Verfahren und Einrichtung zur Übermittlung von geheimzuhaltenden Nachrichten. Nach den bekannten Verfahren und Ein richtungen zur Übermittlung von geheim zuhaltenden Nachrichten werden die zu über tragenden Signale durch bestimmte sender- seitige Verzerrungen für unberufene Muthörer unverständlich gemacht. Mit entsprechend eingestellten Entzerrungseinrichtungen kön nen die empfangenen Signale dann für be rechtigte Empfänger wieder verständlich ge macht werden.
Eine besonders wirksame Verzerrung wird durch Veränderung der Reihenfolge einzelner Teile der Nachricht gemäss einem bestimmten Programm erreicht. Nach den bekannten Ver fahren und Einrichtungen erfolgt eine solche Verschachtelung der zeitlichen Reihenfolge der Nachrichtenteile dadurch, dass die zu übertragende Nachricht mit Hilfe einer Um schaltvorrichtung in stets' wiederkehrender Reihenfolge über verschiedene, durch un gleiche Verzögerungszeit gekennzeichnete Or gane einer Verzögerungseinrichtung übertra gen wird.
Die einzelnen Nachrichtenelemente a, b, c, d . . ., deren Dauer T" dem gleichblei- benden Abstand zwischen zwei Umschaltun gen der Schaltvorrichtung entspricht, werden also um die mindestens teilweise verschiede nen Zeiten t", tb, t,# <B>...</B> verzögert, so dass bei geeigneter Wahl dieser Verzögerungszeiten beispielsweise das neue Signal -, -, -, -, b, d, a, c, . . . . entsteht.
Das Programm die ser Schlüsselung wiederholt sich nach jedem Umlauf der Schaltvorrichtung, d. h. jede aus n Elementen bestehende Elementengruppe, deren Dauer T, einem vollen Schaltumlauf entspricht, wird in gleichbleibender Weise verschachtelt.
Durch eine ähnliche und syn chron arbeitende Einrichtung werden dann die Elemente der empfangenen Signale noch mals verzögert, so dass die Gesamtverzöge- rungszeit TZ für jedes Element gleich gross ist. Auf diese Weise entsteht wieder die ur sprüngliche Reihenfolge der Elemente und man erhält wieder die urverzerrte Nachricht mit einer bestimmten Gesamtverzögerung TZ.
Aus konstruktiven Gründen ist die Zahl der auf einen Schaltumlauf fallenden Um schaltungen, d. h. die Zahl n der auf eine Gruppe fallenden Elemente beschränkt. Ein unberechtigter Mithörer kann deshalb durch systematisches Probieren in relativ kurzer Zeit zum benutzten Schlüssel gelangen, indem er ein aus n Elementen bestehendes verständ liches Bruchstück der Nachricht durch Neu ordnung von empfangenen Zeichen zu bilden sucht. Da das Schlüsselungsprogramm sich nach jeder Gruppe von n Elementen wieder holt, so ist damit auch bereits die Entziffe rung des gesamten Signals möglich.
Dieser Mangel der bekannten Verfahren wird nun nach dem Verfahren gemäss der Erfindung vermieden, indem die durch eine erste Verschachtelung der Elemente nach einem in gleichbleibenden Zeitabständen wie derkehrenden ersten Teilprogramm entstellen den Zwischensignale vor der Übertragung mindestens noch ein zweites Mal nach min destens einem weiteren in andern Zeitabstän den wiederkehrenden Teilprogramm nochmals geschlüsselt werden.
Auf der Empfangsseite muss dann durch eine erste Entschlüsselung zuerst das vor der letzten senderseiti.ben Schlüsselung bestehende Zwischensignal ge bildet werden, aus welchem dann durch nochmalige bezw. mehrmalige Entschlüsse lung schliesslich wieder die ursprüngliche Nachricht gewonnen wird.
Die Einrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens ist gekennzeichnet durch n sen- derseitige und eine gleiche Anzahl n synchron laufende empfangsseitige, aus Umschah- und Verzögerungsmitteln aufgebaute Verschach- telungsappara,turen,
über welche die ursprüng- lichen bezw. die empfangenen Signale nach einander übertragen werden und deren Schlüsselungs-Teilprogramme einander in der Weise zugeordnet sind, dass jede Verschach- telung der kten senderseitigen Apparatur durch die Verschachtelung der (n-k+l)ten empfangsseitigen Apparatur rückgängig ge macht wird.
