NO892186L

NO892186L - PROCEDURE FOR MAINTAINING DATA INTEGRITY DURING INFORMATION TRANSFER.

Info

Publication number: NO892186L
Application number: NO89892186A
Authority: NO
Inventors: Michael F Francisco
Original assignee: Michael F Francisco
Priority date: 1989-05-31
Filing date: 1989-05-31
Publication date: 1990-12-03
Also published as: NO892186D0

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører datasystemsikkerhet, og nærmere bestemt en fremgangsmåte for å opprettholde system-integriteten under informasjonsoverføring mellom databehandlingskomponenter som ligger langt fra hverandre. The present invention relates to data system security, and more specifically a method for maintaining system integrity during information transfer between data processing components that are located far apart.

Det har vist seg å være et økende problem å opprettholde datasystemsikkerheten som følge av den økende bruk av telefon og andre konvensjonelle og kommersielt tilgjengelige medier for overføring av datainformasjoner i binær form, samt at det er en økende fare for at det skal oppstå avbrudd, feilintroduksjoner og modifiseringer under overføringen. Det har dessuten blitt en økende interesse å sikre at det skjer en nøyaktig duplisering av den overførte og mottatte informasjon i meldingen, og særlig i de tilfeller hvor slik informasjonsoverføring utgjør et mellomtrinn i en sekvens av separate men beslektede og avhengige databehand-lingsoperasjoner. It has proven to be a growing problem to maintain computer system security as a result of the increasing use of the telephone and other conventional and commercially available media for the transfer of data information in binary form, and that there is an increasing danger of interruptions, misintroductions occurring and modifications during the transfer. There has also been a growing interest in ensuring that there is an exact duplication of the transmitted and received information in the message, and particularly in cases where such information transmission constitutes an intermediate step in a sequence of separate but related and dependent data processing operations.

Den foreliggende oppfinnelse kan kort betegnes som en forbedret fremgangsmåte til å opprettholde integriteten av overførte data mellom diskrete, separate komponenter i et databehandlingssystem ved at det dannes selektive elektroniske meldinger i form av identifikasjonstegn basert på meldingens egenskaper og innhold, og at de elektroniske identifikasjonstegn for meldingen overføres sammen med meldingen, og meldingens elektroniske identifikasjonstegn regenereres ved mottak av denne for sammenlikning med den overførte meldings elektroniske identifikasjonstegn. The present invention can be briefly described as an improved method for maintaining the integrity of transmitted data between discrete, separate components in a data processing system by creating selective electronic messages in the form of identification characters based on the characteristics and content of the message, and that the electronic identification characters for the message is transmitted together with the message, and the message's electronic identification symbol is regenerated upon receipt of this for comparison with the transmitted message's electronic identification symbol.

En av fordelene med den foreliggende oppfinnelse er at man oppnår en markert økning i den overførte meldingens integritet og sikkerhet, og man oppnår en umiddelbar gjenkjennelse av identi-teten til informasjonensinnholdet mellom de overførte og mottatte meldinger. One of the advantages of the present invention is that a marked increase in the transmitted message's integrity and security is achieved, and an immediate recognition of the identity of the information content between the transmitted and received messages is achieved.

Det primære formål med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en forbedret fremgangsmåte for å sikre dataoverfør-ingsintegriteten mellom separate databehandlingssystemkomponent-er. The primary object of the present invention is to provide an improved method for ensuring data transfer integrity between separate data processing system components.

An eira formål og fordeler med den foreliggende oppfinnelse vil være tydeligere etter den etterfølgende beskrivelse og tegn-ingene som viser en for tiden foretrukket utførelse av fremgangs-måten hvor prinsippene ifølge oppfinnelsen kommer til anvendelse. Some of the purposes and advantages of the present invention will be clearer after the following description and the drawings which show a currently preferred embodiment of the method in which the principles according to the invention are applied.

Fig. 1 viser et skjematisk flytskjema over de sekvenstrinn Fig. 1 shows a schematic flow chart of the sequence steps

som anvendes ifølge den foreliggende oppfinnelse for overføring av meldinger. Fig. 2 viser et skjematisk flytskjema over et system for identifisering av meldinger basert på et kontrollsystem som er følsomt overfor meldinger i form av vilkårlige tall. Fig. 3 og 3b viser tallmatriser som anvendes ved utførelsen av oppfinnelsen. which is used according to the present invention for the transmission of messages. Fig. 2 shows a schematic flow chart of a system for identifying messages based on a control system which is sensitive to messages in the form of arbitrary numbers. Fig. 3 and 3b show number matrices used in the execution of the invention.

