专利名称：固体径迹密码通信方法
技术领域：
本发明涉及一种固体径迹密码通信方法，具体地说涉及一种利用原子核等微观粒子径迹进行保密编码的通信方法，属于核技术在电学应用密码通信在中国铁道出版社于1996年5月出版的《现代通信中的编码技术》一书中有详细的描述，不管是模拟加密，还是数字加密，都是选用一种密钥，对明文发收两环节进行加密和解密的数学处理，从而实现保密传送明文的目的。由于整个过程都是加密算法、解密算法以及对发方、收方进行同步控制的专门信息运算，所以不管密钥多么复杂，破译也只是时间问题。1996年7月26日由法国CP8川萨克公司申请的发明专利(专利申请号为96110860，专利名称为“密码通信方法”)公开了一种非对称密码模式，该模式基于具有有限域K中的值的低阶公开多项式方程。保密密钥使之能用环K的扩充中的值隐藏多项式方程。通过私有密钥，解这些方程式就能执行公开密钥不可能执行的操作。该专利以一个以计算为宗旨的编码方法的变种说明了现代通信方法的一般规律，其要害是不管密钥多么庞大，计算多么复杂，只要有规律可循，最终难免被破译。那么，如何才能不被破译呢？密码通信系统至少应具备以下几个条件第一，密钥不是随时参加运算的数码，而是在相当长的时间内根据明文需要不断输出新信息的黑匣子；第二，该黑匣子是不可仿制的；第三，应满足现代通信的常规要求。
本发明的目的在于提供一种固体径迹密码通信方法，选择至少一种由微观粒子形成的可以在明文引导下自动与其融合和分解新信息的固体径迹加密器与解密器组成的随机密码通信工艺，达到既不能仿造，又不能截获明文的目的。
一种固体径迹密码通信方法，其特征在于该方法包括以下步骤1、以常规固体径迹探测器制作工艺或驻极体制作工艺制作固体径迹母版；2、以上述固体径迹母版为原版制作径迹密码编码器，它由固体径迹母版、自动扫描固体径迹母版上的径迹信息的径迹扫描器和对径迹信息进行数据处理的径迹处理器组成；3、以上述固体径迹母版为原版制作径迹密码译码器，它由固体径迹母版、自动扫描固体径迹母版上的径迹信息的径迹扫描器和对径迹信息进行数据逆处理的径迹逆处理器组成；4、由上述径迹密码编码器、明码编码器、密文发送器和密钥发生器组成径迹加密系统；5、由上述密文接收器、径迹密码译码器、密钥发生器、明码译码器组成的径迹解密系统；6、由CPU1芯片和可重写径迹存贮器组成发方径迹存贮扩充系统；由CPU2芯片和可重写径迹存贮器组成收方径迹存贮扩充系统；7、由CPU1芯片、方位显示器、CPU2芯片和方位传感器组成方位监测系统；8、由CPU1芯片、CPU2芯片和授权控制器组成授权控制系统。
本发明的总体构思是在现代密码通信方法中以具有微观性和随机性的硬件系统代替靠计算加密的密钥系统，使密码通信在相当长的时间内处于完全新的密文领域。从而实现密文无法破译的目的。
上述固体径迹母版是以云母、玻璃或塑料等固体材料阻挡一定密度的U235裂变碎片或具有一定能量的带电粒子，截获瞬态核信息而成的微观粒子立体分布，由于微观粒子的微观性和随机性，在其上记录的群体信息目前人们还无法仿制，每次通信以其一部分作为加密和解密的信息则具有较大的抗破译能力。
本发明实施后可带来以下积极效果一、使密码通信高度安全，由于发送和接收均为内容同步既不能查看又无法仿制的黑匣子进行自动加密和解密，在预定时间内(如一月、一年、十年)加密的信息并不重复，也就是说，不同时刻对相同电文经加密后得到的密文电信息并不相同，因此，不管用速度多快的计算机，也解不出并没有规律的课题。同时，由于加密、解密是发送机与接收机自动封闭完成的，操作人员没有机会了解到径迹密钥内容，因此也有效地防止了内部作案的发生。另外由于本系统所用器件均是微观粒子随机产生，所以制作者本人也无法仿制，因此从技术本身使用者有更大安全性。
二、准确可靠，耐用性强，虽然系统内部均为微电子工艺，但制成之后属于封闭系统，抗辐射，抗干扰力强，输出已数字化，稳定可靠，其耐用性不低于普通电子元件。
三、信息跟随性好，其安全性不是靠密钥复杂得到的，因此加解密简单，加密、解密快捷准确。