Das Verfahren und Einrichtun gen zu seiner Ausübung werden nachfolgend an Hand einiger Beispiele näher erläutert, wobei auf die Fig. 1 bis 6 der Zeichnung hin gewiesen wird, in welcher Schlüsselungsein- riclitungen nach der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt sind.
Da hei der bereits kurz erläuterten 3sIehr- faclischlüsselung, welche den Gegenstand der vorliegenden Erfindung darstellt, die ver schiedenen Schlüsselungsteilprogramme sich nach ungleich langen Zeiten wiederholen, er folgt diese mehrmalige Schlüsselung nach einem Gesamtpiogramm, das sich in Zeiten wiederholt, welche grösser sind als die Wiederholungsperioden sämtlicher Teilpro gramme.
Wenn bei den verschiedenen Schlüsselungen niit gleich langen Elementen gearbeitet. wird, so müssen den verschiedenen Teilprogrammen offenbar Gruppen mit un gleicher Eleinentenzahl zugrunde liegen. Es empfiehlt sich. Elementenzahlen zu wählen, die zueinander tellerfremd sind.
Ein erstes Teilprogramm mit Gruppen zu m Elementen und ein zweites Teilprogramm mit Gruppen zu n gleich langen Elementen ergeben dann, nacheinander zur Verschachtelung angewen det, ein Gesamtprogramm, das sich jeweils nach m . n Elementen wiederholt. da erst nach in. n Elementen die Anfänge beider Teilprogramme wieder zusammenfallen.
Eine Veränderung des ersten Teilpro grammes kann nicht derart durch eine Ver änderung des zweiten Teilprogrammes aus geglichen werden, dass die Gesamtschlüsse- lung gleichbleibt, weil beide Teilprogramme stets zii andern Zeiten wiederkehren.
Aus dem gleichen Grunde kann auch ein Pro grammfehler der ersten Entschlüsselung nicht durch eine Veränderung der zweiten Entscliliisselung dauernd korrigiert werden, d. h. eine einwandfreie Gesamtentschlüsse lung kommt nur zustande, wenn das nach der ersten Entschlüsselung auftretende Zwi schensignal und eventuelle weitere Zwischen signale genau den senderseitigen Zwischen signalen entsprechen.
Da die Zwischensignale jedoch selbst noch' geschlüsselte, d. h. unver ständliche Nachrichten darstellen, können die den senderseitigen Zwischensignalen entspre chenden "richtigen" Zwischensignale auf der Empfangsseite keinesfalls etwa wegen ihrer besonderen Verständlichkeit erkannt werden, d. h. es ist nicht möglich, aus den empfan genen Signalen durch systematisches Pro bieren die "richtigen" Zwischensignale zu ermitteln, aus denen allein dann schliesslich die ursprüngliche Nachricht durch weitere Entschlüsselung gewonnen werden kann.
Eine unerlaubte Entschlüsselung abgehorch ter Signale durch systematisches Probieren wird deshalb ausserordentlich erschwert.
Es kann allerdings unter Umständen auch hier gelingen, durch systematisches Verän dern der verschiedenen Empfangsschlüssel aus den empfangenen Signalen eine verständ liche Folge einiger Elemente zu gewinnen, deren Zahl aber die Elementenzahl pro Gruppe nicht übersteigt.
Diese kurzzeitige Verständ lichkeit kleiner Elementenfolgen kann infolge eines besonderen Zusammenfallens der an sich vollständig falschen Entschlüsselungs- Teilprogramme, welche also fälsche Zwi schensignale ergeben,
zustandekommen. Ein solches Zusammentreffen wiederholt sich aber nach Durchlaufen des resultierenden Gesamt programmes. Beim obigen Beispiel mit zweifacher Schlüsselung in Gruppen zu m bezw. n Elementen würde also die kurzzeitige Verständlichkeit kleiner Elementenfolgen in den relativ grossen Abständen von m . n Ele menten wiederkehren. Noch weit ungünsti ger werden die Verhältnisse, wenn mit noch mehr Einzelschlüsselungen gearbeitet wird.
