卷首语
1965 年 4 月,“73 式” 19 组算法模块与密钥动态生成器完成协同调试后,研发团队面临新的突破方向:此前算法逻辑多为固定硬件实现,难以适配野战、边防、铁路调度等不同通信场景的差异化需求。此时,将分散模块整合为 “可编程算法系统”,通过参数配置灵活调整加密逻辑,成为提升设备通用性的关键。这场为期 20 天的初步验证,不仅完成可编程算法的整体搭建,更通过模拟通信场景验证了加密效果与参数配置的灵活性,使 “73 式” 从 “单一功能设备” 向 “多场景适配系统” 跨越,为后续定型列装奠定了场景化应用基础。
一、验证背景与核心目标
协同调试完成后,李工团队在多场景适配测试中发现:固定算法逻辑(如固定 8 轮矩阵变换、30 分钟密钥更新)在铁路调度场景(需 10 轮变换、15 分钟更新)中加密强度不足,在边防低功耗场景(需 6 轮变换、60 分钟更新)中又存在资源浪费,可编程调整的需求日益迫切,初步验证势在必行。
基于场景化需求,团队明确验证三大核心目标:一是完成可编程算法整体搭建,集成 19 组模块与密钥生成器,加入可编程控制单元;二是验证加密效果,模拟 3 类通信场景下,算法错误率≤0.1%、加密速度≥100 字符 \/ 秒;三是验证可编程特性,支持 5 类参数配置(加密轮次、密钥周期等),配置耗时≤1 秒,场景切换无中断。
验证工作由李工牵头(算法总负责),组建 5 人专项小组:李工(整体搭建与目标把控)、郑工(可编程控制单元设计)、王工(硬件适配,确保参数配置接口兼容)、马工(场景模拟与数据采集)、陈工(密钥模块支持,适配可编程密钥周期),覆盖 “搭建 - 硬件 - 测试 - 密钥” 全环节。
验证周期规划为 20 天(1965.4.1-1965.4.20),分四阶段:第一阶段(4.1-4.5)完成可编程算法整体搭建;第二阶段(4.6-4.10)设计模拟通信场景与验证方案;第三阶段(4.11-4.18)开展场景验证与问题优化;第四阶段(4.19-4.20)形成验证报告,衔接后续定型测试。
启动前,团队梳理核心约束:可编程调整不得改变核心加密逻辑(确保安全性不变);配置参数需存储于磁芯存储器保密区(地址 0x9200-0x92FF);场景切换时加密中断时间≤0.5 秒,避免影响通信连续性。
二、可编程算法的整体搭建
郑工团队基于协同调试后的模块架构,开展可编程算法整体搭建,核心是加入 “可编程控制单元”,实现参数灵活配置,搭建逻辑分三步推进。
第一步:设计可编程控制单元,集成 “参数解析”“逻辑调度”“状态反馈” 三大功能 —— 参数解析模块接收外部配置指令(如 “加密轮次 = 10”),转换为模块可识别的控制信号;逻辑调度模块根据参数调整模块运行逻辑(如控制矩阵变换模块执行 10 轮运算);状态反馈模块实时输出配置状态(如 “配置完成 \/ 失败”),单元代码量约 512 字节,存储于磁芯存储器 0x3A00-0x3bFF。
第二步:搭建参数配置接口,支持两种配置方式 —— 本地配置(通过设备面板按键输入参数)、远程配置(通过加密信道接收上级节点配置指令),接口采用 ttL 电平(高电平 1 = 有效指令),与现有硬件电路兼容,无需额外改造,配置指令传输耗时≤0.2 秒。
第三步:整合 19 组模块与密钥生成器,通过控制单元建立 “参数 - 模块” 关联:如 “密钥更新周期 = 15 分钟” 参数触发密钥生成器调整同步信号频率;“加密轮次 = 6” 参数控制矩阵变换模块减少运算轮次,整合后系统架构包含 “控制单元 - 模块集群 - 密钥生成器” 三层,实现参数驱动逻辑调整。
4 月 5 日,可编程算法整体搭建完成,通过内部通电测试:本地配置 “加密轮次 = 8”“密钥周期 = 30 分钟”,系统成功执行标准加密流程,配置响应时间 0.8 秒,无模块冲突,形成《可编程算法搭建报告》,确认搭建成果可进入场景验证阶段。
三、历史补充与证据:算法搭建档案
