DE3116048A1 - Raeumlich-mechanische bzw. rein elektronisch-schaltungstechnische funktionsanordnung (funktionseinheit), die eine beliebig gewaehlte anzahl (n) laufkloetze resp. "einzelelemente" enthaelt, welche elektronisch bzw. manuell in n] (n fakultaet) permutationen zueinander anzuordnen sind - Google Patents

Description

• Beschreibung nach 93 Bezeichnung des Erfindungsgegenstandes: Räumlich-mechanische bzw. rein elektronisch-schaltungstech nische Funktionsanordnung (Funktionseinheit), die n Laufklötze resp. "Einzelelemente enthält, welche manuell durch Verschieben bzw. über elektrische Verschaltung und Neuverschaltung in n! (n Fakultät).Xomplexionen (Kombinationsanordnungen) zu permutieren (zueinander anzuordnen) sind.
• Anwendungstebiete nach *3 Abs. 4a) : 1. Unteranspruch: Weinbau der elektronischen Funktionseinheit in ein Kommunikations- und Datenverarbeitungssystem als elektronisch gesteuerter Kryptograph (Schlüsselmaschine).
• Kryptographen werden innerhalb der gesamten NATO verwendet.
• 2. Unteranspruch: Einbau der Funktionseinheit in ein Schlüsselgerät, das an Fernsprechgeräte (Telefone), Bunkfernsprechgeräte - sowie in der weiteren Ausgestaltung dieses Unteranspruchs auch an Videogeräte - angebracht-werden kann und das Führen abhörsicherer Fern- und Funkferngespräche ermöglicht.
• 3. Unteranspruch: Verwendung der Funktionseinheit für den möglichen Bau eines "Evolutions-Selektions-Computers".
• Definition: Ein so benanntes Gerät müsste in der Lage sein, eine Vielzahl von Informationen 1) aufzunehmen 2) frei untereinanåer zu kombinieren 5) sinnvolle Kombinationen zu erkennen, auszuwählen und zu speichern.
• Seine Anwendung würde ein solches Gerät in der Wissenschaft sowie im Bereich der technischen Forschung finden.
• 4. Unteranspruch: Ein räumlich-mechanisches Demonstrationsmodell zeigt augenfällig das gedankliche Prinzip, das allen Patentunteransprüchen zugrunde liegt.
• Es läßt sich als hochwertiges Spielzeug verwerten, an dem der Spieler sein Antizipations- und räumliches Vorstellungsvermögen schulen kann.
• Weitere Beschreibung nach §3 Abs. 4b) bis e) : 1. Unteranspruch: In der Bundeswehr sowie in der gesamten NATO werden im wesentlichen drei Kryptographen (Schlüsselmaschinen) unterschiedlichen Typs verwendet. Bei einem Schlüsselsystem muß der ermittelte Kode noch per Hand (Morse) übermittelt werden - die beiden anderen Systeme arbeiten nach dem ON-LINE-Verfahren. Die Nachteile des sehr umständlichen ersten Verfahrens brauchen nicht erläutert zu werden.
• Bei den ON-LINE-Systemen müssen Sende- und Empfangsstation in Synchronisation gebracht werden, was bei größeren Entfernungen zwischen Sender und Empfänger und atmosphärischen Störungen oft mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden ist.
• Nur bei einer der Schlüsselmaschinen ist das Auswechseln des Schlüsselkodes einfach - bei den beiden anderen ist es eine umständliche, zeitraubende Prozedur.
• Es müssen für alle drei Systeme geheime Unterlagen hergestellt, überbracht und gelagert werden.
• Ein letzter Nachteil der bisher verwendeten Systeme ist ihr nicht unerheblicher Platzbedarf.
• Aufgabe: Der Entwicklung einer neuartigen Schlüsselmaschine liegt die Aufgabe zugrunde, bei Erhaltung oder weiterer Steigerung der bereits erreichten Schlüsselsicherheit 1) die verwendeten unterschiedlichen Systeme durch ein einheitliches System zu ersetzen 2) ein Gerät zu entwickeln, dessen erstellung möglichst billig wird 3) den modernsten Stand der Technik auszunutzen 4) das geplante System so klein wie möglich zu gestalten 5) den Umfang der benötigten Schlüsselunterlagen zu verringern.
• a) Möglichkeit, die Aufgabe mit bereits vorhandenen, handelsüblichen Rechnern zu lösen: 1) Sollen beispielsweise 50 Zeichen kodiert werden, so lassen sich bereits mit handelsüblichen Rechnern Komplexionen bilden, nach welchen die Zeichen eines Textes verschlüsselt werden.
• Damit die verwendeten Komplexionen aber jederzeit wieder auffindbar sind, müssen sie abgespeichert werden. Sowie zu viele solcher Komplexionen gespeichert werden müssen, wird dieses Verfahren unrentabel.
• ?) Ein Rechner ermittelt sogenannte schwer invertierbare Abbildungen. Nach dem dqrzeitigen (unvollständigen!) Kenntnisstand des Anmelders werden bei diesem Verfahren nicht einzelne Zeichen verschlüsselt, sondern jeweils ganze Texte.
• Es ist dies ein sehr elegantes Verfahren. Mögliche Vorteile des eigenen gegenüber diesem Verfahren sind mir zum jetzigen Zeitpunkt, zu dem ich mit der Gesamtmaterie noch nicht ausreichend vertraut bin, nicht bekannt. Wenn nach diesem Verfahren billig zu produzierende Schlüsselgeräte arbeiten könnten, wäre es nicht einzusehen, weshalb diese nicht schon längst Verwendung gefunden hätten. zu å jedoch b) Eigene Lösung: In der Erläuterung der Erfindung beziehe ich mich auf das Ausführungsbeispiel , wie es in den Zeichnungen dargestellt ist. Diesem liegt in Übertragung auf ein räumlich-mechanisches Modell eine Kugel zugrunde über deren Oberfläche drei Reihen (R=1 - einreihige Kugel - d.h. drei einzelne Reihen) ziehen und zwar auf drei Großkreisen, die bei ihren Schnittpunkten jeweils sphärische Winkel von 900 einschließen (gewissermaßen ein Äquator und zwei Längenkreise).
• In den Reinen befinden sich insgesamt 18 Einzelelemente resp. Laufklötze (n=18). R=1 und n=18 gilt also für die Figuren 1 bis 5. Diesen Zeichnungen wurde bewußt das einfachste Modell zugrunde gelegt, weil sich. sonst die zeichnerische Darstellung zu schwierig gestalten würde. Bei der tatsächlichen Konstruktion des vorgestellten Kryptographen würden dann aber so viele Einzelelemente eingebaut werden, tieres den jeweiligen Erfordernisi;en entspricht.
• Definition: Mit dem Ausdruck "Einzelelement" bezeichne ich eine schaltungstechnische Anordnung, in der sich ein zuführendes Kabel, das auf der Klartextseite einer bestimmten Position zugeordnet ist, n mal (hier 18 mal) aufteilt und über Relais mit n (hier 18) verschiedenen Positionen der Schlüsselseite (Xodierseite) verbunden werden kann.
• In der Figur 1 sieht man die Funktionseinheit, die im eigentlichen Gegenstand des 1. Unteranspruches ist und mit Hilfe derer der Kodiervorgang bewerkstelligt wird, eingelassen in ein Kommunikations- und Datenverarbeitungssystem, so wie man es in etwa bei militärischen Einheiten vorfindet. Hier werden nur die. erfindungswesentlichen Teile beschrieben - eine Benennung der übrigen Teile findet sich in der Zeichenerklärung.
• Durch Drücken einer Taste der Schreibmaschinentastatur wird über einen Schalter (2) ein - und nur ein bestimmter Stromkreis innerhalb des Kryptographen geschlossen. Welcher Stromkreis das jeweils ist - dies wird über eine Magnetkarte (36) mit Hilfe eines Steuerteiles (35) für jeden Schlüsselschritt neu festgelegt.
• Das Steuerteil (35 - Fig. 3) enthält ein Magnetkartenlesegerät und eine Quarzuhr - weiterhin einen Takteingang ET (34), der mit dem Schalter (1) der Schreibmaschinentastatur verbunden ist.
