С помощью которого можно установить, произошло ли искажение информации, содержащейся в электронном документе, с момента факта формирования подписи, а также позволяет подтвердить принадлежность того или иного документа владельцу.
Расшифровка основных понятий
Каждая электронная подпись должна быть подтверждена специальным сертификатом, который удостоверяет личность владельца. Получить сертификат можно в специальном центре или у доверенного представителя.
Владельцем сертификата является физическое лицо, на которое удостоверяющий центр выдал сертификат электронной подписи. У каждого владельца имеется два ключа к подписи: открытый и закрытый. Закрытый ключ ЭП позволяет подписывать электронные документы, с его помощью можно сгенерировать электронную подпись. Он хранится в тайне, как пин-код от банковской карты.
В функции открытого ключа входит проверка подлинности подписи на документах. Он связан с закрытым "коллегой" в однозначном порядке.
По закону
Федеральный закон "Об электронной цифровой подписи" подразделяет ЭП на несколько видов: простая ЭП, усиленная неквалифицированная и квалифицированная ЭП. С помощью простой электронной подписи можно подтвердить факт создания ЭП для определенного лица. Это делается путем использования паролей, кодов и других средств.
Усиленная неквалифицированная ЭЦП - это результат криптографического преобразования информации, которое производится посредством закрытого ключа ЭП. С помощью такой подписи можно установить личность подписавшего документ, а также обнаружить, если они имеются, изменения, произошедшие с момента подписания бумаг.
Квалифицированная подпись
Такие же особенности имеет и усиленная квалифицированная ЭП, однако для ее создания проверка ЭЦП происходит с помощью сертифицированных Федеральной службой безопасности средств криптозащиты. Сертификаты такой подписи могут быть выданы только в аккредитованном удостоверяющем центре, и нигде больше.
Согласно тому же закону, подписи первых двух типов приравниваются к собственноручной подписи на бумажном документе. Между людьми, совершающими любую операцию с использованием ЭП, необходимым является заключение соответствующего соглашения.
Третий тип (квалифицированная ЭЦП) - это аналог не только собственноручной подписи, но и печати. Таким образом, документы, заверенные подобной подписью, обладают юридической силой и признаются контролирующими органами (ФНС, ФСС и другими).
Применение для юридических лиц
В настоящее время чаще всего используется ЭЦП для юридического лица. Широко задействуется технология цифровых подписей в электронном документообороте. Назначение последнего может быть различно: внешний и внутренний обмен, документы могут иметь кадровый или законотворческий характер, организационный, распорядительный или торгово-промышленный, словом, все, что может обойтись исключительно подписью и печатью. Регистрация ЭЦП должна производиться в аккредитованном центре.
Для внутреннего документооборота цифровая подпись полезна тем, что позволяет быстрее инициировать факт утверждения бумаг, организующих внутренние процессы. ЭЦП позволяет директору не только подписывать документы, находясь вне офиса, но и не хранить кипы бумаг.
При межкорпоративном документообороте электронная цифровая подпись является одним из самых важных условий, ведь без нее цифровые бумаги не имеют юридической силы и не могут использоваться как доказательства в случае подачи иска. Электронный документ, подписанный усиленной ЭП, сохраняет легитимность даже при длительном хранении в архиве.
Электронная отчетность
ЭЦП незаменима для предоставления отчетности контролирующим органам. Множество документов можно сдать в электронном виде вместо того, чтобы везти целую кипу формуляров. Клиент может не только выбрать время и не стоять в очереди, но и сдать отчетность удобным для себя способом: через программы 1С, порталы государственных учреждений или отдельное программное обеспечение, специально для этого предназначенное. Основополагающим элементом в таком процессе будет ЭЦП. Для юридического лица, получившего сертификат электронной подписи, главным критерием должна быть надежность удостоверяющего центра, а вот способ доставки его неважен.
Государственные услуги
Большинство граждан сталкивались с термином "электронная подпись" на различных сайтах. Один из способов верификации аккаунта, например, на портале, предоставляющем доступ ко множеству государственных услуг, является подтверждение посредством электронной подписи. Более того, ЭЦП для физических лиц позволяет подписывать любые цифровые документы, направленные в то или иное ведомство, или получать подписанные письма, договора и уведомления. Если орган исполнительной власти принимает электронные документы, то любой гражданин может отправить подписанное цифровой подписью заявление и не тратить свое время на подачу бумаг в порядке живой очереди.
УЭК
Аналог ЭЦП для физических лиц - это универсальная электронная карта, в которую встраивается усиленная квалифицированная ЭП. УЭК имеет вид пластиковой карты и является идентификационным средством гражданина. Она уникальна, как паспорт. Посредством этой карты можно осуществлять множество действий - от оплаты и получения госуслуг, до замены таких документов, как медицинский полис и карта СНИЛС.
Универсальную электронную карту можно объединить с электронным кошельком, банковским счетом и даже проездным билетом, словом, с любым из документов, которые могут быть приняты в цифровом виде. Удобно ли носить всего один документ? или проще по-старому хранить все в бумажном виде? Этот вопрос предстоит решить каждому гражданину в ближайшее время, ведь технологии все прочнее укореняются в нашей жизни.
Другие сферы применения
Также документы, подписанные ЭП, используются для проведения электронных торгов. Наличие цифровой подписи в указанном случае гарантирует покупателям, что предложения на торгах реальные. К тому же контракты, не подписанные с помощью ЭПЦ, не имеют юридической силы.
Электронные документы могут использоваться как доказательства при рассмотрении дел в арбитражном суде. Любые сертификаты или расписки, а также иные бумаги, заверенные цифровой подписью или другим аналогом подписи, являются письменными доказательствами.
Документооборот между физическими лицами происходит в основном в бумажном виде, однако есть возможность совершать передачу бумаг или заключение договоров с помощью ЭП. Удаленные работники могут использовать цифровую подпись для отправки в электронном виде актов приемки-сдачи.