Utførelsen av den foreliggende fremgangsmåte skal beskrives under henvisning til fig. 1, og omfatter at det introduseres en melding 10 i binær form, til en inngangsbuffer 12 omfattende et vanlig lager og hensiktsmessig et direktelager (RAM). En bit-teller 14 bestemmer antall bits i meldingen. En slik bit-teller kan omfatte en automatisk logisk komponent i en vanlig digital datamaskin. En slik telling kunne eventuelt omfatte det totale antall bits, eller fortrinnsvis det totale antall 0 og det totale antall 1 som inneholdes i meldingen. Utgangen fra bit-telleren introduseres i en elektronisk identifikasjonstegngenerator 16. Generatoren 16 som hensiktsmessig utgjør en seksjon i en vanlig digital datamaskin såsom en IBM 3 70 eller en hensiktsmessig forprogrammert mikroprosessor såsom en Motorola 68020 eller deler av denne, er tilpasset til å danne et første elektronisk identifikasjonstegn 18 som entydig og selektivt identifiserer meldingen som skal overføres. Som et forenklet eksempel kan en slik generator 16 danne selektive og entydige elektroniske identifikasjonstegn ved å anvende en forprogrammert algoritme og i samsvar med denne multiplisere det totale antall 1 i meldingen med et vilkårlig tall, f.eks. 16, og produktet av denne multiplikasjon kan deretter divideres med antallet 0 i den binærkodete melding, mens divisjonsresten modifiseres ved addisjon til (eller subtraksjon fra) et vilkårlig tall, f.eks. 4. Det resulterende tall som utgjør det elektroniske identifikasjonstegn for denne bestemte melding kan deretter med stor sannsynlighet betraktes som selektivt entydig. Den anvendte algoritme og/eller de vilkårlige tall kan varieres periodisk for å øke systemsikkerheten. The execution of the present method shall be described with reference to fig. 1, and includes that a message 10 is introduced in binary form, to an input buffer 12 comprising a normal storage and, appropriately, a direct storage (RAM). A bit counter 14 determines the number of bits in the message. Such a bit counter may comprise an automatic logic component in a conventional digital computer. Such a count could optionally include the total number of bits, or preferably the total number of 0's and the total number of 1's contained in the message. The output of the bit counter is introduced into an electronic identification character generator 16. The generator 16, which conveniently constitutes a section of a conventional digital computer such as an IBM 3 70 or a suitably preprogrammed microprocessor such as a Motorola 68020 or parts thereof, is adapted to form a first electronic identification symbol 18 which uniquely and selectively identifies the message to be transmitted. As a simplified example, such a generator 16 can form selective and unique electronic identification characters by applying a pre-programmed algorithm and in accordance with this multiply the total number of 1's in the message by an arbitrary number, e.g. 16, and the product of this multiplication can then be divided by the number of 0's in the binary coded message, while the remainder of the division is modified by addition to (or subtraction from) an arbitrary number, e.g. 4. The resulting number which constitutes the electronic identification symbol for this particular message can then with high probability be regarded as selectively unique. The algorithm used and/or the arbitrary numbers can be varied periodically to increase system security.

Det elektroniske identifikasjonstegn 13 introduseres i en meldingsport 20 hvor det innsettes i meldingens header og utgjør en forutbestemt og lett lokaliserbar del av meldingen som over-føres til meldingssenderen 22 for overføring til en fjerntliggende lokalisering. The electronic identification symbol 13 is introduced into a message port 20 where it is inserted into the message header and constitutes a predetermined and easily locatable part of the message which is transferred to the message transmitter 22 for transmission to a remote location.

