專利名稱：具有串接式擾亂裝置的通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及全部或部分雙工電信線路的擾亂控制或加密控制，具體涉及具有多個串接式雙工鏈路的整個電信線路上(或者安裝擾亂器的盡可能長的整個線路上)的模擬語音頻帶擾亂器的控制。一個通信鏈路一旦建立，該系統(tǒng)為終端用戶之間的數(shù)據(jù)交換就自動構(gòu)成擾亂器。
不管是語音還是數(shù)據(jù)的，現(xiàn)代雙工電信線路通常是由多個串列連接的雙工電信鏈路組成的。某些鏈路特別容易被竊聽而泄露了用戶的秘密。盡管把“端到端”語言的擾頻和數(shù)據(jù)加密當作最終目標，一種現(xiàn)實的方法是先從線路中最容易泄密的鏈路著手，再逐步擴展到“端到端”的保密線路。比如，無線電話系統(tǒng)特別容易被竊聽，因而，先將電話線路的無線鏈路部分進行擾亂或加密，而后再增加有線保護，這是有益的。對無線鏈路的這種初步解決辦法需要在無線電話系統(tǒng)的陸地基層結(jié)構(gòu)內(nèi)或者在系統(tǒng)電話網(wǎng)的接口處安裝一對擾亂器/解擾器。還希望在遠端用戶也裝備上一對終端擾亂器/解擾器時，這時整個線路就變成保密或加密線路。
終端擾亂器/解擾器早已在使無線鏈路保密的幾種方法中被采用。最簡單的適配既需要適當裝備無線電話用戶站也需要遠端用戶站，以及提供端到端的保護。在常規(guī)的方法中所采用的常規(guī)的模擬語音頻帶擾頻器已經(jīng)這樣做了。用數(shù)字擾碼器也能做到。這種形式的適配的一個例子是第4，815，128號美國專利所提供的。典型的是，放在無線電系統(tǒng)與電話網(wǎng)之間互連點處的中間設備接收來自無線電系統(tǒng)或電話網(wǎng)的一個編碼信號，並把該信號變型和/或重發(fā)到另一端。
在某些申請中，對編碼信號的這種附加處理還會損害信號質(zhì)量。一個這樣的申請，就是第65，220號美國專利申請，1987年6月19日帕垂克.杰.瑪麗(patrick.J.Marry)等人申請的、現(xiàn)已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明人的、題為“DuplexAnalogScrambler”中所描述的有限帶寬的模擬擾頻裝置。
常規(guī)的終端擾頻器也適用于無線電話業(yè)務，把它以串接的方式接入到將無線電話系統(tǒng)連接到地面電話網(wǎng)的線路中即可。這可有效地使這種裝備了線路保密，但無助于“端到端”的擾頻，並且通常使它聽不懂。
因為先前的裝置預想使“端到端”加密或者使無線電鏈路加密，而不是使二者都加密，因而，需要一種新而獨特和保密的擾亂系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以對裝有終端擾亂器的無線電話用戶的無線鏈路進行加密，也可以對具有同樣裝備遠端用戶的呼叫提供“端到端”加密。
為此，本發(fā)明的一個目的是提供一個能夠在由多個鏈路所組成的線路上的最大可能部分上施以加密的雙工擾亂器/解擾器系統(tǒng)。
本發(fā)明另一個目的是檢測一對以上的擾亂器/解擾器的存在，並且自動地使起始端擾亂器/解擾器與最遠對擾亂器/解擾器之間的那對擾亂器/解擾器不起作用。
本發(fā)明的又一目的是在裝有至少一個合適終端、一對或多對串接式擾亂器/解擾器的線路中提供用以在該終端擾亂器和一遠端對應終端(若有的話，否則是最遠對串接式擾亂/解擾器)之間建立並保持雙工數(shù)據(jù)通信的裝置，從而中間串接的擾亂器/解擾器只提供線路的連續(xù)性。
就此，這些目的和其它目的都包含在本發(fā)明的用以在通信線路上建立保密通信的方法和裝置之中。而該通信線路使用至少兩個通信鏈路並具有一個主叫加密終端、一個應答加密終端以及至少一個中間擾亂器。第一數(shù)據(jù)消息，從主叫加密終端發(fā)出，並在中間擾亂器和應答加密終端受到檢測。再檢測應答加密終端是否發(fā)出第二數(shù)據(jù)消息以響應該第一數(shù)據(jù)消息。如果應答加密終端已發(fā)出第二數(shù)據(jù)消息，則中間擾亂器被置于透明的非擾亂方式。


圖1是用以在兩個終端之間建立雙路數(shù)據(jù)通信的常規(guī)技術(shù)的代表圖;
圖2a示出用以建立和保持雙路數(shù)據(jù)通信(C路徑)並提供保密的本發(fā)明的最遠的有方向性的串接式擾亂器的能力，而較近的有方向性的串接式擾亂器只提供線路的連續(xù)性;
圖2b示出在線路兩端部提供對應的擾亂器時只保持線路的連續(xù)性的本發(fā)明的有方向性的串接式擾亂器;
圖2c示出當本發(fā)明的有方向性的串接式擾亂器不建立和不保持雙路數(shù)據(jù)通信和加密時的一個例子;
圖3是可以利用本發(fā)明的與地面電話網(wǎng)互連的無線電話系統(tǒng)的方框圖;
圖4是可以使用本發(fā)明的一種終端擾亂器的方框圖;
