Scrambler

En telecomunicaciones , un codificador es un dispositivo que transpone o invierte señales, o bien codifica un mensaje en el lado del emisor, para que resulte ininteligible para un receptor que no disponga de un dispositivo de decodificación configurado adecuadamente. Mientras que el cifrado se refiere generalmente a operaciones realizadas en el dominio digital , el codificador se refiere a operaciones realizadas en el dominio analógico . El codificador se logra añadiendo componentes a la señal original o modificando algún componente importante de la misma para dificultar su extracción. Ejemplos de esto último incluyen la eliminación o modificación de pulsos de sincronización vertical u horizontal en señales de televisión; los televisores no podrán mostrar una imagen a partir de dicha señal. Algunos codificadores modernos son en realidad dispositivos de cifrado, cuyo nombre se mantiene debido a las similitudes en su uso, más que a su funcionamiento interno.

En telecomunicaciones y grabación , un codificador (también conocido como aleatorizador ) es un dispositivo que manipula un flujo de datos antes de su transmisión. Estas manipulaciones se revierten mediante un decodificador en el receptor. El codificador se utiliza ampliamente en comunicaciones por satélite , radio y módems PSTN . Puede colocarse justo antes de un codificador FEC o después, justo antes de la modulación o el código de línea . En este contexto, el codificador no tiene relación con el cifrado, ya que su objetivo no es hacer que el mensaje sea ininteligible, sino dotar a los datos transmitidos de propiedades útiles para la ingeniería.

Un codificador reemplaza secuencias (denominadas secuencias de blanqueamiento ) con otras secuencias sin eliminar las secuencias no deseadas, lo que altera la probabilidad de aparición de secuencias problemáticas. No es infalible, ya que existen secuencias de entrada que generan secuencias de salida periódicas no deseadas, compuestas solo por ceros, solo por unos u otras secuencias de salida no deseadas. Por lo tanto, un codificador no es un buen sustituto de un código de línea , que, mediante un paso de codificación, elimina las secuencias no deseadas.

Un generador de números aleatorios (o aleatorizador) puede ser:

1. Un algoritmo que convierte una cadena de entrada en una cadena de salida aparentemente aleatoria de la misma longitud (por ejemplo, seleccionando bits de forma pseudoaleatoria para invertir), evitando así largas secuencias de bits del mismo valor; en este contexto, a un generador aleatorio también se le denomina codificador.
2. Una fuente analógica o digital de bits de salida impredecibles (es decir, de alta entropía), imparciales y generalmente independientes (es decir, aleatorios). Un generador verdaderamente aleatorio puede utilizarse para alimentar un generador de números pseudoaleatorios determinista (más práctico) , que extiende el valor de la semilla aleatoria .

Existen dos razones principales por las que se utiliza el cifrado:

• Permite una recuperación de sincronización precisa en el equipo receptor sin recurrir a la codificación de línea redundante. Facilita el funcionamiento de un circuito de recuperación de sincronización (véase también recuperación de reloj ), un control automático de ganancia y otros circuitos adaptativos del receptor (eliminando secuencias largas compuestas únicamente por '0' o '1').
• Para la dispersión de energía en la portadora, se reduce la interferencia de señal entre portadoras . Elimina la dependencia del espectro de potencia de una señal con respecto a los datos transmitidos, lo que permite una mayor dispersión para cumplir con los requisitos de densidad espectral de potencia máxima (ya que si la potencia se concentra en una banda de frecuencia estrecha, puede interferir con los canales adyacentes debido a la intermodulación (también conocida como modulación cruzada) causada por las no linealidades del tracto receptor).

Los codificadores son componentes esenciales de los estándares de los sistemas de capa física, además de la codificación y modulación entrelazadas . Generalmente se definen en función de los registros de desplazamiento con retroalimentación lineal (LFSR) debido a sus buenas propiedades estadísticas y facilidad de implementación en hardware.

Es común que los organismos de estándares de la capa física se refieran al cifrado de capa inferior (capa física y capa de enlace ) también como codificación. ^{[ 1 ] [ 2 ]} Esto bien puede deberse a que los mecanismos (tradicionales) empleados también se basan en registros de desplazamiento con retroalimentación.

Algunos estándares para la televisión digital , como DVB-CA y MPE , se refieren al cifrado en la capa de enlace como codificación.