So ergeben zum Beispiel vier aufeinanderfol- gende Einzelschlüsselungen in Gruppen von beispielsweise 9, 10, 11 und 13 Elementen eine Gesamtschlüsselung, deren Programm sich erst nach 9.10.11 .13 = 12870 Ele menten wiederholt. Eine durch Versuche zu standegebrachte kurzzeitig richtige Ent schlüsselung von etwa 10 Elementen, die sich in Abständen von über 10 000 Elementen wiederholt, macht jedoch den Sinn oder In halt der ganzen Nachricht natürlich keines falls irgendwie offenbar.
Ein besonderer Vor teil des neuen Verfahrens liegt darin, dass die a.ufeinanderfolgenden Einzelschlüsselungen in Gruppen mit kleiner Elementzahl bei kleinen Verzögerungszeiten durchgeführt werden kön nen, so dass der Gesamtaufwand und die Ge- samtverzögerungszeit trotz einer erheblichen Erhöhung der Geheimhaltung bedeutend kleiner ist als bei den zur bekannten Einfach schlüsselung erforderlichen Einrichtungen.
In der Fig. 1 der Zeichnung sind durch S1, SZ, <B>8,</B> drei Schlüsselungseinrichtungen auf der Geberseite und durch El, E2, E3 die entspre chend eingestellten Entschlüsselungseinrich- tungen auf der Empfangsseite dargestellt.
Diese Einrichtungen enthalten Verzögerungs mittel, deren Speicherungszeit durch die Um schaltvorrichtungen U1, U2, UK, V,, Y2, Y3 in bekannter Weise nach einem bestimmten einstellbaren Programm in periodisch wieder kehrender Reihenfolge verändert wird. Es wird zuerst eine Einrichtung beschrieben, wo die Umschaltung gleich langer Elemente bei den Teilschlüsselungen gleichzeitig er folgt.
Die erste Schlüsselungseinriehtung U, S,. arbeitet beispielsweise nach dem dreistelligen Schlüssel P1 = 2 3' 1', d. h. das erste Ele ment der ursprünglichen Nachricht einer aus drei Elementen bestehenden Gruppe wird an zweite Stelle der gleichen Gruppe, das zweite Element der ursprünglichen Gruppe wird an dritte Stelle der nächsten Dreiergruppe der geschlüsselten Nachricht gebracht und das dritte Element der ursprünglichen Nachricht gelangt an erste Stelle der zweiten Gruppe der geschlüsselten Nachricht.
Eine Einrich tung, welche eine solche Schlüsselung herbei führt, wird beispielsweise durch die Fig. 6 gezeigt. Die ursprüngliche Nachricht Z" wird den Klemmen 1, 2 zugeführt und vom Um schalter U, zu den verschiedenen Schreib köpfen s, . . . s, geleitet.
Ist der Umschalter U, in der eingezeichneten, nach oben gerich teten Lage beim Eintreffen des ersten Nach richtenelementes a des ursprüngliche Signals Zo=abcdef:ghi:kl.mnop, so gelangt das Nachrichtenelement a an die zweite Stelle des neuen Signals, d. h. es wird das geschlüsselte Signal Z,. = - a<B>......</B> . Das sich an .erster Stelle befindliche Nach richtenelement ist nicht bekannt und wird durch - angedeutet. Der Buchstabe a wird vom Schreibkopf s= geschrieben.
Das b wird vom Schreibkopf s, geschrieben und gelangt entsprechend dem Schlüssel P, an dritte Stelle der zweiten Gruppe der verschlüsselten Nach richt, so dass geschrieben werden kann Z, - a - - - b . . . , und entsprechend ge langt das ursprüngliche dritte Nachrichten element c durch den Kopf s-, geschrieben an erste Stelle der zweiten Gruppe, so dass Z, _ -a- c - b<B>...</B> wird. Die nächste Gruppe d e f verteilt sich in Z, folgender massen: Z,=-a-:cdb:f-e:..., und schliesslich ergibt sich das geschlüsselte Signal zuZ,=-a-cdbfgeikhmn 1 p - o.