圖5是可以按照本發(fā)明工作的有方向性的串接式擾亂器的方框圖;
圖6是本發(fā)明可以使用的消息格式圖;
圖7是本發(fā)明所用的試圖開始加密的定時圖(對此沒有響應)。
圖8是本發(fā)明所用的主叫加密站和應答加密站成功的交接聯(lián)絡種子消息的時序圖。
圖9是本發(fā)明所用的主叫加密站的搜索計時器已到時之后的交接聯(lián)絡時序圖。
圖10是本發(fā)明所用的主叫加密站用戶請求干凈的(Clear)語言操作的時序圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明所用的信令，在同步信號暫時丟失期間，擾亂器通信操作的時序圖;
圖12是根據(jù)本發(fā)明所用的信令，在同步完全丟失后，擾亂器消息通信操作的時序圖;
圖13和圖14A到14E是本發(fā)明可用的一個終端擾亂器的消息處理過程的流程圖;
圖15A到15F是采用本發(fā)明的一個實施例的雙向的串接式擾亂器的消息處理過程流程圖。
圖16是能與線路的任一端部處的擾亂終端一起建立並保持加密的本發(fā)明的串接式擾亂器的方框圖。
有許多協(xié)議，用以在一條線路的兩個相對的端部處的終端A和B(如圖1所示的102和104)之間建立並保持雙方數(shù)據(jù)通信路徑(這里稱為C路徑)，通過該路徑終端A和B可交換同步消息和控制消息?？梢灶A料，終端A或者終端B其中之一都可以起“主叫”終端的作用，而另一個將是“被叫”終端。一個例子就是連接在公共交換電話網(wǎng)的主叫/應答調(diào)制解調(diào)器及其相應的終端設備。
本發(fā)明的C路徑的同步和控制不要求該線路完全使用;根據(jù)具體情況可以以不同的方式使時間或頻率共用該線路。在終端是使消息擾亂或加密的裝置的應用中，C路徑的建立和保持是雙工加密方式操作的先決條件。一旦建立C路徑，C路徑時間就分擔具有雙工加密語言的部分線路;沒有C路徑的那部分線路可傳送雙工未加密清晰語言。此后，如果終端的地點是非特定的，則把裝備了工作的擾亂器的終端稱為X擾亂器，指定如果這些終端是特定的無線電話終端，則稱其為RX擾亂器。當兩個X擾亂器之間的任一方向上呼叫時，在C路徑建立之后，只要該C路徑被保持著，則兩個方向上的語言均是加密的。
可從圖2a到2C對一條普遍的通信線路進行分析。該通信線路可包括無線電話。該通信線路還使用一個或多個串接的、雙向中間擾亂器(DM-擾亂器)。如圖2a所示，三個DM擾亂器(201、203、205)可與一個X擾亂器(或RX擾亂器)相接，以構(gòu)成C路徑。本發(fā)明的一個特點是產(chǎn)生最長加密路徑的擾亂器(如圖2a中的X擾亂器207到DM擾亂器205)是構(gòu)成C路徑的擾亂器。本發(fā)明的又一特點是DM擾亂器不與另一DM擾亂器接口建立C路徑，只與X擾亂器或RX擾亂器接口建立C路徑。與X擾亂器或RX擾亂器構(gòu)成C路徑的DM擾亂器被說成是“面對”著X擾亂器或RX擾亂器。當DM擾亂器面對RX擾亂器時，那個特定的無線電鏈路的雙向語言均被加密，而與遠處的終端設備無關，因此，如圖2a所示，終端設備209不必須是一個擾亂器。當RX擾亂器到RX擾亂器呼叫時，該無線電話系統(tǒng)可以或不可以施加面對其一或面對兩個的DM擾亂器，但絕不使這些DM擾亂器互相面對著。
在本發(fā)明的最佳實施例中，DM擾亂器具有如下特性1)如圖2a所示，當DM擾亂器201、203、205面對X擾亂器或RX擾亂器(207)時，就在最遠的DM擾亂器205和它面對著的X擾亂器207之間建立和維持一C路徑(雙路通信線路的雙路語言加密);而其它DM擾亂器只提供線路的連續(xù)性。
2)如圖2b所示，當該線路的兩端部都提供X擾亂器(或RX擾亂器)217和219時，DM擾亂器211、213、215對線路提供連續(xù)性，因此C路徑直接在該兩個X擾亂器之間建立和保持。
3)如圖2C所示，當DM擾亂器221、223、225在其面對著的方向上是X擾亂器之外的任一終端設備227時，它們只提供電路的連續(xù)性。DM擾亂器將不使與它不對著的擾亂器加入C路徑，比如，如果給終端設備229提供一個X擾亂器，它不可能與任何一個不與它對著的DM擾亂器構(gòu)成C路徑。
4)在X擾亂器207與DM擾亂器205之間給定一條C路徑(如圖2a所示)的情況下，如果由于外部的干預，使另一終端設備209變成一個X擾亂器，則本發(fā)明的C路徑可自動重新構(gòu)成，所有DM擾亂器變?yōu)橥该鞯?transParent)，并與兩個X擾亂器之間的C路徑一起提供線路連續(xù)性，如圖2b所示。
本發(fā)明的一個特點是，X擾亂器提供視覺或聽覺指示，以指示從其端部是否還未建立C路徑，或者與DM擾亂器一起已建立了C路徑，或者與X擾亂器一起已建立了C路徑。