Как выбрать сертификат
Так как имеется три типа электронной подписи, у граждан часто возникает вопрос о том, какой из сертификатов лучше. Следует помнить, что любая ЭП является аналогом собственноручной подписи, и на данный момент законодательством РФ установлено, что человек вправе использовать их по своему усмотрению.
Выбор цифровой подписи напрямую зависит от тех задач, которые будут посредством нее решаться. Если готовится сдача отчетности в контролирующие органы, потребуется наличие квалифицированной подписи. Для межкорпоративного документооборота также чаще всего требуется именно квалифицированная ЭП, ведь только она не только дает документам юридическую силу, но и позволяет устанавливать авторство, контролировать изменения и целостность бумаг.
Внутренний документооборот можно осуществлять со всеми типами электронно-цифровых подписей.
Как подписать документ ЭЦП?
Главный вопрос у тех, кому требуется впервые воспользоваться электронно-цифровой подписью, состоит в том, как происходит подписывание документа. С бумагами все просто - расписался и отдал, а как это сделать на компьютере? Такой процесс невозможен без использования специального ПО. Программа для ЭЦП называется криптопровайдером. Она устанавливается на компьютер, и уже в ее среде ведется различная деятельность с формулярами.
Существует довольно большое число криптопровайдеров, как коммерческих, так и бесплатных. Все они сертифицированы государственными органами, однако если требуется взаимодействие с "1С:Предприятие", то выбор следует остановить на одном из двух продуктов: VipNet CSP или CryptoPro CSP. Первая программа бесплатная, а вторую нужно будет купить. Также следует знать, что при установке двух криптопровайдеров одновременно неизбежно возникновение конфликтов, поэтому для корректной работы один из них придется удалить.
Удобное, по отзывам пользователей, приложение для формирования ЭЦП называется CyberSafe. Оно не только позволяет подписывать документы, но и работает в качестве удостоверяющего центра, то есть этой программой осуществляется проверка ЭЦП. Также пользователю доступна загрузка документов на сервер, таким образом, подписанный договор или сертификат будет доступен всем специалистам предприятия, имеющим доступ к программе, и не нужно будет высылать его каждому по электронной почте. С другой стороны, можно сделать и так, чтобы доступ получила только определенная группа людей.
ЭДО - обязательно или нет?
Многие предприятия уже оценили, что ЭЦП - это удобство, а электронный документооборот (ЭДО) экономит время, однако пользоваться им или нет - исключительно личный выбор. Для осуществления ЭДО не обязательно подключение оператора, по договоренности можно воспользоваться и обычной электронной почтой или любым другим способом электронной передачи информации, все зависит от договоренности между участниками обмена.
Организация любого электронного документооборота связана с определенными затратами, к тому же придется устанавливать и настраивать программу для подписания документов - криптопровайдер. Это можно сделать как собственными силами, так и воспользоваться услугами специалистов, устанавливающих программное обеспечение удаленно, даже без визита в офис клиента.
ЭПЦ во внутреннем ЭДО
В случае с межкорпоративным оборотом плюсы и минусы понятны сразу, причем положительные стороны в явном большинстве. Из недостатков же можно отметить только затраты на ключ ЭЦП, организацию ПО (пусть это и разовая трата), а также сведение к минимуму личных встреч представителей компаний и руководителей, однако при надобности встречу можно и организовать.
А вот чем будет полезен электронный документооборот внутри предприятия? Как будут окупаться затраты на снабжение всех сотрудников ключами ЭЦП?
Использование цифровых документов экономит время: вместо того, чтобы сначала распечатывать необходимую бумагу, а потом искать ее среди кипы распечаток или вообще ходить в другой кабинет, если используется сетевой принтер, сотрудник может подписать и отправить все не вставая из-за стола. К тому же при переходе на ЭДО существенно снижаются затраты на бумагу, тонер и техническое обслуживание принтеров.
Цифровые документы могут являться и инструментом сохранения конфиденциальности. Электронную подпись невозможно подделать, а это значит, что даже если внутри компании у сотрудника или руководителя есть недоброжелатели, им не удастся совершить никакой подмены документов.
Часто нововведения продвигаются со скрипом, так что сотрудникам поначалу может быть трудно привыкнуть к новому формату подачи документов, однако как только они оценят удобство ЭЦП, то больше не захотят возвращаться к беготне с бумажками.
Психологический барьер
Электронно-цифровые подписи появились относительно недавно, поэтому многим трудно воспринимать их как реальный аналог привычных бумажных документов. На многих предприятиях возникает подобная проблема: сотрудники просто не считают договор подписанным, пока на бумаге не стоят реальные печать и подпись. Они используют сканы с бумажных документов, легко теряют свой ключ ЭЦП. Преодолеть этот психологический барьер поможет... еще одна бумажка. Официально заверенное "мокрой" подписью положение об электронном документообороте даст сотрудникам понять, что это серьезная вещь, и относиться к цифровым документам следует так же, как к аналоговым.
Еще одна проблема может возникнуть в образовательной части. На многих предприятиях работают сотрудники в возрасте. Они являются ценными кадрами, опытны в своей сфере, имеют большой стаж, однако им бывает довольно трудно объяснить, как пользоваться электронно-цифровой подписью, ведь они буквально недавно занимались освоением электронной почты, а здесь все гораздо сложнее, да еще и есть множество нюансов.
Задачу по обучению можно передать IT-отделу или прибегнуть к помощи сторонних специалистов. Многие компании проводят компьютерные тренинги и курсы для своих сотрудников, где им объясняются основы по работе с электронной почтой и различными программами. Почему бы в этот список не включить и приложение для формирования ЭЦП?
Подробно о том, что такое электронная цифровая подпись, зачем она нужна бизнесу и обычным граждан, где её используют, какими преимуществами обладает и в чём суть применения ЭЦП.
Электронная подпись (ЭП или ЭЦП) – это цифровой аналог подписи человека и особый реквизит документа, удостоверяющий его принадлежность владельцу подписи.
