Микропроцессорные БИС

Микропроцессорные БИСВВЕДЕНИЕ В настоящее время в различных отраслях науки итехники, народного хозяйства осваивается и широко внедряется новая элементнаябаза - микропроцессорные БИС МПБИС .Сфера применения МПБИСнеобычайно широка от сложных высокопроизводительных вычислительных систем допростейших машин и механизмов.МПБИС являютсяуниверсальными программируемыми элементами, из небольшого числа которыхвозможно построение микропроцессорных систем со структурой и функциями,аналогичными

традиционным ЭВМ.Однако при этом малаястоимость, простота и надежность микропроцессорных систем позволяют встраиватьих вразличную аппаратуру. Наличие небывало дешевой вычислительной мощностипозволяет придать такой аппаратуре новые свойства, значительно расширить еефункциональныевозможности. В ряде случаев эти свойства настолько необычны, что появиласьтенденция характеризовать микропроцессорную аппаратуру словом интеллектуальная .МИКРОПРОЦЕССОРЫ

ВАППАРАТУРЕ ЗАСЕКРЕЧИВАНИЯ ДАННЫХДля засекречиванияданных при передаче в системах цифровой связи, в сетях ЭВМ или при хранении навнешнихзапоминающих устройствах ЭВМ широко используется микропроцессорная периферийнаяБИС 9518 фирмы Advanced Micro Devices. БИС обеспечиваетшифрованиеи дешифрование данных в соответствии со стандартом на шифрованиеданных национального бюро стандартов США, рекомендованных при скоростидо 14Мбит с.

Такая высокая производительность достаточна для того, чтобыиспользовать БИС в большинстве телекоммуникационных систем без необходимостибуферизации данных.БИС 9518, получившаяназвание процессора шифрования данных ПШД , выполнена по n-МОП-технологии,размещена в 40-выводном корпусе и предназначена для работы под управлениеммикропроцессора.При использовании всистемах передачи данных управление

ПШД осуществляется, как правило,однокристальным микропроцессором, например, таким, как 28000.При применении вовнешних устройствах памяти ПШД обеспечивает засекречивание данных в процессеобмена с накопителями на магнитных дисках или лентах подуправлениемконтроллера запоминающего устройства, большинство которыхвыполнено на базе микропрограммируемых секционированных микропроцессоров.Структурная схема БИС 9518 представлена на рис. 1.ПШДсодержитдва регистра ключей сеансов связи регистр

ключа шифрования Е длякодирования открытого текста и регистр ключа дешифрования D для декодированиязашифрованного текста. Эти ключи могут загружаться либо через главный, либочерез вспомогательный порт. В некоторых телекоммутационных системахключи Е и Dмогут передаваться от абонентского терминала к управляющему микропроцессору.Чтобы обеспечить защиту этих ключей при передаче, сами этиключишифруются с помощью главного ключа

М.Когда управляющиймикропроцессор получает ключи шифрования и дешифрования, он декодирует их спомощьюглавного ключа. Во всех последующих взаимодействиях с абонентом будут применятьсяключи Е и D. Чтобы обеспечить взаимодействие такого рода, вПШДпредусмотрены средства приема зашифрованных ключей Е и D, ихрасшифровки с помощью главного ключа и запоминания расшифрованных ключей всоответствующих регистрах. Так как вся эта операция осуществляется накристалле, незашифрованные ключи не могут быть

выведенычерез порты ПШД, благодаря чему обеспечивается высокая степень защищенностиданных.Кроме того, наличие раздельных регистров ключей позволяет использоватьразличные ключи для шифрования и дешифрования данных.Стандарт на шифрованиеданных требует, чтобы каждый ключевой байт содержал бит контроля четности.Поэтому вПШД имеется схема контроля четности, обеспечивающая выполнение контролячетности при вводе ключей в зашифрованном или незашифрованном виде.