四、与现代通信技术有较强的融合性。径迹密码的采用不影响任一种通信新技术的实施，与现有密钥结合将有更大的抗破译能力。
五、具有极强的密级扩展能力和抗流失能力。
实施例1本实施例说明了以固体径迹探测器制作工艺制作固体径迹母版的情形。
根据安全度要求选择平板玻璃面积，一般取9cm2厚2mm硅酸盐玻璃放在反应堆热中子孔道，调节U235源膜厚并控制在492#堆水平孔道照射时间，经常温40％氢氟酸水溶液蚀刻15秒，取出后清洗烘干，得到平均每平方厘米104—1010个核径迹，该径迹也可由加速器加速Ar40、C12、S32离子得到而成为固体径迹母版1，在其上安装一个MTV241型CCD器件作为径迹扫描器3，经过图像采集卡采集数据与相应的控制开关组成径迹处理器4，由上述固体径迹母版1、径迹扫描器3和径迹处理器4一起组成了径迹密码编码器2，其作用是把裂变碎片径迹的形态变成可调用的随机数据。用相同的工艺作出由固体径迹母版1、径迹扫描器3和径迹逆处理器6组成径迹密码译码器5。然后将明码源和径迹密码编码器2输出的径迹信息同时输入到明码编码器7形成加密信息后再与密钥发生器9发出的密钥作用后进入密文发送器8发出，经信道传至密文接收器11，经密钥发生器9和径迹密码译码器5解密后进入明码译码器12而译出原电文，完成电文密码通信过程。如
图1所示。
实施例2本实施例说明了用驻极体工艺制作固体径迹母版的情形。
用常规驻极体或光导热塑料工艺，将电荷随机植入聚合物(或二氧化硅薄片)中，而制成固体径迹母版1，其他见实施例1。
实施例3本实施例说明了用固体径迹母版1为存贮器充填随机数据而实现径迹密码通信的情形。
如图2、图3所示，将固体径迹母版1装在显微镜x、y自动扫描台上，调好焦距，固体径迹母版1上的径迹随x、y移动从CCD输出数据存入径迹存贮器14内，径迹存贮器14与明码编码器7同时输入到径迹处理器4，在径迹处理器4收到明码编码器7信息后依照密钥发生器9指令自动从径迹存贮器14吸取密码信息混合后输到密文发送器8发给信道，密文接收器11收到信道发来的密文后经径迹存贮器14解析后再经径迹逆处理器6再与密钥发生器9送来的密钥指令混合后送给明码译码器12译出明文。上述径迹存贮器14也可用微电子工艺直接产生。其他见实施例1。
实施例4本实施例说明了用固体径迹母版1为光盘充填随机数据而实现径迹密码通信的情形。
如图4所示，将固体径迹母版1装在显微镜x、y自动扫描台上，调节焦距使径迹信号输出正常，将径迹输出信号输入到光盘刻录机15上，打开开关，径迹信号自动传入径迹光盘16上，以径迹光盘16代替图3中径迹存贮器14，其他见实施例1。
实施例5本实施例说明了用固体径迹母版1为可读写存贮器充填随机数据，同时用CPU动态变化实现密码通信的情形。
如图5所示，先按图2所示装置将固体径迹母版1中径迹信息传入可重写的径迹存贮器18中，同时加入CPU1芯片17，每通信一次径迹存贮器18中用过的存贮单元在CPU1芯片17作用下移位一次，同时，CPU2芯片20也把径迹存贮器19中相应的存贮单元移位一次，其他见实施例1。
实施例6本实施例说明了具有防流失功能的固体径迹通信情形。
如图6所示，发送方有主机一台，内含分机30台(为A1、A2…A30)，分别与接收方30台(B1、B2…B30)主机相对应，以其中A1-B1为例说明技术方案及工作情形。系统除上述实施例5所述结构外，还设有报告B1方位的方位显示器21、探测B1所处方位的方位传感器22和根据A1指令对CPU2芯片20进行授权控制的授权控制器23，其工作情形如下当A1接收到明文后，由明码编码器7编码后输出到径迹处理器4与径迹存储器18混合后进入密文发送器8进入信道，密文接收器11从信道获取密文信息后，通过径迹存储器19进入径迹逆处理器6处理后再进入明码译码器12译成明文。本实施例的关键措施是通过CPU1芯片17、CPU2芯片20、方位显示器21、方位传感器22和授权控制器23实施以下功能第一，每次通信完了自动按预定方式变化A1中径迹存储器18和B1中径迹存储器19中已使用过的部分数据，确保下次通信时使用的径迹密码为新内容，从而使有限容量的存贮器实现接近无限变化的运行状态；第二，B1在收到A1欲发文信息后，先由方位传感器22报告B1所处方位，如果B1所处方位与预定符合才能启动通信系统，否则A1方位显示器21报警；第三，根据A1的CPU1芯片17发出的指令决定B1接收应有几个人同时在授权控制器23中插入IC卡，B1才能启动接收A1发来的信息，以防止内部作案的发生。