一種更具體的實施用圖3的無線電話系統(tǒng)300來說明。由于能夠?qū)χ辽賹δ切┭b備RX擾亂器304的用戶所用的電話線路的無線電鏈路部分擾亂或加密是有利的，但是如果遠端用戶301裝備一個X擾亂器，整個線路就有幾種可能性，圖3示出了其中的幾種情況。就通過固定無線電話收發(fā)信機302與地面電話網(wǎng)350的遠端用戶311的連接而言，DM擾亂器303將提供無線鏈路保護。對于與遠端用戶313的連接，DM擾亂器303必須是“透明”的，這樣，遠端用戶的X擾亂器314將提供“端到端”的加密。就通過無線電話交換網(wǎng)331的易泄密電路(比如微波鏈路，圖中未畫出)與遠端用戶315的連接而言，DM擾亂器305將對無線鏈路段和無線電話交換網(wǎng)鏈路提供保護，但DM擾亂器303必須是透明的。對于與裝備了X擾亂器318的遠端用戶317的連接，DM擾亂器303和307都必須是透明的。在地面用戶和沒有加密設備的無線電話用戶321之間的任何線路中，DM擾亂器必須是透明的。在裝備了諸如用戶301的用戶的兩個RX擾亂器之間任何線路中，DM擾亂器303和309通過它們各自的固定無線電話收發(fā)信機302和308將保持其透明狀態(tài)。在使用固定無線電話收發(fā)信機302的X擾亂器裝備站301和使用固定無線電話收發(fā)信機308的非裝備站321之間的線路中，其經(jīng)過無線電話收發(fā)信機302的無線鏈路是保密工作的。
可以采用本發(fā)明的無線電話系統(tǒng)是熟知的蜂窩系統(tǒng)。在一種常規(guī)實施的蜂窩系統(tǒng)中，其固定無線電話收發(fā)信機302和308可以是美國伊利諾州Schawmburg的莫托羅拉服務出版社出版的“MotorolaInstructionManual”№.68P81060E30中所述的那樣。無線電話用戶收發(fā)信機323和325可以是莫托羅拉公司制造的F19EEA8439BA樣品。無線電話交換網(wǎng)331可以是美國專利號3，746，915;3，819，872;3，906，166和4，268，722所描述的那些的類似物。
首先說明C路徑在一個X擾亂器與其對應的X擾亂器之間的建立和維持。圖4示出在本發(fā)明中兼容使用的X擾亂器的功能方框圖，它是具有從放大器401、402、403、404得到常規(guī)增益和衰減的一個四線裝置，以得到適當?shù)膬?nèi)部及外部音頻電平及阻抗。除了網(wǎng)絡和用戶進出語言路徑外，還有四個用戶接口控制命令(掛機、主叫/被叫，開始和停止)以及三個用戶指示器(干凈的、部分擾亂的及全程擾亂的)，它們在控制總線405上與微計算機406通信。調(diào)制解調(diào)器407是諸如NationalSemiconoluctorMM74HC943的主叫/應答調(diào)制解調(diào)器，它受微計算機406的控制，計算機406可以是MotorolaMC6805或等同物的8比特微處理器。在主叫方式下，X擾亂器習慣上發(fā)送A頻帶(“傳號”是2225赫，“空號”是2025赫)，接收B頻帶(傳號是1270赫，空號是1070赫)，而應答方式下，這兩頻帶正好相反。
微計算機406受晶體控制，因而它能為C路徑的信令和擾亂、解擾功能的控制以精確定時地工作。在最佳實施例中，擾亂(加密)技術(shù)是雙工多跳頻率倒換擾頻(DuplexmultiplehopfreguencyinversionScramblviy)技術(shù)，但本發(fā)明不受這種技術(shù)的限制。可在X擾亂器式RX擾亂器中應用的一種雙工模擬擾亂器在PatrickJ.Marry等人在1987年6月19日申請的“雙工模擬擾亂器”、申請?zhí)?5，220的美國專利已予描述。
在最佳實施例中，擾亂和解擾的功能受微計算機406控制。有兩個基本獨立的音頻路徑經(jīng)過如圖4所示的擾亂器。第一路徑接收來自用戶語言輸入端409的干凈語言，在轉(zhuǎn)換到多個倒換頻率中的另一個之前的一個給定時段內(nèi)，用多個倒換頻率中的一個對這個音頻信號進行頻率倒換，並把這個滾頻倒換擾亂信號傳到語言輸出端411送至電話網(wǎng)。第二路徑接收來自電話網(wǎng)語言輸入端413的滾頻倒換擾亂信號，對這個擾亂信號進行逆倒換，並把現(xiàn)在清晰的語言送到用戶語言輸出端415。
C路徑是由主叫擾亂器或被叫擾亂器建立起來的，該擾亂器為多個倒換頻率產(chǎn)生一種滾碼碼型，並把該碼型傳給遠端擾亂器。在全雙工系統(tǒng)中，該信道的每一方向的碼型可以是各不相同的。
再參看圖4，微計算機406受晶體控制振蕩器的時鐘控制，以便能得到一個頻率穩(wěn)定的時鐘來提高倒換頻率的穩(wěn)定度以及碼的同步性。微計算機406及其內(nèi)部相關的存貯器執(zhí)行以下功能a)、連續(xù)產(chǎn)生一隨機“種子”(Seed)號以用來為用戶語言輸入路徑產(chǎn)生一個滾碼起始數(shù);b)產(chǎn)生一個用戶語言輸入路徑滾碼起始點二進制的數(shù);c)產(chǎn)生一個網(wǎng)絡語言輸入路徑滾碼二進制的起始點數(shù);d)更新和輸出該用戶語言輸入路徑滾碼，並在維持與遠端接收擾亂器的滾碼同步時，更新和輸出該滾碼;e)控制擾亂器的靜噪和旁路功能。
