DE3731771A1

DE3731771A1 - Schluesselverfahren unter verwendung echter zufallsfolgen

Info

Publication number: DE3731771A1
Application number: DE19873731771
Authority: DE
Inventors: Winfried Dipl Ing Schlotter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-09-22
Filing date: 1987-09-22
Publication date: 1988-09-29

Description

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, für die Verschlüs selung eines binären Klartextes eine echte Zufallsfolge zu benutzen und dieselbe als Bestandteil des Geheimtextes zum Empfänger mitzuübertragen, so daß dieser sie unter Verwen dung eines beim Sender und Empfänger gleichen geheimen Schlüssels zurückgewinnen kann und dadurch in die Lage versetzt wird, den Klartext zu ermitteln.

Auf diese Weise entfällt beim Sender wie auch insbesondere beim Empfänger die Notwendigkeit der Erzeugung von Quasi- Zufallsfolgen mit Hilfe von rückgekoppelten Schieberegi stern. Demgegenüber wird für die Übertragung allerdings die zweifache Übertragungsbitrate und damit die doppelte Kanal breite benötigt.

Zunächst wird beim Sender mit Hilfe einer Rauschquelle eine echte Zufallsfolge erzeugt und diese mittels eines Schiebe registers als binäre Zufallfsfolge (ZF) dargestellt (siehe Abb. 1).

Diese binäre Zufallsfolge (ZF) wird nun mit dem ebenfalls als Binärfolge dargestellten Klartext (KT) modulo-2 addiert, woraus sich wiederum eine binäre Zufallsfolge ergibt, die einen Teil des zu übertragenden Geheimtextes (GT) bildet, in der Folge als Geheimtext 1 (GT 1) bezeichnet.

Außerdem wird die ursprüngliche Zufallsfolge (ZF) mit einem geheimen Schlüssel (S) modulo-2 addiert, woraus sich der 2. Teil des zu übertragenden Geheimtextes (GT 2) ergibt (siehe Abb. 2).

GT 1 und GT 2 bilden zusammen den Geheimtext GT. Um zu verhindern, daß ein Abhörer Kenntnis von beiden Teilfolgen erlangt und mittels modulo-2-Addition der beiden Folgen GT 1 und GT 2 die Zufallsfolge ZF eliminiert, erfolgt die Ver knüpfung zwischen GT 1 und GT 2 mit Hilfe des geheimen Schlüssels S nach folgendem Bildungsgesetzt: (siehe Abb. 3)

Auf ein Bit der Folge GT 1 folgt unabhängig vom entsprechenden Bit des Schlüssels S bei einer 1 des Schlüssels S das Folge bit innerhalb der Folge GT 1 oder bei einer 0 des Schüssels S das letzte noch nicht übertragene Bit der Folge GT 2.

Nach diesem Bit der Folge GT 2 werden solange die Folgebits der Folge GT 2 übertragen, bis gleich viele Bits der Folge GT 2 wie der Folge GT 1 übertragen sind, erst dann wird wieder das nächste Bit der Folge GT 1 übertragen.

Das darauf folgende Bit des Geheimtextes GT ist bei einer 1 des Schlüssel S wieder das nachfolgende Bit der Folge GT 1 und bei einer 0 des Schlüssels S wieder das letzte noch nicht übertragene Bit der Folge GT 2, usw.

Auf diese Weise ergibt sich die Geheimtextfolge GT (siehe Abb. 4).

Die Geheimtextfolge GT wird beim Empfänger mit Hilfe des dort ebenfalls vorhandenen gleichen geheimen Schlüssels S analog dem beschriebenen Bildungsgesetz auf der Sendeseite (siehe Abb. 3) wieder in die beiden Teilfolgen GT 1 und GT 2 zerlegt (siehe Abb. 5).

Danach werden die Teilfolgen GT 1 und GT 2 beim Empfänger modulo-2 addiert und es ergibt sich eine Binärfolge, die der mathematischen Beziehung KT⊕S genügt. Nach einer weiteren modulo-2-Addition dieser Folge mit dem geheimen Schlüssel S ergibt sich beim Empfänger der Klartext KT (siehe Abb. 6).

Der Möglichkeit, den geheimen Schlüssel S durch Ausprobieren zu ermitteln, kann dadurch begegnet werden, daß derselbe ausreichend lang und für jede Teilnehmer-Teilnehmer- Beziehung unterschiedlich gewählt wird und darüber hinaus hinreichend oft gewechselt bzw. bei jeder neuen Geheimtext folge mittels der zuvor übertragenen Zufallsfolge ZF neu ab geleitet wird, so daß auch eine bitweise Berechnung des abgeleiteten neuen Schlüssels S nur bei Kenntnis der voll ständigen Zufallsfolge ZF möglich ist.

Die gerätemäßige Ausbildung des Verfahrens ergibt sich aus Abb. 7.

Danach besteht das Sendeteil im wesentlichen aus der Rausch quelle 1, den Schieberegistern 2, 3 und 4 für die Zufallsfol ge ZF, den Schlüssel S und den Klartext KT, den modulo-2- Addierern 5 und 6 sowie dem vom Schlüssel S gesteuerten Multiplexer 7.

Das Empfangsteil besteht aus dem vom Schlüssel S gesteuerten Demultiplexer 8 sowie den modulo-2-Addierern 9 und 10.

Die Synchronisierung zwischen Sender und Empfänger kann sich auf die Markierung des Beginns der Geheimtextfolge GT be schränken.

Claims

1. Schlüsselverfahren zur Verschlüsselung von binären Klartexten unter Verwendung echter Zufallsfolgen, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Verschlüsselung verwendete Zufallsfolge (ZF) mit Hilfe eines durch einen geheimen Schlüssel (S) gesteuerten Multiplexer als Bestandteil des Geheimtextes gesichert zum Empfänger mit übertragen wird, so daß dieser allein aufgrund der Kennt nis des geheimen Schlüssels (S) in die Lage versetzt wird, den Klartext zurückzugewinnen.

2. Multiplexer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Hilfe einer echten Zufallsfolge (ZF) verschlüsselte Klartext als Teil des zu übertragenden Geheimtextes mit einem 2. Geheimtextanteil, nämlich der mittels eines geheimen Schlüssels (S) gesicherten Zufallsfolge (ZF), in Abhängigkeit vom geheimen Schlüssel (S) so gemischt wird, daß eine Trennung der beiden Geheimtextanteile ohne Kenntnis des geheimen Schlüssels (S) nicht möglich ist.