DE2543880A1

DE2543880A1 - Anordnung zum verschluesseln und entschluesseln einer nachricht

Info

Publication number: DE2543880A1
Application number: DE19752543880
Authority: DE
Inventors: Sven Kruse Johansson Torild
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1974-10-17
Filing date: 1975-10-01
Publication date: 1976-04-22
Also published as: FR2288428A1; FR2288428B1; GB1511543A; SE385644B; DE2543880B2; CH599724A5; SE7413087L; US4058673A; NL7511954A

Description

Telefonaktlebolaget L M Ericsson, Stockholm/Schweden

Anordnung zum Verschlüsseln und Entschlüsseln einer Nachricht

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Verschlüsseln und Entschlüsseln einer Nachricht, bei der durch Abtasten von N-Speicherfeldern mittels Zykluslängenzählern erhaltene Intern-Schlüsselinformation kombiniert zur Erzeugung einer verschlüsselten Folge verwendet wird.

Die schnelle Entwicklung auf dem Gebiet der Datenverarbeitung während der letzten Jahre bietet dem Kryptoanalytiker die Möglichkeit/ verschlüsselte Nachrichten extrem schnell statistisch zu behandeln, was dazu geführt hat, daß Verschlüsselungssysteme, die früher als sicher galten, nunmehr durch Kryptoanalyse angegangen werden können. Diese Tatsache hat die Erfordernisse bezüglich der Widerstandsfähigkeit von Verschlüsselungssystemen gegen die Anwendung von Kryptoanalyse beträchtlich verschärft.

Um diese verschärften Erfordernisse zu erfüllen, wurden die Verschlüsselungssysteme immer komplizierter, was zu einer beträchtlichen Erhöhung der Kosten für Verschlüsselungsausrüstungen führte.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anordnung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die in Verbindung mit bekannten Verschlüsselungssystemen eingesetzt werden kann und die eine beträchtliche Erhöhung der Widerstandsfähigkeit dieser Verschlüsselungssysteme gegen Anwendung von Kryptoanalyse ermöglichen.

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Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung der eingangs beschriebenen Art gelöst/ die gemäß der Erfindung gekennzeichnet ist durch η-Speicher auf der Sender- und der Empfängerseite mit N-Speicherfeidern, und zwar eines für jeden Zykluslängenzähler, und zur Auswahl von Intern-Schlüsselinformation durch Wahl von Speicherfeldern aus verschiedenen Speichern in Abhängigkeit von Auswahlinformation aus einer Steuervorrichtung eingerichtete Schalter, die auf der Senderseite zur Beeinflussung durch auf dieser Seite erzeugte Schaltdaten und auf der Empfängerseite zur Beeinflussung durch zum Empfänger übertragene Schaltdaten eingerichtet sind.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein allgemeines, bei bekannten Verschlüsselungssystemen verwendetes Prinzip;

Fig. 2 ein bei der erfindungsgemäßen Anordnung verwendetes S pe i ehe rmus te r;

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Anordnung; und

Fig. 4 eine Steuervorrichtung für eine erfindungsgemäße Anordnung.

Fig. 1 zeigt ein allgemeines Prinzip, das bei einer großen Anzahl von bekannten Verschlüsselungssystemen angewendet wird. Eine Anzahl von Umlaufzählern R- ... R_n sind so verbunden, daß sie bis zu einem bestimmten Wert zählen, der einer Zykluslänge entspricht, wonach das Zählen von null an erneut beginnt. Die Zykluslängen der verschiedenen Zähler werden so gewählt, daß sie in Bezug aufeinander Primzahlen sind, d.h. sie besitzen keinen gemeinsamen Faktor. Die Zykluslängenzähler werden schrittweise in Vorwärtsrichtung mit derselben Geschwindigkeit aus den

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Anfangsstellungen heraus gesteuert, die durch sogenannte Außen-Schlüsselinformation definiert sind. Diese Information wird in gleicher Weise auf der Senderseite wie auf der Empfängerseite eingegeben, so daß die entsprechenden Zykluslangenzahler auf der Senderseite und auf der Empfängerseite jeweils von denselben Anfangsstellungen aus beginnen und dann synchron laufen. Die Anzahl der Schritte, die erforderlich sind, bis alle Zykluslängenzähler sich in ihren jeweiligen Anfangsstellungen befinden, ist gleich dem Produkt aller Zykluslängen und liegt gewöhnlich in der Größenordnung von 10 - 10 .