Выход схемы контроляподключается к линии PAR, а состояние этой линии сохраняется в регистресостояния ПШД. Кроме признака ошибки четности РАR в регистре состоянияфиксируется признак повторения ошибки четности LРАR, которыйпоявляется, если имела место ошибка четности при вводе ключа. Признак LРАRсбрасывается только по сигналу сброса или при поступленииновойкоманды загрузки ключа.ПШД обеспечивает триварианта сопряжения с управляющим микропроцессором.

Для этой цели используютсятри порта главный, подчиненный и вспомогательный. Главный порт совместим пошине с микропроцессором 28000 и имеет 8 двунаправленных линий адресов-данных ивходы строба адреса МАS , строба данных МDS и выбора кристалла МСS .Подчиненный и вспомогательный порты, имеющие по 8 линий данных,представляют собой подмножества интерфейса шины микропроцессора 28000. Этипорты могут включаться различными способами, что обусловливает

гибкостьинтерфейса.Первым, наиболее простымвариантом сопряжения является интерфейс с использованием только главногопорта. Вэтом режиме обмен всеми командами и данными между микропроцессором и ПШДосуществляется через главный порт. Ключи шифрования и деши-фрования данныхмогут вводиться либо через главный, либо через вспомогательный порт. В то жевремя главный ключ шифра может вводиться только через вспомогательный портнепосредственно с клавиатуры, что исключает нарушение защиту ключей вследствиепрограммных

ошибок.Во втором вариантесопряжения для обмена данными используются два порта - главный и подчиненный,а всекоманды передаются только через главный порт.В этом режиме ПШДвыполняет функции двунаправленного полудуплексного канала. Пользовательвыбирает, какой именно порт подчиненный или главный будетприменендля передачи зашифрованных, а какой для передачи незашифрованныхданных. После этого задается режим шифрования или дешифрования

данных.Как и в случаесопряжения с использованием только главного порта, аппаратное разделениенезашифрованных и зашифрованных данных повышает надежность защиты данных всистеме. Кроме того, пользователь может вводить ключи шифрования и дешифрованияданных через главный порт или через вспомогательный порт, что также повышаетнадежность защиты.Третий вариантсопряжения применяется в системах использующих микропрограммируемыеразрядно-модульные

микропроцессоры. При этом на линию С К ПШД должен быть подансигнал высокого уровня. Это обеспечивает изменение режима работывспомогательного порта, через который осуществляется непосредственноеуправление ПШД. Три линии этого портаявляются входными и используются для задания режима работы ПШД шифрованиеили дешифрование данных, загрузка ключей, пуск-останов.Сигналы на эти линиимогут поступать непосредственно из микропрограммной памятимикропроцессора.

Остальные линии вспомогательного порта используются каквыходные и служат для указания состояния ПШД. В данном режиме работы ПШДпотокданных поступает через главный порт и выдается после обработки черезподчиненный порт и наоборот в зависимости от того, выполняется ли шифрованиеили дешифрование данных.ПШД 9518 обеспечиваетреализацию трех режимов шифрования, предусмотренных стандартом на шифрование данных.Кроме рассмотренной БИС для засекречивания данных широко используется такжеидентичная периферийная

БИС 8068 микропроцессорного семейства АmZ8000.ЗАКЛЮЧЕНИЕМикропроцессорыприменя ются в таких важных областях, как авиационная и военная техника, атомнаяэнергетика, медицина, и во многих других.Внедрениемикропроцессорной техники ставит вопрос так научно-технический прогресс невозможен без перехода от применяемых ранее эволюционных методов совершенствованиедействующих технологий, частичная модернизация машин и оборудования и др. креволюционным сдвигам, к принципиально новым технологическим системам, дающимнаивысшую

эффективность.Это требуетперевооружения всей промышленности на основе современныхдостижений науки и техники. В решении этой задачи важная роль принадлежитмикропроцессорным системам.ЛИТЕРАТУРААрменский Е. В ЗеленкоГ. В. Микропроцессорная техника. Москва Военное издательство, 1986 г.Герасимов В. Г. ,Князьков О. М. Основы промышленной электроники. Москва

Высшая школа, 1986 г.Радиоэлектроника зарубежом, 1982, 12, с. 15.