由微計算機406在總線417上把用戶語言輸入路徑滾碼的取樣輸出到鐘控頻率發(fā)生器419。鐘控頻率發(fā)生器419把來自總線417的碼變換成倒頻信號，然而將其送到模擬擾亂混頻器421，以使來自用戶語言輸入路徑409來的音頻信號進行變頻。該模擬擾亂混頻器421可用“標準微系德公司”的COM9046商用模擬擾亂器或者等效電路來實施。該頻率變換的音頻信號從該模擬擾頻變頻器421輸出到靜噪/旁路開關423，並且通過調(diào)制解調(diào)消息注入開關425。這兩個開關都受微計算機406控制。開關425的輸出加到放大器403，並在網(wǎng)絡的語言輸出端411上作為擾亂信號輸出出去。
與此類似，總線427上的網(wǎng)路語言輸入滾碼送到鐘控頻率發(fā)生器429以便變換成適當?shù)牡诡l信號，并把該信號加到模擬擾亂混頻器431的一個輸入端。擾亂頻率倒換的網(wǎng)絡語言輸入信號加到該模擬擾亂變頻器431的另一輸入端，按照網(wǎng)絡語言輸入倒頻信號進行逆變換后輸出到旁路開關433(它也受微計算機406的控制)。從該靜噪/旁路開關的輸出信號由放大器402放大后，作為清晰的音頻輸出信號送到用戶語言輸出端口415。
為使微計算機406能與遠端擾亂站的對應微計算機通信，主叫/應答調(diào)制解調(diào)器407接收來自微計算機406的數(shù)據(jù)，傳送到遠端對應擾亂器的微計算機，並從遠端對應計算機接收數(shù)據(jù)送到微計算機406，在該實施例的一種實施中，調(diào)制解調(diào)器407是一個諸如國家半導體公司的74HC943或等同物的300波特調(diào)制解調(diào)器。
可用于本發(fā)明的DM擾亂器如圖5所示。在最佳實施例中，它是一個四線串接器裝置，它由放大器401、402、403、404提供恰當?shù)脑鲆婧退p，它可得到適當?shù)膬?nèi)部音頻功率電平並在兩個方向上得到零插入損耗。它類似于圖4的X擾亂器，只有如下區(qū)別除其各種調(diào)制解調(diào)器接收的消息之外，DM擾亂器在無任何外部控制信號的條件下工作。這樣，微計算機501(它可以是諸如帶有相應的外部設備MotorolaMC6805或等同物的8比特微處理器)，執(zhí)行以下動作。在被動狀態(tài)下，它通過控制信號A，C和B分別控制靜噪/旁路開關423和433，及調(diào)制解調(diào)器注入開關425，以在兩個方向上提供連續(xù)性。主叫調(diào)制解調(diào)器515和應答調(diào)制解調(diào)器517替代X擾亂器的主叫/應答調(diào)制解調(diào)器407，這可以使微計算機501同時收聽應答和主叫頻帶中的消息，它從前向輸入語言端口509(它“面對”的方向)到達，增加一主叫/應答調(diào)制解調(diào)器513，以收聽從后面來的消息。當微計算機501收聽到(從前面)任何為建立C路徑的努力時，它就用控制線D使開關503置于選擇相應的調(diào)制解調(diào)器，以便發(fā)送(向著前方);它還命令主叫/應答調(diào)制解調(diào)器513收聽另一頻帶，以便讀出經(jīng)后面語言輸入端505可能(也可能不)到達的對應消息。當微計算機501得知X擾亂器在從背面沒有相應動作的情況下從前面試圖建立C路徑時，和在適當?shù)难訒r之后，它就與該X擾亂器建立C路徑，它通過控制線B使開關425置位，由開關503來選擇調(diào)制解調(diào)器的音頻，其接通時間長得足以發(fā)出每一消息。由于C路徑建立了，因而微計算機501應用擾亂混頻器431以將從后向語言輸入端505收到的已擾亂語言解擾，而擾亂混頻器421將從前向語言輸入端509收到的干凈的語言擾亂。它通過控制線A和C分別將靜噪/旁路開關423和433置位，使擾亂混頻器的輸出分別通過語言輸出端507和511。在其交接聯(lián)絡的過程中，甚至在擾亂期間，微計算機501都用主叫/應答調(diào)制解調(diào)器513連續(xù)向后面收聽用以指示“端到端”擾亂的電位的消息，在這種情況下，它將促進“端到端”的C路徑向返回到被動狀態(tài)。
圖6示出可用于本發(fā)明的一種典型的消息格式。在消息同步碼型601之后，一串操作碼比特603用以定義被傳送的特定消息類型。這些消息類型是“種子”(SEED)消息，種子“確認”(CONFIRM)消息，“同步”(SYNC)消息，“同步請求”(SYNCREQ)消息，“同步丟失”(SYNCLOST)消息，“清除”(CLEAR)消息。任選數(shù)據(jù)字段605只用于那些需要附加數(shù)據(jù)的那些消息，比如在“種子”和“確認”消息中的種子號。1比特607用以區(qū)分是用戶擾亂器還是串接擾亂器發(fā)出該消息，以便使互相配合的終端擾亂器能夠確定和指示是整個線路都加密了，還是只有部分線路被加密。
圖7到圖12以時序圖的方式示出本發(fā)明在建立C路徑時所使用的消息交換。用以建立加密方式或撤消加密方式的種子交換和同步示于圖7、8、9、10。在由于線路衰落或跨區(qū)而引起的同步丟失期間內(nèi)的操作示于圖11和圖12。
