Мікропроцесорні БІС
ВСТУП
В даний час в різних галузях науки і техніки, народного господарства
освоюється і широко впроваджується нова елементна база - мікропроцесорні ВІС
(МПБІС).
Сфера застосування МПБІС надзвичайно широка: від складних високопродуктивних
обчислювальних систем до найпростіших машин і механізмів.
МПБІС є універсальними програмованими елементами, з невеликого числа
яких можлива побудова мікропроцесорних систем зі структурою та функціями,
аналогічними традиційним ЕОМ.
Однак при цьому мала вартість, простота і надійність мікропроцесорних систем
дозволяють вбудовувати їх у 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 АПАРАТУРА ЗАСЕКРЕЧУВАННЯ ДАНИХ
Для засекречування даних при передачі в системах цифрового зв'язку, у мережах ЕОМ
або при зберіганні на зовнішніх запам'ятовуючих пристроях ЕОМ широко використовується
мікропроцесорна периферійна БІС 9518 фірми Advanced Micro Devices. БІС
забезпечує шифрування і 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 в більшості телекомунікаційних систем без
необхідності буферизації даних.
БІС 9518, що отримала назву процесора шифрування даних (ПШД), виконана за
n-МОП-технології, розміщена в 40-вивідному корпусі і призначена для роботи під
управлінням мікропроцесора.
При використанні в системах передачі даних керування 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 пристрою, що запам'ятовує, більшість яких виконано
на базі мікропрограмміруемих секціонірованних 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 і регістр ключа дешифрування (D) для декодування
зашифрованого тексту. Ці ключі можуть завантажуватися або через головний, або
через допоміжний порт. У деяких телекоммутаціонних системах ключі Е і D
можуть передаватися від абонентського терміналу до керуючого мікропроцесору.
Щоб забезпечити захист цих ключів при передачі, самі ці ключі шифруються з
допомогою головного ключа М.
Коли керуючий мікропроцесор отримує ключі шифрування і дешифрування, він
декодує їх за допомогою головного ключа. У всіх наступних взаємодіях з
абонентом будуть застосовуватися ключі Е і D. Щоб забезпечити взаємодію такого
роду, в ПШД передбачені кошти прийому зашифрованих ключів Е і D, їх
розшифровки за допомогою головного ключа і запам'ятовування розшифрованих ключів в
відповідних регістрах. Тому що вся ця операція здійснюється на кристалі,
незашифрований ключі не можуть бути виведені через порти ПШД, завдяки чому
забезпечується високий ступінь захищеності даних. Крім того, наявність
роздільних регістрів ключів дозволяє використовувати різні ключі для
шифрування і 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 в зашифрованому або
незашифрованому вигляді.
Вихід схеми контролю підключається до лінії PAR, а стан цієї лінії
зберігається в регістрі стану ПШД. Крім прізнакаошібкі парності РАR в
регістрі стану фіксується ознака повторення помилки парності LРАR, який
з'являється, якщо мала місце помилка парності при введенні ключа. Ознака LРАR
скидається тільки по сигналу скидання або при надходженні нової команди завантаження
ключа.
ПШД забезпечує три варіанти сполучення з керуючим мікропроцесором. Для
цієї мети використовуються три порти: головний, підлеглий і допоміжний.
Головний порт сумісний по шині з мікропроцесором 28000 і має 8
двонаправлених ліній адрес-даних і входи стробі адреси (МАS), стробі даних
(МDS) і вибору кристалу (МСS). Підлеглий і допоміжний порти, що мають по
8 ліній даних, є підмножини інтерфейсу шини мікропроцесора
28000. Ці порти можуть включатися різними способами, що обумовлює
гнучкість інтерфейсу.
Першим, найбільш простим варіантом сполучення є інтерфейс з
використанням тільки головного порту. У цьому режимі обмін всіма командами і
даними між мікропроцесором і ПШД здійснюється через головний порт. Ключі
шифрування і Деші-фрованія даних можуть вводитися або через головний, або через
допоміжний порт. У той же час головний ключ шифру може вводитися лише
через допоміжний порт безпосередньо з клавіатури, що виключає порушення
захист ключів внаслідок програмних помилок.
У другому варіанті сполучення для обміну даними використовуються два порти -
головний та підлеглий, а всі команди передаються тільки через головний порт.
У цьому режимі ПШД виконує функції двонаправленого напівдуплексному каналу.
Користувач вибирає, який саме порт (підлеглий або головний) буде
застосований для передачі зашифрованих, а який - для передачі незашифрованих
даних. Після цього задається режим шифрування або дешифрування даних.
Як і у випадку сполучення з використанням тільки головного порту, апаратне
поділ незашифрованих і зашифрованих даних підвищує надійність захисту
даних в системі. Крім того, користувач може вводити ключі шифрування і
дешифрування даних через головний порт або через допоміжний порт, що також
підвищує надійність захисту.
Третій варіант сполучення застосовується в системах використовують
мікропрограмміруемие 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
управління ПШД.
Три лінії цього порту є вхідними і використовуються для завдання режиму роботи
ПШД: шифрування або дешифрування даних, завантаження ключів, пуск-зупинка.
Сигнали на ці лінії можуть надходити безпосередньо з мікропрограмного пам'яті
мікропроцесора. Решта лінії допоміжного порту використовуються як
вихідні і можна вказувати стану ПШД. У даному режимі роботи ПШД потік
даних надходить через головний порт і видається після обробки через підлеглий
порт і навпаки в залежності від того, чи виконується шифрування або
дешифрування даних.
ПШД 9518 забезпечує реалізацію трьох режимів шифрування, передбачених
стандарту на шифрування даних. Крім розглянутої БІС для засекречування
даних широко використовується також ідентична периферійна БІС 8068
мікропроцесорного сімейства АmZ8000.
ВИСНОВОК
Мікропроцесори застосовуються в таких важливих галузях, як авіаційна і військова
техніка, атомна енергетика, медицина, і в багатьох інших.
Впровадження мікропроцесорної техніки ставить питання так: науково-технічний
прогрес не можливий без переходу від застосовуваних раніше еволюційних методів
(вдосконалення діючих технологій, часткова модернізація машин і
обладнання та ін) до революційних зрушень, до принципово нових
технологічних систем, що дає найвищу ефективність.
Це вимагає переозброєння всієї промисловості на основі сучасних досягнень
науки і техніки. У вирішенні цього завдання важлива роль належить мікропроцесорним
системам.
ЛІТЕРАТУРА
Арменскій Е. В., Зеленко Г. В. Мікропроцесорна техніка. Москва: Військова
видавництво, 1986 р.
Герасимов В. Г., Князьков О. М. Основи промислової електроніки. Москва:
Вища школа, 1986 р.
Радіоелектроніка за кордоном, 1982, № 12, с. 15.