NO127080B

NO127080B -

Info

Publication number: NO127080B
Application number: NO02261/70A
Authority: NO
Inventors: Stig Erik Warring
Original assignee: Ericsson Telefon Ab L M
Priority date: 1969-06-11
Filing date: 1970-06-10
Publication date: 1973-04-30
Also published as: CH531283A; DE2027521B2; DK120805B; DE2027521A1; FR2053920A5; US3624610A; GB1278346A; SE322257B; NL7008531A

Description

Anordning' for å frembringe en serie digitale signaler. Device' for generating a series of digital signals.

Oppfinnelsen vedrorer en anordning for å frembringe en serie digitale signaler for anvendelse ved tilveiebringelse av en overlagringsserie ved chiffrering og dechiffrering av digitale signaler, omfattende en kontaktmatrise i hvilken kontaktene kan innta to forskjellige tilstander, en ett-tilstand og en null-tilstand, og hvilke utpekes efter hverandre i en av trinnpulsgeneratorer styrt pseudovilkårlig rekkefolge for ved sin tilstand å definere nevnte serie digitale signaler. The invention relates to a device for generating a series of digital signals for use in providing an overlay series in the encryption and decryption of digital signals, comprising a contact matrix in which the contacts can assume two different states, a one state and a zero state, and which are designated one after the other in a pseudo-arbitrary sequence controlled by step pulse generators in order to define said series of digital signals by their state.

Til en slik overlagringsserie stiller man bl.a. det krav at ved for eksempel en binær overlagringsserie skal fordelingen av ett-tall og null-tall i best mulig grad virke vilkårlig samtidig som overlagringsserien skal være praktisk talt umulig å reprodusere uten kjennskap til anvendte nokkelinnstillinger. For such an overlay series, one sets, among other things, the requirement that, for example, with a binary superimposition series, the distribution of ones and zeroes must appear arbitrary to the best possible extent, while the superimposition series must be practically impossible to reproduce without knowledge of the key settings used.

Anordningen ifolge oppfinnelsen kjennetegnes ved at den omfatter en pseudoslumpgenerator-anordning med et antall til halve antallet matrisepunkter svarende pulsgeneratorer, hvilke hver frembringer en pseudoslumpserie av binære ett-tall og null-tall og hver har to utganger av hvilke den ene utgangs utgangs3ignal er invertert med hensyn til den andre utgangs utgangssignal, og at samtlige utganger er koblet til hver sin kontakt i matrisen, slik at antall kontakter med null-tilstand alltid tilsvarer antall kontakter med ett-tilstand. The device according to the invention is characterized by the fact that it comprises a pseudorandom generator device with a number to half the number of matrix points corresponding to pulse generators, each of which produces a pseudorandom series of binary ones and zeros and each has two outputs of which one output signal is inverted with consideration of the second output output signal, and that all outputs are connected to their respective contacts in the matrix, so that the number of contacts with a zero state always corresponds to the number of contacts with a one state.

Dette innebærer at hver puls i overlagringsserien frembringes ved stikkprove i en tallmengde som alltid inneholder noyaktig like mange null-tall som ett-tall, også om fordelingen av null-tall og ett-tall tidvis endres i lopet av tiden for informasjonsoverf6-ringen. Herved sikres den onskede vilkårlige fordeling av null-tall og ett-tall i den resulterende overlagringsserie samtidig som den chiffrerte meddelelse blir meget vanskelig å dechiffrere. This means that each pulse in the superimposition series is generated by random sampling in a set of numbers that always contains exactly as many zeros as ones, even if the distribution of zeros and ones occasionally changes during the time for the information transfer. This ensures the desired arbitrary distribution of zeros and ones in the resulting superimposed series, while the encrypted message becomes very difficult to decipher.

Oppfinnelsen skal nærmere forklares nedenfor ved hjelp av noen utforelseseksempler under henvisning til tegningen. The invention will be explained in more detail below with the help of some exemplary embodiments with reference to the drawing.