當一擾亂器用戶請求加密工作方式工作時，其X擾亂器(或RX擾亂器)內(nèi)的調(diào)制解調(diào)器根據(jù)呼叫(主叫或應答)用戶的位置置于適當方式。如圖7所示，一個或另一個擾亂器將首先啟動，在最佳實施例的一種實施中它以300波特的速率發(fā)送一隨機生成號701(即“種子”)。在一預定的時間T之后，在無答復的情況下，主呼叫擾亂器就送出第二“種子”703。試圖在區(qū)間705、707傳送該種子，如果收不到來自從另一站的響應，則不再發(fā)其它的“種子”消息，建立C路徑的企圖失敗。
然而，如果圖8的種子801被一應答擾亂器收到，該應答擾亂器就以其自己的獨特的種子802來響應。該主叫擾亂器發(fā)出一個包含重復“種子”802的“確認”消息803以示答復應答擾亂器的發(fā)送。在主叫擾亂器發(fā)出確認消息803之后，第二次主叫擾亂器“種子”805在該雙工信道的半路處出現(xiàn)。接著是應答擾亂器在該雙工信道的另一半路上發(fā)送的確認消息807。已經(jīng)發(fā)送一個“種子”和一個“確認”消息并收到一個有效的確認消息的應答擾亂器就發(fā)送“同步”消息811。主叫擾亂器一有效地收到“確認”消息807，就發(fā)“同步”消息809，同步消息809和811幾乎同時發(fā)出。但并不要求二者重合，因為絕對起動每個擾亂器的擾亂與它自己發(fā)送的同步消息同步化的，而每個擾亂器的解擾是與其接收的同步消息同步化的。然而，在加密方式期間，同步消息以規(guī)則的間隔P重復，因為在予期同步消息將到達期間解擾器將使輸出靜噪，因此，如果C路經(jīng)以外線路(經(jīng)一端部或者兩端部)的回波返回損耗很小，則靜噪時間的重合將減小回波損害。
即使在一擾亂器已發(fā)出其第四個“種子”消息707沒引起響應的情況下，如圖9所示，成功的交接聯(lián)絡仍會發(fā)生。當應答擾亂器象主叫擾亂器那樣開始加密方式時，它著于發(fā)送多達四個“種子”消息，第1個種子消息901引起主叫擾亂器發(fā)出“確認”消息903和“種子”905。該種子905引起應答擾亂器發(fā)出“確認”消息907和后面的“同步”消息911。應答擾亂器的“確認”消息907幾乎同時引起主叫擾亂器發(fā)出“同步”消息909。種子發(fā)送者引起的每一確認消息必須由該發(fā)送者在固定的時間段內(nèi)接收。
一個“停止”命令直接發(fā)給主叫擾亂器的微計算機時，主叫用戶可以停止加密操作。這個命令引起發(fā)送“清除”(CLEAR)消息1001，如圖10所示，返回到干凈的語言操作。應答擾亂器在收到“清除”消息時，就返回到干凈的語言操作。應答擾亂器也可以通過發(fā)送類似的“清除”消息使系統(tǒng)返回到干凈的語言操作。
圖11示出一個擾亂器引起的暫時失步的情況。最佳實施例中的任一擾亂器可丟失單個“同步”消息而不引起任何動作。然而，當丟失兩個“同步”消息時，如圖11中應答擾亂器漏失了1103和1105時，它就發(fā)出一“同步請求”消息1107，將引起它的配對擾亂器發(fā)出一個新的“同步”1109，它必須被迅速送出并且考慮對擾亂器同步化的限制。圖12示出，當被請求的“同步”消息1109沒有收到時的動作。請求者發(fā)出一“同步丟失”1201，進入清淅語言操作，并用“種子”1203重新交接聯(lián)絡。在加密方式時收到“同步丟失”1201消息的擾亂器將返回到干凈語言操作，并用一新“種子”1205重新開始交接聯(lián)絡。
在本發(fā)明的X擾亂器中，微計算機406執(zhí)行上述協(xié)議所用的方法示于圖13和圖14A到14E中。該過程以圖13的掛機空閑1300開始，該過程在1301初始化。當在1302檢測到用戶摘機時，則在1303檢測主叫/被叫用戶信號，分別在1304和1305將調(diào)制解調(diào)器的方式相應置位，該過程在1306進入“被動”狀態(tài)。然后，在1307產(chǎn)生一“種子”，并在1308、1309和1310的循環(huán)內(nèi)等待用戶動作或接收“種子”消息。在1310用戶掛機就返回空閑1300;若在1308收到“種子”，就在1430作回答(詳述在后面);在1309用戶開始，則該過程進入圖14A的開始/啟動1411過程。
參看圖14A，在1412調(diào)定搜索計時器進入1413-1419循環(huán)，在這里，它可在1413發(fā)出多達四個“種子”消息。每發(fā)一個種子消息之后，在1416“確認”消息限時器到時之前，在1414該程序在檢查是否收到了有效的“確認”消息，在1415檢查是否收到“種子”。在1414收到有效“確認”就使該程序轉(zhuǎn)到1420繼續(xù)(圖14B，它作為起點繼續(xù)進行，下面詳述)。在確認消息限時器到時之后，在1419搜索計時器到達1秒(T)增量之前，該程序在1417檢查用戶干予，在1418檢查搜索計時器是否到時，兩者都使程序轉(zhuǎn)到1306的“被動”。