• Auf der Magnetkarte befinden sich folgende Informationen resp. Anweisungen: 1) eine Grundeinstellung für die komplexen gekreuzten Ringschieberegister und damit eine Anweisung für die Grundverschaltung der Relais der Einzelelemente.
• 2) Etwa 10 verschiedene Anweisungen für das Schieben in den einzelnen Registern - z.B.: 1. - 3mal Schieben im Register Nr. 2 2. - 4mal Schieben im Register Nr. 3 3. - 2mal Schieben im Register Nr. 1 4. - 6mal Schieben im Register Nr. 3 usw Das Schieben gemäß diesen 10 Anweisungen geschieht Seite Takt-gesteuert vorprogrammiert zu bestimmten Zeiten - etwa alle 24 Stunden. eitgeber ist die eingebaute Quarzuhr.
• Die 10 Anweisungen werden rotierend abgerufen.- d.'h. äm 11. Tag (bei einem 24-stündigen Shift) gilt wieder die erste Anweisung usw.
• Die auf diese Weise alle 24 Stunden veränderte Schlüsselgrundeinstellung (Grundverschaltung der Relais der Einzelelemente) dient einer weiteren Steigerung der Schlüsselsicherheit. Der Gesamtzeitraum, für den ein und dieselbe Magnetkarte im Magnetkartenlesegerät verbleibt (etwa ein Monat) wird somit unterteilt in kürzere Schlüsselperioden.
• Am Anfang eines jeden Schlüsseltextes wird dem Kommunikationspartner die Schlüsselperiode mitgeteilt, in welcher der Text verschlüsselt wurde. Das Steuerteil (35) dieses Partners stellt danach automatisch die entsprechende Grundverschaltung her, nach der der empfangene Text dann entschlüsselt wird. Damit erübrigt sich das Erfordernis, die Sende- und Empfangsstationen in Synchronisation zu bringen! Den letzten Schwierigkeiten, die durch atmosphärische Störungen entstehen, kann dann noch bei Verwendung moderner automatischer Fehlererkennungssysteme für Binärkode begegnet werden.
• 3) Ein zweites Mal 10 verschiedene Anweisungen genau wie unter Punkt 2) beschrieben (es können auch dieselben sein).
• Das rotierende Abrufen dieser 10 Anweisungen und damit jeweils das Herstellen eines bestimmten Verschaltungsmusters in den Einzelelementen wird nun aber über das Drücken der Schreibmaschinentasten gesteuert - und zwar soll über die negative Flanke getriggert werden. D.h. es läuft zuerst der Kodiervorgang über die bereits vorliegende.Relaisverschal tung, - beim Loslassen der Schreibmaschinentaste wird dann also über die negative Flanke der Schiebebefehl mit Hilfe des Steuerteils getriggert. Demnach verändert sich das Verschaltungsnuster der Relais nach jedem Drücken einer Schreibmaschinentaste. Damit ist gewährleistet, daß der Gesamttext schwer invertierbar ist. Bei Verwendung von 72 Einzelelementen (R=2, n=72) werden aus ca. 6 mal 10103 (zehn hoch 103) möglichen Komplexionen fur einen Außenstehenden, dem das Schlüsselsystem bzw. der Kode untekannt ist, wahllos irgendwelche herausgegriffen und bilden das Verschaltungsmuster der Einzelilement-Relais.
• Weitere Beschreibung: Jedem Einzelelement ist auf der Klartextseite (Dekodierseite) ein ganz bestimmtes Zeichen zugeordnet - z.B. der Buchstabe f (bei Verwendung einer Inversionstaste bei zwei Xabelzuführungen auf jedes Einzelelement wären es entsprechend zwei Zeichen je Einzelelement).
• Im Einzelelement teilt sich das Kabel, über das dieses mit einer Schreibmaschinentaste verbunden ist, n mal (hier 18 mal) auf. Mit jeder Kabelaufzweigung ist ein steuerbares Relais verbunden - insgesamt kommen also auf jedes Einzelelement n (hier 18) steuerbare Relais. Jedem Relais ist nun wiederum auf der Schlüsselseite (Kodierseite) ein ganz bestimmtes Zeichen fest zugeordnet, so daß alle n Zeichen (hier 18) abgedeckt sind. Pro Einzelelement ist - wie oben bereits angedeutet - stets nur ein einziges Relais durchgeschaltet. Für jeden Schlüsselschritt (ein Zeichen wird kodiert-/dekodiert) ist also jedem Zeichen der Klartextseite ein bestimmtes (gleiches oder anderes) Zeichen auf der Schlüsselseite zugeordnet. Im nächsten oder in einem der folgenden Schlüsselschritte ist nach Herstellung der Neuverschaltung dann dem gleichen Zeichen auf der Klartextseite ein anderes Zeichen auf der Kodierseite zugeordnet usw.
• Der eigentliche Kern des hier vorgestellten Kryptographen (erfindungswesentlichstes Prinzip) liegt in der Art und Weise, wie die ständig wechselnde Neuverschaltung der Relais bewerkstelligt wird. Dieses Problem wurde über die Konzeption komplexer, gekreuzter Ringschieberegister gelöst. Diese vorgestellte Lösung birgt noch einige Unsicherheiten in sich (siehe Zeichenerklärung), die ich schnellstmöglich ausräumen werde, sofern Aussicht auf Erteilung eines Patents besteht.
• Vom Steuerteil (35) verlaufen n (hier 18) Kabelbündel zu den n Eingängen der komplexen gekreuzt Ringschieberegister.
• Jedes Kabelbündel enthält hier 5 EinzBlkabel, über die ein 5-Bit-Binärcode gegeben werden kann. Es können 32 binäre Worte verschlüsselt werden. Gebraucht werden 18 (es verbleiben 14 Redundanzei).
• In Figur 4 ist kein komplexes Ringschieberegister dargestellt - dies wäre zeichentechnisch in einer Ebene kaum möglich.
• Die Figur 4 zeigt also nur die Prinzipschaltung..Da jedes Ringschieberegister wie es in der Zeichnung dargestellt ist nur 1 Bit je Eingang aufnehmen kann, müssen 5 Ringschieberegister zusammengeschaltet werden, damit 5 Bit verarbeitet und geschoben werden können. Man erhält somit Komplexring schieberegister. Jedes einzelne Ringschieberegister eines Komplexringschieberegisters ist nun an zwei Positionen mit dem einen, an zwei weiteren Positionen mit dem anderen-der beiden restlichen entsprechenden Ringschieberegister kreuzweise verschaltet gemäß Figur 4 und Figur 5. Eine solche Verschaltungsanordnung läßt sich nur in mehreren Ebenen realisieren, was aber bei den heutigen photochemischen Fertigungsmethoden in der Mikroprozessortechnik'keine Schwierigkeit darstellen dürfte.
• jeder Ausgang Ql bis Qn der komplexen gekreuzten Ringschieberegister ist nun seinerseits über ein Bünferkabelbündel fest mit einem bestimmten Einzelelement verbunden.
• Jedem Einzelelement vorgesehaltet ist ein 5Bit Binärdekoder (binär zu dezimal), wie er in Figur 2 dargestellt ist. Dieser entschlüsselt nun den Binärkode und bewirkt somit letztendes die Schaltung des entsprechenden Relais, das über den Binärkode angesteuert werden sollte. Dasjenige Relais, das vorher geschaltet war, fällt ab.
• (Bei n=72 würde ein 7-Bit Binärdekoder benötigt).
• Steuerteil, komplexegekreuzte Ringschieberegister und Binärdekoder sind in den Stromkreis Ul (16) parallelgeschaltet.
• Die sonst noch in Figur 1 aufgeführten Teile sind, erfindungsunwesentlich und werden nur in der Zeichenerklärung erwähnt.
• Vor jedem neuen Text, der verschlüsselt und übermittelt werden soll, wird die RESET-Taste (Rückstelltaste) betätigt, welche die Ringschieberegister in die Grundeinstellung und die Relais der Einzelelemente somit in die auf der Magnetkarte vorgegebene Grundverschaltung zurückversetzt. Jeder zu verschlüsselnde Text wird also ausgehend von der Grundeinstellung der jeweiligen Schlüsselperiode verschlüsselt Erzielbare Vorteile: 1).Dem Kommunikationspartner wird am Anfang einer jeden Schlüsselbotschaft die Schlüsselperiode mitgeteilt, in welcher der Text verschlüsselt wurde. In einem Schnellauf sucht das Steuerteil des Adressaten daraufhin die'für diese Schlüsselperiod e gültige Grundeinstellung/Grundverschaltung auf. Von dieser ausgehend wird der Text daraufhin entschlüsselt. Damit erübrigt es sich, den Sende- und Empfangskryptographen in Synchronisation zu bringen.
