Программно-аппаратное шифровальное (криптографическое) средство защиты фискальных данных

Область техники.
Заявляемое техническое решение относится к области вычислительной техники, а именно к средствам защиты и контроля подлинности (целостности) электронно–вычислительных устройств и средствам для их реализации.
Уровень техники.
Из патента РФ № 191278 на полезную модель, МПК H04L9/00, G07G1/12, опуб. 31.07.2019, (прототип), известен криптографический фискальный накопитель, который реализован в отдельном защищенном корпусе с разъемом для реализации канала обмена с ККТ (контрольнокассовой техникой) по протоколу I2C, позволяющий через контакты разъема подавать внешнее питание. Внутри корпуса размещены последовательно соединенные по внутренней шине управляющий микроконтроллер, энергонезависимая фискальная память, криптографический сопроцессор и часы реального времени, связанные с источником резервного питания.
Недостатком прототипа является недостаточный уровень защиты фискальных данных при колебаниях внешнего питания.
Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении или использовании технического решения является необходимость обеспечения возможности выполнения критически важных операций (обеспечение целостности и достоверности фискальных документов при их записи в энергонезависимую память, передача и верификация фискальных документов, направляемых/получаемых через канал информационного обмена ККТ и т.д.), т.е. операций, которые невозможно прервать мгновенно и необходимо завершить до момента выхода питающего напряжения программно-аппаратного шифровального  средства защиты фискальных данных за границы допустимого диапазона или его прерывания. Кроме того, необходимо расширить функционал ранее известных устройств.
Раскрытие заявляемого технического решения.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое техническое решение, заключается в повышении уровня защиты фискальных данных и надёжности работы программно-аппаратного шифровального средства защиты фискальных данных.
Сущность заявленного технического решения состоит в том, что программно-аппаратное шифровальное  средство защиты фискальных данных содержит легкосъёмный защищенный от несанкционированного вскрытия корпус с интерфейсным разъёмом для реализации информационного обмена между центральным процессором программно-аппаратного шифровального  средства защиты фискальных данных и контрольно-кассовой техникой, осуществляющей информационный обмен с налоговыми органами, операторами фискальных данных и информационными системами маркировки. При этом центральный процессор содержит часы реального времени и соединён с криптографическим процессором и энергонезависимой памятью. Отличается тем, что содержит блок конденсаторов с внешним питанием через интерфейсный разъем. При этом блок конденсаторов соединён с компаратором, который имеет обратную связь с центральным процессором. Кроме того, выход компаратора соединен со входом стабилизатора питания, выход стабилизатора питания соединен со входами криптографического процессора, энергонезависимой памяти и центрального процессора. При этом центральный процессор соединён с возможностью передачи сигнала обратной связи «ASP» с компаратором. При этом поступая через интерфейсный разъём, внешнее напряжение питания подаётся на блок конденсаторов, который сглаживает низкочастотные колебания внешнего напряжения и служит аккумулятором энергии; после блока конденсаторов сглаженное входное напряжение подаётся на компаратор, который предназначен для контроля за нижним 3,0 В и верхним 6,8 В порогами входного напряжения, в пределах которых стабилизатор питания работает в «комфортной зоне». При выходе входного питающего напряжения за указанные пороги компаратор вырабатывает сигнал прерывания, и уровень сигнала «ASP» меняет своё значение. Сигнал «ASP» поступает на вход центрального процессора. Любое изменение значения на входе «ASP» переводит центральный процессор в режим прекращения всех операций. Для обеспечения завершения непрерываемых операций центральный процессор за счет энергии, накопленной в блоке конденсаторов, завершает все непрерываемые операции с криптографическим процессором, энергонезависимой памятью, переводит криптографический процессор, энергонезависимую память и самого себя в режим прекращения выполнения всех операций и с минимальным энергопотреблением переходит на питание от батареи резервного питания.
Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающих достижение заявленного технического результата.
Автором заявленного технического решения изготовлен опытный образец этого решения, испытания которого подтвердили достижение технического результата.
Краткое описание чертежей.
На фигуре 1 показана принципиальная схема устройства.
Перечень ссылочных обозначений:
1. программно-аппаратное шифровальное (криптографическое) средство защиты фискальных данных (СКЗФД);
2. интерфейсный разъём;
3. блок конденсаторов;
4. компаратор;
5. стабилизатор питания;
6. центральный процессор;
7. часы реального времени (энергонезависимый таймер);
8. криптографический процессор;
9. энергонезависимая память;
10. батарея резервного питания;
11. контрольно-кассовая техника,
12. оператор фискальных данных,
13. оператор информационных систем маркировки, 1
14. налоговые органы.
Осуществление технического решения.