在圖14B中，“繼續(xù)”1420和“回答”1430都試圖完成“種子”和“確認”消息的交換，違約就轉(zhuǎn)到“重新啟動”1435。在1421繼續(xù)調(diào)定種子計時器，在先前收到“確認”之后，在1422種子計時器到時而重新啟動之前，在1423期待收到一“種子”。收到“種子”，在1424發(fā)送“確認”消息，并進入“同步”1425。
“回答”1430要求在1431調(diào)定確認消息限時器，在發(fā)送一種子之后，發(fā)送一“確認”消息以響應先前收到的種子，在1433等待，直到接收有效的“確認”消息時為止，若收到，將啟動“同步”1425。若在1432確認消息限時器到時，則轉(zhuǎn)入“重新啟動”1435。
“重新啟動”1435在1436稍停之后，進入“開始/啟動”1411?！巴健本褪且M行第一個“同步”消息的交換，它從1434開始，發(fā)送一個“同步”，啟動擾亂器，調(diào)定發(fā)送同步(XSYNC)計時器以及輸入同步(INSYNC)計時器，然后，等待接收“同步”消息，在1427直到轉(zhuǎn)入同步計時器到時為止，轉(zhuǎn)入“失步”1490，下面詳述?；蛘咿D(zhuǎn)到1428或1429用戶干予。
在1426成功地收到“同步”導致在1439起動解擾器和加密方式的循環(huán)，該循環(huán)從圖14C的1440開始，繼續(xù)到圖14D的1471，再循環(huán)返回。在圖14C和圖14D的加密方式循環(huán)中，當發(fā)送同步計時器在1469到達一“同步增量”時，在1470發(fā)送“同步”消息，通常每6秒增量為P，除非在1444收到“同步請求”消息，在1445調(diào)整，使該增量縮短到下一個最近0.1秒。1461，1462，1463，1464，1465，1466，1467和1468的滾動和靜噪功能是擾亂器解擾器的控制操作。在1446每次收到“同步”就重新校準解擾器的定時，并在1447使收同步(RSYNC)計時器復位。
接到“清除”或“失步”消息、“用戶停止”(或掛機)以及收同步計時器到時對的分支點來自圖14C和14D的循環(huán)。在1441收到“清除”消息，轉(zhuǎn)到“被動”(圖13的1306)。在1442收到“失步”消息，轉(zhuǎn)到“再試”1495(下文描述)，在1448用戶干予，在1443發(fā)送“清除”消息，轉(zhuǎn)到“被動”1306。在1471連續(xù)兩個被收的“同步”消息不存在時收同步計時器將到時，轉(zhuǎn)到“重新同步”1480。
圖14E示出“重新同步”、“失步”和“再試”的過程。在“重新同步”1480，在1481起動“重新同步”計時器后，在1482發(fā)“同步請求”消息;在1483及時回答“同步”消息，在1488使解擾器再同步，在1489收同步計時器復位，返回到“擾亂”1440。在1484如果“重新同步計時器”到時，則進入“失步”1490。當“失步”發(fā)生時，在1491發(fā)送“失步”消息進入“再試”1495。在1495“再試”，在1496清除所有標志，在1497開始清浙語言操作，然后進入圖14B的“重新啟動”1435。這樣，X擾亂器就能按圖7到12的時序圖工作。
在DM擾亂器中，微計算機完成其系統(tǒng)操作所用的程序示出圖15A-15F的流程圖中，在圖15A上，“被動”1500是其起始點。在空閑(被動)時，DM擾亂器在1501提供絡連續(xù)性，在1502等待經(jīng)任一前向面對的調(diào)制解調(diào)器(圖5的主叫調(diào)制解調(diào)器515或應答調(diào)制解調(diào)器517)接收“種子”消息。由任一調(diào)制解調(diào)器接收“種子”消息都會逃出循環(huán)而進入1503，在這里選擇接收調(diào)制解調(diào)器作發(fā)送，后向的主叫/應答調(diào)制解調(diào)器置成相反方式，以便接收較遠的擾亂器的回答，并調(diào)定第二種子計時器。在1504被選調(diào)制解調(diào)器接收從后向來的種子消息，在1505接收從前向來的第二種子消息。若在1506第二種子計時器時，而沒有收到種子消息，就返回到“被動”1500。從背向來的種子消息在1507造成“暫?！?，以便不干擾更遠的擾亂器的交接聯(lián)絡，然后返回到被動狀態(tài)處理1500。在1505，來自前向的與第一個種子相同的頻帶內(nèi)的第二個“種子”消息一行之內(nèi)并且從后向沒收到任何消息進入圖15B的“開始/啟動”1511。