• 2) Nach dem Stand der heutigen Mikroprozessortechnik kann die gesamte Verschaltungsanordnung des Kryptographen, so wie er hier vorgestellt wurde, sehr klein gestaltet werden. Das gesamte Schlüsselgerät inclusive Steuerteil und Magnetkarte dürfte die Größe eines kleinen Taschenrechners kaum übersteigen. Dies ist von nicht unerheblicher Bedeutung für kleine mobile militärische Einheiten.
• 3) Außer der Magnetkarte und den komplexen Ringschieberegittern wird kein Speicher benötigt. Trotzdem ist jederzeit auf einfache Weise das Auffinden des zu einer bestimmten Zeit verwendeten Schlüsselkodes möglich.
• 4)Die Herstellungskosten dürften sehr gering sein - vor allem wenn innerhalb der gesamten NATO auf dieses System umgerüstet würde.
• 5) der Kryptograph könnte - gegebenenfalls über'Adapter -sowohl an neue und moderne Geräte (thermoelektrische-Schreibmaschine, Videosichtgerät mit Textspeicher etc.) angeschlossen werden als auch an die bereits vorhandenen älteren Systeme, solange diese noch Verwendung finden sollen.
• 6) Das neue Schlüsselsystem ersetzt alle bereits vorhandenen.
• Es müssen je Einheit nicht mehrere Geräte vorhanden sein.
• Will man die Schlüsselsicherheit erhöhen, so ist lediglich daran zu denken, mehrere verschiedene Magnetkarten zu verwenden. Diese müssten nur auf voneinander getrennten Wegen hergestellt und überbracht werden. Dem Kommunikationspartner müsste neben der Schlüsselperiode dann noch die Kennummer der jeweils verwendeten Magnetkarte übermittelt werden.
• 7) Das System ist sehr sicher und einfach zu handhaben.
• 8)Als geheime Schlüsselunterlagen müssten lediglich die kleinen Nagnetkärtchen hergestellt, gelagert und überbracht werden. Sie wären wiederverwendbar und müssten nicht vernichtet werden. Sie müssten nur in Sicherheitsbehältnissen aufbewahrt werden, in welchen sie vor versehentlichem Löschen ges chützt ,wären.
• 9) Das System läßt sich ohne weiteres ausbauen - je nachdem, wieviele Einzelelemente verwendet werden, mit und ohne Inversionstaste usw. Es ließen sich dann nicht nur einzelne Zeichen (Puchstaben, Zahlen etc.) verschlüsseln und übermitteln, sondern ganze, vorher festgelegte Sätze z.B. als taktische Anweisung, bei welchen es auf schnelle Übermittlung ankommt usw.
• 10) Das hier vorgestellte System bietet einen hohen Eedienungskomfort; denn außer dem Einlegen der Magnetkarte entfallen sämtliche manuellen Einstellungen, die bei zweien der verwendeten drei Schlüsselsysteme. umständlich und zeitraubend sind.
• (Im Prinzip könnte der Kryptograph natürlich für viele Jahre vorausprogrammiert werden. Damit würde sich jedoch die Schlüsselsicherheit vermindern).
• 11) Es ist wie bei den ON-LINE-Systemen kein Umschalten von einer Kodier- in eine Dekodierstellung nötig. Dies geschieht automatisch elektronisch.
• Das vorgestellte System ist ein ON-LINE-System; denn es wird Klartext eingegeben und Klartext wieder ausgedruckt.
• 2. Untetal-spruch: Nach dem gleichen Grundprinzip, das dem 1. Unteranspruch zugrunde liegt, k<mn ein Schlüsselgerät gefertigt werden, das für den Anschluß an Fernsprechgeräte (Telefone) un-d Funkfernsprechgeräte gedacht ist und das Führen abhörsicherer Fern- resp. Funkferngespräche ermöglicht.
• Die erfindungswesentliche Funktionseinheit bleibt die gleiche.
• Es werden hier jedoch keine Zeichen verschlüsselt, sondern es muß ein Frequenzmusterkodiert werden. Wie dies in etwa zu geschehen hat, das wird hier nur andeutungsweise beschrieben, da es. nicht unmittelbar zum Kern des Patentanspruches zählt.
• Das Frequenzmuster der Stimme wird über Kohlemikrophone in ein analoges elektrisches Frequenzmuster umgewandelt-(Schalldruckpegel,der Stimme entspricht der Amplitude, Frequenz der Stimme-entspricht der Frequenz, in der.sich die Spannung ändert. Das elektrische Signal wird auf der anderen Seite entsprechend wieder in ein akustisches Signal umgewandelt).
• Bevor dieses Analogsignal kodiert werden kann, muß es zunächst in ein digitales bzw. binäres Signal umgewandelt werden. Dies geschieht mit Hilfe eines Frequenzanalysators, der die zu übermittelnde Frequenzspanne unterteilt in kleine Frequenzintervalle. Im unteren Frequenzbereich, der im Hauptsprachbereich kaum vorkommt (von O - ca. 200 Hz) werden z.B.
• 5 Frequenzintervalle von je 40 Hz gebildet - im übrigen Frequenzintervalle von je 10 Hz. Von jedem dieser Intervalle wird stets nur eine einzige mittlere Frequenz übertragen. Aus dem Intervall 40 - 8Q Hz z.B. nur immer 60 Hz, aus dem Intervall 430 - 440 Hz stets nur 435 Hz. Die Stimme des Sprechpartners würde dadurch etwas verfälscht werden während eines kodierten Gespräches - es könnte aber mit einem Kryptographen, der aus 72 (n=72, R=2) Einzelelementen aufgebaut wäre, auf diese Weise eine Frequenzspanne von 870 Hz kodiert werden.
• Günstiger erscheint es mir in diesem Fall jedoch, wenn man nicht den äußerst komplizierten Aufbau des Kryptographen wählt, der sich ergibt, sowie man zu viele Einzelelemente verwendet (bei R=2 muß z.B. jedes Einzelringschieberegister an R mal 4 - - bei R=2 also an 8 - Positionen mit anderen Ringschieberegistern gekreuzt verschaltet werden!), sondern den einfachsten Aufbau mit n=18 und R=1 und nun lediglich über jedes Einzel<lement ein Dreierkabelbündel führt, mit dem 8 Bit binär kodiert werden können. insgesamt könnten somit 18 mal 8 = 144 Frequenzintervalle verschlüsselt werden und man könnte im Hauptsprachbereich sogar Brequenzintervaile von nur 5Hz bilden. (Berichtigung: Es können nur 18 mal 7 = 126 Frequenzintervalle verschlüsselt werden, da low low low d.h.
• an keinem der drei Kabel liegt Spannung an, für den Kryptographen nicht als Information verwertet werden kann!) Somit könnte eine Frequenzspanne von 805 Hz kodiert werden, ohne daß dabei die Stimme des Sprechpartners wesentlich verfälscht würde. Ab 200 Hz würden somit also aus 5-Hz-Intervallen immer nur mittlere Frequenzen übertragen werden -aus dem Intervall 645 - 650 Hz also stets die Frequenz von 647 Hz zum Beispiel.
• Zusammenfassende Beschreibung des Kodiervorganges, so wie er sich hierbei ergibt: Das Analogsignal wird durch einen Frequenzanalysator(-syn thetisator) zerlegt in Frequenzintervalle - z.B. wie oben beschrieben in 5 40-Hz-Intervalle und 121 5-Hz-Intervalle.
• Jedes Intervall ist einer Leitung (Kabel) fest zugeordnet.
• Je sieben Kabel (digitale Seite) werden auf einen Binärdekoder (binär zu dezimal - 3 Bit) gegeben, den auf der binären Seitt jeweils 3 Kabel wieder verlassen - insgesamt 18 Binärdekoder gemäß obigem Ausführungsbeispiel. Die 18 Dreierkabelbündel werden über die Einzelelemente geführt und sind auf der Kodierseite wiederum verbunden mit 18 Binärdekodern, die den Binärkode wieder in den Dezimalkode überführen - es ergeben sich erneut 126 Ausgänge. Diese sind verbunden mit einem zweiten (oder falls technischmachbar mit demselben) Frequenzsynthetisator (-analysator), der das digitale Signal nun wieder in ein Analogsignal überführt, das schließlich über die Telefonleitung geht bzw. über den Sender abgesetzt wird.
