Schlüsseltextgenerator für eine kryptographische Fernschreibanlage
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schlüsseltextgenerator für eine kryptographische Fernschreibanlage und vorzugsweise auf einen Schlüsseltextgenerator zur Erzeugung von Pseudo-Zufalls-Folgen.
Es bestehen viele Arten von Schlüsseltextgeneratoren mit mechanischen Rotoren oder mit elektrischen Ringzählern. Diese werden jedoch nicht in allen Fällen als zur Abgabe genügend langer Folgen geeignet betrachtet.
Die vorliegende Erfindung schafft einen Schlüsseltextgenerator, der sich auszeichnet durch eine Anzahl von Schieberegistern, wobei bei jedem Schieberegister die Ausgangssignale einer ausgewählten Anzahl seiner Stufen zu einem resultierenden Signal kombiniert werden, durch einen modulo-2-Addierer, dessen Eingänge direkt mit den Ausgängen der letzten Stufen jedes Schieberegisters verbunden sind, und durch ein Ausgangsregister, dessen Eingang mit dem Ausgang des modulo-2-Addierers verbunden ist, in welchem Ausgangsregister nach Anlegung eine Anzahl von Fortschalteimpulsen an die Schieberegister ein Schlüsseltextwort entsteht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise erklärt. In letzterer zeigt die Fig. 1a ein Funktions-Blockschema einer kryptographischen Fernschreibanlage mit Schlüsseltextgenerator;
Fig. 1b ein Blockschema mit Darstellung der Hauptverbindung zwischen den Blöcken; Fig. 1c-ii und 2a-2h Detail-Schaltbilder der meisten in den Fig. la und ib dargestellten Blöcke;
Fig. 3 ein Detail-Schaltbild des in Block 6 von Fig.
2a dargestellten monostabilen Impuls generators (OS);
Fig. 4 ein Detail-Schaltbild des Blockes 5 in Fig. 2a, nämlich eine Rückstellschaltung (RES) und einen Taktimpulsgenerator (25 kHz OSC);
Fig. 5 ein Detail-Schaltbild des Blocks 14 in Fig.
2a, nämlich einen Fernschreiber-Treiberverstärker (DA) und eine Leseschaltung (RC);
Fig. 6 die verschiedenen in den Fig. 1coli und 2a-2h verwendeten Logik-Symbole und
Fig. 7 gibt an, wie die Fig. 1coli und 2a-2h anzuordnen sind, um ein vollständiges Schaltungsdiagramm zu bilden.
Funktions-Blockschema
Fig. la zeigt ein Funktions-Blockschema, das mit den Detail-Schaltbildern in enger Beziehung steht. Die folgenden Grundelemente der Block-Schaltung werden nachstehend genau erläutert werden:
Generator für Pseudo-Zufalls-Schlüsselbits. - Ge- nerator für 5-Bit-Zahl P . - Zähler X(2) . -Ein- gangsregister REG X . - Stecktafel. - Rangierfeld.
Danach werden der Startvorgang sowie die Verschlüsselungs- und Entschlüsselungsvorgänge und die Telex Operationen in Verbindung mit dem Funktions-Blockschema ebenfalls erläutert.
Generator für Pseudo-Zufalls-Schlüsselbits
Der Schlüsseltextgenerator umfasst zwei nicht-lineare Rückkopplungs-Schieberegister, nämlich REG I und REG II. Beide Register haben 15 Stufen, REG I hat zwölf davon in Block 10 und drei in Block 12, und REG II hat zwölf Stufen in Block 11 und drei Stufen in Block 12. Die nicht-lineare Rückkopplungs-Logik für beide Register wird durch Block 12 verkörpert. Wie aus dem Blockschema ersichtlich, werden die beiden Ausgänge der Register modulo 2 addiert, und die resultierende Bitfolge wird in REG Z in Block 9 gespeichert.
Während der Verschlüsselung oder der Entschlüsselung werden die beiden Register verschoben, um in REG Z stets ein neues Schlüsselzeichen zu liefern. Sämtliche Ausgänge der beiden Register werden getrennten Spalten auf einer Stecktafel zugeführt. Die Wahl der Ausgänge für die nicht-linearen Rückkopplungsfunktionen wird mittels der auf der Stecktafel angeordneten Stecker getroffen. Für die Register I bestimmen die Zeilen F, G, H und K die nicht-lineare Rückkopplungs-Funktion, während dies für das Register II mittels der Zeilen S, T, V, W erzielt wird.