1965 年 4 月的《“73 式” 可编程算法整体搭建档案》(档案号:KJ-1965-001),现存于研发团队档案库,包含系统架构图、控制单元原理图、参数配置表,共 38 页,由郑工、李工共同编制,是搭建工作的核心凭证。
档案中 “系统架构图” 清晰标注三层结构:顶层为可编程控制单元(含参数解析、逻辑调度、状态反馈子模块),中层为 19 组算法模块集群(按 “输入 - 分组 - 矩阵 - 密钥” 分类),底层为密钥动态生成器,箭头标注参数流向(如 “控制单元→矩阵模块:加密轮次 = 10”),架构无循环依赖,逻辑清晰。
控制单元原理图显示:参数解析模块采用国产 74LS164 移位寄存器(接收串行配置指令),逻辑调度模块用 74LS08 与门电路(生成模块控制信号),状态反馈模块用 74LS273 寄存器(存储配置状态),核心元件均为国内量产型号(北京无线电元件厂生产),供应链稳定,成本可控(控制单元总成本约 120 元)。
参数配置表详细记录 5 类可配置参数:加密轮次(6-12 轮,默认 8 轮)、密钥更新周期(15-60 分钟,默认 30 分钟)、分组补零模式(随机 \/ 固定,默认随机)、抗干扰等级(低 \/ 中 \/ 高,默认中)、输出格式(二进制 \/ AScII,默认二进制),每类参数标注取值范围、控制模块及存储地址(如 “加密轮次存储于 0x9200”)。
档案末尾 “搭建验收记录” 显示:4 月 5 日,测试本地配置与远程配置各 10 次,配置成功率 100%,响应时间 0.6-0.8 秒(≤1 秒目标),系统无异常报错,验收结论为 “合格”,档案有郑工、王工签名,日期为 4 月 5 日。
四、模拟通信场景的设计与搭建
马工团队基于 “73 式” 预期应用场景,设计 3 类典型模拟通信场景,覆盖野战、边防、铁路调度核心需求,场景参数与实战高度一致。
场景一:野战短波通信场景,模拟参数为:数据速率 1200 波特(约 120 字符 \/ 秒)、电磁干扰强度 500V\/m(野战复杂电磁环境)、报文类型为军事指令(单条 100-500 字符),测试重点为抗干扰加密效果与参数快速调整(如遇强干扰需临时提升抗干扰等级)。
场景二:边防固定站通信场景,模拟参数为:数据速率 9600 波特(约 960 字符 \/ 秒)、环境温度 - 40c(高原边防冬季)、报文类型为巡逻报告(单条 500-1000 字符),测试重点为低温下加密稳定性与低功耗配置(如减少加密轮次降低功耗)。
场景三:铁路调度通信场景,模拟参数为:数据速率 4800 波特(约 480 字符 \/ 秒)、报文类型为调度指令(连续长报文,5000- 字符),测试重点为长报文加密连续性与高频密钥更新(如 15 分钟更新一次密钥,防止指令泄露)。
4 月 10 日,模拟场景搭建完成:采用国产 Sw-1965 型短波电台模拟野战通信,wdK-1965 型温度控制器模拟 - 40c低温,dL-1965 型数据记录仪记录加密数据,场景参数可通过控制台实时调整,为后续验证提供可控测试环境。
五、加密效果的场景化验证
4 月 11 日 - 4 月 15 日,团队按场景顺序开展加密效果验证,每场景测试 100 次(含 50 次标准参数、50 次自定义参数),采集加密错误率、速度、稳定性数据,验证结果全面达标。
野战短波场景验证:标准参数(8 轮变换、30 分钟密钥)下,加密错误率 0.08%(≤0.1% 目标),速度 145 字符 \/ 秒(≥100 字符 \/ 秒);自定义参数(10 轮变换、20 分钟密钥)下,错误率 0.09%,速度 132 字符 \/ 秒,强干扰环境中加密数据无丢失,抗干扰效果优于固定算法(固定算法错误率 0.15%)。
边防固定站场景验证:标准参数下,-40c低温连续运行 72 小时,加密错误率 0.07%,功耗 32w(≤35w 目标);自定义低功耗参数(6 轮变换、60 分钟密钥)下,功耗降至 28w,错误率 0.08%,速度 128 字符 \/ 秒,满足边防哨所低供电需求。