• Die Auswahl einer bestimmten mittleren Frequenz aus einem Frequenzintervall wird hier nicht näher beschrieben - möglicherweise hat sie pulsgetriggert zu geschehen.
• Nur die Frequenz wird in ein digitales Signal umgewandelt.
• Die Amplitude wird analog über den Kryptographen weitergegeben.
• Ein Umschalten vom Kodiervorgang zum Dekodiervorgang kann hier sicherlich auch elektronisch gelöst werden und zwar wahrscheinlich ebenfalls pulsgesteuert über das jeweils erste Anheben einer Stimme 3e und je centweder auf der einen oder anderen Seite.
• Hier werden nicht einzelne Zeichen nacheinander verschlüsselt, sondern immer viele Frequenzintervalle gleichzeitig! Dies erfordert jedoch prinzipiell keinen anderen Aufbau des Kryptographen - es ist lediglich bei den Berechnungen zu beachten, da sich durch. diese Parallelschaltung die Widerstandswerte verändern.
• Der Dekodiervorgang läuft auf genau umgekehrtem Wege wie der Kodiervorgang - sowie es auch aus Figur 1 hervorgeht. Möglicherweise braucht nur ein einziger Frequenzanalysator/synthetisator verwendet zu werden.
• Hier wird im Steuerteil (35) natürlich keine Quarzuhr benötigt.
• Die Schiebebefehle sollten in diesem Gerat über die negative Flanke pulsgetriggert werden - dh. das betreffende Register sollte schieben sobald (noch im Analogbereich) die Frequenzamplitude einen bestimmten Wert unterschreitet.
• Folgendes könnte noch nicht völlig klr geworden sein: Über die Dreierkabelbündel werden keine Frequenzen weitergeleitet, sondern entwederWechselströme einer bestimmten (analogen) Amplitude oder aber Gleichströme, bei welchen die Spannung analog variert. Die mittlere Frequenz aus einem Frequenzintervall ist durch ihre feste Zuordnung (digitale Kodierung) zu einem bestimmten Kabel definiert.
• Weitere Ausgestaltung dieses Unteranspruches: Nach dem gleichen Prinzip bei entsprechend höherem Aufwand ließen sich auch Geräte'bauen, mit welchen man Bildinformationen (visuelle Signale) verschlüsseln könnte.
• Erzielbare Vorteile: Es soll ON-LINE-Systeme geben,über welche Telefongespräche zu verschlüsseln sind. Soweit der Antragsteller informiert ist, sollen dies große und teure Geräte sein, die daher fest installiert werden müssen. Näheres ist mir hierzu nicht bekannt.
• Die Yorteile des hier vorgestellten Gerätes würden im wesentlichen schon beim 1. Unteranspruch aufgezählt. Ein Unsicherheitsfaktor, sowohl was Herstellungskosten als auch die Abmessungen des Gerätes betrifft, ist der Frequenzanalysator.
• Es ist aber doch anzunehmen, daß beim Bau in genügend großer Stückzahl ein billiges Produktionsverfahren gefunden werden kann, so daß dieses'Gerät schließlich auch dem Privatmann zugänglich wird.
• Das Gerät wird mobil sein und soll über Adapter an jedes Telefon bzw. Funkfernsprechgerät angeschlossen werden können.
• 3. Unteranspruch: Hier muß der Antragsteller einräumen, daß er selbst die Einsatzmöglichkeiten des von ihm vorgestellten Kombinationsverfahrens in Forschung und Wissenschaft, wie sie sich möglicherweise ergeben könnten, selbst nicht voll überblickt.
• Wie bereits im 2. Unteranspruch angedeutet, kann ja bei Verwendung einer entsprechenden Anzahl von Dekodern auf jedes Einzelelement auch eine höherwertige Information "gegeber" und über dieses auf die Kodierseite weitergeleitet werden.
• Wie weit sich dies technisch steigern läßt, ist von mir nicht zu überschauen. Würden z.B. 72 Einzelelemente (n=72, R=2) verwendet und über jedes Einzelelement 8 Kabel geführt werden, so könnten bereits über jeden Weg 256 binäre nWorte kodiert werden. In jedem Einzelelement müsste sich dann aber jedes Achterkabelbundel einmal in je n (72) Achterkabelbündel aufteilen, die über die Relais weitergeleitet werden würden - zum andern würden noch 72 Sinzelkabel je Einzelelement benötigt werden zur Steuerung der Relais.
• Wäre dies aber machbar - eventuell in noch weiter ausgedehntem Umfang, so wäre das Grunderfordernis für die mögliche Konzeption eines Evolutions/Selektions-Computer erfüllt, der in der Lage wäre, eine Vielzahl von Infolmationen frei zu kombinieren und die ermittelten Kombinationen (Komplexionen) daraufhin zu überprüfen, ob sie zum einen etwas Sinnvolles darstellen und wenn ja weiter daraufhin, ob es gegenüber bereits Bekanntem Vorteile bietet. Wäre dies der Fall, so würde diese Komplexion nun abgespeichert werden und würde daraufhin als neuer Maßstab fungieren für den Vergleich der im folgenden ermittelten Komplexionen usw.
• Das Gerät würde völlig selbsttätig laufend neue Komplexionen ermitteln und die Moglichkeit, daß eine bereits einmal ermittelte Komplexion jemals noch einmal vorkommt (nochmals ermittelt wird) ist bereits bei 72 Einzelelementen außerordentlich gering (72! mögliche Komplexionen').
• 4.Unteranspruch: In diesem Unteranspruch wird dasselbe Funktionsprinzip, über das n Einzelelemente zu n! (n Fakultät) Komplexionen zu permutieren sind, nun nicht in Form einer elektronischen Schaltanordnung dargelegt, sondern in Form eines räumlich-mechanischen Funktions- und Demonstrationsmodells, bei welchem eben die Operationen, welche die in den vorstehenden Unteransprüchen beschriebene elektronische Funktionseinheit ausführt, manuell nachempfunden werden können.
• Dieser 4. Unteranspruch ist Teil des Hauptanspruches eines Antrags auf Eintragung in die Rolle für Gebrauchsmuster, der mit gleichem Datum gestellt wird. Die dortige Beschreibung des Erfindungsgegenstandes wird dieser Beschreibung als Anhang beigefügt. Näheres siehe dort.
• Zeic:hener2äii;RR I Figur 1: Figur 1 zeigt das Prinzipschaltbild eines Kryptographen (Schlüsselmaschine) mit n=18 (18 Einzelelemente).
• Von diesen enthält die Zeichnung stellvertretend jedoch nur zwei.
• Der Kryptograph ist eingelassen in eine Sende-Empfangsanlage.
• (1), (2) : Schalter, die an eine Schreibmaschinentastatur gekoppelt sind. Durch Betätigen einer Taste werden die Schalter geschlossen.
• Funktion des Schalter (1): Automatische Sende-Empfangsumschaltung sowie Verbindung zum Takteingang ET (34). des Steuerteiles (Figur 3).
• Funktion des Schalters (2): Gibt von der Klartextseite jeweils Spannung auf ein Einzelelement.
• (3): TREIBER-GATTER - gibt während des Empfangs den Stromweg über. Ul und somit auch U2 frei.
• (4): Verbindung der 18 Schalter (1) untereinander - nur eine abführende Leitung.
• (5): Die gleiche Anordnung, wie sie in der Zeichnung nur zwei mal dargestellt ist. wiederholt sich nach gleichem Prinzip 18 mal.
• (6): 18 Eingänge - nur zwei sind dargestellt.
• (7): Videosichtgerät mit Textspeicher oder thermoelektrische Schreibmaschine.
• (8): Versorgungsspannung für das Videosichtgerät bzw. die Schreibmaschine.