Электронный документ, подписанный ЭП, имеет такую же юридическую силу, как и традиционный бумажный вариант. Цифровой реквизит получают с помощью криптографического преобразования информации.
Криптографическое преобразование информации – это преобразование составных частей информации (букв, цифр, слов, символов) в неестественный вид. Осуществляется это с помощью специального алгоритма. Преобразованный текст невозможно прочитать, так как он напоминает набор несвязанных между собой букв и цифр.
Метод криптографического преобразования информации применяют для повышения уровня защиты передачи и хранения данных.
Электронную подпись используют для:
- контроля целостности электронного документа;
- подтверждения авторства документа;
- защиты документа от его подделки или внесения изменений.
Если в документ вносятся изменения, то подпись становится недействительной, а документ теряет свою силу.
Владельца подписи определяет сертификат – документ, подтверждающий принадлежность ключа проверки подписи владельцу сертификата.
Владельцем сертификата может быть любой человек. Чтобы его получить, достаточно обратиться в удостоверяющий центр. Он выдаст 2 ключа – открытый и закрытый.
Открытый ключ необходим для проверки подлинности подписи, а закрытый – для генерации подписи и подписания электронного документа.
Виды электронной подписи
ЭП бывает трёх видов:
- Простая – факт формирования подписи определяется через использование специальных паролей и кодов.
- Усиленная неквалифицированная – ЭП создаётся с помощью криптографического преобразования информации и с использованием закрытого ключа.
- Усиленная квалифицированная – отличается от неквалифицированной наличием криптозащиты.
По закону большинства стран, в том числе СНГ, электронная подпись имеет такую же юридическую силу, как и просто роспись человека с печатью.
Области применения электронной цифровой подписи
Электронный документооборот между юридическими и физическими лицами
ЭЦП используют в различных сферах бизнеса сегмента B2B и B2C для обмена документами. Электронная подпись позволяет подтверждать достоверность, юридическую силу документа и отправлять его, по средствам электронной почты или программы, клиенту, покупателю или подразделению компании, находящемуся в другом городе или стране.
Использование ЭП позволяет моментально подписывать и передавать готовые документы в проверяющие инстанции.
Физические лица могут использовать ЭП для заверения подлинности документов, удалённой подписи договоров или актов приёма-сдачи работ.
Электронная отчётность
ЭЦП используют для сдачи отчётности в электронном формате в налоговую, ФНС, ФСС и другие контролирующие органы. Например, в Беларуси с 2015 года индивидуальных предпринимателей активно переводят на электронное декларирование. Для этого налогоплательщику выдаётся специальное программное обеспечение и ключ на съёмном носителе.
Судебная практика
В процессе разногласий между компаниями в качестве доказательств в арбитражном суде могут использоваться документы, заверенные электронной подписью.
Интернет-торги
При оптовых закупках или продаже товаров поставщики и покупатели могут подписывать любые документы ЭП. Такую подпись сейчас активно используют на государственных и коммерческих торговых интернет-площадках.
Государственные услуги
Любой человек может получить электронную подпись для подписания заявлений, писем, документов и договоров.
При электронном обращении в государственный орган, путём подачи документа, подписанного ЭП, человек получает ответ о принятии обращения также с электронной подписью, что даёт определённые гарантии – документ официально принят и будет рассмотрен.
Преимущества электронного документооборота с ЭЦП
Электронный документооборот имеет массу преимуществ по сравнению с бумажным вариантом.
Главные преимущества, это:
- Быстрая доставка документов.
- Сокращение издержек на подготовку и отправку документов.
- Ускорение бизнес-процессов.
- Гарантии, что документ не затеряется на почте.
- Возможность автоматизации обработки документации.
Электронные документы передаются между контрагентами практически моментально, ведь в основном задействуется электронная почта.
Организации намного быстрее обрабатывают электронные документы, соответственно в кратчайшие сроки получают деньги и имеют возможность увеличить заработок за счёт снижения временных затрат на подготовку и доставку документов.
Если организация постоянно сталкивается с большим потоком документов, то электронный документооборот позволяет автоматизировать большинство процессов по обработке договоров, актов, отчётов и др.
Применение электронной документации для сдачи отчётности упрощает жизнь компаний и предпринимателей. Нет необходимости лично ехать в контролирующую инстанцию – можно просто отправить документ через специальное ПО или электронной почтой.
«Ко мне на согласование, по системе электронного документооборота, приходит какой-то документ. Я вставляю в компьютер носитель (флешку – прим. автора) с моей электронной цифровой подписью. Предлагается ввести пароль. Ввожу его и подписываю документ. Всё, документ согласован.»
Валерий Сабатович – замначальника РУП «Национальный центр электронных услуг»
Электронная подпись упрощает ряд процедур связанных с документооборотом. Поэтому её уже активно используют в бизнесе и в государственных органах. Среди граждан она пока не пользуется популярностью. В основном из-за слабой осведомлённости людей о доступности и возможности использования такой подписи.
Общие сведения. Электронный ключ - это устройство, которое может находиться в одном из двух устойчивых состояний: замкнутом или разомкнутом. Переход из одного состояния в другое в идеальном электронном ключе происходит скачком под влиянием управляющего напряжения или тока.
В современной электронной технике наибольшее применение находят транзисторные ключи.
Ключи на биполярных транзисторах . Простейшая схема транзисторного ключа (рис. 5.2, а) подобна схеме транзисторного усилителя, однако она отличается режимом работы транзистора. При работе в ключевом режиме рабочая точка транзистора может находиться только в двух положениях: в области отсечки (транзистор закрыт) и в области насыщения (транзистор открыт и насыщен). Такие ключи называют насыщенными транзисторными ключами. Иногда применяются ключи, в которых рабочая точка при открытом транзисторе находится в активной области (обычно вблизи области насыщения, но не достигает ее). Такие ключи называют ненасыщенными. Чаще применяются транзисторные насыщенные ключи, так как у них в состоянии «Включено» выходное напряжение имеет более низкий уровень и отличается большей стабильностью.
