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 .

Los codificadores más recientes no son codificadores en el sentido estricto de la palabra, sino más bien digitalizadores combinados con máquinas de cifrado. En estos sistemas, la señal original se convierte primero a formato digital, y luego los datos digitales se cifran y se envían. Gracias a los modernos sistemas de clave pública , estos "codificadores" son mucho más seguros que sus predecesores analógicos. Solo este tipo de sistemas se consideran suficientemente seguros para datos confidenciales.

La codificación por inversión de voz puede ser tan simple como invertir las bandas de frecuencia alrededor de un punto estático, o tan compleja como cambiar el punto de inversión de forma aleatoria y en tiempo real, utilizando múltiples bandas. La inversión de voz con una frecuencia fija no ofrece ninguna seguridad y existe software para restaurar la voz original, ^{[ 4 ]} razón por la cual ya no se utiliza para proteger las conversaciones. Sin embargo, la inversión de voz todavía se encuentra en walkie-talkies chinos de gama baja.

Los codificadores utilizados en la televisión por cable están diseñados para prevenir el robo ocasional de señales, no para proporcionar seguridad real. Las primeras versiones de estos dispositivos simplemente invertían un componente importante de la señal de televisión, volviéndolo a invertir en el receptor para su visualización. Los dispositivos posteriores eran solo un poco más complejos: filtraban completamente dicho componente y luego lo añadían analizando otras partes de la señal. En ambos casos, cualquier aficionado con conocimientos básicos podía construir fácilmente el circuito. (Véase Cifrado de televisión ).

Los kits electrónicos para codificar y decodificar señales están disponibles en tiendas especializadas para aficionados. Los entusiastas de los escáneres suelen usarlos para escuchar comunicaciones codificadas en carreras de autos y algunas transmisiones de servicio público. También es común en radios FRS .

El término "scrambling" a veces se usa incorrectamente cuando se quiere decir "jamming" .

En el contexto de la televisión por cable, la decodificación consiste en tomar una señal de video codificada o encriptada , proporcionada por una compañía de televisión por cable para servicios premium , procesada por un codificador y luego transmitida a través de un cable coaxial hasta el hogar, donde un decodificador reprocesa la señal, descodificando así la señal y haciéndola visible en el televisor. Un decodificador es un dispositivo que restaura la imagen y el sonido de un canal codificado.

• Estructura de trama DVB  , codificación de canal y modulación para servicios satelitales de 11/12 GHz (EN 300 421)
• Recomendación V.34 de la UIT-T
• Estación terrestre Intelsat estándar IESS-308
•  Este artículo incorpora material de dominio público de la Norma Federal 1037C . Administración de Servicios Generales . Archivado del original el 22 de enero de 2022. (en apoyo de la norma MIL-STD-188 ).