Dieses wird durch die Schreibköpfe auf dem Stahlband B aufgezeichnet und an schliessend vom Abtastkopf s,, abgetastet, den Klemmen 3, 4 entnommen und der folgenden Verschlüsselungseinrichtung LTU, S, der Fig.1 zugeführt. Nach dem Abtasten wird die Nach richt anschliessend vom Löschkopf s; ge löscht, so dass das Stahlband für eine neue Beschriftung wieder aufnahmefähig ist. Zum Zwecke einer einfachen Erklärung wurden fünf Schreibköpfe s, . . . s. vorgesehen.
Selbst verständlich genügen jedoch im Ausführungs beispiel gemäss Fig. 6 zwei Köpfe, sofern sie in richtigem Abstand voneinander angebracht sind.
Die zweite SchlüsseIungseinrichtung s, mit dem vierstufigen Umschalter LT. arbeitet beispielsweise nach der Schlüsselzahl P= _ 21'43', d. h. das erste Element der nunmehr aus je vier Elementen aufgebauten Gruppen wird an zweite Stelle der gleichen Gruppe, das zweite Element an erste Stelle der näch sten Gruppe ete. gebracht, wodurch das zweite Zwischensignal Z, = - - - - a. b c f b e g k i m h 1 n - p - o entsteht.
Nach der Schlüsselungszahl P; = 41'53'2 wird daraus schliesslich durch nochmalige Schlüsselung in Gruppen zu fünf Elementen mit der Einrich tung S., das zu übertragende Signal Z. _ ------a-dfcebgikhml - n - p o - erzeugt. Dieses Signal wird beispielsweise über die Leitung L übertragen.
Auf der Empfangsseite bildet die erste Ent schlüsselungseinrichtung E, mit dem fünf stufigen Umschalter V; aus dem übertragenen Signal Z, durch Verscha.chtelung nach der zum senderseitigen Teilprogramm P3 zugeord neten Schlüsselzahl R,y, - 2541'3' wieder das zweite Zwischensignal 7, a d cfbegkimhln-p-o. Nach einem Schlüssel Q, = 21'43', welcher dem sender- seitigen Schlüssel P, zugeordnet ist und mit diesem zufälligerweise übereinstimmt, wird nun in E.. aus Z..
wieder das erste Zwischen signal Z,=-a-cdbfgeikhmn1p - o - gewonnen, aus dem schliesslich in E;, mit dem Schlüssel Q, = 3'1'2', welcher zum ersten senderseitigen Schlüssel P, zugeordnet ist, wieder das ursprüngliche Signal Z" = ---a.l>edef-hik1mnop-ent- steht.
Bei dieser Einrichtung arbeiten die ein ander zugeordneten Sender- und empfangs- seitigen Schalter L', und 1'3 bezw. t', und T'._ bezw. LT., und t', synchron, und die Umschal tungen 'finden zudem jeweils im gleichen Augenblick statt. Wenn es sich um mechani sche Schalter handelt, so können dieselben also von zwei synchronisierten Antriebsein richtungen A und B über Zahnradgetriebe angetrieben werden.
Die Synchronisierung kann nach einem bekannten Verfahren, z. B. unter Benutzung periodisch übertragener Synchronisierungszeichen erfolgen. Es ist aneh möglich, die Umschaltung der gleich langen Elemente beider TeilschIüsselnngen in gleichen Zeitabständen zyklisch folgen zu lassen.
Im obigen Beispiel haben wir am Aus gang der ersten nach dem dreistelligen Schlüssel P - 23'1' arbeitenden Schlüsse- lungSeinrichtungen S', das erste Zwischen signal Z, - - a - c d h f g e<B>...</B> Erfolgt nun die Umschaltung der nach dem Schlüssel 21'43' arbeitenden zweiten SchIüsselungsein- richtung S, nicht gleichzeitig mit 8,, sondern um ein Zeitintervall dTa <I>- k .</I> Te, verscho ben, wo T,,, die Elementlänge ist und k eine Konstante zwischen 0 und 1,
dann ergibt sich das zweite Zwischensignal zu Z.: = -+-, -+-, -+-, -+-, (1-k)a.+k-, (I-k)d+kc, (1-k)c+kd, (1-k)f+kg, (1-k)b+kf, (1-k)e+kl ,...