Mit jedem der Zykluslängenzähler sind Datenwähler DS. - DS_n verbunden. Der Datenwähler DS₁ wird mit Information aus einem bestimmten Feld A-. in einem Speicher beliefert, beispielsweise eine Reihe aus einer Lochkarte oder ein bestimmtes Feld eines elektronischen Speichers. Die anderen Datenwähler werden mit Information aus anderen Speicherfeldern A~ - A^ beliefert. Die den Datenwählern zugeführte Information wird als interne Schlüsselinformation bezeichnet. Die Zykluslängenzähler adressieren jeder jeweils ein Bit in ihrem Speicherfeld, und die so gewählten Bits werden einer Lcgikeinheit LD zugeführt. Durch verschiedene Logikfunktionen in der Logikeinheit bzw. an deren Ausgang erhält man eines oder mehrere Bits einer Ziffernserie, die zur Verschlüsselung oder Entschlüsselung in an sich bekannter Weise eingesetzt werden. Es ist unnötig, die Auslegung der Logikeinheit in weiteren Einzelheiten zu beschreiben, da sie für verschiedene Verschlüsselungssysteme verschieden ausgelegt werden kann und die Erfindung unabhängig von der Auslegung der Logikeinheit angewendet werden kann.

Fig. 2 zeigt schematisch η-Speicher ML - M . Diese können beispielsweise aus verschiedenen elektronischen Speichern bestehen, verschiedenen Teilen desselben elektronischen Speichers, verschiedenen Lochkarten oder Lochstreifen, oder auch verschiedenen ,Teilen derselben Lochkarte bzw desselben Lochstreifens, im

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folgenden sollen sie als "verschiedene Speicher" bezeichnet werden. Jeder Speicher ist in verschiedene Speicherfeider aufgeteilt, beisjielsweise M₁ in die Speicherfelder A₁₁- A_n... Wenn M₁ eine Lochkarte ist, so können die Speicherfelder A₁₁ -A_n... beispielsweise aus N-Reihen der Lochkarte bestehen.

Die Anordnung nach Fig. 3 umfaßt N-Zykluslängenzähler R₁ - P„. Jeder Zähler liefert Steuersignale zu n-Datenwählern DS; R₁ an DS₁₁ - DS₁ , R₂ an DS₃₁ - DS₂ usw. Auf der Grundlage der Steuersignale aus den Zykluslängenzählern wählt jeder Datenwähler jeweils ein Bit aus dem Speicherfeld aus, dem es zugeordnet ist (siehe Figuren 2 und 3).

Die Datenwähler, die von denselben Zykluslängenzählern gesteuert werden, beispielsweise R₁, weisen mit einem Schalter, beispielsweise S₁, verbundene Ausgänge auf. Jeder Schalter wird beliefert, indem Information von einer Steuervorrichtung SA ausgewählt wird, deren Funktionsweise später beschrieben werden soll. Durch die Wahl der dem Schalter S₁ zugeführten Information kann ein Ausgang eines erforderlichen Datenwählers DS₁₁ ... DS₁ ausgewählt werden und zum Ausgang U₁ des Schalters S₁ geleitet werden. Dies bedeutet, daß ein Ausgangssignal aus einer erforderlichen Lochkarte, einem Speicher oder Unterspeicher ausgewählt werden kann und der darauffolgenden Logikeinheit (LD in Fig. 1) zugeführt werden kann, der ebenfalls die Signale U₁ bis U_n zugeführt werden.

