스크램블러

통신에서 스크램블러는 적절하게 설정된 디스크램블 장치가 장착되지 않은 수신기에서 메시지를 알아들을 수 없게 하기 위해 송신자 측에서 신호를 전달하거나 반전시키거나 다른 방법으로 메시지를 인코딩하는 장치다. 암호화는 보통 디지털 도메인에서 수행되는 작업을 말하는 반면, 앞다투어 실행은 대개 아날로그 도메인에서 수행되는 작업을 말한다. 앞다퉈서는 원래 신호의 추출을 어렵게 하기 위해 원래 신호에 구성요소를 추가하거나 원래 신호의 중요한 일부 구성요소를 변경함으로써 이루어진다. 후자의 예에는 텔레비전 신호에서 수직 또는 수평 동기 펄스를 제거하거나 변경하는 것이 포함될 수 있다. 텔레비전은 그러한 신호에서 사진을 표시할 수 없을 것이다. 일부 현대식 스크램블러는 실제로 내부 조작과는 달리 사용의 유사성 때문에 남아있는 이름인 암호화 장치다.

통신과 기록에서 스크램블러(일명 랜덤라이저)는 송신 전에 데이터 스트림을 조작하는 장치다. 그 조작은 수신측의 데스크램블러에 의해 뒤바뀌게 된다. Warning은 위성, 무선 중계 통신, PSTN 모뎀에 널리 사용된다. 스크램블러는 FEC 코더 바로 앞에 배치하거나 FEC 바로 뒤에 변조 또는 라인 코드 바로 앞에 배치할 수 있다. 이 맥락에서 스크램블러는 메시지를 이해할 수 없게 만드는 것이 아니라 전송된 데이터에 유용한 엔지니어링 속성을 제공하는 것이기 때문에 암호화와는 아무런 관계가 없다.

스크램블러는 원치 않는 시퀀스를 제거하지 않고 시퀀스(미백 시퀀스라고도 함)를 다른 시퀀스로 대체하며, 그 결과 성가신 시퀀스의 발생 확률을 변화시킨다. 분명한 것은, 모든 0, 모든 원 또는 다른 바람직하지 않은 주기적 출력 시퀀스를 산출하는 입력 시퀀스가 있기 때문에, 이것은 바보 같은 일이 아니다. 따라서 스크램블러는 코딩 단계를 통해 원하지 않는 시퀀스를 제거하는 라인 코드의 좋은 대체품이 아니다.

앞지르기 목적

스크램블러(또는 랜덤라이저)는 다음 중 하나가 될 수 있다.

1. 입력 문자열을 같은 길이의 외관상 임의로 출력 문자열로 변환하는 알고리즘(예를 들어, 사이비 무작위로 비트를 반전시켜)으로 같은 값의 긴 비트 시퀀스를 피함. 이 맥락에서 랜덤라이저를 스크램블러라고도 한다.
2. 예측 불가능한(즉, 높은 엔트로피), 편향되지 않은(unbiased), 일반적으로 독립적인(즉, 랜덤) 출력 비트의 아날로그 또는 디지털 소스. "정확한" 무작위 생성기는 무작위 시드 값을 확장하는 (더 실제적인) 결정론적 의사 난수 생성기를 공급하기 위해 사용될 수 있다.

앞다투어 사용하는 이유는 크게 두 가지다.

• 중복 회선 코딩에 의존하지 않고 수신기 장비에서 정확한 타이밍 복구를 가능하게 한다. 타이밍 복구 회로(시계 복구 참조), 자동 게인 제어 및 수신기의 기타 적응 회로('0' 또는 '1'로 구성된 긴 시퀀스 제거)의 작업을 용이하게 한다.
• 캐리어에서 에너지 분산, 캐리어 간 신호 간섭 감소. 실제 전송 데이터에 대한 신호의 전력 스펙트럼의 의존성을 제거하여 최대 전력 스펙트럼 밀도 요건을 충족하도록 더 분산시킨다(출력이 좁은 주파수 대역에 집중된 경우 비파수로 인한 상호변조(교차 변조라고도 함)로 인해 인접 채널과 간섭할 수 있기 때문이다).-수신관의 선형성).

스크램블러는 인터리브 코딩과 변조 외에 물리적 계층 시스템 표준의 필수 구성요소다. 이들은 우수한 통계 속성과 하드웨어의 구현 용이성 때문에 대개 선형 피드백 시프트 레지스터(LFSR)를 기반으로 정의된다.