Etter mottakelse av den overførte melding i mottakeren 24, After receiving the transmitted message in the receiver 24,

introduseres meldingen sammen med headeren inneholdende det elektroniske identifikasjonstegn 18, i en buffer 26 som også hensiktsmessig omfatter et direktelager. Den overførte melding, bortsett fra headeren, introduseres i en bit-teller 28 av den type som er beskrevet foran og som teller antall binære bits i meldingen, som for det ovennevnte eksempel betyr meldingens antall 0 og antall 1. Utgangen fra bit-telleren 28 introduseres i en elektronisk identifikasjonstegngenerator 30 som også er av den type som er beskrevet foran, på mottakerstasjonen. Generatoren 30 er forprogrammert for å gjennomføre den samme beregning samt anvende den samme algoritme som ble anvendt av generatoren 16 på senderstedet. Utgangen fra generatoren 30 bør, dersom den avsendte melding ikke er modifisert i det hele tatt, omfatte et andre elektronisk identifikasjonstegn 32 som er identisk med det første elektroniske identifikasjonstegn 18 som ble generert på senderstedet og utgjør en del av den mottatte header. Det andre dannete elektroniske identifikasjonstegn 32 introduseres i en komparator som hensiktsmessig omfatter en automatisk logisk komponent i en vanlig digital datamaskin, sammen med meldingsheaderen fra bufferen 26 slik det antydes ved 36. Deretter vil komparatoren 34 sammenligne det første elektroniske identifikasjonstegn 18 som utgjør en del av meldingsheaderen, med det andre elektroniske the message is introduced together with the header containing the electronic identification symbol 18, in a buffer 26 which also appropriately includes a direct storage. The transmitted message, apart from the header, is introduced into a bit counter 28 of the type described above which counts the number of binary bits in the message, which for the above example means the message's number of 0's and number of 1's. The output of the bit counter 28 is introduced into an electronic identification character generator 30 which is also of the type described above, at the receiving station. The generator 30 is pre-programmed to carry out the same calculation and use the same algorithm as was used by the generator 16 at the transmitter site. The output from the generator 30 should, if the sent message has not been modified at all, include a second electronic identification token 32 which is identical to the first electronic identification token 18 which was generated at the sending location and forms part of the received header. The second generated electronic identification character 32 is introduced into a comparator which suitably comprises an automatic logic component of a conventional digital computer, together with the message header from the buffer 26 as indicated at 36. Then the comparator 34 will compare the first electronic identification character 18 which forms part of the message header, with the other electronic

identifikasjonstegn 32 som genereres på mottakerstasjonen. identification character 32 which is generated at the receiving station.

Dersom det ikke er samsvar mellom disse tegn kan det avgis et passende signal til systemmonitoren slik at den overførte melding ikke frigis. I et slikt tilfelle kan senderstasjonen bli gjort oppmerksom på at meldingen ikke har passert, og en passende handling kan iverksettes, såsom regenerering av det samme første elektroniske identifikasjonstegn 18 samt at meldingen overføres en gang til. Eventuelt kan det anvendes en ny forprogrammert algoritme og et helt nytt første elektronisk identifikasjonstegn kan genereres for en ny overføring av meldingen. If there is no match between these characters, a suitable signal can be sent to the system monitor so that the transmitted message is not released. In such a case, the sending station can be made aware that the message has not passed, and an appropriate action can be taken, such as regeneration of the same first electronic identification mark 18 and that the message is transmitted once more. Optionally, a new pre-programmed algorithm can be used and a completely new first electronic identification sign can be generated for a new transmission of the message.

Dersom det imidlertid er samsvar mellom de elektroniske identifikasjonstegn 18 og sendes et egnet signal til porten 40 slik at den overførte melding frigis for anvendelse eller annen behandling på mottakerstedet. If, however, there is a match between the electronic identification characters 18 and a suitable signal is sent to the gate 40 so that the transmitted message is released for use or other processing at the receiving location.

Figur 2 viser et noe mer komplisert system for å bevare integriteten ved meldingsoverføringen nåår det anvendes teknikker hvor det genereres slumptall for dannelse av elektroniske identifikasjonstegn. Figure 2 shows a somewhat more complicated system for preserving the integrity of the message transmission, where techniques are used where random numbers are generated to form electronic identification marks.

