РАR в
регістр стану фіксується ознака повторення помилки парності LРАR, який
з'являється, якщо була помилка парності при введенні ключа. Ознака LРАR
скидається лише за сигналом скидання або при надходженні нової команди завантаження
ПШД забезпечує три варіанти сполучення з керуючим мікропроцесором. Для
Для цієї мети використовуються три порти: головний, підлеглий і допоміжний.
Головний порт сумісний по шині з мікропроцесором 28000 і має 8
(МDS) та вибору кристала (МСS). Підлеглий і допоміжний порти, що мають
8 ліній даних, являють собою підмножини інтерфейсу шини мікропроцесора
28000. Ці порти можуть включатися різними способами, що зумовлює
Першим, найпростішим варіантом сполучення є інтерфейс з
використанням лише головного порту. У цьому режимі обмін усіма командами та
даними між мікропроцесором та ПШД здійснюється через головний порт. Ключі
шифрування та дешифрування даних можуть вводитися або через головний, або через
допоміжний порт. У той же час, головний ключ шифру може вводитися тільки
через допоміжний портбезпосередньо з клавіатури, що унеможливлює порушення
захист ключів унаслідок програмних помилок.
У другому варіанті сполучення для обміну даними використовуються два порти -
головний та підлеглий, а всі команди передаються лише через головний порт.
У цьому режимі ПШД виконує функції двонаправленого напівдуплексного каналу.
Користувач вибирає, який саме порт (підлеглий чи головний) буде
застосований передачі зашифрованих, а який – передачі незашифрованих
даних. Після цього задається режим шифрування чи дешифрування даних.
Як і у разі сполучення з використанням тільки головного порту, апаратне
поділ незашифрованих та зашифрованих даних підвищує надійність захисту
даних у системі. Крім того, користувач може вводити ключі шифрування та
дешифрування даних через головний порт або через допоміжний порт, що також
підвищує надійність захисту.
Третій варіант сполучення застосовується в системах, що використовують
мікропрограмовані розрядно-модульні мікропроцесори. При цьому на лінію С/К
ПШД має бути поданий сигнал високого рівня. Це забезпечує зміну режиму
роботи допоміжного порту, через який здійснюється безпосереднє
Три лінії цього порту є вхідними та використовуються для завдання режиму роботи
ПШД: шифрування чи дешифрування даних, завантаження ключів, пуск-зупинок.
Сигнали на ці лінії можуть надходити безпосередньо з мікропрограмної пам'яті
мікропроцесора. Інші лінії допоміжного порту використовуються як
вихідні та служать для вказівки стану ПШД. В даному режимі роботи ПШД потік
даних надходить через головний порт і видається післяобробки через підлеглий
порт і навпаки залежно від того, чи виконується шифрування чи
ПШД 9518 забезпечує реалізацію трьох режимів шифрування, передбачених
стандартом шифрування даних. Крім розглянутої БІС для засекречування
даних широко використовується також ідентична периферійна ВІС 8068
мікропроцесорного сімейства АmZ8000.
Мікропроцесори застосовуються в таких важливих областях, як авіаційна та військова
техніка, атомна енергетика, медицина, та у багатьох інших.
Використання мікропроцесорної техніки ставить питання так: науково-технічний
прогрес не можливий без переходу від застосовуваних раніше еволюційних методів
(удосконалення діючих технологій, часткова модернізація машин та
обладнання та ін) до революційних зрушень, до принципово нових
технологічним системам, що дає найвищу ефективність.
Це вимагає переозброєння усієї промисловості на основі сучасних досягнень
науки та техніки. У вирішенні цього завдання важлива роль належить мікропроцесорним
Арменський Є. В., Зеленко Г. В. Мікропроцесорна техніка. Москва: Військове
видавництво, 1986
Герасимов Ст Р., Князьков О. М. Основи промислової електроніки. Москва :
Вища школа, 1986
Радіоелектроніка там, 1982, №12, з. 15.