Med M betegnes en matrise som ifolge eksempelet omfatter seksten posisjoner sl-^ I' ai2'*,"*a44°^ i ^ver av posisjonene en OG-krets °11' °12'**"*°44* Samtlige OG-kretsers utganger er koblet til en ÉLLER-krets E hvis utgang danner overlagringsanordningens utgang U. Matrisen er forsynt med en tirinnpulsgenerator-anordnihg omfattende fire trinnpulsgeneratorer X^,X2,Y^,Y2, som frembringer hver sin pseudoslumpserie og kan være av vilkårlig konstruksjon, for eksempel et tilbakekoblet skyveregister av såkalt maksimum-lengde-type. De fire trinnpulsgeneratorene frembringer pseudo-slumpsignaler med forskjellige lengder. Dessuten er det anordnet en utpekningsanordning bestående av åtte OG-kretser.U^ - Ug. De fire trinnpulsgeneratorene trinnforflyttes ved hjelp av en klokkepulsgenerator KG med en trinnfrekvens f^, og de frembringer på sine utganger et firesifret binært tall. Tallet kan således innta'seksten forskjellige verdier som hver tilsvarer en av de seksten posisjonene i matrisen. Hvis for eksempel X1 = 1, X2 = 0, M denotes a matrix which, according to the example, comprises sixteen positions sl-^ I' ai2'*,"*a44°^ in ^ver of the positions an AND circuit °11' °12'**"*°44* All AND- circuit's outputs are connected to an ÉLLER circuit E whose output forms the superimposition device's output U. The matrix is provided with a step pulse generator device comprising four step pulse generators X^,X2,Y^,Y2, each of which produces its own pseudorandom series and can be of arbitrary construction, for example a feedback shift register of the so-called maximum-length type. The four step pulse generators produce pseudo-random signals of different lengths. In addition, a designation device consisting of eight AND circuits is arranged.U^ - Ug. The four step pulse generators are shifted by means of a clock pulse generator KG with a step frequency f^, and they produce a four-digit binary number at their outputs. The number can thus take on sixteen different values, each of which corresponds to one of the sixteen positions in the matrix. For example, if X1 = 1, X2 = 0,

Y1 = 0 og Y2 = 1, gir OG-kretsene U2 og U7 utgangssignal og ut- Y1 = 0 and Y2 = 1, the AND circuits U2 and U7 provide output signal and output

peker herved posisjonen a,,^ i matrisen ved å aktivere, to av 0G-kretsens tre innganger. Hvis denne posisjon inneholder et ett- thereby points to the position a,,^ in the matrix by activating two of the 0G circuit's three inputs. If this position contains a one-

tall, oppnås et ett-tall på ELLER-kretsens E utgang, ellers mottas et null-tall. Ved hver utpekning kan således en av de seksten OG-kretsene levere utgangssignaler til anordningens ut- number, a one number is obtained at the OR circuit's E output, otherwise a zero number is received. At each designation, one of the sixteen AND circuits can thus deliver output signals to the device's

gang . time.

Anordningen omfatter dessuten en pseudoslumpgenerator-anordning bestående av åtte pulsgeneratorer PG^ - PGg som gir forskjellige pseudoslumpserier. Pulsgeneratorene kan for eksempel bestå av tilbakekoblede skyveregister som kan være tilbakekoblet direkte fra utgang til inngang, hvorved antall trinn i de forskjellige pulsgeneratorene bor svare til forskjellige primtall. Ved en foretrukket utforelsesform av oppfinnelsen er intervallet mel- The device also includes a pseudo-random generator device consisting of eight pulse generators PG^ - PGg which provide different pseudo-random series. The pulse generators can for example consist of feedback shift registers which can be feedback directly from output to input, whereby the number of steps in the different pulse generators must correspond to different prime numbers. In a preferred embodiment of the invention, the interval between

lom trinnpulsene til pulsgeneratorene PG 1 - PG o i pseudogenerator-anordnirigen lik n-ganger intervallet mellom trinnpulsene til pulsgeneratorene X^,X2,Y^,Y2 som utpeker matrisepunktene, idet n er et positivt heltall lik eller storre enn ett. Alternativt kan pulsgeneratorene utgjores av maksimumslengdeskyveregister, lom the step pulses of the pulse generators PG 1 - PG o in the pseudogenerator device array equal to n times the interval between the step pulses of the pulse generators X^,X2,Y^,Y2 which designate the matrix points, n being a positive integer equal to or greater than one. Alternatively, the pulse generators can be made of maximum length shift registers,