Los primeros codificadores de voz se inventaron en los Laboratorios Bell justo antes de la Segunda Guerra Mundial . Estos aparatos consistían en componentes electrónicos capaces de mezclar dos señales o, alternativamente, "restar" una de ellas. Las dos señales provenían de un teléfono y un tocadiscos . Se fabricaba un par de discos idénticos, cada uno con la misma grabación de ruido . La grabación se reproducía en el teléfono y la señal mezclada se enviaba por el cable . El ruido se eliminaba en el otro extremo mediante el disco correspondiente, dejando intacta la señal de voz original . Quienes interceptaran la comunicación solo oirían la señal con ruido, sin poder entender la voz .

Uno de ellos, ^{[ 3 ]} utilizado (entre otras funciones) para conversaciones telefónicas entre Winston Churchill y Franklin D. Roosevelt, fue interceptado y descifrado por los alemanes . Al menos un ingeniero alemán había trabajado en Bell Labs antes de la guerra y desarrolló un método para descifrarlos. Las versiones posteriores eran lo suficientemente diferentes como para que el equipo alemán no pudiera descifrarlas. Las primeras versiones se conocían como "A-3" (de AT&T Corporation ). Un dispositivo independiente llamado SIGSALY se utilizaba para comunicaciones de voz de alto nivel.

El ruido se generaba mediante discos de vinilo de gran tamaño , fabricados en pares, que se enviaban según se necesitaban y se destruían tras su uso. Este sistema funcionaba, pero resultaba sumamente engorroso. Lograr la sincronización de ambos discos era complicado. La electrónica de la posguerra facilitó enormemente el uso de estos sistemas al generar ruido pseudoaleatorio a partir de un breve tono de entrada. Para su funcionamiento, la persona que llamaba reproducía un tono en el teléfono, y ambas unidades de codificación captaban la señal y se sincronizaban con ella. Sin embargo, esto ofrecía una seguridad limitada, ya que cualquier persona con conocimientos básicos de circuitos electrónicos podía fabricar un dispositivo con una configuración lo suficientemente similar como para interceptar las comunicaciones.

Fue la necesidad de sincronizar los codificadores lo que le sugirió a James H. Ellis la idea del cifrado no secreto , que finalmente condujo a la invención tanto del algoritmo de cifrado RSA como del intercambio de claves Diffie-Hellman mucho antes de que Rivest , Shamir y Adleman , o Diffie y Hellman , los reinventaran públicamente .

The latest scramblers are not scramblers in the truest sense of the word, but rather digitizers combined with encryption machines. In these systems the original signal is first converted into digital form, and then the digital data is encrypted and sent. Using modern public-key systems, these "scramblers" are much more secure than their earlier analog counterparts. Only these types of systems are considered secure enough for sensitive data.

Voice inversion scrambling can be as simple as inverting the frequency bands around a static point to various complex methods of changing the inversion point randomly and in real time and using multiple bands. Voice inversion with a fixed frequency offers no security at all and software is available to restore the original voice,^[4] which is why it is no longer used to protect conversations today. However, voice inversion is still found in low-end Chinese walkie talkies.

The "scramblers" used in cable television are designed to prevent casual signal theft, not to provide any real security. Early versions of these devices simply "inverted" one important component of the TV signal, re-inverting it at the client end for display. Later devices were only slightly more complex, filtering out that component entirely and then adding it by examining other portions of the signal. In both cases the circuitry could be easily built by any reasonably knowledgeable hobbyist. (see Television encryption.)

Electronic kits for scrambling and descrambling are available from hobbyist suppliers. Scanner enthusiasts often use them to listen in to scrambled communications at car races and some public-service transmissions. It is also common in FRS radios.

The term "scrambling" is sometimes incorrectly used when jamming is meant.

Descramble in cable television context is the act of taking a scrambled or encrypted video signal that has been provided by a cable television company for premium television services, processed by a scrambler and then supplied over a coaxial cable and delivered to the household where a set-top box reprocesses the signal, thus descrambling it and making it available for viewing on the television set. A descrambler is a device that restores the picture and sound of a scrambled channel.

• DVB framing structure, channel coding and modulation for 11/12 GHz satellite services (EN 300 421)
• V.34 ITU-T recommendation
• Intelsat Earth Station Standard IESS-308
•  This article incorporates public domain material from Federal Standard 1037C. General Services Administration. Archived from the original on 2022-01-22. (in support of MIL-STD-188).