Som det fremgår på figuren introduseres det først en melding 50 i binær form til en inngangsbuffer 52. En forutbestemt utvalgt del av denne melding, betegnet som et kontrollfelt, utvelges i en forprogrammert kontrollfeltlokator 54, hensiktsmessig en adresse-generator, og dette kontrollfelt 76 anvendes til å adressere en slumptall-matrisegenerator. Som et illustrativt eksempel kan et slikt kontrollfelt omfatte den bestemte del av meldingen som er lokalisert X tegn fra meldingens start og som omfatter de påfølg-ende N antall tegn som skal overføres. Et slikt kontrollfelt som vil bestå av et forutbestemt antall diskrete alfanummeriske tegn i binær form, anvendes deretter til å adressere en matrise 58, fortrinnsvis av en ubestemt (nondeterminativ) karakter for å generere et slumptall 60 ved dennes utgang. Slumptallutgangen 60 fra matrisen 58 som er det elektroniske identifikasjonstegn for denne bestemte melding, introduseres deretter i en meldingsport 62. I porten 62 innføres det elektroniske identifikasjonstegn 60 i meldingens header og danner således en forutbestemt og lett lokaliserbar del av meldingen som overføres til meldingssenderen 64 for overføring til et fjerntliggende mottakersted. As can be seen in the figure, a message 50 is first introduced in binary form to an input buffer 52. A predetermined selected part of this message, referred to as a control field, is selected in a pre-programmed control field locator 54, suitably an address generator, and this control field 76 is used to address a random number matrix generator. As an illustrative example, such a control field can include the specific part of the message which is located X characters from the start of the message and which includes the subsequent N number of characters to be transmitted. Such a control field, which will consist of a predetermined number of discrete alphanumeric characters in binary form, is then used to address a matrix 58, preferably of an undetermined (nondeterministic) character to generate a random number 60 at its output. The random number output 60 from the matrix 58, which is the electronic identification symbol for this specific message, is then introduced into a message port 62. In the port 62, the electronic identification symbol 60 is introduced into the message header and thus forms a predetermined and easily located part of the message which is transmitted to the message sender 64 for transmission to a remote receiving location.

Etter at den overførte melding er mottatt av meldingsmottak-eren 70 introduseres meldingen sammen med dens header inneholdende det vilkårlig genererte elektroniske identifikasjonstegn 60, i en buffer 62. Bortsett fra meldingens header-parti, introduseres den overførte melding i en forprogrammert kontrollfeltlokator 74 som bestemmer kontrollfeltets identitet på samme måte som beskrevet for sendersystemets lokatorkomponent 54. Etter denne be-stemmelse anvendes kontrollfeltet 76 igjen for å adressere en tallmatrise 78 for å generere et andre slumptall 80 som tjener som det andre elektroniske identifikasjonstegn for den melding som nå er mottatt. Det vil være åpenbart at tallmatrisene 58 og 78 vil ha identisk konfigurasjon. After the transmitted message is received by the message receiver 70, the message, together with its header containing the arbitrarily generated electronic identification character 60, is introduced into a buffer 62. Apart from the header portion of the message, the transmitted message is introduced into a preprogrammed control field locator 74 which determines the control field's identity in the same way as described for the transmitter system's locator component 54. After this determination, the control field 76 is used again to address a number matrix 78 to generate a second random number 80 which serves as the second electronic identification symbol for the message that has now been received. It will be obvious that the number matrices 58 and 78 will have an identical configuration.

Det andre genererte elektroniske identifikasjonstegn 80 introduseres i en komparator 82 sammen med den mottatte meldingens meldingsheader-parti fra bufferen 72, som antydet ved 84. Komparatoren 82 sammenlikner deretter det første elektroniske identifikasjonstegn 60 inkludert i meldingsheader-partiet med det andre elektroniske identifikasjonstegn 80 som er generert ved mottakerstasjonen. Som beskrevet foran vil et samsvar mellom de to tegn føre til at meldingen frigis, mens en uoverensstemmelse vil med-føre at meldingen ikke frigis. The second generated electronic identification character 80 is introduced into a comparator 82 together with the message header portion of the received message from the buffer 72, as indicated at 84. The comparator 82 then compares the first electronic identification character 60 included in the message header portion with the second electronic identification character 80 which is generated at the receiving station. As described above, a match between the two characters will result in the message being released, while a discrepancy will result in the message not being released.

