§1.1. Понятие случайных сигналов.

Основной принцип формирования сигналов со случайной природой заключается в регистрации отклонений параметров некоторого константного процесса под воздействием внешних факторов. Физическая сущность этих отклонений (или флуктуаций) может базироваться на дискретном характере зарядов, создающих электрический ток – так называемый дробовой эффект, в тепловом движении этих зарядов, которое получило название теплового шума, в изменениях проводимости под воздействием случайных факторов – или так называемый модуляционный шум.

Природу дробового шума определяет дискретность и «орбитальность» заряда электрона, что порождает случайное число носителей в системе при поглощении электронами энергии, эквивалентной работе выхода. Таким образом, ток, образованный в реальных условиях не является строго постоянным, а флуктуирует относительно некоторого среднего значения. Следовательно, полное значение тока через электронный прибор может быть представлен в виде суммы:

. (1.1)

Удаляя аппаратными способами константную составляющую из соотношения (1.1) и усиливая переменную, можно получить шумоподобный сигнал с некоторыми базовыми свойствами, которые в дальнейшем преобразуются к требуемым величинам. Принцип удаления реализуется с помощью чувствительных пороговых элементов, настроенных на заданное значение постоянной составляющей в (1.1).

Второй вид шумов это тепловой шум – возникает вследствие хаотического движения электронов в любой нагретой среде. Поэтому электрический ток может регистрироваться в любом электронном приборе даже без подключения последнего к внешним источникам питания. Однако уровень этого тока близок нулю, а частота флуктуаций весьма велика. Использование таких источников затруднено необходимостью применения прецизионных усилителей большой мощности, имеющих в общем случае высокую стоимость.

Наиболее перспективными для применения в системах защиты информации являются полупроводниковые приборы, шумовой сигнал в которых определяется комплексом факторов. Основной источник шума в таком устройстве это шумы в области пробоя перехода на обратной ветви вольт-амперной характеристики. Их появление объясняется возникновением неоднородностей проводимостей локальных участков в электронном приборе из-за погрешностей в технологических процессах изготовления.

Все рассмотренные методы позволяют сформировать шумоподобные сиг-

налы, подпадающие под определение случайных процессов с непрерывным временем. Применение их в реальных системах затруднено из-за малой помехозащищенности и сложности построения систем передачи данных.

Для создания сигналов, пригодных для защищенной цифровой связи по информационным сетям используется принцип дискретизации процессов с непрерывным временем. Базовым элементом при этом является пороговый усилитель, позволяющий сформировать двоичные непозиционные коды, преобразуемые далее в двоичные векторы упакованного формата (8421).