Die Elementlängen des Zwischensignals Z2 sind also kleiner als die des Zwischensignals Z1. Die Gesamtperiode des Zwischensignals Z.,,, welche für das erwähnte Beispiel 2,3.4 = 24 Elementlängen beträgt, ist zweimal grösser als die des Signals, bei welchem die Umschal tungen beider Schlüsselungseinrichtungen S1 und S. gleichzeitig erfolgen.
Bei andern Anwendungsmöglichkeiten kann zum Beispiel die Länge der Elemente bei einer Teilschlüsselung ein ganzzahliges Vielfaches der Elementlänge einer andern Teilschlüsselung gemacht werden. Ist die Ge- samtschlüsselperiode möglichst gross zu halten, so darf diese vervielfachte Elementlänge nicht mit der Umlaufdauer einer bei der Schlüsse- lung vorkommenden Teilschlüsselungs-Um- schaltperiode übereinstimmen.
Als Beispiel nehmen wir wieder die oben besprochene Einrichtung, wo die Element länge Tee der zweiten nach dem vierstelligen Schlüsseln P2 = 21'43' arbeitenden Schlüsse- lungseinrichtung SZ doppelt so gross ist, wie die Elementlänge T", der ersten Schlüsselung.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung stehen die Elementlängen zweier Teilschlüsselungen in einem irrationalen Ver hältnis zueinander. Zum Beispiel kann die Elementlänge T,. der zweiten Schlüsselung 82
EMI0005.0029
mal grösser als die Elementlänge T" der ersten Schlüsselung S1 sein.
Es liegt jedoch im Wesen der Erfindung, dass die Umlauf zeiten mindestens zweier Schlüsselungsum- schalter ungleich gross sind, und dass die eine Umlaufdauer kein ganzzahliges Vielfaches der andern ist, so dass ,sich das Gesamtpro gramm der Schlüsselung in Zeitabständen wiederholt, die grösser sind als die Umlauf dauer jeder einzelnen in der Apparatur ent haltenen Schlüsselungseinriehtung.
Bei Einrichtungen zum Gegensprechen können auf jeder Seite besondere Schlüsse- lungseinrichtungen zum Senden und zum Empfangen vorgesehen werden, wie dies in Fig. 2 gezeigt wird, wobei die Schlüsselungs- und Entschlüsselungseinrichtungen S bezw. E der Station I durch die Bezugsziffern 11, 12, usw. und die Einrichtungen der Station II durch die Bezugsziffern 21, 22 usw. gekenn zeichnet sind.
Durch die manuell oder auto matisch betätigten Umschalter R, bis R4 wird die Übertragungsrichtung gewechselt. Die gezeichneten Schalterstellungen gelten für die Übertragung der Nachricht 2 (ausgezo gene Pfeile) von I nach II und die gestrichelt angedeuteten Stellungen für die Übertragung der Nachricht X (gestrichelte Pfeile) von II nach I. Die Schalter R können auch in be kannter Weise durch Gabelschaltungen er setzt werden, oder erübrigen sich natürlich, wenn für beide Übertragungsrichtungen ge trennte Leitungen verwendet werden.
In Fig. 3 wird unter Verwendung dersel ben Bezeichnung gezeigt, dass für beide Übertragungsrichtungen auch die gleichen Schlüsselungseinrichtungen verwendet werden können, wenn die zu verschlüsselnden und die empfangenen Signale Zo bezw. X, in gleicher Richtung über die Schlüsselungsein- richtungen übertragen werden. In diesem Falle wird der Aufwand an Schlüsselungs- einrichtungen halbiert.