Ifølge et ytterligere eksempel illustrerer fig. 3a et enkelt tallmatrisesystem som kan anvendes i generatorene 58 og 78. Som beskrevet foran omfatter kontrollfeltet hensiktsmessig en forutbestemt del av meldingen som skal overføres. F.eks. kan kontroll-bit-lokatoren være forprogrammert til å rykke 80 tegn inn i meldingen hvoretter den velger ut de neste fire tegn som kontrollfelttall. Dersom disse fire utvalgte kontrollfelt-talltegn er 0-2-5-4, vil anvendelsen av disse i en ubestemt tallmatrise såsom den som er vist, resultere i en omforming av kontrollfelttallet 0-2-5-4 til et elektronisk identifikasjonstegn (6) i form av 7- 1-4-1. According to a further example, fig. 3a a simple number matrix system that can be used in the generators 58 and 78. As described above, the control field appropriately comprises a predetermined part of the message to be transmitted. For example the control bit locator can be pre-programmed to indent 80 characters into the message after which it selects the next four characters as control field numbers. If these four selected control field numeric characters are 0-2-5-4, the application of these in an indefinite number matrix such as the one shown will result in a transformation of the control field number 0-2-5-4 into an electronic identification character (6) in the form of 7-1-4-1.

Fig. 3 illustrerer et noe mer komplisert slumptall-matrise-arrangement som kan anvendes. Som vist her kan kontrollfelttal-lene, istedenfor at de er statiske, utvelges på et slikt grunnlag at hver av matrisekolonnene A-D inneholder en ulikt orientert serie av kontrollfelttall. Dersom kontrollfelttegnene 0-2-5-4 anvendes igjen, vil denne tallgenerator oversette et slikt kontrollfelttall til et elektronisk identifikasjonstegn som 8- 3-3-1. Fig. 3 illustrates a somewhat more complicated random number matrix arrangement that can be used. As shown here, the control field numbers, instead of being static, can be selected on such a basis that each of the matrix columns A-D contains a differently oriented series of control field numbers. If the control field characters 0-2-5-4 are used again, this number generator will translate such a control field number into an electronic identification character such as 8-3-3-1.

Det vil være åpenbart for en fagmann at kontrollfeltet og kontrollfelttallet ikke nødvendigvis trenger å være begrenset til heltall. Alfabet-kombinasjoner eller en blanding av alfabetiske og nummeriske kombinasjoner kan også anvendes. Slike kontrollfelt og matriser kan, samtidig som de programmeres for å oppnå et nød-vendig sammenfall på sender- og mottakerstasjonene, forandres eller forprogrammeres for å endring ved ethvert ønsket intervall. It will be obvious to a person skilled in the art that the control field and the control field number need not necessarily be limited to integers. Alphabet combinations or a mixture of alphabetic and numerical combinations can also be used. Such control fields and matrices can, while being programmed to achieve a necessary coincidence at the transmitting and receiving stations, be changed or pre-programmed to change at any desired interval.

Claims

1. Method for maintaining the integrity of binary coded data messages that are transmitted between remotely located data processing components in a data processing system, and where each such message comprises a message body that uniquely comprises a number of discrete multi-bit characters whose number and content are determined at random by the message to be transmitted and a message header, characterized by the total number of binary 1s contained in at least one selected and mostly multi-character part of the message body to be transmitted is counted electronically at the place where the message is transmitted, the total number of binary 0s contained in said selected mostly multi-character portion of the message body to be transmitted is counted electronically at the location where the message is transmitted, a relatively short first selective electronic identification character is generated in relation to the length of the message body at the location where the message is transmitted, and which uniquely characterizes the total number of binary 1's and the total number of binary 0's in the selected multi-character part of the message body to be transmitted, by using a predetermined algorithm on the electronically counted number of binary 1s and the total number of binary 0s in the selected multi-character part of the message body to be transmitted, the first selective electronic identification character is incorporated into the message header, the message body and message header are transmitted to a remote computing component, the total number of binary 1's contained in the selected multi-character part of the message body is counted electronically at the message's receiving location, the total number of binary 0s contained in the selected multi-character part of the message body is counted electronically at the message's receiving location, a second selective electronic identification character is generated at the message's receiving location, and which uniquely characterizes the total number of electronically spoken binary 1's and the total number of binary 0's in the selected multi-character portion of the received message body, by applying the predetermined algorithm to the total number of binary 1's and total number of binary 0's number of binary 0s in the selected multi-character part of the received message body, and confirm the use of the received message at the message receiving location when the first and second selectively generated electronic identification characters are identical to each other.

2. Method in accordance with claim 1, characterized in that the first and second electronic identification characters are generated by using the number of binary 1's and binary 0's contained in the selected multi-character part of the message body to address a predetermined number matrix the message sender location and the message receiver location for to generate a random number consisting of the transferable electronic identification character.