hvorved de forskjellige pulsgeneratorene likeledes bor omfatte forskjellig antall trinn. Hver pulsgenerator har to utganger, whereby the different pulse generators must likewise comprise a different number of steps. Each pulse generator has two outputs,

en sann utgang og en falsk utgang, hvilke seksten utganger er koblet i hvert sett matrisépunkt i matrisen M til OG-kretsens tredje inngang over et permuteringsriett P. Dette utgjores av<*>a true output and a false output, which sixteen outputs are connected at each set of matrix points in the matrix M to the AND circuit's third input via a permutation array P. This is done by<*>

en krysskobling og muliggjor at hver utgang hos pulsgeneratorene PG^ - PGg kan kobles til en vilkårlig matrisépunkt. Kryss- a cross connection and enables each output of the pulse generators PG^ - PGg to be connected to an arbitrary matrix point. Cross-

koblingen kan eventuelt omstilles ifolge en valgbar nokkelkom-binasjon. Ved at såvel den samme som den falske utgang hos hver pulsgenerator er koblet til hvert sitt matrisépunkt, sikres at ved hver utpekning i matrisen er sannsynligheten for å oppnå the coupling can possibly be adjusted according to a selectable key combination. By the fact that both the same and the false output of each pulse generator are connected to each matrix point, it is ensured that at each designation in the matrix the probability of achieving

et ett-tall eller null-tall til utgangen U alltid noyaktig 1/2. Pulsgeneratorene PG^ - PGg trinnforflyttes ved hjelp av klokkepulsgeneratoren KG med pulser av frekvensen f2 som kan være- lik eller mindre enn f^ i det siste tilfelle, hensiktsmessig et submultipel av f^. a one-number or zero-number to the output U always exactly 1/2. The pulse generators PG^ - PGg are shifted by means of the clock pulse generator KG with pulses of frequency f2 which may be equal to or less than f^ in the latter case, suitably a submultiple of f^.

Den hittil beskrevne anordning svarer til den tilstand i hvilken omkoblerne SA, SB, SC befinner seg i tilstanden ifolge tegningen der således, pulsgeneratorene PG^ - PGg er koblet direkte til klokkepulsgeneratoren KG mens de med A og B betegnede blokker er helt frakoblet. The device described so far corresponds to the state in which the switches SA, SB, SC are in the state according to the drawing where, thus, the pulse generators PG^ - PGg are connected directly to the clock pulse generator KG while the blocks denoted by A and B are completely disconnected.

En annen utforelsesform oppnås hvis man tenker seg omkobleren Another embodiment is achieved if one considers the switch

SA omstillet til sin nedre posisjon og omkobleren SB i sluttet stilling, hvorved klokkepulsgeneratorens KG pulser ikke går direkte gjennom pulsgeneratorene PG^ - PGg men forst gjennom en ytterligere pseudoslumpgenerator-anordning A. Anordning, ifolge oppfinnelsen, omfatter en pseudo slumpg ener at or PG^ -. PG13' °1 ^or Pseu^ovilcfarl:'-<3 å variere verdien av n, hvor et antall pulsgeneratorer PG-^ .— PG^3 trinnforflyttes med frekvensen fj- og gir hver for seg forskjellige pseudoslumpserier med forskjellige lengder. Disse pulsgeneratorers utganger er koblet til hver sin utgang på en OG-krets 0^ til hvis fjerde inngang mates trinnpulser med pulsfrekvensen f^ fra klokkepulsgeneratoren KG.. De på tegningen viste pulsgeneratorer. PG^ - PGg kommer således til å trinnforflyttes med en pulsfrekvens f som i gjennomsnitt er 1/8 av f^, men der intervallet mellom pulsene til PG^ - PGg varierer tilsynelatende vilkårlig. Inn-holdet i matrisens M posisjoner kan herved utbyttes med tilsynelatende vilkårlige intervaller. SA adjusted to its lower position and the switch SB in the closed position, whereby the pulses of the clock pulse generator KG do not go directly through the pulse generators PG^ - PGg but first through a further pseudo-random generator device A. Device, according to the invention, comprises a pseudo-random generator at or PG^ -. PG13' °1 ^or Pseu^ovilcfarl:'-<3 to vary the value of n, where a number of pulse generators PG-^ .— PG^3 are shifted in steps with the frequency fj- and each give different pseudorandom series of different lengths. The outputs of these pulse generators are connected to each output of an AND circuit 0^ to whose fourth input step pulses with the pulse frequency f^ are fed from the clock pulse generator KG. The pulse generators shown in the drawing. PG^ - PGg will thus be shifted in steps with a pulse frequency f which is on average 1/8 of f^, but where the interval between the pulses of PG^ - PGg varies apparently arbitrarily. The contents of the matrix's M positions can thereby be exchanged at apparently arbitrary intervals.