Рис. 5.2. Схемы транзисторного ключа (а) и характеристики (б),иллюстрирующие изменения режима при переходе ключа из закрытого состояния {точка А) в открытое (точка В)
Для обеспечения
режима отсечки на вход ключа необходимо
подать отрицательное напряжение
(или положительное дляp-n-p-транзистора).
Для надежного
запирания транзистора абсолютное
значение отрицательного напряжения
должно быть не менее некоторого значения
порогового напряжения
,
и условие для обеспечения режима отсечки
имеет вид
Для перехода
транзистора в режим насыщения на вход
ключа необходимо подать такое положительное
напряжение
,
при котором в цепи базы создается ток
где 
- ток базы на границе между активным
режимом и режимом насыщения (точка В на
рис. 5.2, б).
Ток коллектора в режиме насыщения
.
В режиме насыщения
коллекторное напряжение 
остается положительным по отношению к
эмиттеру, но имеет очень малое значение
(десятые доли вольта для германиевых
транзисторов и 1...1,5 В для кремниевых).
Поэтому напряжение на коллекторном ЭДП
оказывается отрицательным:
и он включается в прямом направлении.
Быстродействие электронного ключа зависит от времени включения и выключения.
Время включения определяется временем задержки, обусловленным инерционностью диффузионного движения неосновных носителей заряда в базе БТ, и временем формирования фронта (временем установления) выходного напряжения. Время выключения складывается из времени рассасывания накопленных в базе неосновных носителей заряда и времени формирования среза выходного напряжения.
Увеличению быстродействия транзисторного ключа способствуют применение высокочастотных транзисторов, увеличение отпирающего и обратного токов базы, а также уменьшение тока базы в режиме насыщения.
Для уменьшения тока базы в режиме насыщения применяют ненасыщенные ключи, в которых между базой и коллектором включают диод Шоттки (рис. 5.3). Диод Шоттки имеет напряжение отпирания на 0,1...0,2 В меньше, чем напряжение насыщения коллекторного перехода, поэтому он открывается до наступления режима насыщения, и часть тока базы через открытый диод проходит в коллекторную цепь транзистора, предотвращая тем самым накопление в базе заряда неосновных носителей. Ненасыщенные ключи с диодом Шоттки широко применяются в ИМС. Это связано с тем, что изготовление диодов Шоттки на основе транзисторной структуры с помощью интегральной технологии не требует никаких дополнительных операций и не приводит к увеличению площади кристалла, занимаемой элементами ключа.
Рис. 5.3. Схема ключа с диодом Шоттки
Ключи на
МДП-транзисторах
.
В ключах на полевых транзисторах (рис.
5.4) отсутствует такой недостаток, как
накопление и рассасывание неосновных
носителей, поэтому время переключения
определяется зарядкой и перезарядкой
междуэлектродных емкостей. Роль резистора
могут выполнять полевые транзисторы.
Это значительно облегчает технологию
производства интегральных ключей на
полевых транзисторах.
Рис. 5.4. Схемы электронных ключей на ПТ с p-n-затвором (а) и МДП-типа (б).
В ключах на
МДП-транзисторах с индуцированным
каналом (рис, 5.5) роль резистора
выполняют транзисторы VТ1,
а роль активного элемента - транзисторы
VТ2.
Транзисторы VТ2
имеют канал p-типа,
а транзисторы VT1
- канал n-типа
(рис. 5.5, а) или n-типа
(рис. 5.5, б). Их передаточные характеристики
показаны на рис. 5.6, а
и 5.6, б
соответственно. Графики напряжений,
поясняющие работу ключей, представлены
на рис. 5.7.
Рис. 5.5. Схемы электронных ключей на МДП-транзисторах с индуцированными каналами одинакового (а) и противоположного (б) типов электропроводности
Рис. 5.6. Передаточные характеристики МДП-транзисторов с индуцированными каналами различного типа электропроводности
Рис. 5.7. Графики изменений входного (а) и выходного (б) напряжений электронных ключей на МДП-транзисторах
При подаче на вход
положительного напряжения
транзисторы VТ2,
имеющие канал p-типа,
закрываются. Транзистор
VТ1
первого ключа (рис. 5.5, а) открыт вследствие
поданного на его затвор отрицательного
напряжения смещения
.
ТранзисторVТ1
второго ключа, имеющий канал n-типа
(рис. 5.5, б), также оказывается открытым,
так как его затвор соединен со входом,
на котором действует положительное
напряжение
.
Сопротивления открытых транзисторовVT1
малы по сравнению с сопротивлением
закрытых транзисторов VT2,
и
.
При поступлении
на вход ключей отрицательного напряжения
транзисторыVT2
открываются, а транзисторы VT1
закрываются. Почти все напряжение
падает на большом сопротивлении канала
транзистораVT1,
и
.
5.4. Базовые логические элементы на биполярных структурах. В зависимости от компонентов, которые используются при построении ЛЭ, и способа соединения компонентов в пределах одного ЛЭ различают следующие типы ЛЭ, или типы логик:
диодно-транзисторная логика (ДТЛ);
транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ);
эмиттерно-связанная логика (ЭСЛ);
инжекционно-интегральная логика (И 2 Л, ИИЛ);
логические элементы на МДП-транзисторах (КМДП).
Имеются и иные типы ЛЭ. Одни из них морально устарели и в настоящее время не применяются, другие находятся в стадии разработки.
Логические элементы ТТЛ . Транзисторно-транзисторными называются такие логические элементы, во входной цепи которых используется многоэмиттерный транзистор (МЭТ). По принципу построения и работе схемы ТТЛ близки к схемам ДТЛ. Эмиттерные переходы МЭТ выполняют функцию входных диодов, а коллекторный переход - роль смещающего диода. Элементы ТТЛ компактнее, чем элементы ДТЛ, что повышает степень интеграции микросхем ТТЛ. Интегральные схемы на основе ТТЛ по сравнению с микросхемами ДТЛ имеют более высокие быстродействие, помехозащищенность и надежность, большую нагрузочную способность и меньшую потребляемую мощность.