물리계층 표준기구는 하위계층(물리층과 링크층) 암호화를 앞다퉈 언급하는 것도 일반적이다.^[1][2] 이는 채택된 (기존) 메커니즘이 피드백 시프트 레지스터에 기초하기 때문일 수도 있다. DVB-CA와 MPE와 같은 디지털 텔레비전의 일부 표준은 링크 계층에서의 암호화를 앞다퉈 언급하고 있다.

스크램블러 종류

적층(동기식) 스크램블러

적층 스크램블러(sync라고도 함)는 의사 임의 이진 시퀀스(PRBS)를 적용(modulo-2 추가)하여 입력 데이터 스트림을 변환한다. 읽기 전용 메모리에 저장된 사전 계산된 PRBS가 사용되기도 하지만, 선형 피드백 시프트 레지스터(LFSR)에 의해 생성되는 경우가 더 많다.

송수신 LFSR(즉, 스크램블러와 데스크램블러)의 동기식 운용을 보장하기 위해서는 반드시 동기식 단어를 사용해야 한다.

sync-word는 동일한 간격(즉, 각 프레임)을 통해 데이터 스트림에 배치되는 패턴이다. 수신기는 인접한 프레임에서 몇 개의 동기화 단어를 검색하여 LFSR을 미리 정의된 초기 상태로 다시 로드해야 하는 위치를 결정한다.

적층 데스크램블러는 적층 스크램블러와 같은 장치일 뿐이다.

적층 스크램블러/데크램블러는 LFSR의 다항식${\displaystyle (}위{\displaystyle \mathrm{}}$ 그림의 스크램블러의 경우 1+$14}+z^{-15$과 초기 상태로 정의된다.

승법(자체 동기화) 스크램블러

멀티플렉스 스크램블러(피드 스루라고도 함)는 Z-스페이스에서 스크램블러의 전송 기능에 의해 입력 신호의 곱셈을 수행하기 때문에 그렇게 불린다. 그것들은 이산형 선형 시간 변이 시스템이다. 승법 스크램블러는 재귀성이며, 승법 데스크램블러는 재귀성이 없다. 적층 스크램블러와 달리 승법 스크램블러는 프레임 동기화가 필요 없어 자체 동기화라고도 불린다. 승법 스크램블러/데크램블러는 다항식(사진상 스크램블러의 $1+z^{-18}+z^{-23})$에 의해 유사하게 정의되는데,$$ 이것도 데스크램블러의 전달 함수다.

스크램블러 비교

스크램블러에는 다음과 같은 단점이 있다.

• 두 형식 모두 최악의 경우 입력 조건에서 무작위 시퀀스를 생성하지 못할 수 있다.
• 곱셈형 스크램블러는 데스크램블링 중 오류 곱셈으로 이어진다(즉, 데스크램블러의 입력에서 단일 비트 오류는 출력에 w 오류가 발생하며 여기서 w는 스크램블러의 피드백 탭 수와 동일하다).
• 적층 스크램블러는 프레임 동기화에 의해 재설정되어야 한다. 이것이 실패하면 전체 프레임을 설명할 수 없기 때문에 대규모 오류 전파가 발생한다.
• 적층 스크램블러의 무작위 시퀀스의 유효 길이는 프레임 길이에 의해 제한되며, 일반적으로 PRBS 기간보다 훨씬 짧다. 프레임 동기화에 프레임 번호를 추가함으로써 프레임 번호에 따라 랜덤 시퀀스를 변경함으로써 랜덤 시퀀스의 길이를 확장할 수 있다.

잡음

최초의 음성 스크램블러는 제2차 세계 대전 직전에 벨 연구소에서 발명되었다. 이 세트는 두 개의 신호를 혼합하거나 또는 한 개의 신호를 다시 꺼낼 수 있는 전자 장치로 구성되었다. 두 신호는 전화와 레코드 플레이어에 의해 제공되었다. 각각 동일한 소음 기록을 포함하는 일치하는 한 쌍의 레코드가 생성되었다. 녹음은 전화기에 재생되었고, 혼합된 신호는 전선을 통해 전송되었다. 그리고 나서 소음은 일치된 레코드를 사용하여 맨 끝에서 감산되어 원래의 음성 신호는 그대로 남게 되었다. 엿듣는 사람들은 목소리를 알아듣지 못한 채 시끄러운 신호음만 들을 것이다.

그 중 하나는 윈스턴 처칠과 프랭클린 D의 전화 통화에 이용되었다. 루즈벨트는 독일군에 의해 가로채어 당황하지 않았다. 적어도 한 명의 독일 기술자는 전쟁 전에 벨 연구소에서 일했고 그것들을 깨뜨릴 방법을 생각해냈다. 이후 버전들은 독일 팀이 스크램블을 풀 수 없을 정도로 충분히 달랐다. 초기 버전은 (AT&T Corporation에서) "A-3"로 알려져 있었다. SIGSALY라고 불리는 관련 없는 장치가 더 높은 수준의 음성 통신에 사용되었다.