再看圖15B，從1511起始的“開始/啟動”程序以與圖14A的X擾亂器相同的方式發(fā)送多達四個“種子”消息，不同的是，它在發(fā)送時，若從后向收到一種子消息，就使該程序轉(zhuǎn)到“暫?！?538，并返回到“被動”。并且，它不對用戶控制狀態(tài)采樣，因為它沒有用戶控制。圖15C的交接聯(lián)絡與上述圖14B中X擾亂器的一樣。圖15D和15E的加密方式處理分別與圖14C和14D的處理非常相像。只是在圖15D中，沒有用戶控制，而在1550從后面收到“種子”消息時，引起在1551發(fā)“失步”消息，并在1552“暫停”后返回被動1500。這可使面對的X擾亂器與其后向的稍后到達的X擾亂器一起建立C路徑。圖15F的“重新同步”、“失步”以及“再試”的工作情況與上述的圖14E所示的X擾亂器的情況相似。
通過上述動作，采用本發(fā)明的所有串接式DM擾亂器都能收到從前向來的“種子”消息，并使它們處于相應的主叫/應答方式，并在后向有X擾亂器時，維持線路的連續(xù)性。從工作原理上講，重要的是要記住在其后向沒有X擾亂器時，所有DM擾亂器應發(fā)送“種子”消息來回答第二個種子消息。除了最遠端的DM擾亂器之外，所有的DM擾亂器都會收到從后向來的“種子”消息而暫停并進入“被動”狀態(tài)，從而只允許最遠擾亂器的跟隨“種子”和“確認”消息到達X擾亂器。在絕大多數(shù)情況下，X擾亂器收到從最近的DM擾亂器來的“種子”消息，通常是，其種子具有與更遠的擾亂器不相同的種子碼。X擾亂器用“確認”消息響應，而最遠端將認為該“確認”是無效的，因此最遠的DM擾亂器就進入“重新啟動”，而X擾亂器發(fā)送“同步”消息后收不到回答時也進入“重新啟動”。這樣，除了最遠的之外，全部DM擾亂器進入暫停，并對收到的第一“種子”消息不發(fā)出響應。這種隋性可使最遠的DM擾亂器與主叫擾亂器進行交接聯(lián)絡。再者，如果一個DM擾亂器與其面對的X擾亂器開始建立或已建立了加密方式，在一秒時間內(nèi)，其后向的X擾亂器也試圖建立C路徑，則該DM擾亂器將已恢復線路的連續(xù)性，并促進其面對的X擾亂器與其后向的X擾亂器建立一條新的C路徑。
DM擾亂器的另一實施例(此后稱之為M擾亂器)可在任一方向建立C路徑(及雙路加密)，如圖16所示。它不分前向和后向，只有A側(cè)(1615)和E側(cè)(1653)。其調(diào)制解調(diào)器的結(jié)構(gòu)完全是對稱的，可使其按收主叫和應答消息并向兩個方向發(fā)送消息。每一擾亂器/混頻器421和431既可以擾亂也可解擾，并且都由微計算機1661指揮。在其“被動”狀態(tài)下，M擾亂器的微計算機1661等待從四個調(diào)制解調(diào)器515、517、1665和1667中的任一個來的種子消息，并做試探性的選擇，以決定它應朝著哪個方向，哪個擾亂器/混頻器應進行擾亂，哪個應該解擾，而在另一方向給它發(fā)送種子使其進入“暫?！焙汀氨粍印敝埃诙€種子應使其工作。除了這些，其流程圖與DM擾亂器的一樣。
綜上所述，現(xiàn)已描述了在串接或終端的線路上一個終端與最遠的配對設備之間，在其它的相干予的串接式配對設備存在的情況下，用以建立和保持雙路數(shù)據(jù)通信的一種方法和裝置。其直接應用適用于控制模擬音頻頻帶擾亂器，同樣也適用于數(shù)據(jù)加密。雖然最佳實施例在常規(guī)音頻頻帶線路上使用全雙工300波特調(diào)制解調(diào)器，但是許多其它數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)也可采用。
因此，在描述本發(fā)明的一種具體實施例的同時，還應理解本發(fā)明不受該特定實施例的限制，而在不違背本發(fā)明的精神的條件下可以做一些變化和修正。為此，期待著用所附的權(quán)利要求書來復蓋本發(fā)明和任何的或全部的這種變化和修正。
權(quán)利要求
1.一種在通信線路上用以建立保密通信的方法，所述的通信線路使用至少兩個通信鏈路，并具有一個主叫加密終端、一個應答加密終端和至少有一個中間擾亂器，其特征在于如下步驟在該中間擾亂器和應答加密終端檢測來自主叫加密終端發(fā)送的第一數(shù)據(jù)消息；確定該應答加密終端是否已發(fā)送一個第二數(shù)據(jù)消息來響應上述第一數(shù)據(jù)消息；和在該應答加密終端已發(fā)出上述第二數(shù)據(jù)消息時，將該中間擾亂器設置成透明的非加密方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征還在于用以在該中間擾亂器測量上述檢測所述第一數(shù)據(jù)消息之后的一預定時間段的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征還在于在上述被測的預定時間內(nèi)，在檢測到來自主叫加密終端發(fā)送的一個第三數(shù)據(jù)消息，而該應答加密終端還沒發(fā)送上述第二數(shù)據(jù)消息時，用以將該中間擾亂器置成加密方式的步驟。