Da im Rückkopplungsweg der Schieberegister eine modulo-W-Addition, welche im übrigen auch mit Antivalenz oder Addition ohne hub ertrag bezeichnet wird (siehe K. Steinbuch: Taschenbuch der Nachrichtenbearbeitung, S. 1098), vorgenommen wird, ergibt sich ein nichtlineares Rückkopplungssignal.
Generator für die 5-Bit-Zahl P P ist eine 5-Bit- Pseudo-Zufalls -Zahl; sie wird von den beiden Hauptregistern mittels 5 Ausgängen von jedem Register erzeugt, die durch entsprechende Stecker auf der Stecktafel ausgewählt werden. Wie man sieht, werden die Stecktafel-Zeilen A, B, C, D, E, M, N, P, Q und R dem Block 8 und den in diesem Block befindlichen Setz-Schaltkreisen für den Binärzähler C(F) zugeführt. Jedes von den fünf Setz-Eingangssignalen ist das Resultat einer (mod 2)-Addition eines Ausgangssignales vom REG I und eines Ausgangssignales von REG II. Deshalb sind diese kombinierten Signale naturgemäss gleichfalls Pseudo-Zufalls -Signale.
Der Zähler C(P)
Der Binärzähler in Block 7 zählt stets zurück. Die Funktion dieses Zählers besteht darin, die Anzahl der dem Eingangsregister REG X zugeführten Schiebeimpulse zu steuern. Während der Verschlüsselung wird anfänglich die Zahl P in den Binärzähler gesetzt , und dies bedeutet, dass REG X mit P Schiebeimpulsen beliefert wird; dagegen wird während der Entschlüsselung der Zähler anfänglich auf die Zahl 31- P eingestellt. Überdies stoppt der Zähler bei der Entschlüsselung bei 1 - und nicht bei 0 -; dies bedeutet, dass er jetzt 31- P -1, d. h. also (30- P ) Zähltakte abzählt. Die Bedeutung dieser Massnahme wird bei der Beschreibung der Entschlüsselungsvorgänge erläutert werden.
Eingangsregister REG X
Das Eingangsregister REG X in Block 2 besteht aus 5 gleichen Stufen, für welche die eine in Fig. 1a dargestellte Stufe typisch ist. Überdies besitzt es eine 6. Stufe, die eine Art Pufferspeicher ist. REG X hat zwei Betriebsarten: a) Es arbeitet als normales 5-Bit-Schieberegister, das vom Eingangszähler in Block 4 Schiebeimpulse empfängt. Die Eingangssignale für die erste Stufe kommen vom Fernschreiber über die Leseschaltung in Block 14 (diese Verbindung ist im Funktions-Blockschema nicht dargestellt).
b) Es arbeitet als Rückkopplungs-Schieberegister, wobei jede Stufe einen (mod 2)-Addierer und ein Flip Flop umfasst; es kann hierbei jeder Ausgang mittels Lötverbindungen in dem links in der Figur dargestellten Code-Rangierfeld mit jedem Eingang verbunden werden, und diese beiden Verbindungen sind so ausgeführt, dass sich eine Maximallängen-Bitfolge 25-1 31 ergibt. Dieses Verhalten ist in Fig. la dadurch versinnbildlicht, dass das Signal X über das links dargestellte Rangierfeld A, über den (mod 2)-Addierer in Block 1 und über die Eingangs-Logik in Block 2 bis zum Flip-Flop geleitet wird.
Es ist auch möglich, jedes Bit des 5-Bit-Registers REG X gemäss dem Ergebnis der (mod 2)-Addition eines Bits im REG X selbst und eines entsprechenden Bits in REG Z zu setzen . Dies ist in Fig. la durch den unteren (mod 2)-Addierer in Block 1 mit den Eingängen X und Z versinnbildlicht.
Die Stecktafel
Die Stecktafel ist eine Tafel mit 10 horizontalen Klemmleisten und 30 vertikalen Klemmleisten, die in einer Matrix mit 300 Arbeitsstellungen (Kreuzpunkten) angeordnet sind. Die vertikalen Klemmleisten sind mit den 30 Ausgängen von zwei Hauptregistern verbunden. Beliebige Ausgänge dieser beiden Register können mit den horizontalen Schienen mittels in den Kreuzpunkten angeordneten Stecker auf dieser Stecktafel verbunden werden. Dann werden diese beliebigen Ausgänge den nichtlinearen Rückkopplungsfunktionen sowie den Setz-Schaltkreisen für die Zahl P zugeführt.