图7显示了固体径迹密码通信系统整个控制运行状态，从总控制器24发出明文指令进入计算机25后，整个通信系统则自动运行，其中径迹加密系统10与径迹解密系统13是一一对应的，数目根据需要选取。
本发明可用于军事保密通信系统，也可用于海关监管系统和税务征管系统等，经处理也可用于计算机防病毒等领域。
权利要求
1.一种固体径迹密码通信方法，其特征在于该方法包括以下步骤(1)以常规固体径迹探测器制作工艺或驻极体等制作工艺制作固体径迹母版(1)；(2)以上述固体径迹母版(1)为原版制作径迹密码编码器(2)，它由固体径迹母版(1)、自动扫描固体径迹母版(1)上的径迹信息的径迹扫描器(3)和对该径迹信息进行数据处理的径迹处理器(4)组成；径迹处理器(4)也可由径迹存贮器(14)或径迹光盘(16)直接作出；(3)以上述固体径迹母版(1)为原版制作径迹密码译码器(5)，它由固体径迹母版(1)、自动扫描固体径迹母版(1)上的径迹信息的径迹扫描器(3)和对该径迹信息进行数据逆处理的径迹逆处理器(6)组成；径迹逆处理器(6)也可由径迹存贮器(14)或径迹光盘(16)直接作出；(4)由上述径迹密码编码器(2)、明码编码器(7)、密文发送器(8)和密钥发生器(9)组成径迹加密系统(10)；(5)由密文接收器(11)、径迹密码译码器(3)、密钥发生器(9)、明码译码器(12)组成径迹解密系统(13)；(6)由CPU1芯片(17)和可重写径迹存贮器(18)组成发方径迹存贮扩充系统；由CPU2芯片(20)和可重写径迹存贮器(19)组成收方径迹存贮扩充系统。(7)由CPU1芯片(17)、方位显示器(21)、CPU2芯片(20)和方位传感器(22)组成方位监测系统；(8)由CPU1芯片(17)、CPU2芯片(20)和授权控制器(23)组成授权控制系统。
2.如权利要求1所述的通信方法，其特征在于所述的固体径迹探测器材料为云母、玻璃、塑料等。
3.如权利要求1所述的通信方法，其特征在于所述的固体径迹母版(1)上产生的径迹由反应堆热中子轰击U235产生的裂变碎片或加速器加速Ar40、C12、S32离子等方式引起；调节辐照密度和辐照时间使固体径迹母版(1)上径迹密度为(104-1010)/cm2。
4.如权利要求1所述的通信方法，其特征在于所述的固体径迹母版(1)上产生的径迹也可由驻极体工艺或微电子工艺直接在芯片上产生而转入径迹处理器(4)和径迹逆处理器(6)。
5.如权利要求1所述的通信方法，其特征在于所述的径迹存贮器(14)可为只读存贮器，可重写存贮器等；也可由微电子工艺直接产生。
6.如权利要求1所述的通信方法，其特征在于所述的径迹光盘(16)可用光盘刻录机(15)把固体径迹母版(1)上的径迹信息转入，也可由微电子工艺直接产生。
7.如权利要求1所述的通信方法，其特征在于发收方径迹存贮扩充系统的CPU芯片(17)(20)由单片机作成，如8031、8098等；可重写径迹存贮器(18)(19)可为任何型号的EPROM。
8.如权利要求1所述的通信方法，其特征在于所述的授权控制器(23)由IC卡只读器构成。
全文摘要
本发明公开了一种固体径迹密码通信方法,该方法选择微观粒子形成的具有随机性和微观性信息载体制作不可仿制的固体径迹母版作为原版,形成在发送与接收两环节硬件加密和硬件解密的固体径迹密码通信系统,由于每次加密和解密都是由硬件自动刷新密钥,破译无规律可循,因此具有极大的安全性。
文档编号H04L9/00GK1331529SQ0010953
公开日2002年1月16日 申请日期2000年7月3日 优先权日2000年7月3日
发明者孟武 申请人:孟武