이 소음은 2인 1조로 만든 대형 쉘락 축음기 레코드에 제공되어 필요에 따라 선적되어 사용 후 파기되었다. 이것은 효과가 있었지만, 엄청나게 어색했다. 단지 두 기록의 동기화를 달성하는 것 만으로는 어려운 것으로 판명되었다. 전후 전자제품은 짧은 입력 톤을 바탕으로 의사 무작위 노이즈를 발생시킴으로써 그러한 시스템을 훨씬 쉽게 사용할 수 있게 했다. 사용 중, 발신자가 전화기에 신호음을 울리면, 두 대의 스크램블러 장치가 신호를 듣고 그것에 동기화된다. 그러나, 전자 회로에 대한 기본 지식을 가진 청취자는 흔히 통신에 침입하기 위해 유사한 설정의 기계를 생산할 수 있기 때문에, 이것은 제한된 보안을 제공했다.

암호

James H. Ellis에게 비비밀 암호화에 대한 아이디어를 제안하는 것은 스크램블러 동기화의 필요성이었으며, 결국 RSA 암호화 알고리즘과 Diffie--의 발명으로 이어졌다.헬만 키 교환은 그 어느 하나보다 훨씬 이전에 리베스트, 샤미르, 애들레만에 의해 공개적으로 재창조되거나 디피와 헬만에 의해 재창조되었다.

최신 스크램블러는 단어의 진실한 의미에서 스크램블러가 아니라 암호화 기계와 결합한 디지타이저다. 이러한 시스템에서는 먼저 원래의 신호를 디지털 형태로 변환한 다음, 디지털 데이터를 암호화하여 전송한다. 현대의 공개 키 시스템을 사용하면, 이러한 "스크램블러"는 이전의 아날로그 시스템보다 훨씬 더 안전하다. 이러한 유형의 시스템만이 민감한 데이터에 대해 충분히 안전한 것으로 간주된다.

음성 반전 전주는 무작위적으로 실시간으로 반전 지점을 변경하고 다중 대역을 사용하는 다양한 복잡한 방법으로 정적 지점 주위의 주파수 대역을 반전시키는 것만큼 간단할 수 있다.

케이블 텔레비전에 사용되는 "스크램블러"는 실제적인 보안을 제공하는 것이 아니라, 캐주얼한 신호 도난을 방지하기 위해 고안되었다. 이러한 장치의 초기 버전은 TV 신호의 중요한 구성 요소 중 하나를 단순히 "반전"하여 클라이언트 끝에서 디스플레이를 위해 다시 인버전한다. 이후 장치들은 그 구성 요소를 완전히 걸러내고 신호의 다른 부분을 검사하여 추가함으로써 약간 더 복잡할 뿐이었다. 두 경우 모두 합리적으로 지식이 풍부한 취미 활동가가 회로를 쉽게 구축할 수 있다. (텔레비전 암호화를 참조하십시오.)

앞다투어 전자키트와 데스크램블링 키트는 취미생활 제공업체에서 구입할 수 있다. 스캐너 애호가들은 종종 자동차 경주에서 스크램블 통신과 일부 공공 서비스 전송을 듣기 위해 그것들을 사용한다. 그것은 또한 FRS 라디오에서도 흔하다. 이것은 뒤엉키는 것에 대해 배우는 쉬운 방법이다.

잼을 의미하는 경우 "스크램블링"이라는 용어가 잘못 사용되기도 한다.

데스크람블

케이블 텔레비전 컨텍스트에서 데스크램블은 케이블 텔레비전 회사가 프리미엄 텔레비전 서비스를 위해 제공한 스크램블 또는 암호화된 비디오 신호를 스크램블러에 의해 처리된 다음 동축 케이블을 통해 공급되어 셋톱 박스가 신호를 재처리하는 가정에 전달되어 이를 데스크램블과 ma.텔레비전에서 볼 수 있는 왕. 데스크램블러는 스크램블 채널의 그림과 소리를 복원하는 장치다. 케이블 텔레비전 시스템의 모든 프리미엄 및 유료 채널을 암호화할 수 있으려면 케이블 컨버터 박스와 함께 데스크램블러를 사용해야 한다.

참고 항목

참조

외부 링크 및 참조

• [1] 11/12GHz 위성 서비스에 대한 DVB 프레임 구조, 채널 코딩 및 변조(EN 300 421)
• V.34 ITU-T 권장 사항
• IESS-308
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