• (9): TRANSISTOR - Achtung: Prinzipschaltung - zwischen den Stromkreisen Ul und U2 und vor allem auch zwischen den Stromkreisen U3/U4 und Ul müssen Verstärkerketten angeordnet werden - die Spannungen dieser Stromkreise liegen um einige Zehnerpotenzen weit auseinander! (io): "Einzelelement. Definition: Mit dem Ausdruck Einzelelement bezeichne ich eine schaltungstechnische Anordnung, in der sich ein zuführendes Kabel, das auf der Klartextseite einer Position zugeordnet ist, n mal (hier 18 mal) aufteilt und über Relais mit n (hier 18) verschiedenen Positionen der Schlüsselseite verbunden werden kann.
• (11): In beiden eingezeichneten Einzelelementen über den bezeichneten Weg Verschaltung der Klartextseite mit Position 14 der Schlüsselseite.
• (12): STEUERBARE RELAIS - jete^buleitung vor.der'Klartextseite ist mit n (hier 18) Relais verbunden. Jeweils nur immer eine Zuleitung wird über ein bestimmtes Relais zur Kodierseit'e durchgeschaltet (ein Schlüsselschritt).
• (13) Alle Steuerleitungen der Relais von jeweils einem Einzelelement sind mit einem Binärdekoder (binär zu dezimal) verbunden (Figur -2).
• (14) Hier unterbrochene Kabelverbindung zum Binärdekoder. In Figur 2 fortgesetzt.
• (15) Die Aus-(Ein-)gänge derjenigen Relais, die mit ein und derselben Position auf der Kodierseite (Schlüsselseite) verbunden sind, werden in einem Kabel gesammelt (gleiche Dimensionierung wie die Einzelkabel, da stets nur eine Leitung durchgeschaltet ist).
• In der Zeichnung sind mit (11) zwei Relais bezeichnet (auf zwei unterschiedlichen Einzelelementen!), die auf die Position 14 der Kodierseite geschaltet sind. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, werden sie zusammen mit den übrigen 16 Relais auf Position 14 zu einem Kabel vereinigt.
• (16) Niederohmiger Schwachstromkreis - Spannung etwa in der Größenordnung My-Volt.
• (17) KODIERGERÄT FUR FERNSCHREIBKODE. Jeder Position wobei K die Kodierseite bezeichnet) ist ein bestimmtes Zeichen konstant zugeordnet. Das Kodiergerät setzt dieses Zeichen in Fernschreibkode um - Transkription in Fernschreibkode (hat nichts mit dem Verschlüsselungsvorgang im Kryptographen zu tun!).
• (18) DEKODIERGERÄT FÜR BERNSCHREISKODE. Entschlüsselt die über den Empfänger einlaufenden Signale und weist sie den entsprechenden Positionen 1K - nK zu.
• (19) Von 18 (n=18) Kabelverbindungen zwei nur als Punkte dar gestellt.
• (20) STEUEREARES RELAIS - gesteuert wird dieses Relais über den Schalter (1) - Sende-Empfangsumschaltung.
• (21) Achtung Prinzipschaltung! - über das bezeichnete Kabel läuft Fernschreibkode! (22) Wie (21) (23) Versorgungsspannung für die Sendeanlage - Starkstromkreis.
• (24) TRANSISTOR - Acht@ng: Pi'inzYpsc'h%lt'ung es gilt das gleiche wie bei (').
• (25) Sendeanlage.
• (26) Versorgungssrannung für die Empfangsanlage.-(27) Emfangsanlage.
• (28) wie (24).
• (29) INVERTER/AND-GATTER - automatische Sende-Empfangsumschaltung.
• (30) Zum Takteingang B'' des Steuerteils - (34) in Figur 3.
• Figur 2: Figur 2 zeigt einen Binärdekoder (binär zu dezimal, 5 Eit). Mit diesem Decoder können bis zu 32 binäre "Worte" verarbeitet werden. Gebraucht werden in der dargestellten Anordnung allerdings nur 18 (n=18) - es bleiben 14 Redundanzen. Es werden 18 Dekoder benötigt.
• (31) Zuleitungen von einem der Ausgänge (Q1 - Q18) der gekreuzt verschalteten, komplexen Ringschieberegister (Figur 4).
• Jedem Ausgang Q1 - Q18 ist also ein Binärdekoder zugeordnet.
• (32) Versorgungsspannung des Binärdekoders.
• (13) und (14) siehe Figur 1.
• Figur 3: Figur 3 zeig- das Steuerteil des Kryptographen.
• Von hier aus läuft die Steuerung der gekreuzt verschalteten, komplexen Ringschiebertgister und darüber der Relaisder Einzelelemente. Es enthält ein Magnetkartenlesegerät, eine Quarzuhr mit angeschlossener Zeittaktsteuerung sowie eine Verbindung zur Schreibmaschinentastatur zur Takt steuerung.
• (33) Zuleitungen zu den Ringschieberegistern.
• S1: Schieben im Register Nr. 1 T1: Taktsteuerung für das Schieben im Register Nr. -1 (34) Takteingang ET - verbunden mit der Schreibmaschinentastatur über (3o).
• (35) Steuerteil, das hier nur als Block dargestellt ist.
• Die Funktionen, die es auszuführen hat, werden beschrieben.
• (36) Austauschbare Magnetkarte - enthält die Information für die Grundstellung der Ringschieberegister (sämtlicher), sowie die Information zur Programmsteuerung der Schiebebefehle.
• (37) Zuleitungen zu den Eingängen 1 ; 18 der gekreuzten Ringschieberegister. Kabel A, B, C, D, t*, auf jeden Eingang; über welche die Positionen 1K - n1 im Binärkode übertragen wer'den (über die Kabel!).
• (38) Rückstellen - sämtliche Register werden wieder auf die Grundstellung zurückgesetzt.
• (39) und (40) entspricht (33) - jedoch für die Register Nr. 2 und Nr. 3 (41) Versorgungsspannung für das Steuerteil Figur 4: Figur 4 zeigt die prinzipielle Verschaltung zweier gekreueter Ringschieberegister. Es ist in der Zeichnung jedoch'nur ein Kreuzungspunkt dargestellt und von dem zweiten Register nur ein Teil.
• Tatsächlich handelt es sich hier um eine hochkomplexe Verschaltung, deren photochemische Realisierung auf Platinen (Chips) sicherlich nur in mehreren Ebenen möglich ist.
• Das dargestellte Register kann pro Eingang nur 1 Bit verarbeiten. Auf jeden Eingang müssen aber 5 Bit gegeben werden können. Somit besteht zunächst einmal schon jedes Komplexringschieberegister aus 5 zusammengeschalteten Einzelschieberegistern. In der beschriebenen Anordnung sind 3 Komplexringschieberegister kreuzweise miteinander verschaltet wie bei Figur 5 beschrieben.
• Das Prinzip der gekreuzt verschalteten komplexen Ringschieberegister stellt den erfindungswesentlichsten Teil des Patentanspruches dar.
• (42) Eingang für Schieben in Register Nr. 1 (43) Takteingang für Schieben im Register Nr. 1 (42) und (43) sind verbunden mit (33) der Figur 3 (44) Rückstelleingang für alle drei Komplexringschieberegister.
• Verbunden mit (38) der Figur 3.
• Die Zeichnung ist etwas mißverständlich - es ist keine Zuleitung dargestellt! (45) Unterbrochen gezeichnete Leitungfür Rückstelleij.
• (46) Takteingang für Schieben im Register Nr. 3 - unterbrochen gezeichnete Leitung.
• (47) -Eingang für Schieben im Register Nr. 3 - unterbrochen gezeichnete Leitung.
• (46) und (47) sind verbunden mit (40) der Figur 3.
• (48) Verbindung zur Leitung jüY Rückteflen im Register Nr. 2 Zahlen 1,2 in Kästchen: Eingänge - verbunden mit (37) der Figur 3.
• Q1, Q2 : Ausgänge - verbunden mit (31) der Figur 2.
• Als Kreuzungsstelle ist in Figur 4 die Position 2 der Klartextseite (Eingang 2) gewählt. Wie aus Figur 5 hervorgeht, ist an dieser Position-das Register Nr. 1 mit dem Register Nr. 3 gekreuzt.
• In der dargestellten Verschaltungsanordnung liegen noch -einige Unsicherheiten, die ich zum Zeitpunkt meiner Antragstellung noch nicht voll überblicke und die es gegebenenfalls auszuräumen gilt. So muß zum einen vermieden werden, daß z.B. Q15 in Q1 hineingeschoben wird - zum andern muß verhindert werden, daß zwei Register gleichzeitig schieben.-Es dürfte aber sicherlich keine Schwierigkeit darstellen, diese möglichen Mängel durch entsprechenden Einbau von INVERTER/AND-GATTERN zu beheben.