4.用于通信線路的一種中間擾亂器，所述的通信線路至少使用兩個通信鏈路，並且具有至少一個終端擾亂器，其特征在于用以檢測從第一終端擾亂器來的第一種子消息的裝置;用以確定第二終端擾亂器是否已發(fā)出第二種子消息以響應所述第一種子消息的裝置;和在所述第二終端擾亂器已送出上述第二種子消息時將該中間擾亂器置成透明的非加密方式的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的中間擾亂器，其特征還在于在已檢測到從第一終端擾亂器發(fā)送的第三種子消息而上述第二種子消息還沒有送出時用以將該中間擾亂器置成加密方式的裝置;用以產(chǎn)生一個第四種子消息，並把這個產(chǎn)生的第四種子消息發(fā)送給上述第一終端擾亂器、以此在上述第一終端擾亂器與該中間擾亂器之間建立同步控制數(shù)據(jù)通信路徑的裝置;和用以在中間擾亂器已置成加密方式之后檢測上述第二種子消息和用以將該中間擾亂器置成透明的非加密方式以此響應檢測上述第二種子消息的裝置。
6.在一條通信線路上建立“端到端”保密通信的一種方法，所述的通信線路利用一個無線電話鏈路和一個地面電話鏈路，它在該通信線路的一個終端處具有一個主叫加密終端，在上述通信線路的另一端具有一個應答加密終端。在無線電話鏈路和地面電話鏈路的接口處至少有一個中間擾亂器，其特征在于如下步驟在中間擾亂器和應答加密終端檢測來自主叫加密終端發(fā)送的第一種子消息;測量中間擾亂器檢測到上述第一種子消息后的一個預定時間段;確定在該被測預定時間段內(nèi)應答加密終端是否已送出了一個第二種子消息以響應所述第一種子消息;和若應答加密終端在所述被測預定時間內(nèi)已發(fā)出了上述第二種子消息，就把該中間擾亂器置成透明的非加密方式。
7.用于通信線路的一種中間擾亂器，所述線路使用一個無線電話鏈路和地面電話鏈路，還在該通信線路的一端至少有一個終端擾亂器，其特征在于用以檢測從第一終端擾亂器發(fā)出的第一數(shù)據(jù)消息的裝置;用以測量檢測上述第一數(shù)據(jù)消息之后的一個預定時間段的裝置;用以在上述被測預定時間內(nèi)確定是否有一第二終端擾亂器已發(fā)送一第二數(shù)據(jù)消息來響應所述第一數(shù)據(jù)消息的裝置;和用以在所述被測預定時間內(nèi)若有第二終端擾亂器已發(fā)出了上述第二數(shù)據(jù)消息，就把該中間擾亂器置于透明的非加密方式的裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的中間擾亂器，其特征還在于在上述被測預定時間內(nèi)，若檢測到從第一終端擾亂器發(fā)出的第三數(shù)據(jù)消息，而所述第二終端擾亂器沒發(fā)出所述第二數(shù)據(jù)消息時用以將該中間擾亂器就置成加密方式的裝置;用以產(chǎn)生一個第四數(shù)據(jù)消息並把該產(chǎn)生的第四數(shù)據(jù)消息發(fā)送給上述第一終端擾亂器、以此在該第一終端擾亂器與該中間擾亂器之間用以建立一條同步控制數(shù)據(jù)通信路徑的裝置;和在該中間擾亂器已置成所述的加密方式后檢測上述第二數(shù)據(jù)消息並在檢測到所述第二數(shù)據(jù)信息時用以將該中間擾亂器置成所述的透明非加密方式的裝置。
9.在一條通信線路的全程或部分線路上傳輸或交換數(shù)據(jù)的方法，所述的通信線路包括至少兩個通信鏈路、在其兩個鏈路的接合處至少有一個中間數(shù)據(jù)裝置以及至少一個終端裝置，其特征在于以下步驟在第一中間數(shù)據(jù)裝置檢測數(shù)據(jù)終端發(fā)送的第一數(shù)據(jù)交換請求消息;在上述第一中間數(shù)據(jù)裝置檢測從通信線路上離上述數(shù)據(jù)終端比該第一中間數(shù)據(jù)裝置更遠的第二中間數(shù)據(jù)裝置發(fā)送的第二數(shù)據(jù)交換請求消息;若檢測到上述第二數(shù)據(jù)交換請求消息，上述第一中間數(shù)據(jù)裝置就提供連續(xù)性，以使更遠的中間數(shù)據(jù)交換裝置與所述數(shù)據(jù)終端交換數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征還在于以下步驟如果未檢測到上述第二數(shù)據(jù)交換請求消息，它應響應從第一中間數(shù)據(jù)裝置來的第一數(shù)據(jù)請求消息，並在所述數(shù)據(jù)終端以人類感官能覺察的方式來呈現(xiàn)所述的第二數(shù)據(jù)交換請求的指示。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無線電話系統(tǒng)的中間擾亂裝置(DM)，可以在主叫加密端和線路上最遠的配對擾亂器之間建立和維持保密通信。若該中間擾亂器就是最遠的加密裝置，則它可以建立和維持保密通信，否則，它對一個更遠的擾亂器變成透明的。
文檔編號H04Q7/38GK1040472SQ8910637
公開日1990年3月14日 申請日期1989年8月12日 優(yōu)先權(quán)日1988年8月15日
發(fā)明者達德蔡柯·卡爾·邁克爾, 米古萊·馬克·威廉, 坦尼特·大衛(wèi)·托馬斯 申請人:莫托羅拉公司