Расчет надежности аудио скремблера, кодирующего информацию шифром, который называется гаммой Вернама

Расчет надежности аудио скремблера.

Выполнил: Бараник Ю.Н.

Группа: И-402

Проверил: Сорокин А.А

2014

В своей работе я разработал схему аудио скремблера, кодирующего информацию шифром, который называется гаммой Вернама.

Итак, для шифрования сообщения необходимо выполнять побитовое сложение по модулю два исходного сообщения и секретного ключа. Функция очень проста в реализации, а ее криптостойкость зависит только от длины ключа и шифруемого сообщения.

Исходя из данной задачи, я выбрал схему с использованием последовательного АЦП и последовательного шифрования.

Рис. 1 Структурная схема скремблера с последовательным шифрованием и АЦП с последовательным выходом.

Достоинства:

Один элемент Исключающее ИЛИ

Последовательный доступ к элементам памяти

Простая схема синхронизации

Возможность использовать внешнюю синхронизацию

Отсутствие мультиплексоров

Недостатки:

Достаточно высокие требования к быстродействию АЦП

Данная структурная схема наиболее проста в управлении, содержит наименьшее число элементов, что положительно скажется на потребляемой мощности, а также в ней не используются мультиплексоры.

Элементная база была подобрана следующая (с учетом ТЗ):

- АЦП с параллельным выходом: ADS7887.

- Тактовый генератор на основе цифрового таймера КР1006ВИ1.

-Элементы памяти: универсальные сдвиговые регистры 134ИР1.

- В качестве шифратора была выбрана микросхема К555ЛП12.

На рисунке 2 представлена принципиальная схема, реализующая данный метод шифрования:

Расчет потребляемой мощности.

Общая потребляемая мощность складывается из потребляемой мощности отдельных элементов.

Максимальная потребляемая мощность АЦП составляет 10мВт;

Потребляемая мощность цифрового таймера: при питании 5В, максимальный ток составляет 6мА.

P = U*I = 30мВт;

Максимальная потребляемая мощность элементов памяти составляет 2мВт на микросхему.    

2мВт*5 = 10мВт;

Потребляемая мощность логического элемента исключающее ИЛИ: 2мВт.

Рпот = 10+30+10+2 = 52мВт.

Расчет надежности.

Время наработки до отказа.

В устройстве используется 9 ИС, 2 конденсатора, 1 резистор 1 диод и 1 разъем. Произведем расчет количества паек при монтаже.

N=8+8+14+14+5*16+2*4+8=140

Интенсивность отказов устройства содержащего разнотипные элементы, определяется соотношением:

Перечень элементов устройства и значений интенсивности отказов приведен в таблице.

Время наработки на отказ разработанного устройства составляет:

=70746 час.

Разработанное устройство удовлетворяет предъявленным требованиям по времени наработки на отказ.