• Figur 5: Figur 5 zeigt die ebene Abwicklung einer einreihigen (R=1) Kugel mit 18 Einzelelementen (n=18). Sie zeigt, welche Positionen der Klartextseite (Eingänge der Register) jeweils zu einem Register verbunden sind und über welche Positionen immer zwei Register (bei R=1!) kreuzweise miteinander verschaltet sind.
• 49) Ringschieberegister Nr. 1 - Positionen 1 bis 8.
• (50) Ringschieberegister Nr. 2 - Positionen 8,9,1o,11,4, 12,13,14.
• (51) Ringschieberegister Nr. 3 - Positionen 10,15,2,16,13, 17,6,18.
• Positionen, bei welchen jeweils-zwei Register gekreuzt sind: Bei den Positionen 4 und 8 ist das Register Nr. 1 mit dem Register Nr. 2 gekreuzt.
• Bei den Positionen 2 und 6 ist das Register Nr. 1 mit dem Register Nr. 3 gekreuzt.
• Bei den Positionen 1o und 13 kreuzen die Register Nr. 2 und Nr. 3.
• Die Kreuzungspositionen sind in der Figur 5 schraffiert gezeichnet.
• Die Figuren 6, 7, 8 und 9 stellen nun Konstruktionszeichnungen dar für den Bau eines räumlich-mechanischen Demonstrationsmodeils, an dem augenfällig das gedankliche Prinzip aufgezeigt werden kann, das amtlichen Patentunteransprüchen zugrunde liegt.
• Stellvertretend für alle räumlich-mechanischen Körper, die nach diesem Prinzip gestaltet werden können, wird hier ein kugelartiges Gebilde vorgestellt mit R=2 (zweireihig), n=72 (72 Einzelelemente - Laufklötze) und einem Winkel zwischen g und j (Figur 8) von 600.
• Der Patentanspruch bezieht sich auf Gebilde mit beliebig vielen Reihen, beliebig vielen Einzelelementen und beliebig gewählten Winkeln zwischen g und j.
• Figur 6: Figur 6 zeigt die ebene Abwicklung eines Teiles des kugelartigen Körpers - ausgehend von einer Stelle, an der sich zwei Doppelreihen überkreuzen.
• (52) in dem bezeichneten schräffierten Teil - also begrenzt durch die gestrichelten Linien - ist der Körper von der Oberfläche aus senkrecht nach unten massiv.
• (53) Über die Oberfläche des Körpers ziehen drei Doppelreihen.
• Zwischen ihnen bleiben 8 (echt) sphärische Dreiecke frei.
• Der Pfeil weist auf eines dieser Dreiecke, das in der ebenen Abwicklung allerdings verzerrt gezeichnet werden musste.
• Das sphärische Dreieck ist facetten artig unterteilt in vier ebene Dreiecke, die je um 300 zueinander abgewinkelt sind (siehe Figur 8) und zwar deshalb, weil die Oberfläche der Laufklötze ebenfalls plan gestaltet wurde.
• (54) Längs dieser Linie soll der kugelartige Körper auseinanderzuschrauben sein und in zwei Teile zerfallen können.
• Gleichzeitig zeigt die Linie die Führung des Schnittes 1.
• (55) Innerhalb der durch Pfeile markierten Grenzen gilt Schnitt 1.
• (56) Längs der bezeichneten Linie verläuft Schnitt 2a.
• (57) Schnitt 2b.
• (58) Innerhalb der durch Pfeile markieren Grenzen gilt Schnitt 3.
• (59) In den bezeichneten Ecken sind Quadrate ausgespart -und zwar in der Ebene der Laufschienen (Radius r5) ein Quadrat mit der Seitenlänge von 0,62 cm (dies entspricht der breite der seitlichen Laufschienen (dieser Wert von 0,62 cm ist nicht in Figur 8 enthalten - es wird daher an dieser Stelle darauf verwiesen).
• In der Ebene des Radius r6 ist ein Quadrat mit der Kantenlänge von 0,315 cm ausgespart.
• Zwischen oberem Quadrat auf der Ebene r5 und dem unteren auf r6 entsteht eine Schräge (schraffiert gezeichnet - siehe auch Figur 8/Schnitt 3).
• (60) Der Pfeil zeigt auf die Kanten des ausgesparten Quadrates bei r6. seitliche (61) Die gestrichelte Linie markiert die Grenze des Laufkanals zwischen'den Radien r6 und r9.
• (62) Der Pfeil deutet- die Blickrichtung an, unter der die Schnitte - speziell die Schnitte 2a und 2b der Figur 8 -zu sehen sind.
• Figur:?: Schnitt 1 verläuft direkt durch die Mitte der Kugel - er gilt aber in den bei (5g) angedeuteten Grenzen.
• (63) Zur Demonstration sind zwei Laufklötze eingezeichnet.
• (64) Mittelpunkt der Radien.
• Figur 8: Die Figur 8 stellt einen Gesamtschnitt durch den kugelartigen Körper dar, enthält aber gleichzeitig die Schnitte 2a, 2b und 3.
• Um eine vereinfachte leschreibung der Maße zu ermöglichen, wurden Konstruktionshilfslinien eingezeichnet und mit kleingeschriebenen Buchstaben benannt. Im folgenden wird eine Maßangabe in Zentimetern (cm) oder in Winkelgraden (O) folgendermaßen beschrieben: Beispiel: c-e 0,37 bedeutet: der Abstand zwischen den Konstruktionshilfslinien c und e beträgt 0,37cm.
• g-h 300 bedeutet: der Winkel zwischen den Konstruktionshilfslinien g und h beträgt 30 Winkelgrade.
• a-b 0,385 b-c 0,315 c-e 0,37 a-c 0,7 a-d 0,885 a-f 1,385 b-f 1,00 d-d 1 1,77 e-e 1,4 e-f 0,315 f-f 0,77 b-e 0,685 (Schnitt 3) g-h 300 g-j 600 d-g 150 a-g 15 a-h 1,93 (Länge der eingezeichneten Sekante im Radius r1 -oberster Abschluß der sphärischen Dreiecke) (65) Schnitt 2. Oben ist auf der rechten Seite der Schnitt 2a, auf der linken Seite der Schnitt 2b dargestellt (rechts und links vom jeweiligen Laufkanal zeigt sich der kleine Unterschied). Unten ist nur der Schnitt 2b gezeichnet (66) Schnitt 3.
• (67) Der Pfeil zeigt in den Laufkanal zur Führung des Laufklotzschuhes.
• (68) In den Schnitt 3 ist zur Demonstration ein laufklotz eingezeichnet (schraffiert). - Die Zeichnung ist nicht völlig exakt! (69) Der Pfeil weist auf die Schräge, wie sie bei (59) beschrieben wurde.
• (70) Der Pfeil zeigt auf die Wand eines der sphärischen Dreiecke.
• Achtung: Die sphärischen Dreiecke sind bei allen Schnitten der Figur 8 eingezeichnet. Es wird aber darauf verwiesen, daß sie bei keinem der Schnitte 1 Dis 3 genau in der Schnittebene liegen! Sie liegen stets dahinter bzw. davor (siehe auch Figur 6).
• Figur 9: Figur 9 zeigt sämtliche Radien des kugelartigen Körpers sowie die Hilfsradien zur Berechnung.
• Daneben ist ein Laufklotz gezeichnet mit Hilfslinien für die maßangaben, Radien in Zentimetern (cm).
• (71) r1 = 3,65 - Hilfsradius für die Konstruktion der sphärischen Dreiecke. Die Verlängerung des oberen Laufklotzabschlusses bildet eine 30 0-Sekante.
• (72) r2 = 3,42 - Hilfsradius und oberer Abschlußradius der 150-Schrägen an den Wänden der sphärischen Dreiecke.
• Unterer Abschlußradius der senkrechten Wandteile der sphärischen Dreiecke (siehe Figur 8).
• (73) r3 = 3,3 - Hilfsradius.
• (74) r4 = 3,1 - Hilfsradius und Fix-Radius für die Berechnung aller übrigen Radien.
• (75) rS = 3,0 - oberer Radius der Laufschienen (Radius, äuf dem die Laufklötze mit der Unterseite (siehe Hilfslinie m) gleiten).
• (76) r6 = 2,6 - unterer Radius der Laufschierìen (Radius, an dem die in Laufrichtung vorderen und hinteren oberen Kanten des Laufklotzschuhes entlanggleiten).
• (77) r7 = 2,6 - Hilfsradius.
• (78) r8 = 2,354 - unterer Abschlußradius des Laufklotzschuhes.
• (79) r9 = 2,32 - innerster Radius des Laufkanals - unterhalb dieses Radius nach innen ist der kugelartige Körper voll massiv.
• Maße: g-h 300 k-l 0,2 l-m 0,3 m-n 0,4 n-o 0,3 p-q 0,3 r-s 0,995 t-u 1,765 falls machbar - sonst 1,76 v-w 1,60 v-x 15° (entsprechend w-y) g-h 300 (entspricht x-y)

