DE2706421C2 - Verfahren zum Einstellen von Schlüsseltextgeneratoren in Chiffriergeräten - Google Patents
Verfahren zum Einstellen von Schlüsseltextgeneratoren in ChiffriergerätenInfo
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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
Schlüsseltexten verknüpft und empfangsseitig durch Verknüpfen mit identischen Schlüsseltexten wiedergewonnen
werden und bei welchem sende- und empfangsseitig deiselbe 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
innerhalb eines Systems, bei dem der unberechtigte '» Zugriff zu Daten verhindert werden soll.
Aus der DE-AS 1237366 ist ein Verfahren bekannt, das den Anfangszustand eines Schlüsseltextgenerators
in Abhängigkeit vom Ergebnis der Mischung einer ersten mit einer zweiten Zustandsinformation ι
> einstellt, wobei die erste Zustandsinformation sendeseitig vorzugsweise mittels eines Zufallsgenerators erzeugt
und unverschlüsselt an die Empfangsseite übertragen wird.
Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß das Gesetz -'»
für das Bildender Binärzeichenfolge des Schlüsseltextes
durch den starren Schaltungsaufbau des Schlüsseltextgenerators festgelegt ist und durch Ändern der
Anfangsstellung nur ein anderer Abschnitt aus der Gesamtschlüsseltextfolge als neuer Schlüsseltext aus- r>
gewählt werden kann. Außerdem muß für jede Einstellung mittels eines Zufallsgenerators ein neuer Zusatzschlüssel
erzeugt werden.
Aus der DE-OS 2457027 ist ein Verfahren zum
Einstellen eines Schlüsseltextgenerators bekannt, bei i»
dem ein Grundschlüsselwort bestimmend ist für die Anfangsstellung des Schlüsseltextgenerators und ein
Zusatzschlüssel in Verbindung mit dem Grundschlüsselwort das BÜdungsgesetz für die Binärzeichenfolge
des Schlüsseltextes erstellt. η
Dieses Verfahren arbeitet zwar nicht mehr mit einem starren BÜdungsgesetz für die Binärzeichenfolge
des Schlüsseltextes und ist damit wesentlich sicherer gegen unbefugtes Entschlüsseln, aber es wäre viel zu
aufwendig, wenn es bei gleicher Sicherheit auch rundspruchfähig gemacht werden sollte, d. h., wenn in kurzen
Zeitabständen immer wieder neue Zusatzschlüssel erzeugt, übertragen und eingestellt werden müßten.
Die zu der Erfindung führende Aufgabe war es, ein Verfahren anzugeben, das bei größtmöglicher Si- -Ti
cherheit Rundspruchfähigkeit erlaubt und mit geringem Aufwand verwirklicht werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst, wie im Anspruch 1 beschrieben.
Die Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau von Schlüssclgerätcn,
die Fig. 2 den Durchlaufbetrieb des sendeseitigen Schlüsseltextgenerators.
Die Fig. 3 zeigt die verschlüsselte Übertragung der Registerstände zur identischen Einstellung der
Schlüsseltextgeneratoren auf der Sende- und Empfangsseite.
Anhand der Figuren sei im folgenden ein Ausführungsbeispiel für die Verwirklichung des Verfahrens
näher beschrieben. bo
Nach Fig. 1 bestehen die Schlüsseltextgeneratoren aus einer Anzahl von Schlüsseltextbildungsregistern
Al bis An, z.B. aus rückgekoppelten Schieberegistern,
deren Rückkopplungsnetzwerke programmierbar sind; weiterhin aus einem Zuordner-Schaltnetzwerk
C", das die Verknüpfungen der Register untereinander einstellt; ferner aus einem Bildungsgesetzregister
B mit einer Speicherkapazität von η Bit, 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 ST verknüpft,
so daß sich der Geheim text GT ergibt, der übertragen wird. Empfangsseitig wird aus dem Geheimtext
GTdurch Verknüpfung mit dem nach identischen Regeln gewonnenen Schlüsseltext ST der
Klartext wieder zurückgewonnen.
Im Durchlaufbetrieb des Schlüsseltextgenerators nach Fig. 2 wird die Ausgangsstellung der Schlüsseltextgeneratoren
erwürfelt, von der aus am Sender verschlüsselt und am Empfänger entschlüsselt wird. Nach
Anlegen der Betriebsspannung nehmen die SchlüsselteKtbildungsregister
A und das Bildungsgesetzregister B eine unbestimmte Anfangsstellung ein, die
durch den Durchlaufbetrieb noch verändert wird. Während des Durchlaufbetriebes wird ein frei laufender
Takt Γ1 aus einem astabilen Multivibrator oder einem Zufallsgenerator angelegt, der asynchron zum
Übertragungsschrittakt die Schlüsseltextbildungsregister A um eine unbestimmte Anzahl von Durchlaultakten
weiterschaltet. Der Schlüsseltextgenerator arbeitet dabei zunächst mit einem im Bildungsgesetzregister
B gespeicherten unbestimmten BÜdungsgesetz, welches während des Durchlaufbetriebes noch laufend
dadurch verändert wird, daß die durch das Zuordner-Schaltwerk C verknüpfte Bitfolge durch das
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 Arbeitsweise
zu jedem beliebigen Zeitpunkt durch Stillsetzen des Taktes Tl abgebrochen werden kann. Zum
Zeitpunkt »Durchlaufbetrieb-Ende« haben dann alle Registerelemente des Schlüsseltextgenerators eine
zufällige Ausgangsstellung, d. h. es wurde ein zufälliges BÜdungsgesetz und eine zufällige Startposition des
Schlüsseltextgenerators »erwürfelt«.