Auch kann man die beiden Register anfänglich mittels der Zeile L so setzen, dass sie eine gewünschte Startinformation enthalten.
Rangiereinheit A
Arbeitet REG X als Rückkopplungs-Schieberegister, so werden die fünf Rückkopplungssignale über die in der linken oberen Ecke des Funktions-Blockschemas dargestellte Rangiereinheit A auf die fünf Eingänge zurückgekoppelt. Wenn die kurzen Drahtverbindungen (Bügel) auf dieser Rangiereinheit geeignet ausgeführt sind, wird REG X über eine Maximallängen-Bitfolge fortgeschaltet, d. h. über einen Zyklus von 31 Zähltakten.
Andere in dem Funktions-Blockschema dargestellte Einheiten
Wie aus dem Funktions-Blockschema ersichtlich, kann man REG Z von einem Lochstreifen-Leser aus über die Eingangs-Logik in Block 9 setzen . Diese Betriebsweise kann von denjenigen Gebrauchern angewendet werden, die für ihre Nachrichten vollständige Sicherheit der Geheimhaltung benötigen. Die Hauptregister REG I und REG II sind während dieser Betriebsweise nicht in Funktion, und somit ist der linksseitige Eingang von REG Z Null. In diesem Fall kommt die Schlüssel-Bitfolge von einem Zufallssignal-Lochstreifen, der in den Streifenleser eingegeben wird.
Das ebenfalls im Block 9 befindliche REG Y wird lediglich während der Startphase als ein Puffer-Register für die Verschlüsselungseinheit benutzt. Block 3 umfasst drei bisher noch nicht besprochene Schaltkreise.
1. Das MERK-Flip-Flop ist ein Flip-Flop, das sich merkt , ob ein WAGENRÜCKLAUFZEICHEN erkannt wird oder nicht.
2. Der SETZ/ROCKSTELL-Schaltkreis wird während der Startphase benützt, um das Eingangs register und die beiden Hauptregister zurückzustellen.
3. Der mit K1-K5 bezeichnete Block ist ein normales, zu einem Ringzähler verbundenes Schieberegi ster, das dazu dient, den Verschlüsselungs- und den Entschlüsselungs-Vorgang zu steuern. Bei der Verschlüsselung funktioniert der Programmzähler folgendermassen: In Ki wird das Fernschreibzeichen in das Register REG X eingelesen. In K2 wird der Inhalt dieses Registers geprüft, um herauszufinden, ob es ein ZIFFERNUMSCHALTUNGS-Zeichen oder ein WA GENROCKLAUF-Zeichen enthält. Wird ein ZIF FERNUMSCHALTUNGS-Zeichen erkannt, so wird dieses Zeichen in ein WAGENROCKLAUF-Zeichen umgewandelt. Wird indessen ein WAGENRÜCKLAUF- Zeichen erkannt, so wird dieses Zeichen in ein ZEI LENVORSCHUB-Zeichen umgewandelt.
Der Grund dafür wird bei der Beschreibung der Telex-Operation erkennbar. In Ks wird die Pseudo-Zufalls -5-Bit-Zahl P in den Binärzähler C(P) eingespeist. In K4 wird das Eingangsregister REG X als Rückkopplungs Schieberegister verbunden. Der Zähler C(P) zählt auf Null herunter, und seine Ausgangsimpulse werden über FFSt in Block 4 dem Eingangsregister in Block 2 zugeführt. In Ks werden die in REG X und REG X enthaltenen Informationen mod 2 addiert, und der Inhalt wird wieder in das REG X eingeschrieben. Danach wird der Inhalt geprüft, um herauszufinden, ob das resultierende Zeichen ein für Telex-Operationen zugelassenes Zeichen ist oder nicht. Ist dies nicht der Fall, so wird die (mod 2)-Addition noch einmal durchgeführt Danach ist das resultierende Zeichen stets ein zugelassenes Zeichen.
Block 7 enthält zwei Ringzähler, die mit i1-i4 bzw. j1-js bezeichnet sind. Die Aufgabe dieser beiden Register besteht in der Steuerung der Startphase. Die beiden Hauptregister sollen stets für jede zu übermittelnde neue Nachricht von einem beliebigen Ausgangspunkt gestartet werden. Dies bedeutet, dass ihnen 6 Zeichen angeboten werden müssen. Mit Hilfe der erwähnten zwei Ringzähler werden die ersten drei zum REG I und die nächsten drei zum REG II geleitet.