Die Steuervorrichtung SA erhält Steuerdaten von einem Eingang KD. Die Steuerdaten können aus speziellen Charakteren oder Charakterkombinationen bestehen, die in geeigneter Weise in den Klartext eingefügt werden, der zur Verschlüsselung auf der Senderseite zugeführt wird und nach der Entschlüsselung auf der Empfängerseite empfangen wird. Die Steuervorrichtung SA umfaßt Koinzidenzschaltungen, die auf spezielle Charakterkombinationen ansprechen, die am Eingang auftreten. Wenn eine derartige

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Charakterkoitibination auftritt, so wird die Steuervorrichtung
SA, die ein Kodierer sein kann, so gesetzt, daß ihre Ausgänge
eine Wahlinformation liefern, die der Charakterkombination für die jeweiligen Schalter S₁ - S„ entspricht, und es ergibt sich eine Steuerwahl desjenigen Datenwählers DS₁₁ - DS₁ ,dessen Ausgang mit U^ verbunden werden soll, ferner eine Wahl desjenigen Datenwählers DSp₁ - DS_2n^ dessen Ausgang mit U~ verbunden werden soll usw.

In welcher Weise verschiedene der Steuervorrichtung SA zugeführte Charaktere oder Charakterkombinationen die Wahl der Information beeinflussen, die S₁ - S„ zugeführt wird und dadurch die Wahl eines Datenwählers beeinflußt, ist eine Frage der
Programmierung. Fig. 4 zeigt eine aus einer großen Anzahl von
möglichen Ausführungsformen der Steuervorrichtung SA, die sowohl zur Verschlüsselung als auch zur Entschlüsselung verwendet wird. An ihren Eingang KD werden Signale im Klartext oder entschlüsselte Signale geführt. K ist eine Koinzidenzschaltung, die von einem vorbestimmten Charakter oder einer Charakterkombihation
beeinflufib ist, und wenn dies auftritt, so erzeugt es ein Ausgangssignal, das ein Flip-Flop V₁ auf 1 stellt. Letzteres liefert ein Signal an einen Zähler R und setzt ihn auf einen vorbestimmten Wert, der der Anzahl von Stufen in einem Schieberegister SR entspricht. Während der Zeit, in der V₁ auf 1 gesetzt ist, werden Taktimpulse von einem Eingang B an eine UND-Torschaltung O₁ und an einen Zähler R sowie zum Schieberegister SR geführt.

Der Zähler wird schrittweise nach unten gesteuert, und wenn sein Inhalt dem Nullwert entspricht, so wird V₁ auf Null gesetzt. Dabei wird die UND-Torschaltung O₁ gesperrt, V₁ bleibt auf 0 gesetzt und die Zufuhr von Daten zu dem Schieberegister hört auf. Der
Inhalt des Schieberegisters SR wird verwendet, um Auswahlinformation an die Schalter S₁ - S„ zu geben. Die Menge an Information, die auf den speziellen Charakter bzw. die spezielle Charak-

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terkombination folgt, welche von der Koinzidenzschaltung K ermittelt wurde, bestimmt die Länge des Schieberegisters SR und die Anzahl der Variationsmöglichkeiten, die im Hinblick auf die Wahl von U₁ - U_n aus verschiedenen Speichern erhalten werden können. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist es beispielsweise möglich, N = 10 und η = 4 zu setzen. Dies impliziert, daß die Anzahl der Zyklen gleich 10 ist und daß die Information zu jedem Zyklus aus vier verschiedenen Speichern entnommen werden kann. Jeder Schalter erhält eine Speicherinformation von 2 Bits. Wenn das Schieberegister SR in Fig. 4 eine Länge von 20 Stufen aufweist, so kann jeder Schalter unabhängig von den anderen gesteuert werden. Im einfachsten Falle können alle Schalter von demselben Bit in der Steuervorrichtung SA gesteuert werden.