Claims (8)

1. Patentansprüche 1) )Räumlich-mechanische bzw elektron isch-schaltungstechnische Funktionsanordnung (Furiktionseinhet), die eine beliebig gewählte Anzahl (n) LauS;lötze resp. "Einzelelemente" enthält, welche elektronisch bzw. manuell in bis zu n! (n Fakultät) rermutationen zueinander anzuordnen sind.

   Die elektronische Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß sid aus Pingschieberegistern aufgebaut ist, die gekreuzt miteinander verschaltet sind für den einbau in elektronische Kryptographen (Schlüsstlmaschinen) zur Verschlüsselung binär kodierter Informationen, desweiteren für den Einbau in elektronische Optimieings:eräte sowie in elektronische Spiele.

   Die gekreuzt miteinander verschalteten Ringschieberegister enthalten als Speicherelemente positiv flankengetriggerte D-Flipflops (Delay-Flipflops). Jedem Ringschieberegister ist eine separate Taktleitung zugeordnet. Für den Schaltungsaufbau ergeben sich zwei Varianten - je nachdem, ob die rl'aktleitungen im Ruhezustand (es läuft kein Schiebetakt) auf HIGH-Potential liegen oder auf LOW-Potential.

   a) Taktleitungen im Ruhezustand auf IGH-Potential: Der Q-Ausgang eines Flipflops das einer Kreuzungsposition vorgeordnet ist, wird mit einem Eingang eines AND-Gatters verbunden, dessen zweiter Eingang über einen INVERTER der zugehörigen Taktleitung anliegt (oder über ein NAND-Gatter den zugehörigen Taktleitungen, sofern das Flipflop zwei Ringschieberegistern angehört). Die Ausgänge der AND-Gatter (werden z.b.

   drei Ringschieberegister gekreuzt miteinander vezschaltet, so sind es entsprechend drei AN1)-Gatter) werden mit den Eingängen eines OR-Gatters verbunden. Der Ausgang des OR-Gatters ist über ein RO-Qlied (Zwischenspeicher, bestehend aus einem Widerstand und einem Kondensator) mit dem Eingang des Flipflops verbunden, das auf der Kreuzungsposition angeordnet ist.

   Der Takteingang des Flipflops auf der Kreuzungsposition ist über ein AND-Gatter mit den Taktleitungen all der Rngachieberegister verbunden, die über es gekreuzt miteinander verschaltet sind. Sind zBw drei Ringschieberegister über dieses Flipflop gekreuzt miteinander verschaltet, so ist sein Takteingang demgemäß über ein 3-1)-Gatter (AND-Gatter mit drei Eingängen) mit 3 Taktleitungen verbunden.

   b) Taktleitungen im Ruhezustand auf LOW-Potential: Gleiches Verschaltungsprinzip - jedoch werden die INVERTER aus allen Verbindungen mit Taktleitungen, in welche sie eingeschaltet waren, entfernt. In alle übrigen Verbindungen mit Taktleitungen werden INVERTER eingesetzt. Mit Taktleitungen verbundene NAN1)-Gatter werden durch OR-Gatter ersetzt.

   Räumlich-mechanisches Modell, mit welchem die Funktionen der elektronischen Anordnung manuell nachempfunden werden können, gedacht als Lehr- und Lernspielzeug, bestehend aus einer Kugel oder einem kugelartigen Körper und dazugehörigen Laufklötzen (63), dadurch gekennzeichnet, das in die Oberfläche des Körpers ringförmig geschlossene Laufkanäle (67) so eingelassen sind, daß diese sich jeweils in Winkeln von 90 Grad überkreuzen (Fig.6).

   Es sind entweder drei ringförmig geschlossene Laufkanäle in den Körper eingelassen oder aber (nach dem gleichen Konstruktionsprinzip) drei mal zwei, drei mal drei oder drei mal vier Laufkanäle, wobei dann jeweils zwei, drei oder vier ringförmig geschlossene Laufkanäle nebeneinander angeordnet sind.

   Die Laufkanäle sind so geformt, daß Laufklötze, welche verschieblich in sie eingefügt wurden und der Oberfläche des Körpers aufsitzen, mit ihrem Fußteil (Schuh) in ihnen gehalten und geführt werden (Fig. 7).

   Sind sämtliche Laufkanäle mit Latsfklötson bestückt, so stehen die Laufklötze Stoß an Stoß und bilden geschlossene Reihen.

   Zwischen den sich überkreuzenden Reihen verbleiben acht dreieckige Flächen des Körpers von Laufklötzen unbedeckt.

   Der kugelartige Körper geht aus einem Würfel hervor, bei welchem die Kanten abgerundet wurden bei einem Zentralwinkel der Rundungen von 90 Grad. Die Mittelpunkte der Radien (64) für die Abrundungen liegen auf den Kanten eines gedachten Würfels im Zentrum des Körpers.

   Der Körper und die Laufklötze bestehen aus Kunststoff oder einem anderen gießfähigen Material.
2. 2) Elektronische Funktionseinheit nach Anspruch 1 mit mindestens 16 (sechzehn) Speicherpositionen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge von acht Flipflops mit den Eingängen von EXCLUSIVE-OR-Gattern verbunden sind. Mit dieser Einheit ist in Verbindung mit bekannter Technik die Ver- und Entschlüsselung von Pyte-Codes möglich.
3. 3) Elektronische Funktionseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtanordnung aus mehreren Einzelanordnungen besteht, die parallel betrieben werden, so daß auf einer Speichernosition mehr als nur ein iSit gespeichert werden kann (komplexe, gekreuzt miteinander verschaltete Ringschiebereister).

   Mit dieser Anordnung ist in Verbindung mit bekannter Technik die Permutation von birär kodierten Informationen möglich.
4. 4) Räumlich-mechanisches Modell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper aus zwei gleichen hälften besteht, die sich auseinandtrschrauben lassen, um das Einfügen bzw.

   Herausnehmen der dizugehörigen Laufklötze zu ermöglichen.

   Eingefügte Laufklötze sind nach dem Zusammenschrauben der beiden Hälften zwazw in den Laufkanälen verschieblich, lassen sich dann jedoch nicht mehr aus diesen herausnehmen.
5. 5) Räumlich-mechanisches Modell nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, da? in den Boden eines jeden Iaufkanals eine auf einer Schraubetfeder sitzende Arretierkugel eingelassen ist.
6. 6) Räumlich-mechanisches Modell nach Anspruch 1,4 und 5, dadurch gekennzeichnet, da der Körper in seinem Innern einen kugelförmigen hohlraum trägt zur Aufnahme von Rasselgegenständen.
7. 7) Räumlich-mechanisches Modell nach Anspruch 1,4,5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper aus acht Teilen besteht, die sich in der Art eines Puzzls (Geduldsspiels) auseinar.dernehmen und wieder usammensetzen lassen. Verbindung der Einzelteile mittels Stech-, Dreh-, oder Schraubvexschlüssen.
8. 8) Räenlich-mechanisches Modell nach Anspruch 1,4,5,6 und 7, dadurch gekennzeicOnet, daß in die von Laufklötzen unbedeckten dreieckigen Flächen des Körpers Gewinde eingearbeitet sind zum EinschrauDen diverser Zubehörteile.

   Definition: Mit dem Begriff "Einzelelement", der im Oberbegriff des Hauptanspruchs verwendet wird, wird diejenige Information bezeichnet, die auf einer Position der einfachen bzw. komplexen, gekreuzt miteinander verschalteten Ringschieberegister gespeichert werden kann. Jede Position wird repräsentiert durch ein oder mehrere D-Flipflops.