На рис. 5.8, а
показана схема 3И - НЕ ЛЭ ТТЛ с простым
инвертором. Если на все входы МЭТ поданы
напряжения
,
соответствующие уровню 1, то все эмиттерные
переходы МЭТVТ1
смещены в обратном направлении, а
коллекторный - в прямом. Коллекторный
ток МЭТ протекает через базу транзистора
VТ2,
который открывается и переходит в режим
насыщения. На выходе ЛЭ устанавливается
напряжение низкого уровня
.
Если хотя бы на
один вход МЭТ подано напряжение
,
соответствующее уровню 0, то соответствующий
эмиттерный переход МЭТ смещается в
прямом направлении. Эмиттерный ток
этого перехода протекает через резисторR1,
вследствие чего коллекторный ток МЭТ
уменьшается и транзистор VТ2
закрывается. На выходе ЛЭ устанавливается
напряжение высокого уровня
.
Для повышения быстродействия ЛЭ в него вводят нелинейную обратную связь, осуществляемую с помощью диода Шотки (диод VD на рис. 5.10, а). Диод Шотки VD с транзистором VТ2 в интегральном исполнении составляет единую структуру, которую иногда называют транзистором Шотки.
Рис. 5.8. Схемы логических И - НЕ ТТЛ с простым (а) и сложным (б) инверторами
На рис. 5.8, б показана схема логического элемента 2И - НЕ ТТЛ со сложным инвертором. Работа такого инвертора была рассмотрена раньше.
Особенностью сложного инвертора является инерционность процесса переключения транзисторов VТ2, VТЗ и VТ4. Поэтому быстродействие сложного инвертора хуже, чем простого. Для повышения быстродействия сложного инвертора в него вводят дополнительный транзистор, который подключается параллельно эмиттерному переходу VТ4.
В настоящее время выпускается несколько разновидностей серий микросхем с элементами ТТЛ: стандартные (серии 133; K155), высокого быстродействия (серии 130; K131), микромощные (серия 134), с диодами Шоттки (серии 530; K531) и микромощная с диодами Шоттки (серия K555). Они имеют большой процент выхода, низкую стоимость, обладают широким функциональным набором и удобны для практического использования.
Логические элементы ЭСЛ . Элементную базу эмиттерно-связанной логики составляют устройства на переключателях тока.
Простейшая схема переключателя тока показана на рис. 5.9, а .
Рис. 5.9. Упрощенная схема переключателя тока (а) и графики напряжений (б), поясняющие его работу
Суммарный ток
транзисторов VТ1
и VТ2
задается генератором тока I,
включенным в цепь эмиттеров транзисторов.
Если на вход (базу VТ1)
поступает напряжение низкого уровня
(логический 0), то транзисторVТ1
закрыт и весь ток
протекает через транзисторVТ2,
на базу которого подается опорное
напряжение
,
превышающее нижний уровень напряжения
базыVТ1.
На коллекторе
закрытого транзистора VТ1
образуется напряжение высокого уровня
(логическая 1), а на коллекторе открытого
транзистора VТ2
- напряжение низкого уровня (логический
0), как показано на рис. 5.9, б
.
Если
,
то транзисторVТ1
откроется. Так как
,
то транзисторVТ2
окажется закрытым и весь ток
будет протекать через транзисторVТ1.
На коллекторе VТ1
образуется напряжение низкого уровня,
а на коллекторе VТ2
- высокого.
Параметры генератора тока таковы, что транзисторы VТ1 и VТ2 не переходят в режим насыщения. Этим достигается высокое быстродействие элементов ЭСЛ.
Принципиальная схема базового логического элемента ЭСЛ показана на рис. 5.10. Этот ЛЭ одновременно выполняет две логические операции: ИЛИ - НЕ по выходу 1 и ИЛИ по выходу 2.
Рис. 5.10. Схема базового логического элемента ЭСЛ
На транзисторах VT1, VТ2 и VТЗ выполнен токовый переключатель, обеспечивающий получение логических функций ИЛИ - НЕ (на коллекторе VТ2) и ИЛИ (на коллекторе VТЗ). В качестве генератора тока используется высокоомный резистор R5, включенный в объединенную эмиттерную цепь транзисторов VТ1, VТ2 и VТЗ. Источник опорного напряжения выполнен на транзисторе VТ4 и диодах VD1 и VD2. Опорное напряжение, уровень которого находится примерно посередине между уровнями, соответствующими 0 и 1, подается на базу транзистора VТЗ, поэтому транзистор VТЗ будет закрыт, если хотя бы на один из входов подано напряжение более высокого уровня (логическая 1) и открыт, если на всех входах имеется напряжение низкого уровня (логический 0). Логическая информация с коллекторов VТ2 и VТЗ поступает на базы выходных эмиттерных повторителей, выполненных на транзисторах VТ5 и VТ6. Эмиттерные повторители служат для увеличения нагрузочной способности ЛЭ и смещения уровней выходных напряжений для совместимости ЛЭ данной серии по входу и выходу.
Представителями ЛЭ ЭСЛ являются интегральные микросхемы 500-й серии.
Достоинством ЛЭ ЭСЛ является хорошо отлаженная технология их производства, обеспечивающая достаточно высокий процент выхода годных микросхем и их сравнительно низкую стоимость. Элементы ЭСЛ имеют более высокое быстродействие по сравнению с ЛЭ ТТЛ. Благодаря этому они получили широкое распространение в быстродействующей и высокопроизводительной вычислительной технике. Дифференциальные каскады ЛЭ ЭСЛ обеспечивают высокую помехоустойчивость, стабильность динамических параметров при изменении температуры и напряжения источников питания, постоянное, не зависящее от частоты переключения, потребление тока.
Недостатком ЛЭ ЭСЛ является высокая потребляемая мощность.