Es wurde bisher angenommen, daß die Schaltung zwischen verschiedenen elektronischen Speichern, Speicherteilen oder Lochkarten zwischen Datenwählern und der Logikeinheit (LD in Fig. 1) ausgeführt wird. In bestimmten Fällen kann es unter praktischen Gesichtspunkten vorteilhaft sein, die Schalter in der Logikeinheit anzuordnen, wodurch eine Reduzierung der Anzahl der elektronischen Schalter möglich wird.

Dies hängt von der Auslegung der Logikeinheit bei verschiedenen Verschlüsselungssystemen ab.

Bei normaler Datenübertragung zwischen verschiedenen Anschlüssen werden häufig spezielle Steuercharaktere verwendet, um Befehle zum Verbinden oder Abschalten des Empfängeranschlusses auszugeben. Bei verschlüsselter Übertragung werden ebenfalls spezielle Steuercharaktere verwendet, um die Verschlüsselungsgeräte anzuschließen oder abzuschalten. Die Steuercharaktere, die verwendet werden, um Befehle zum Anschließen oder Abschalten der Verschlüsselungsgeräte auszugeben (Übergang von Übertragung im Klartext zur Verschlüsselung), werden gewöhnlich von Außen-

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Schlüsselinformation gefolgt, die die Anfangsstellungen der Zykluslängenzähler bestimmt. Diese im Klartext übertragenen Steuercharaktere werden in geeigneter Weise verwendet, um die Schalter auf eine vorbestimmte Stellung zu setzen. Die übrigen Steuercharaktere werden in verschlüsselter Form übertragen. Dies bedeutet, daß ein Kryptoanalytiker, der nur Zugang zu einer verschlüsselten Information besitzt, nicht ausfindig machen kann, wann die Steuercharaktere ankommen, d.h. wann die Intern-Schlüsse!information vollständig oder teilweise geändert werden muß. Dies bedeutet eine beträchtliche Vergrößerung der Widerstandsfähigkeit des Verschlüsselungssystems gegen Kryptoanalyse.

Auf die Steuercharaktere, die in verschlüsselter Form übertragen werden und Befehl zum Ändern der Intern-Schlüsselinformation geben, können, müssen jedoch nicht notwendigerweise Außen-Schlüsselinformation folgen. Im letzteren Fall erhält man einen schnelleren Schaltvorgang.

Steuercharaktere, die dazu bestimmt sind, eine Änderung der Intern-Schlüsselinformation zu befehlen, können getrennt auf der Senderseite eingefügt werden, beispielsweise durch einen Rechner hinzugefügt oder durch eine Fernschreiber-Bedienungsperson eingeschrieben werden. Eine Änderung der Intern-Schlüsselinformation kann auch dann ausgeführt werden, wenn bestimmte Charaktere oder Charakterkombinationen willkürlich in dem verschlüsselten oder entschlüsselten Text auftreten.

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Claims

Patentansprüche

Anordnung zum Verschlüsseln und Entschlüsseln einer Nachrieht, bei der durch Abtasten von N-Speicherfeidern mittels Zykluslängenzählern erhaltene Intern-Schlüsselinformation kombiniert zur Erzeugung einer verschlüsselten Folge verwendet wird, gekennzeichnet durch η-Speicher (IYL - M) auf der Sender- und der Empfängerseite mit N-Speicherfeidern, und zwar eines für jeden Zykluslängenzähler, und zur Auswahl von Intern-Schlüsselinformation durch Wahl von Speicherfeldern aus verschiedenen Speichern in Abhängigkeit von Auswahlinformation aus einer Steuervorrichtung (SA) eingerichtete Schalter (S- - S_n), die auf der Senderseite zur Beeinflussung durch auf dieser Seite erzeugte Schaltdaten und auf der Empfängerseite zur Beeinflussung durch zum Empfänger übertragene Schaltdaten eingerichtet sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltdaten zur Empfängerseite in verschlüsselter Form übertragen werden.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung sowohl auf der Sender- als auch auf der Empfängerseite eine Koinzidenzschaltung aufweist, die beim Auftreten bestimmter Folgen bestimmte Schaltdaten erzeugt.

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