Программно-аппаратное шифровальное (криптографическое) средство защиты фискальных данных СКЗФД (1) устанавливается в контрольнокассовую технику (11) и содержит внутренний интерфейсный разъём (2), посредством которого осуществляется информационный обмен между контрольно-кассовой техникой ККТ (11), которая в свою очередь связывается с налоговыми органами (14), операторами фискальных данных (12) и оператором информационной системы маркировки (13), через который проходят информационные каналы обмена с центральным процессором (6) и подаётся внешнее питание на блок конденсаторов (3). Последний в свою очередь соединён с компаратором (4), с которого напряжение поступает на стабилизатор питания (5), который формирует выходное напряжение в заданном диапазоне и обеспечивает подачу стабилизированного напряжения на криптографический процессор (8), на энергонезависимую память (9) и центральный процессор (6). Последний в свою очередь имеет в своём составе часы реального времени (7), соединён с криптографическим процессором (8), с энергонезависимой памятью (9), а также соединён с возможностью передачи сигнала обратной связи ASP с компаратором (4). СКЗФД (1) выполнен в виде отдельного съёмного модуля в своём собственном опломбированном корпусе, исключающем факт сокрытия не
санкционируемого вскрытия (посредством установки саморазрушающегося стикера, голографической наклейки и прочее), с батареей резервного питания (10) и часами реального времени (энергонезависимым таймером) (7). При этом СКЗФД (1) может находиться как в корпусе ККТ (11), так и размещаться вне корпуса ККТ (11). Каналы информационного обмена с ККТ
(11) выполнены по стандарту UART и (или) I2C.
СКЗФД (1) отвечает требованиям действующего законодательства РФ в области защиты информации, фискальных данных и порядка применения ККТ (11).
Примеры конкретного выполнения.
Пример 1. СКЗФД (1) обеспечивает реализацию функций шифрования и расшифрования фискальных документов, передаваемых между ККТ (11), налоговыми органами (14), оператором фискальных данных (12) и (или) оператором информационных систем маркировки (13).
Пример 2. СКЗФД (1) обеспечивает реализацию возможности информационного обмена как с налоговыми органами (14), операторами фискальных данных (12), так и с операторами информационных систем маркировки (13).
Реализация заявляемого технического решения не ограничивается приведенными выше примерами.
.
Описание работы
Для устойчивой работы современных микропроцессорных систем необходимо стабилизированной питание в диапазоне от 3,0В до 3,6В. Внезапный выход питающего напряжения за данный диапазон приводит к непредсказуемым последствиям, которые могут проявляться в потере части или всей накопленной информации, ошибочным записям, «зависанию», сбоям, прекращению работы, вплоть до выхода программно-аппаратного шифровального средства защиты фискальных данных из строя.
Особенность представленного технического решения заключается в том, что внешнее питание для устройства может быть нестабилизированным и находиться в более широком диапазоне напряжений, от 3,0В до 6,8В. Поступая через интерфейсный разъём (2) внешнее напряжение питания подаётся на блок конденсаторов (3), который сглаживает низкочастотные колебания внешнего напряжения и служит своеобразным аккумулятором энергии. После блока конденсаторов (3) сглаженное входное напряжение подаётся на компаратор (4), который предназначен для контроля за нижним 3,0В и верхним 6,8В порогами входного напряжения, в пределах которых стабилизатор питания (5) работает в «комфортной зоне». При выходе входного питающего напряжения за указанные пороги, компаратор (4) вырабатывает сигнал прерывания и уровень сигнала «ASP» меняет своё значение (переключается из логического нуля в логическую единицу или наоборот).  Сигнал «ASP» поступает на вход центрального процессора (6). Любое переключение (изменение значения) на входе «ASP» переводит центральный процессор (6) в режим прекращения всех операций. Для обеспечения завершения непрерываемых операций центральный процессор (6) за счет энергии, накопленной в блоке конденсаторов (3), завершает все непрерываемые операции с криптографическим процессором (8), энергонезависимой памятью (9), переводит криптографический процессор (8), энергонезависимую память (9) и самого себя в режим прекращения выполнения всех операций (высокий импеданс на всех шинах), и с минимальным энергопотреблением переходит на питание от батареи резервного питания (10).  Такой режим работы позволяет не расходовать энергию батареи резервного питания (10) при наличии внешнего питания в заданном диапазоне, успешно завершать непрерываемые операции, переводить центральный процессор (6) и криптографический процессор (8), энергонезависимую память (9) в режим прекращения всех операций (состояние «выключено») во избежание порчи критически важной информации и проявления прочих нештатных ситуаций, что значительно повышает надёжность работы устройства в целом. При этом обеспечивается возможность завершения операций при проведении процедуры шифрования сообщений для налоговых органов (14), операторов фискальных данных (12) и информационной системы маркировки (13), так как прерывание операции
шифрования  может  привести  к  порче  информации  и  сбоям  в
криптографической части программно-аппаратного шифровального средства защиты фискальных данных.
Промышленная применимость.
Заявляемое техническое решение реализовано с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов и найдет широкое применение на предприятиях торговли и в сфере услуг населению.