Логические элементы И 2 Л . ЛЭ И 2 Л выполняются в виде цепочки транзисторов с инжекционным питанием. Отличительной особенностью таких транзисторов по сравнению с БТ является наличие дополнительного электрода - инжектора. В этой структуре можно выделить два транзистора: горизонтальный токозадающий и вертикальный переключающий , соединенные так, как показано на рис. 5.11, б . Роль электронного ключа S обычно выполняет структура БТ, включенного с ОЭ и работающего в ключевом режиме.
Рис. 5.11. Принципиальная схема инвертора с инжекционным питанием
Смещение инжекторного перехода в прямом направлении достигается подачей на инжектор p-типа положительного напряжения, равного 1...1,5 В. С помощью электронного ключа S база транзистора VТ2 может подключаться к эмиттеру этого транзистора или к генератору тока (коллектору T1). Если ключ разомкнут (при этом входное напряжение имеет высокий уровень), то почти весь ток генератора поступает в базу транзистора VТ2. Транзистор открыт и насыщен, и его выходное напряжение составляет единицы или десятки милливольт (при условии, что к коллектору подключена нагрузка). При замкнутом ключе S почти весь ток генератора тока течет через ключ и лишь незначительная его часть поступает в базу транзистора VТ2. Транзистор находится в активном режиме вблизи области отсечки. Напряжение коллектора транзистора в этом режиме соответствует высокому уровню - примерно 0,8 В.
Таким образом, транзистор с инжекционным питанием можно рассматривать как инвертор или ЛЭ, выполняющий операцию НЕ.
На рис. 5.12 показана схема ЛЭ ИЛИ - НЕ на два входа. При поступлении логических нулей на оба входа транзисторы VТ1 и VТ2 закрыты и на выходе образуется логическая 1. Если хотя бы на один из входов поступает логическая 1, то соответствующий транзистор открыт и насыщен и на выходе, являющемся объединением всех коллекторов, устанавливается логический 0.
Рис. 5.12. Упрощенная схема ЛЭ 2ИЛИ – НЕ инжекционной логики
Достоинствами ЛЭ И 2 Л являются высокая степень интеграции, большое быстродействие, способность работать при очень малых токах (единицы наноампер) и малых значениях питающих напряжений.
5.5. Базовые логические элементы на МДП- и КМДП-структурах. Базовым элементом логических ИМС на МДП-транзисторах является инвертор (элемент НЕ). На рис. 5.13 показаны схемы инверторов на МДП-транзисторах с каналом p-типа с одним (а) и двумя (б) источниками питания.
Рис. 5.13. Схемы инверторов на МДП-транзисторах (а, б) и графики входных и выходных напряжений (в)
Транзисторы VT1
обеих схем имеют более узкие и длинные
каналы по сравнению с транзисторами
VТ2.
Поэтому если оба транзистора VТ1
и VТ2
открыты, то
.
Если
,
т.е.
,
то транзисторыVТ2
оказываются открытыми. Так как при этом
,
то напряжение на выходе близко к нулю
(рис. 5.13, в).
Если
,
т. е.
,
то транзисторыVТ2
закрываются, а транзисторы VТ1
находятся на грани запирания. При этом
и на выходе устанавливается напряжение
с низким отрицательным уровнем,
соответствующим логической 1.
Включение в цепь
затвора транзистора VT1
дополнительного источника напряжения
повышает помехоустойчивость ЛЭ.
На рис. 5.14, а показана схема двухвходового ЛЭ ИЛИ - НЕ, выполненного на комплементарных МДП-транзисторах. Параллельно соединенные транзисторы VТЗ и VТ4 с каналом n-типа являются управляющими, а транзисторы VТ1 и VТ2 с каналом p-типа - нагрузочными. Управляющие транзисторы образуют нижнее, а нагрузочные - верхнее плечо делителя, с которого снимается выходное напряжение.
Рис. 5.14. Схемы логических элементов ИЛИ - НЕ (а) и И - НЕ (б) на КМДП-транзисторах
Если на входах
и
напряжение низкого уровня:
,
то транзисторыVТЗ
и VТ4
закрыты. Исток транзистора VТ1
с каналом p-типа
подключен к плюсу источника 
,
поэтому напряжение его затвора 
и превышает по абсолютному значению
пороговое напряжение. Транзистор VТ1
открыт, сопротивление его канала мало
и напряжение истока транзистора VТ2
близко к напряжению 
.
Следовательно, транзистор VТ2
также открыт, и сопротивление верхнего
плеча оказывается значительно меньше,
чем сопротивление нижнего плеча. На
выходе устанавливается напряжение
высокого уровня, близкое к напряжению
источника питания.
Если хотя бы на
один вход
или
поступает напряжение высокого уровня,
то соответствующий транзистор нижнего
плеча открывается, а верхнего плеча -
закрывается. На выходе образуется
напряжение низкого уровня, близкое к
нулю.
В логических
элементах И - НЕ КМДП-ТЛ (рис. 5.14, б)
управляющие МДП-транзисторы с каналом
n-типа
VТЗ
и VТ4
включены последовательно, а нагрузочные
с каналами p-типа
- параллельно. Сопротивление нижнего
плеча будет мало в том случае, если
открыты оба транзистора VТЗ
и VТ4,
т.е. когда на входах
и
действуют напряжения, соответствующие
логическим единицам. При этом
и соответствует логическому нулю. Если
на одном из входов будет напряжение
низкого уровня, то один из транзисторовVТ1
или VТ2
открыт, а один из транзисторов VТЗ
или VТ4
закрыт. При этом сопротивление верхнего
плеча значительно меньше, чем сопротивление
нижнего плеча, и уровень выходного
напряжения соответствует логической
единице.
Логические элементы
КМДП-ТЛ отличаются малым потреблением
мощности (десятки нановатт), достаточно
высоким быстродействием (до 10 МГц и
более), высокими помехоустойчивостью
и коэффициентом использования напряжения
источника питания (
).
