DE2706421B1 - Verfahren zum Einstellen von Schluesseltextgeneratoren in Chiffriergeraeten - Google Patents

Verfahren zum Einstellen von Schluesseltextgeneratoren in Chiffriergeraeten

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DE2706421B1 DE2706421A DE2706421A DE2706421B1 DE 2706421 B1 DE2706421 B1 DE 2706421B1 DE 2706421 A DE2706421 A DE 2706421A DE 2706421 A DE2706421 A DE 2706421A DE 2706421 B1 DE2706421 B1 DE 2706421B1
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    • H04L9/0662—Pseudorandom key sequence combined element-for-element with data sequence, e.g. one-time-pad [OTP] or Vernam's cipher with particular pseudorandom sequence generator

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ver- und Entschlüsselung der Datenübertragung zwischen einem Sender und mindestens einem Empfänger, bei welchem sendeseitig die Nachrichtenklartexte mit
ORIGINAL INSPECTED
Schlüsseltexten verknüpft und empfangsseitig durch Verknüpfen mit identischen Schlüsseltexten wiedergewonnen werden und bei welchem sende- und empfangsseitig derselbe Grundschlüssel in gespeicherter Form vorliegt.
Die Erfindung dient nicht nur zur Datensicherung vor unberechtigtem Zugriff bei der Datenübertragung zwischen entfernten Sendern und Empfängern, sondern beispielsweise auch bei der Datenverarbeitung
so daß eine Einstellvielfalt von 2" verschiedenen Bildungsgesetzen möglich ist.
Die prinzipielle Arbeitsweise einer Datenverschlüsselung ist folgende:
Sendeseitig wird ein Klartext KT mit Hilfe eines Verknüpfungsgliedes mit dem Schlüsseltext 57 verknüpft, so daß sich der Geheimtext GT ergibt, der übertragen wird. Empfangsseitig wird aus dem Geheimtext G Γ durch Verknüpfung mit dem nach iden-
innerhalb eines Systems, bei dem der unberechtigte io tischen Regeln gewonnenen Schlüsseltext ST der
Zugriff zu Daten verhindert werden soll.
Aus der DE-AS 1237 366 ist ein Verfahren bekannt, das den Anfangszustand eines Schlüsseltextgenerators in Abhängigkeit vom Ergebnis der Mischung
Klartext wieder zurückgewonnen.
Im Durchlaufbetrieb des Schlüsseltextgenerators nach Fig. 2 wird die Ausgangsstellung der Schlüsseltextgeneratoren erwürfelt, von der aus am Sender ver
einer ersten mit einer zweiten Zustandsinformation i> schlüsselt und am Empfänger entschlüsselt wird. Nach einstellt, wobei die erste Zustandsinformation sende- Anlegen der Betriebsspannung nehmen die Schlüs-
seltextbildungsregister A und das Bildungsgesetzregister B eine unbestimmte Anfangsstellung ein, die durch den Durchlaufbetrieb noch verändert wird.
seitig vorzugsweise mittels eines Zufallsgenerators erzeugt und unverschlüsselt an die Empfangsseite übertragen wird.
Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß das Gesetz 20 Während des Durchlaufbetriebes wird ein frei laufenfür das Bilden der Binärzeichenfolge des Schlüsseltex- der Takt 71 aus einem astabilen Multivibrator oder tes durch den starren Schaltungsaufbau des Schlüs- einem Zufallsgenerator angelegt, der asynchron zum seltextgenerators festgelegt ist und durch Ändern der Übertragungsschrittakt die Schlüsseltextbildungsre-Anfangsstellung nur ein anderer Abschnitt aus der gister A um eine unbestimmte Anzahl von Durchlauf -Gesamtschlüsseltextfolge als neuer Schlüsseltext aus- 25 takten weiterschaltet. Der Schlüsseltextgenerator argewählt werden kann. Außerdem muß für jede Ein- beitet dabei zunächst mit einem im Bildungsgesetzrestellung mittels eines Zufallsgenerators ein neuer Zu- gister B gespeicherten unbestimmten Bildungsgesetz, satzschlüssel erzeugt werden. welches während des Durchlaufbetriebes noch lau-
Aus der DE-OS 2457027 ist ein Verfahren zum fend dadurch verändert wird, daß die durch das Zu-Einstellen eines Schlüsseltextgenerators bekannt, bei jo ordner-Schaltwerk C verknüpfte Bitfolge durch das dem ein Grundschlüsselwort bestimmend ist für die Anfangsstellung des Schlüsseltextgenerators und ein Zusatzschlüssel in Verbindung mit dem Grundschlüsselwort das Bildungsgesetz für die Binärzeichenfolge des Schlüsseltextes erstellt.