   Patentansorüche nach § 3 a Oberbegriff des Hauptanspruchs: Räumlich-mechanische bzw. rein elektronisch-schaltungstechnische Funktionsanordnung (Funktionseinheit), die n Laufklötze resp. "Einzelelemente" enthält, welche manuell bzw. über elektrische Verschaltung und Neuverschaltung in n! (n Fakultät) Komplexionen (Kombinationsanordnungen) zu permutieren (zu überführen) sind. Das Zeichen "n" beschreibt eine beliebig gewählte Anzahl.

   Die Funktionsanordnung ist beim räumlich-mechanischen Modell dadurch gekennzeichnet, daß die n Laufklötze in 3 (drei) mal R Reihen auf der Oberfläche einer Kugel bzw. eines kugelartigen Körpers (siehe Figur 6, 7 und 8) angeordnet sind. Die,Reihen überkreuzen sich jeweils in Winkeln von 900. Zwischen den Reihen (bzw. Doppel-, Dreierreihen usw.) bleiben stets 8 (acht) gleichwinklig-gleichseitige sphärische Dreiecke frei, die sphärische Winkel von 900 umschließen (Winkelsumme: 2700).

   Es ergeben sich 8 (acht) Kreuzungsposition der Reihen (Doppel-, Dreierreihen usw.) . Jede Einzelreihe wird 4 (vier) mal R mal von anderen Reihen gekreuzt.

   R sagt aus, ob es sich um Einzel-, Doppel-, Dreier-Reihen handelt usw. Der Patentanspruch bezieht sich auf eine beliebig gewählte Anzahl von Reihen.

   In den Reihen lassen sich die Laufklötze verschieben - solche Läufklötze, die auf Kreuzungspositionen stehen, jeweils wahlweise in zwei verschiedene Richtungen.

   Die elektronisch-schaltungstechnische Funktionsanordnung (Funktionseinheit) ist dadurch gekennzeichnet, daß sich in ihr n Kabel bzw. Kabelbündel, denen auf einer Dekodierseite n bestimmte Eingang/Ausgang (INPUT/OUTPUT)-Positionen fest zugeordnet sind, jeweils n mal aufteilen (aufspalten) und über n steuerbare Relais wahlweise auf n verschiedene Positionen einer Kodierseite geschaltet werden können Die Steuerung der Relais geschieht über ein Steuergerät (35 in Figur 3), das die auf einer Magnetkarte gespeicherten Steuerbefehle an komplexe, gekreuzt miteinander verschaltete Ringschieberegister (siehe Fig. 4) weiterleitet. Ein über die Ausgänge der Ringschieteregister weitergeleiteter binärode, der von einem vor den Relais einer jeweiligen Kabelaufzweigung ("Einzelelement") angeordneten Binärdekoder entschlüsselt wird (Fig. 2), schaltet die Relais.

   Die gekreuzt verschalteten komplexen Ringschieberegister stellen den erfindungswesentlichsten Teil-der Funktionseinheit dar. Sie sind derart kreuzweise miteinander verschaltet (Fig. 4 und Fig. 5), da3 ein auf einer Kreuzungsposltion gespeicherter Binärkode wahlweise in dem einen oder dem anderen (gekreuzten) komplexen Ringschieberegister geschoben werden kann. Jedes Einzelringschieberegister sowie demnach auch jedes Komplexringschieberegister ist R mal 4 (vier) mal mit anderen Einzelringschieberegistern (Komplexringschieberegistern) gekreuzt verschaltet.

   R mal,3 (drei) ergibt die Zahl der Komplexringschieberegister, die in einer jeweiligen Funktionseinheit verwendet werden.

   Der Patentanspruch bezieht sich auf eine beliebig gewählte Anzahl von Komplexringschieberegistern.

   In welchem Register jeweils geschoben wird, das bestimmen die auf einer Magnetkarte (36) gespeicherten Schiebeanweisungen, die taktgesteuert über ein Steuerteil (35) an die jeweiligen Schiebeeingänge (z.B. 42, 47 der Figur 4) der Register weitergeleitet werden.

   1. Unteranspruch: Elektronisch-schaltungstechnische Funktionseinheit nach dem Hauptanspruch, dadurch gekennzeichnet, daß sie in ein Kommunikations- und Datenverarbeitungssystem eingelassen ist als elektronisch gesteuerter Kryptograph (Schlüsselmaschine), der das Kodieren (Verschlüsseln) von Zeichen (Buchstaben, Zahlen, Kurzanweisungen etc.) ermöglicht (siehe Fig. 1).

   2. Unteranspruch: Funktionseinheit nach dem Hauptanspruch, dadurch gekennzeichnet, daß über sie mit Hilfe eines Frequenzanalysators/-synthetisators das Verschlüsseln akustischer Signale ermöglicht wird für die Verwendung im Bernsprech und Funkfernsprechverkehr.

   In der weiteren Ausgestaltung dieses Unteranspruchs: Mögliche Verwendung der Funktionseinheit nach dem Hauptanspruch auch zum Kodieren optischer Signale.

   3. Unteranspruch: Funktionseinheit nach dem Hauptanspruch, dadurch gedennzeichnet, daß in ihr nicht nur ein Kabel in einem Einzelelement mit der Kodierseite verbunden werden kann (über eine Relaisschaltung), sondern daß sich jeweils Kabelbündel in einem Einzelelement aufspalten (n mal).

   Dadurch ist es möglich, eine höherwertige lianäre Information auf jedes Einzelelement zu geben und diese Information über das Einzelelement hinweg gemäß einer über eine Magnetkarte gesteuerten Verschaltung der Einzelelement-Relais auf die Kodierseite weiterzuleiten.

   Eine solche Verschaltungsanordnung kann gegebenenfalls bereits in den beiden vorstehenden Patentansprüchen ihre Anwendung finden.

   Im wesentlichen ist sie jedoch wegen ihres sehr komplizierten Aufbaues gedacht würden Einsatz in Forschung und Wissenschafrt.

   Eventuell lässt sich mit ihrer Hilfe die Konzeption eines "Evolutions-Selektions-Computers" resp. eines Optimierungs Computers realisieren.

   4. Unteranspruch: Räumlich-mechanische Funktionsanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß - wie im Hauptanspruch beschrieben - S Laufklötze in 3 (drei) mal R Reihen, die sich überkreuzen, auf der Oberfläche einer Kugel bzw. eines kugelartigen Körpers verschieblich angeordnet sind (Fig. 6, 7, 8).

   Die Iaufklötze bewegen sich auf Führungsleisten (Führungsschienen). Jeder Laufklotz besitzt einen Schuh (Fig. 9), der in einem Fuhrungskanal (Führungsrinne) (67) geführt wird.

   Da das Demonstrationsmodell gewerblich als Spielzeug verwertet werden soll, wird die Größe der Kugeln/kugelartigen Körper so gewählt, daß sie sich - je nach Adressatenkreis -von der Hand von Kindern/Erwachsenen umgreifen läßt.

   Fehlerberichtigung: S. 5 Zeile 17 ....-verschaltung her, nach der .... schreibe: ...-verschaltung her, von der ausgehend der...

   Abschliefende remerkunç des hntragstellers: Zum gegenwärtigen Zeitpunkt bin ich in den Gebieten Informatik/Elektronik nch fast völlig fachfremd. Ich fand bislang auch noch nicht die Zeit, mich tiefer in die Materie einzuarbeiten - daher fehlen Literaturangaben völlig. Das elementarste Basiswissen eignete ich mir lediglich bei einigen Diskussionen mit Informatikstudenten an. Ich bitte deshalb zu entschutdigen, wenn meine Darlegungen teilweise etwas dilettantisch anmuten mögen.

   Ich rechne auch fe t damit - sofern überhaupt Aussicht auf Zerteilung eines Patents besteht - daß es noch etliche Ungereimtheiten auszuräumen gilt. Ich bitte in diesem Zuge daher schon jetzt darum, mir eine Verlängerung der Frist zur sußerung einzuräumen! Anhang: 6 (sechs) Seiten,a;8eschreibung zu einer gleichzeitig vo nommenen Anmeldung eines Ge- brauchsmust X gehören. 7