Anderseits stimmen die Gesamtschlüssel für beide Verkehrsrich tungen nicht überein, da beispielsweise die mit ungleich langen Gruppen arbeitenden Schlüssel von S" und & , einander niemals zugeordnet sein können. Man kann allerdings gemäss Fig. 4 bei der Umkehrung der Über tragungsrichtung gleichzeitig auch die Rei henfolge der einzelnen Schlüsselungseinrich- tungen S1, <B>8,</B> bezw. El, EZ umkehren,
so da.ss beispielsweise der erste Sendeschlüssel in bei den Übertragungsrichtungen mit gleich lan gen Gruppen arbeitet, und allfällige Ver stärker unmittelbar mit den Teileinrichtungen verbunden bleiben können.
Eine Eigenart der in Fig. 3 gezeigten Schaltung besteht darin, dass das Verschleie rungsprogramm für die letzte Verschleie rungsstufe S" mit dem Entschleierungspro- gramm der ersten Entschleierungsstufe E", übereinstimmen muss. Es stimmt somit gleich zeitig mit dem Verschleierungsprogramm der ersten Verschleierungsstufe S" für die um gekehrte Übertragungsrichtung überein.
Es ergibt sich somit, dass die einzelnen Teil- verschleierungsprogra.mme für die eine Cle- sprä.chsrichtung gerade in umgekehrter Rei henfolge aufeinanderfolgen wie für die an dere Gesprächsrichtung, d. h. die resultieren den Gesamtverschleierungsprogra.mme stim men nicht für beide Übertragungsrichtungen überein. Es ist aus diesem Grunde nicht ohne weiteres möglich, die mit der Apparatur I und II verschleierten Nachrichten mit einer dritten Apparatur ohne besondere zusätzliche Umschaltung gleichzeitig zu entschleiern.
Schliesslich kann die ganze Apparatur auch aus Schlüsselungseinrichtungen mit um kehrbarer Durchgangsrichtung aufgebaut sein, wie dies in Fig. 5 gezeigt wird. Durch geeignete Umschaltung wird erreicht, dass die einzelnen Verschleierungseinrichtungen<B>S</B> bei Umkehrung der Gesprächsrichtung auto matisch zur Entschleierung benutzt werden. Die Nachrichten werden dabei in jeder dieser Teileinrichtungen bei der Verschleierung in der einen Richtung (Z" bis Z, von links nach rechts) und bei der Entschleierung in der andern Richtung (X, bis X" von rechts nach links) übertragen.
Dies ist bei den üblichen Stahlbandaufzeichnungsapparaturen dadurch möglich, da.ss im ersteren Fall die mit den Umschaltkontakten verbundenen Magnetköpfe zur Abtastung und im zweiten Fall zur Auf zeichnung dienen (oder umgekehrt). Ein Nachteil liegt darin, dass allfällig erforder liche Zwischenverstärker naturgemäss bei Umkehrung der Gesprächsrichtung, beispiels weise durch Vertauschen von Eingangs- und Ausgangsklemmen, umgeschaltet werden müssen.
In diesem Fall stimmen auch die Gesamtschlüsselungsprogramme für beide Durchgangsrichtungen überein, wenn die Schlüssel bei jeder einzelnen Schlüsselungs- einrichtung für beide Durchgangsrichtungen einander zugeordnet sind.
Die Übertragung zwischen beiden Schlüs- selungsstationen I und II kann auch durch modulierte Wellen erfolgen, wenn an Stelle der Übertragungsleitung Sender und Emp fänger zur Aussendung und zum Empfang entsprechend modulierter elektromagnetischer oder akustischer Schwingungen vorgesehen sind. Ferner können die nach dem neuen Ver fahren geschlüsselten Signale auch auf einem Nachrichtenträger wie zum Beispiel auf einer Schallplatte aufgezeichnet und zu beliebiger Zeit wieder abgetastet und entschlüsselt wer den.
Das neue Verfahren eignet sich natür lich nicht nur zur Schlüsselung gesprochener Nachrichten. Es kann sich bei den Signalen auch um irgendwelche Impulse oder tönende Zeichen handeln, wie sie bei der Telegraphie, beim Fernschreiben oder bei sonstigen Ver fahren zur Übertragung von Nachrichten, Fernstcuei-ungskoniuiandos, Rückmeldungen usw. gebräuchlich sind.