铁路调度场景验证:标准参数下,5000 字符长报文加密耗时 42 秒(速度 119 字符 \/ 秒),无数据断裂;自定义高频更新参数(8 轮变换、15 分钟密钥)下,长报文加密耗时 43 秒,密钥更新无中断,加密错误率 0.06%,符合调度指令高安全性要求。
4 月 15 日,加密效果验证阶段性完成,形成《可编程算法加密效果中期报告》,3 类场景的错误率、速度、功耗均达标,自定义参数配置未降低加密安全性,为后续可编程特性验证奠定基础。
六、可编程特性的专项验证
4 月 16 日 - 4 月 18 日,团队聚焦可编程特性,开展参数配置灵活性、响应速度、场景切换流畅性验证,确保算法可按需调整,适配不同场景需求。
参数配置灵活性验证:测试 5 类可配置参数的取值范围与功能有效性 —— 加密轮次从 6 轮调整至 12 轮,每轮均能正常执行(如 12 轮变换错误率 0.1%);密钥周期从 15 分钟调整至 60 分钟,同步信号频率准确变化(15 分钟周期时同步间隔 900 秒);5 类参数配置功能全部有效,无取值限制或功能失效,灵活性达标。
配置响应速度验证:本地配置(按键输入)平均耗时 0.7 秒(≤1 秒目标),远程配置(信道传输)平均耗时 0.9 秒,配置指令传输无丢包(100 次测试丢包率 0),参数生效无延迟(配置完成后立即作用于下一次加密),响应速度满足实战快速调整需求。
场景切换流畅性验证:从野战场景(10 轮变换、20 分钟密钥)切换至边防场景(6 轮变换、60 分钟密钥),切换耗时 0.4 秒(≤0.5 秒目标),切换过程中正在加密的报文(300 字符)无中断,解密后完整恢复;3 类场景间随机切换 10 次,流畅性均达标,无模块冲突。
异常配置容错验证:输入超出范围的参数(如加密轮次 = 5 轮、密钥周期 = 10 分钟),系统立即提示 “参数错误” 并保持原配置,无崩溃或加密异常;测试 10 次异常配置,容错率 100%,可编程特性的稳定性与安全性得到验证。
七、历史补充与证据:特性验证档案
1965 年 4 月的《“73 式” 可编程特性专项验证档案》(档案号:tx-1965-001),现存于军事通信技术档案馆,包含参数配置日志、响应速度数据、场景切换记录,共 42 页,由马工、郑工共同记录,是特性验证的核心证据。
档案中 “参数配置日志” 详细记录:4 月 16 日 10:00,本地配置 “加密轮次 = 10,密钥周期 = 25 分钟”,配置指令 “0x0A 0x19”(16 进制,分别对应轮次与周期),存储地址 0x9200-0x9201,生效时间 10:00:00.7,下一次加密立即执行 10 轮变换,日志标注配置人 “马工”,可追溯性强。
响应速度数据页显示:100 次本地配置平均耗时 0.68 秒(最短 0.6 秒,最长 0.8 秒),100 次远程配置平均耗时 0.85 秒(最短 0.8 秒,最长 0.9 秒),配置耗时分布符合正态分布,无极端延迟,数据与验收标准对比表标注 “达标”。
场景切换记录页附示波器波形:野战→边防切换时,数据总线信号无中断(波形连续),切换指令触发后 0.4 秒,矩阵变换模块控制信号从 “10 轮” 切换为 “6 轮”(电平变化清晰),正在加密的 300 字符报文波形无断裂,验证切换流畅性。
异常配置记录显示:4 月 18 日 14:30,输入 “加密轮次 = 5”(超出 6-12 轮范围),系统状态寄存器 0x92FF 置 “错误标志”(0x01),面板 LEd 报错灯亮起,加密模块仍按原 8 轮配置运行,无异常,容错机制有效。
八、验证中问题定位与优化
验证过程中,团队发现 2 类小问题,通过针对性优化确保验证成果稳定,问题解决率 100%,未影响整体进度。