Zum Aufbau einer verschlüsselten Nachrichtenverbindung zwischen einem Sender und einem oder
mehreren Empfängern, muß den Empfängern das BÜdungsgesetz und die Ausgangsstellung des Schlüsseltextgenerators
mitgeteilt werden.
In einem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 werden dazu sendeseitig die Schlüsseltextbildungsregister A
und Bildungsgesetzregister B hintereinander geschaltet, seriell ausgelesen und empfangsseitig eingelesen,
so daß nach y Übertragungsschrittakten sende- und empfangsseitig an allen Registerstellen vom Schlüsseltextbüdungsregister
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
Registerstände des sendeseitigen Schlüsseltextgenerators zu den Empfängern verschlüsselt erfolgen. Die
Verschlüsselung kann beispielsweise durch linear rückgekoppelte Schieberegister 5Tl und SC2, die
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 Grundscliiüssel
GS festgelegt.
Hm weiteieb Ausfülirungsbeispiei nach Anspruch 3
arbeitet in folgender Weise:
Die durch den Durchlaufbetrieb »erwürfelte« Anfangsstellung
des Schlüsseltextgenerators wird in einen Zwischenspeicher ZSi (nicht dargestellt) ^speichert. Danach werden einzelne oder alle Schlüsseltuxtbildungsregisler
A und/oder das Bildungsgesetzregister B sende- und empfangsseitig vom Grundschlüssel
GS eingestellt. Zur verschlüsselten Übertragung der Anfangsstellur.gdes Schlüsseltextgenerators
wird dem Verknüpfungsglied (Fig. 1) die im Zwischenspeicher ZSX gespeicherte Anfangsstellung als
Klartext K7~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 ZSX bzw. ZSl in den Schlüsseltextgenerator
eingeschoben.
Während der verschlüsselten Nachrichtenübertragung werden die Schlüsseltextbildungsregister A
sende- und empfangsseitig synchron weitergeschaltet, dagegen bleiben die Registerstände des Bildungsge-
:;etzregistcrs B bis zu einer neuen Einstellung der Ausgangsstellung fest bestehen.
Uei einmaliger Synchronisierung vor einei 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 Sch'üsseltextgenerators
auf der Sende- und Empfangsseite errechnet, so daß eint verschlüsselte Übertragung des Bildungsgesetzes
entfallt. Das Bildungsgeselz wird aufgrund der Anfangsstellung der Schlüsseltextbildungsregister AX bis
An >,ach einer vereinbarten Vorschrift im Schlüsseltextgeneratoi
berechnet und sende- und empfangsseitig in einem Zwischenspeicher ZSi bzw. ZS4 (nicht
dargestellt) gespeichert. Vor der eigentlichen Nachrichtenver- bzw. -entschlüsselung wird das Bildungsgesetz aus den Zwischenspeichern ZSi bzw. Z.S'4 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 immei wieder sein aktueller Registerstand im Schlüsseltextbildungsregister
A und gegebenenfalls sein neue; 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 normaler
Nachrichtenfluß unterbrechen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Verfahren zur Ver- und Entschlüsselung der Datenübertragung zwischen einem Sender und >
mindestens einem Empfänger, bei welchem sendeseitig die Nachrichtenklartexte mit Schlüsseltexten
verknüpft und empfangsseitig durch Verknüpfung mit identischen Schlüsseltexteri 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 ( 71), bis im Schlüsseltextbildungsregister (A) eine zufällige Bitfolge
von η Elementen erreicht ist (Fig. 2), ir>
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 w Nachrichtenübertragung vom Sender zu
dem/den Empfänger/n übertragen, wobei sendeseitig die Schlüsseltextbildungsregistcr
(A) zyklisch so geschoben werden, daß nach der Übertragung die sende- und empfangs- π
seitigen Schlüsseltextgeneratoren dieselbe Ausgangsstellung haben,
d) die Übertragung der Anfangsstellung der Schlüsseltextgeneratoren wird durch ein
Kennwort angekündigt und unter Verwen- w dung einer sende- und empfangsseitig bekannten
gleichartigen Grundschlüsselinformation verschlüsselt übertragen,
e) das Bildungsgesetz der Schlüsseltextgeneratoren wird aus der sendeseitig erzeugten und -n
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- ■><> ieiiiluß kurzzeitig unterbrochen wird und
folgende Verfahrensschritte angewendet werden:
f) die zum Zeitpunkt der Unterbrechung in den Schlüsseltextbildungsregistern (A) des Sen- »
ders festgehaltene Bitfolge dient als Anfangsstellung der Schlüsseltextgeneratoren
für neu hinzukommende Empfänger oder zur Überprüfung des Gleichstandes der zu einem
früheren Zeitpunkt synchronisierten Emp- t>o 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, dessien 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 erwürfeit wird und verschlüsselt zur Empfangsseitc
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
(A 1 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 I1 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 = 50 gewählt wird.
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