Dieses Verfahren arbeitet zwar nicht mehr mit einem starren Bildungsgesetz für die Binärzeichenfolge des Schlüsseltextes und ist damit wesentlich sicherer gegen unbefugtes Entschlüsseln, aber es wäre viel zu
Bildungsgesetzregister B hindurchgeschoben wird.
In einer Varianten des Durchlaufbetriebes nach Anspruch 7 wird in den Kreislauf, beispielsweise zwischen dem Ausgang des Zuordnungsnetzwerkes C und dem Eingang des Bildungsgesetzregisters B, zusätzlich ein Zufallsgenerator eingeschaltet, der den Würfelvorgang steuert.
Der freilaufende Durchlaufbetrieb wird eine gewisse Mindestzeit durchgeführt, nach der diese Araufwendig, wenn es bei gleicher Sicherheit auch rund- 40 beitsweise zu jedem beliebigen Zeitpunkt durch Stillspruchfähig gemacht werden sollte, d.h., wenn in kur- setzen des Taktes 71 abgebrochen werden kann. Zum zen Zeitabständen immer wieder neue Zusatzschlüssel Zeitpunkt »Durchlauf betrieb-Ende« haben dann alle erzeugt, übertragen und eingestellt werden müßten. Registerelemente des Schlüsseltextgenerators eine Die zu der Erfindung führende Aufgabe war es, zufällige Ausgangsstellung, d. h. es wurde ein zufälliein Verfahren anzugeben, das bei größtmöglicher Si- 45 ges Bildungsgesetz und eine zufällige Startposition des cherheit Rundspruchfähigkeit erlaubt und mit gerin- Schlüsseltextgenerators »erwürfelt«, gern Aufwand verwirklicht werden kann. Zum Aufbau einer verschlüsselten Nachrichten-
Die Aufgabe wird gelöst, wie im Anspruch 1 be- verbindung zwischen einem Sender und einem oder schrieben. mehreren Empfängern, muß den Empfängern das BiI-
Die Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau von 50 dungsgesetz und die Ausgangsstellung des Schlüssel-Schlüsselgeräten, textgenerators mitgeteilt werden.
die Fig. 2 den Durchlaufbetrieb des sendeseitigen In einem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 werden
Schlüsseltextgenerators. dazu sendeseitig die Schlüsseltextbildungsregister A
Die Fig. 3 zeigt die verschlüsselte Übertragung der und Bildungsgesetzregister B hintereinander geschal-Registerstände zur identischen Einstellung der 55 tet, seriell ausgelesen und empfangsseitig eingelesen, Schlüsseltextgeneratoren auf der Sende- und Emp- so daß nach y Übertragungsschrittakten sende- und
empfangsseitig an allen Registerstellen vom Schlüsseltextbildungsregister A und vom Bildungsgesetzregister B eine übereinstimmende Ausgangsstellung herrscht.
Bei verschlüsselter Nachrichtenübertragung sollen nur solche Teilnehmer eine Entschlüsselung durchführen können, die dazu mit dem Grundschlüssel autorisiert werden. Deshalb muß die Übertragung der
bar sind; weiterhin aus einem Zuordner-Schaltnetz- 65 Registerstände des sendeseitigen Schlüsseltextgene -werk C, das die Verknüpfungen der Register rators zu den Empfängern verschlüsselt erfolgen. Die untereinander einstellt; ferner aus einem Bildungsge- Verschlüsselung kann beispielsweise durch linear setzregister B mit einer Speicherkapazität von η Bit, rückgekoppelte Schieberegister 5Cl und SCl, die
fangsseite.
Anhand der Figuren sei im folgenden ein Ausführungsbeispiel für die Verwirklichung des Verfahrens näher beschrieben.
Nach Fig. 1 bestehen die Schlüsseltextgeneratoren aus einer Anzahl von Schlüsseltextbildungsregistern /41 bis An, z. B. aus rückgekoppelten Schieberegistern, deren Rückkopplungsnetzwerke programmier-
auch als »Scramler« bekannt sind, erfolgen.