Ved en annen utforelsesform av oppfinnelsen kan pulsgeneratorene PG^ - PGg erstattes med hver sin vippe V^ - Vg som utgjores av efter hverandre folgende trinn i et skyveregister S. (Omkobleren SA og SC i nedfelt stilling, omkobleren SB i vist stilling). Skyveregisteret kan mates med en separat frembragt pulsserie med trinnfrekvensen f^ for eksempel den chiffrerte pulsserie. Utforselsformen inneborer en viss modifikasjon ved-rorende innmatningen av informasjonen til matrisens M posisjoner bestående i at hver matriseposisjon forsynes med en bistabil hukommelsesvippe v^ - v^. Disse vipper omstilles over OG-kret-ser 0-100-0-161 med tilsynelatende vilkårlig intervall ved hjelp av en pulsserie som mottas fra en pseudoslumpgenereringsanord-ning svarende til blokken A. In another embodiment of the invention, the pulse generators PG^ - PGg can be replaced with individual flip-flops V^ - Vg which are made up of consecutive steps in a shift register S. (Switch SA and SC in lowered position, switch SB in shown position). The shift register can be fed with a separately generated pulse series with the step frequency f^, for example the encrypted pulse series. The implementation form involves a certain modification regarding the input of the information to the M positions of the matrix, consisting in each matrix position being supplied with a bistable memory flip-flop v^ - v^. These flip-flops are reset over AND circuits 0-100-0-161 at apparently arbitrary intervals by means of a pulse series received from a pseudorandom generator corresponding to block A.

Den fra ELLER-kretsens E utgang mottatte pulsserie kan benyttes for å danne overlagringsserien direkte eller efter ytterligere omformning.. The pulse series received from the OR circuit's E output can be used to form the overlay series directly or after further transformation.

Claims

1. Device for generating a series of digital signals for use in providing an overlay series in the encryption and decryption of digital signals, comprising a contact matrix in which the contacts can assume two different states, a one state and a zero state, and which are designated one after the other in a controlled pseudo-arbitrary sequence of step pulse generators in order to define, by its state, said series of digital signals, characterized in that it comprises a pseudorandom generator device with a number to half the number of matrix points corresponding to pulse generators (PG^ - PG8' or vi ~ V£} ) ' each of which produces a pseudo-random series of binary ones and zeros and each has two outputs of which one output output signal is inverted with respect to the other output output signal, and that all outputs are connected to their respective contacts (a- ^-^ - ^44) in the matrix (M), so that the number of contacts with zero state always corresponds to the number of contacts with one-t anger condition.

2. Device as stated in claim 1, characterized in that a permutation circuit (P) is connected between the outputs of the pseudorandom generator device and the matrix points, which permutation circuit enables each output to be connected to an arbitrary matrix point.

3. Device as specified in claim 1 or 2, characterized in that the interval between the step pulses of the pulse generators (PG^ - PGg) in the pseudogenerator device is equal to n times the interval between the step pulses of the pulse generators (X^,X2,Y^,Y2) which designates the matrix points, n being a positive integer equal to or greater than one.<4->Device as stated in claim 3, characterized in that it comprises a pseudorandom generator (PG-^ - PG^/O^) for pseudoarbitrarily varying the value of n. 5. Device as stated in one of the preceding claims, characterized in that the pseudorandom generator device is made up of a shift register (S) which is made up of stages of bistable flip-flops, each with a one output and a zero output and is step-shifted forward by means of an arbitrary pulse series, suitably the ciphered pulse series, as a further pseudogenerator is arranged (PG.^ - PG13) which, via a logic circuit (0-100 - 0-161), controls the connection of the shift register's outputs to each matrix point.