[发明专利]保密等级可变加密

说明书

本发明涉及数字数据加密领域，在本发明为数字蜂窝式电话网络内传送的语音和数据提供加密的一个实施例中，尤其涉及不同等级的保密。

为蜂窝式电话通话和蜂窝式电话信号数据提供加密是众所周知的。例如，第5,159,634号美国专利公开了一种在蜂窝式电话网络内为指令报文(command messages)进行加密的系统。在该系统中，利用一种保密键码(secret key)在一台电话中对报文进行加密，然后将报文发送到基站，在那里用保密键码解密。对报文的加密采用三个等级。在第一级中，通过一种可逆加密功能用保密键码传送报文。在第二级中，通过一种对合变换(involutory transformation)对第一级的输出进行变换。在第三级中，通过一种加密功能对第二级的输出进行变换，该加密功能是可逆加密功能的“反向”功能。

对合变换，意味着当输入通过变换被变换为输出，而该输出也通过相同的变换而被变换时，产生出原来的输入。在第5,159,634号美国专利披露的系统中，对合变换与任何特殊的键码无关；其特定的输出仅仅与输入和变换的特定互连有关。

这种系统的缺点在于，即使不事先知道保密键码也可能使得经该系统变换的报文能相对容易地解密。

利用具有多种保密解码的多级加密系统是众所周知的。例如，第二次世界大战期间德国普遍使用的Enigma(令人迷惑的)机器采用了一种转子阵列，其特定的变换取决于每个转子的电连接。其中一个转子是反射(reflecting)转子，它具有对合变换的作用。用于加密的保密键码基本上就是转子、转子的位置以及内部布线等各种选择。

操作中，在一台Enigma机器上产生已编码的报文，这些报文通常记录在纸上转送或传送到一台报文接收机，并由该报文接收机用另一台Enigma机器解码。只要简单地使所有Enigma机器用相同的方式操作，报文与用以对报文编码和解码之机器之间的相容性就容易解决了。然而，当今采用这样简单的方法是不可能了。

蜂窝式电话必须能在许多不同环境下工作，除了能与使用蜂窝式电话的不同国家所采用的各种受规章限制的方案相兼容，还应当与许多不同厂商的设备相兼容。例如在美国，通常在保密范围内为执法机构提供一定的超越隐私权的优先权，使其具备无需保密键码就能解码报文的能力，因此，这种加密必须能适当地便于解密。然而，在其它国家可能要求或需要更加保密的系统。

因此，需要一种蜂窝式电话设备，它能够应用于各种受规章限制的环境，对报文传送具有各种不同等级的保密性，并与现有蜂窝式电话标准之间具有兼容性。

根据本发明，一种适合对数字蜂窝式电话报文加密的方法和装置采用了一种可选择的对合变换。在一个实施例中，采用三级变换过程将明语电文数据转换为密码电文数据。在第一级中，根据一种加密方法变换明语电文，该加密方法利用保密键码控制加密过程；在第二级中，根据对合变换去变换第一级的输出；在第三级中，根据一种与第一级中采用的变换相反的变换来变换第二级的输出。根据兼容性开关的状态，第二级中的对合变换可以任选为一种无键码或键码的变换。

兼容性开关允许单个装置工作于不同的数字蜂窝式电话环境。如果兼容性开关设置成兼容状态，则为了与保密度较低的加密标准相兼容而采用无键码的变换。如果兼容性开关设置成保密状态，则为了允许较高保密度的加密而采用键码变换。本发明的一个优点在于制造方面，根据本发明只需制造一个蜂窝电话装置，无论在采用较低保密标准的区域或采用较高保密标准的区域均采用一个蜂窝式电话。

通过参照说明书的其它部分及其附图，可以对本发明的性质和优点作进一步的了解。

图1是一个蜂窝式电话的方框图，它表示根据本发明的电话处理器以及各种信号处理元件；

图2是图1所示电话处理器的更详细的方框图；

图3是图1所示报文加密器的更详细的方框图；

图4是图1所示语音加密模块的更详细的方框图；

图5A、5B和5C是一组流程图，它表示根据本发明的用以加密和解密报文数据块的过程；

图6是生成tbox( )值的流程图，该数值用以加密和解密报文数据。