Их недостатком является большая сложность
изготовления по сравнению с ЛЭ МДП-ТЛ.
Электронные ключи входят в состав многих импульсных устройств. Основу любого электронного ключа составляет активный элемент (полупроводниковый диод, транзистор), работающий в ключевом режиме. Ключевой режим характеризуется двумя состояниями ключа: "Включено" – "Выключено". На рисунке приведены упрощённая схема и временные диаграммы идеального ключа. При разомкнутом ключе
, , при замкнутом ключе , . При этом предполагается, что сопротивление разомкнутого ключа бесконечно велико, а сопротивление равно нулю. |
рис. 1.1. Схема, временные диаграммы тока и выходного напряжения идеального ключа.
падением напряжения на ключе в замкнутом состоянии
;током через ключ в разомкнутом состоянии
;временем перехода ключа из одного состояния в другое (временем переключения)
.Чем меньше значения этих величин, тем выше качество ключа.
2. Диодные ключи
Простейший тип электронных ключей – диодные ключи. В качестве активных элементов в них используются полупроводниковые или электровакуумные диоды.
При положительном входном напряжении диод открыт и ток через него
,где - прямое сопротивление диода.
Выходное напряжение
.
, тогда . При отрицательном входном напряжении ток идет через диод
,
- обратное сопротивление диода.
При этом выходное напряжение
.
Как правило,
и
. При изменении полярности включения диода график функции повернется на угол вокруг начала координат.
 |
рис. 1.2. Схема и передаточная характеристика последовательного диодного ключа с нулевым уровнем включения.
Приведенной выше схеме соответствует нулевой уровень включения (уровень входного напряжения, определяющий отрицание или запирание диода). Для изменении уровня включения в цепь ключа вводят источник напряжения смещения
. В этом случае при диод открыт и , а при - закрыт и . Если изменить полярность источника , то график функции приобретет вид, показанный пунктирной линией. |
рис. 1.3. Схема и передаточная характеристика последовательного диодного ключа с ненулевым уровнем включения.
В качестве источника
часто используют резистивный делитель напряжения, подключенный к общему для электронного устройства источнику питания. Применяя переменный резистор как регулируемый делитель напряжения, можно изменять уровень включения.Диодные ключи не позволяют электрически разделить управляющую и управляемые цепи, что часто требуется на практике. В этих случаях используются транзисторные ключи.
3. Транзисторные ключи
 |
рис. 1.4. Схема и характеристики режима работы ключа на биполярном транзисторе.
Входная (управляющая) цепь здесь отделена от выходной (управляемой) цепи. Транзистор работает в ключевом режиме, характеризуемой двумя состояниями. Первое состояние определяется точкой
на выходных характеристиках транзистора; его называют режимом отсечки. В режиме отсечки ток базы , коллекторный ток равен начальному коллекторному току, а коллекторное напряжение . Режим отсечки реализуется при отрицательных потенциалах базы. Второе состояние определяется точкой и называется режимом насыщения. Он реализуется при положительных потенциалах базы. При этом ток базы определяется в основном сопротивлением резистора и , поскольку сопротивление открытого эмиттерного перехода мало. Коллекторный переход тоже открыт, и ток коллектора , а коллекторное напряжение . Из режима отсечки в режим насыщения транзистор переводится под воздействием положительного входного напряжения. При этом повышению входного напряжения (потенциала базы) соответствует понижение выходного напряжения (потенциала коллектора), и наоборот. Такой ключ называется инвертирующим (инвертором). В рассмотренном транзисторном ключе уровни выходного напряжения, соответствующие режимам отсечки и насыщения стабильны и почти не зависят от температуры. Повторяющий ключ выполняют по схеме эмиттерного повторителя.Время переключения ключей на биполярных транзисторах определяется барьерными емкостями p-n-переходов и процессами накопления и рассасывания неосновных носителей заряда в базе. Для повышения быстродействия и входного сопротивления применяют ключи на полевых транзисторах.
Где находится дверь
роблемы защиты программного обеспечения от пиратского распространения или защиты данных от несанкционированного копирования неизбежно возникают во всем мире, доставляя немало хлопот производителям программ и хранителям конфиденциальных данных. Естественно, решение этих проблем не обходится без дополнительных неудобств, причиняемых рядовым пользователям. В настоящее время все способы защиты ПО или данных можно разделить на две основные группы:
- защита с помощью различных аппаратных ключей (миниатюрных устройств, вставляемых в последовательные, параллельные, USB-порты, PCMCIA-слоты, специальные считывающие устройства и т.д.);
- защита с помощью различных программных ключей и шифрования данных.
Одним из наиболее эффективных и удобных способов защиты является применение именно аппаратных ключей - небольших микроэлектронных устройств, без которых и программа не запустится, и данные не расшифруются.
Принцип работы систем, использующих ключи аппаратной защиты (по крайней мере внешне), приблизительно одинаков: программа обращается к некоему устройству и в ответ получает код, который позволяет ей запустить ту или иную функцию или дешифровать данные. В отсутствие ключа программа либо вообще не функционирует, либо работает в демонстрационном режиме (отключаются какие-либо функциональные возможности, не читаются данные и пр.). Кроме того, подобное устройство само может содержать энергонезависимую память, в которой хранятся данные или фрагменты кода.
Работать с электронными «заглушками» можно как в локальном, так и в сетевом варианте. При использовании сетевого ключа нет необходимости устанавливать локальные ключи на каждое рабочее место. Лицензирование в данном случае осуществляется одним ключом с программного сервера, обрабатывающего запросы защищенных приложений. Например, если на сервер устанавливается ключ и обслуживающий его драйвер (небольшую программу, обслуживающую ключ, удобно регистрировать в Windows NT/2000/XP как сервис, запускаемый при загрузке, а в Windows 95/98/Me как резидентную программу), то любая удаленная программа может запросить с сервера лицензию и только в случае ее получения продолжить работу. Число лицензий для каждого ключа может быть специально задано, и в зависимости от того, на какое количество одновременно запущенных копий рассчитана приобретенная вами программа, она или запустится, или нет. При этом распределение лицензий, как правило, осуществляется по простому принципу: «один компьютер - одна лицензия». Это означает, что если на конкретном компьютере запущено несколько копий приложения, то на это будет отведена всего одна лицензия. Таким образом, здесь налагается ограничение на количество рабочих мест, с которых возможно одновременное использование программы.