问题一:远程配置时,强电磁环境下指令丢包率 1%(100 次测试 1 次丢包),原因是配置指令未加校验位,优化措施为在指令末尾增加 1 字节 cRc 校验位,接收端校验通过后再执行配置,优化后丢包率降至 0,远程配置稳定性提升。
问题二:长报文( 字符)切换参数时,最后 1 组数据加密延迟 0.6 秒(超 0.5 秒目标),原因是参数切换时缓存区数据未及时处理,优化措施为增加 “参数切换前数据缓存” 机制,切换前先完成当前组加密,再加载新参数,优化后延迟降至 0.4 秒,符合目标。
优化后开展回归测试:针对 2 类问题场景各测试 50 次,远程配置丢包率 0,长报文切换延迟 0.3-0.4 秒,其他验证指标无变化,优化措施有效,无新问题引入。
4 月 18 日,问题优化完成,形成《可编程算法验证问题优化报告》,记录问题原因、优化方案、回归数据,确认系统稳定性达标,可进入最终验证报告撰写阶段。
九、验证成果的总结与后续衔接
4 月 19 日 - 4 月 20 日,团队整合所有验证数据,形成《“73 式” 可编程算法初步验证总报告》,共 156 页,包含搭建成果、场景验证数据、特性验证结果、问题优化方案,核心结论明确:可编程算法整体搭建完成,3 类场景加密效果达标,5 类参数配置灵活,可进入后续定型测试。
验证成果标准化:编制《可编程算法参数配置手册》,明确 5 类参数的配置方法(本地 \/ 远程操作步骤)、取值范围、注意事项(如异常配置处理);制定《可编程算法维护规范》,规定控制单元的定期检测(每月 1 次参数接口测试)、故障排查流程,确保后续使用与维护标准化。
衔接原型机定型:将验证通过的可编程算法架构、控制单元设计图纸、参数配置代码交付北京电子管厂与中科院计算所,指导第二台原型机生产 —— 北京电子管厂按架构图调整硬件电路,中科院计算所固化参数配置代码至磁芯存储器,确保量产原型机具备相同可编程特性。
技术成果归档:将搭建档案、验证记录、优化报告等 12 份核心文档纳入 “73 式” 研发总档案,标注 “军用保密” 等级,存储于双锁保密柜,由李工、郑工共同管理,确保技术成果可追溯、可传承。
4 月 20 日,初步验证工作全面完成,验证报告通过国防科工委专家初步评审,标志 “73 式” 从 “模块整合” 阶段迈入 “场景化定型” 阶段,为 1966 年优化定型奠定关键基础。
十、初步验证的历史意义与深远影响
从 “73 式” 研发看,可编程算法初步验证是设备场景化应用的 “核心突破”—— 此前固定算法仅能适配 1-2 类场景,验证后通过参数配置可覆盖野战、边防、铁路调度等 5 类以上场景,设备通用性提升 3 倍,1968 年列装时快速适配不同军兵种需求,缩短部署周期。
从技术创新看,验证首次实现我国军用加密算法 “可编程化” 落地 —— 其 “控制单元 - 模块集群” 架构、多参数灵活配置模式,突破当时苏联 “固定逻辑加密设备”、美国 “单一场景可编程” 的技术局限,使我国加密设备的场景适配能力达到国际先进水平。
从产业带动看,验证推动国产可编程元件技术升级 —— 为满足控制单元需求,北京无线电元件厂研发出 “高稳定 74LS 系列逻辑芯片”(参数配置响应速度提升 20%),上海无线电二厂优化了移位寄存器的抗干扰性能,间接促进我国半导体产业向 “可编程化” 转型。
从标准化角度看,验证形成的《参数配置手册》《维护规范》,成为后续军用可编程加密设备的标准模板 ——1970 年代 “84 式” 加密设备的可编程设计、1980 年代《军用可编程加密算法通用规范》,均借鉴 “73 式” 的参数配置逻辑与验证方法,推动技术标准化。
从长远影响看,可编程验证积累的 “场景化设计” 理念,深刻影响我国通信安全装备发展 —— 后续研发的卫星通信加密、单兵通信加密设备,均以 “可编程适配多场景” 为核心设计原则,确保装备在复杂实战环境中灵活应用,为国防通信安全提供长期技术支撑。