Diese Schieberegister sind auf der Sendeseite und auf der Empfangsseite identisch aufgebaut, und ihre Voreinstellung wird durch einen zwischen den korrespondierenden Teilnehmern abgestimmten Grundschlüssel GS festgelegt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel nach Anspruch 3 arbeitet in folgender Weise:
Die durch den Durchlaufbetrieb »erwürfelte« Anfangsstellung des Schlüsseltextgenerators wird in einen Zwischenspeicher ZSl (nicht dargestellt) gespeichert. Danach werden einzelne oder alle Schlüsseltextbildungsregister A und/oder das Bildungsgesetzregister B sende- und empfangsseitig vom Grundschlüssel GS eingestellt. Zur verschlüsselten Übertragung der Anfangsstellung des Schlüsseltextgenerators wird dem Verknüpfungsglied (Fig. 1) die im Zwischenspeicher ZSl gespeicherte Anfangsstellung als Klartext KT und der vom Grundschlüssel GS festgelegte Schlüsseltext SO des Schlüsseltextgenerators zugeführt. Die als Geheimtext GT übertragene Anfangsstellung wird auf der Empfangsseite als Klartext KT wiedergewonnen und in einem Zwischenspeicher ZSl (nicht dargestellt) gespeichert. Vor der eigentlichen Nachrichtenübertragung wird nun sende- und empfangsseitig die Anfangsstellung aus den Zwischenspeichern ZSl bzw. ZSl in den Schlüsseltextgenerator eingeschoben.
Während der verschlüsselten Nachrichtenübertragung werden die Schlüsseltextbilcfungsregister A sende- und empfangsseitig synchron weitergeschaltet, dagegen bleiben die Registerstände des Bildungsgesetzregisters B bis zu einer neuen Einstellung der Ausgangsstellung fest bestehen.
Bei einmaliger Synchronisierung vor einer verschlüsselten Nachrichtenübertragung wird sendeseitig das Bildungsgesetz und die Ausgangsstellung des Schlüsseltextgenerators erwürfelt und den Empfängern übertragen.
In einem Ausführungsbeispiel nach Anspruch 6 wird das Bildungsgesetz des Schlüsseltextgenerators
<o auf der Sende- und Empfangsseite errechnet, so daß eine verschlüsselte Übertragung des Bildungsgesetzes entfällt. Das Bildungsgesetz wird aufgrund der Anfangsstellung der Schlüsseltextbildungsregister Al bis An nach einer vereinbarten Vorschrift im Schlüsseltextgenerator berechnet und sende- und empfangsseitig in einem Zwischenspeicher ZSi bzw. ZSA (nicht dargestellt) gespeichert. Vor der eigentlichen Nachrichtenver- bzw. -entschlüsselung wird das Bildungsgesetz aus den Zwischenspeichern ZSi bzw. ZSA in die jeweiligen Bildungsgesetzregister B des Schlüsseltextgenerators übernommen.
Dagegen wird bei sich wiederholender Synchronisierung, wie dies bei Rundspruchbetrieb notwendig ist, vom Sender zu festgelegten Zeitpunkten immer wieder sein aktueller Registerstand im Schlüsseltextbildungsregister A und gegebenenfalls sein neues oder gleichbleibendes Bildungsgesetz im Bildungsgesetzregister B übertragen. Neu hinzukommende Empfänger haben dann Gelegenheit, sich in laufende
Übermittlungen einzuphasen. Dazu muß der Schlüsseltextgenerator nur jeweils um y Takte den normalen Nachrichtenfluß unterbrechen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Ver- und Entschlüsselung der Datenübertragung zwischen einem Sender und r> mindestens einem Empfänger, bei welchem sendeseitig die Nachrichtenklartexte mit Schlüsseltexten verknüpft und empfangsseitig durch Verknüpfung mit identischen Schlüsseltexten wiedergewonnen werden und bei welchem sende- und ·"» empfangsseitig derselbe Grundschlüssel in gespeicherter Form vorliegt, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Nachrichtenübertragung folgende Verfahrensschritte angewendet werden:
a) vor Beginn der Nachrichtenübertragung i"> würfelt der sendeseitige Schlüsseltextgenerator mit Hilfe eines beliebigen und/oder eines während des Würfeins sich beliebig ändernden Bildungsgesetzes mindestens ein Schlüsseltextbildungsregister (A) eine ge- -() wisse Mindestzeit lang mit einem zum Übertragungstakt verschiedenen nichtperiodischen Durchlauftakt (Tl), bis im Schlüsseltextbildungsregister (A) eine zufällige Bitfolge von η Elementen erreicht ist (Fig. 2), -K>