К несомненным достоинствам такой методики защиты можно отнести ее простоту и надежность. Кроме того, неискушенных пользователей подобная защита сразу отпугнет от несанкционированных действий. Недостатком такой системы является необходимость устанавливать вместе с программой специальные драйверы для ключа, а сам ключ беречь и при необходимости носить с собой. Кроме того, дополнительное ограничение на этот вид защиты могут налагать наличие или отсутствие необходимого порта или считывателя смарт-карт, а также возможные аппаратные проблемы взаимодействия с другими устройствами, использующими тот же порт для своей работы.
Естественно, защищать свою программу или данные подобным образом следует только в том случае, если их стоимость (или нематериальная ценность) сравнима с ценой ключа аппаратной защиты (даже самый примитивный подобный ключ для параллельного порта стоит около 10 долл.).
Кроме того, правда жизни такова, что говорить об абсолютной защите при любом подходе в принципе не приходится. А для того чтобы приложение невозможно было взломать, пришлось бы полностью исключить какой-либо доступ к нему. Поэтому степень защищенности должна быть адекватна угрозе. Как подсказывает здравый смысл, чем сложнее доступ к приложению или данным, тем менее удобно с ними работать. Грамотно построенная система защиты способна противостоять взлому на том уровне, которому она может быть подвержена, и не более.
Что такое электронный ключ
лектронный ключ - это устройство, предназначенное для защиты программ и данных от несанкционированного использования, копирования и тиражирования. Он представляет собой, как правило, небольшое микроэлектронное устройство, которое имеет два разъема: один из них предназначен для подключения к параллельному или последовательному порту компьютера, а другой служит для подключения принтера, модема или других устройств, работающих с этим портом. При этом ключ не должен влиять на работу порта и должен быть полностью «прозрачным» для подключаемых через него устройств (то есть не должен мешать их нормальной работе). Существуют, впрочем, и другие виды ключей для разных портов и в различном исполнении (внутренние, внешние, в виде брелока, в виде PCMCIA или смарт-карты и т.д.). Ключи могут работать каскадно, когда к одному порту одновременно подключается несколько ключей, в том числе и разных типов. Протокол обмена данными ключа с портом, как правило, динамически изменяется, кодируется и «зашумляется» для защиты от эмуляции.
Многие современные типы ключей оснащены электрически программируемой энергонезависимой памятью. Обычно ключ не имеет встроенных источников питания, полностью пассивен и сохраняет записанную в него информацию при отключении от компьютера. Однако возможны модификации со встроенными часами и автономной батареей питания, что позволяет строить различные модели продажи, аренды, лизинга и лицензирования защищенного программного обеспечения. Интеллектуальные и физические возможности ключа во многом определяются той базой, на основе которой изготовлен ключ.
Исходя из аппаратной базы современные ключи можно подразделить на следующие типы:
- с использованием микросхем энергонезависимой электрически перепрограммируемой памяти (EEPROM);
- построенные на заказных конфигурациях ASIC (Application Specific Integrated Circuit);
- с использованием чипов с памятью или без;
- построенные на базе полнофункциональных микропроцессоров (микроконтроллеров).
По своему внешнему исполнению наиболее популярны ключи, выпускаемые в виде брелоков, для подключения к USB-портам.
Дополнительную информацию по устройству и эксплуатации ключей защиты можно найти на русском Web-сайте (http://www.aladdin.ru/) компании Aladdin Knowledge Systems (http://www.aks.com/) - разработчика системы защиты HASP.
Защита программного обеспечения и данных
аким образом можно защитить приложение при помощи электронного ключа?
Подобный ключ может обеспечить несколько уровней и способов защиты программы и данных. Простейшим методом является автоматическая защита, когда к уже готовым программам посредством специальной утилиты привязывается ключ буквально за несколько щелчков мышью. Однако модуль автозащиты, внедряемый в программу, не может составлять с ней единого целого, поэтому возникает опасность, что хакер сможет разделить модуль автозащиты и приложение.
Более сложные методы базируются на использовании специализированного API, которые поставляют производители электронных ключей разработчикам защищаемых ПО. Функции этого API предназначены для выполнения различных операций по взаимодействию программы с ключом: поиск нужного кода, чтение/запись памяти ключа, запуск аппаратных алгоритмов ключа и преобразование кода и данных приложения с их помощью.
Для дополнительного контроля за распространением ПО электронные ключи предусматривают хранение уникальных номеров - это может быть и регистрационный номер пользователя, и номер версии ПО. Причем систему защиты можно построить таким образом, чтобы с данным ключом могли работать только те приложения, номера версий которых не превышают записанного в ключе значения, а при помощи удаленного программирования можно записывать в это поле новую информацию, что обеспечит обновление только легальным, зарегистрированным пользователям.
Кроме того, ключи могут налагать всевозможные ограничения на использование защищенных приложений, вследствие чего можно ограничивать время использования программ или данных, а также количество запусков приложения или модуля. Для этого в памяти ключа организуется специальный счетчик, значение которого может уменьшаться либо через определенные интервалы времени, либо при каждом запуске приложения. Таким образом можно поставлять демонстрационные или ограниченные версии приложений, а по мере оплаты или изменения условий договора снимать ограничения посредством удаленного программирования ключей.
Http://glasha.zap.to/ всем предлагаются эмуляторы ключей HASP).
Так что если речь идет о программном обеспечении, то для борьбы с пиратством значительно эффективнее наладить хорошую службу технической поддержки, а секретные данные держать в сейфе…
КомпьютерПресс 3"2002