b) diese zufällige Bitfolge wird festgehalten und dient als Anfangsstellung für die Schlüsseltextgeneratoren auf der Sende- und auf der Empfangsseite,
c) diese zufällige Bitfolge wird vor Beginn der to Nachrichtenübertragung vom Sender zu dem/den Empfänger/n übertragen, wobei sendeseitig die Schlüsseltextbildungsregister (A) zyklisch so geschoben werden, daß nach der Übertragung die sende- und empfangs- )~> seitigen Schlüsseltextgeneratoren dieselbe Ausgangsstellung haben,
d) die Übertragung der Anfangsstellung der Schlüsseltextgeneratoren wird durch ein Kennwort angekündigt und unter Verwendung einer sende- und empfangsseitig bekannten gleichartigen Grundschlüsselinformation verschlüsselt übertragen,
e) das Bildungsgesetz der Schlüsseltextgeneratoren wird aus der sendeseitig erzeugten und 4 > verschlüsselt zu dem/den Empfänger/n übertragenen zufälligen Bitfolge abgeleitet, daß während der Nachrichtenübertragung bei wiederholender Synchronisation, wie dies bei Rundspruch notwendig ist, der Nachrich- >o tenfluß kurzzeitig unterbrochen wird und folgende Verfahrensschritte angewendet werden:
f) die zum Zeitpunkt der Unterbrechung in den Schlüsseltextbildungsregistern (A) des Sen- r> ders festgehaltene Bitfolge dient als Anfangsstellung der Schlüsseltextgeneratoren für neu hinzukommende Empfänger oder zur Überprüfung des Gleichstandes der zu einem früheren Zeitpunkt synchronisierten Emp- bo fänger,
g) diese zum Zeitpunkt der Unterbrechung sendeseitig festgehaltene Bitfolge der Schlüsseltextbildungsregister (A) wird durch ein Kennwort markiert und unter Verwendung einer sende- und empfangsseitig bekannten identischen Grundschlüsselinformation verschlüsselt übertragen,
h) das Bildungsgesetz der Schlüsseltextgeneratoren wird beibehalten oder aus der festgehaltenen Bitfolge der Schlüsseltextbildungsregister (A) sende- und empfangsseitig abgeleitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlüsselung der zu übertragenden Anfangsstellung für den Schlüsseltextgenerator mit Hilfe eines linear rückgekoppelten Schieberegisters erfolgt, dessen Voreinstellung und/oder Bildungsgesetz vom Grundschlüssel (GS) abhängt (Fig. 3).
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlüsselung der zu übertragenden Anfangsstellung für den Schlüsseltextgenerator mit Hilfe des vom Grundschlüssel (GS) eingestellten Senders (Fig. 1) selbst erfolgt, daß die Anfangsstellung zuerst in einem Zwischenspeicher gespeichert wird, daß die Anfangsstellung nach der Entschlüsselung auf der Empfangsseite ebenfalls in einem Zwischenspeicher gespeichert wird und daß vor Beginn der eigentlichen Nachrichtenver- und -entschlüsselung die Anfangsstellung aus den Zwischenspeichern in die Schlüsseltextgeneratoren übernommen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Teil der die Anfangsstellung darstellenden Elemente sendeseitig erwürfelt wird und verschlüsselt zur Empfangsseite übertragen und eingestellt wird und ein zweiter Teil der die Anfangsstellung darstellenden Elemente sende- und empfangsseitig abhängig vom Grundschlüssel eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildungsgesetz sendeseitig im Schlüsseltextgenerator erwürfelt und zusätzlich zur Anfangsstellung des Schlüsseltextbildungsregisters (A) verschlüsselt zur Empfangsseite übertragen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildungsgesetz des Schlüsseltextgenerators sende- und empfangsseitig nach Einstellung der Schlüsseltextbildungsregister (Al bis An) nach einer vereinbarten Vorschrift im Schlüsseltextgenerator errechnet und im Zwischenspeicher gespeichert wird und vor der eigentlichen Nachrichtenver- bzw. -entschlüsselung das errechnete Bildungsgesetz aus dem Zwischenspeicher in das jeweilige Bildungsgesetzregister (B) des Schlüsseltextgenerators übernommen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sendeseitige Würfelvorgang zum Erzeugen der zufälligen Anfangsstellung des Schlüsseltextgenerators mit Hilfe eines Zufallsgenerators gesteuert wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl η der die Anfangsstellung darstellenden Elemente η S SO gewählt wird.
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