In Block 5 befindet sich ein Oszillator von ungefähr 25 kHz, und dieser löst einen monostabilen Multivibrator in Block 6 aus, der seinerseits den Eingangszähler in Block 5 triggert. Der monostabile Multivibrator kann mittels eines Selektors auf verschiedene Zeitverzögerungen eingestellt werden, und die verschiedenen möglichen Fernschreibgeschwindigkeiten können somit verwirklicht werden.
Der Rückstell-Schaltkreis CCT in Block 5 dient in der Lösch-Betriebsweise oder der Streifenleser-Betriebsweise zur Rückstellung der beiden Hauptregister im Schlüssel-Generator.
Die in Block 4 dargestellte TP (Teleprinter)-Logik ist eine Schaltlogik, die das der Fernschreiber-Empfangsspule zugeführte Signal bestimmt. Dieses Signal besteht aus einem durch den Eingangszähler gelieferten Start- und Stoppimpuls und fünf Informationsbits, die vom REG X geliefert werden. In der LÖSCH Betriebsweise kommt diese Information von der Registerstufe Nr. 1 und in der SENDE- oder EMPFANGS Betriebsweise von der Pufferstufe des REG X. Diese zwei Eingänge werden im Funktions-Blockschema durch die Buchstaben Xt und Xo versinnbildlicht.
T/erschlüsselungsvorgang
Der Verschlüsselungsvorgang beginnt, wenn der Lese-Schaltkreis infolge einer Operation der Stecktafel oder des automatischen Senders des Fernschreibers den Stopp-Impuls von irgendeinem Klartextzeichen X empfängt. Der Lese-Schaltkreis startet den Eingangszähler, der seinerseits Schiebeimpulse an REG X, REG I und REG II und REG Z über das Flip-Flop FF52 liefert. In dieser ersten Phase des Verschlüsselungsprozesses ist REG X als normales Schieberegister mit Informationseingang auf der ersten Stufe geschaltet; dies bedeutet, dass das Klartextzeichen dem REG X zugeführt wird, während das vorhergehende verschlüsselte Zeichen von der Stufe Nr. X6 über den Fernschreiber Treiber-Verstärker zum Fernschreiber übermittelt wird.
Wenn jetzt REG X die fünf Informations-Bits enthält, dann enthält REG Z fünf neue Bits, und C(P) wird entsprechend einer neuen P -Nummer gesetzt. Danach wird REG X als Maximalperioden-Rückkopplungs Schieberegister mit der Periode 31 geschaltet, und Impulse von der 25 kHz-Quelle werden an C(P) und REG X zugeführt. Die Zuführung dieser 25 kHz- Schiebeimpulse wird unterbrochen, wenn C(P) = O ist, d. h. nach P Impulsen. REG X wurde dann durch P Zustände fortgeschaltet, und der jetzt eingetretene Zustand ist somit eine Funktion von P , die durch den Ausdruck X(P) versinnbildlicht werden kann. Zuletzt wird REG X entsprechend dem Resultat der Addition X(P) O Z gesetzt, wo Z der gespeicherte Ausgang vom Schlüsselgenerator ist.
Ergibt die Addition als Resultat eines der beiden nicht zugelassenen Zeichen, so wird die Addition noch einmal durchgeführt, wobei sich wieder der Ausdruck X(P) ergibt, weil ja X(P) e Z 63 Z = X(P) ist. In diesem Fall wird X(P) als Verschlüsselungszeichen benutzt.
Entschlüsselungs-Vorgang
Der Entschlüsselungsvorgang beginnt, wenn der Lese-Schaltkreis den Startimpuls des verschlüsselten Zeichens X(P) (3 Z erhält, das dann in das REG X geschoben wird, während das vorhergehende entschlüsselte Zeichen vom Fernschreiber über den Fernschreiber-Treibverstärker gelesen wird. Dann wird die in REG X und REG Z enthaltene Information mod 2 addiert, und das Ergebnis G3 - X(P) O Z 0+ = X(P) wird in REG X zurückgeschrieben. Jetzt kann das Klartextzeichen X theoretisch dadurch zurückgewonnen werden, dass die Information in REG X um P Schritte im Zyklus rückwärts verschoben wird, oder dadurch, dass die Information in REG X um (30- P ) Schritte vorwärts verschoben wird.
Die letztere Methode wird dadurch verwirklicht, dass C(P) auf (31- P ) gesetzt wird und dann bis 1 heruntergezählt wird. In der Empfangsstation wird die Addition REG X O REG Z naturgemäss ebenfalls zweimal ausgeführt, wenn ein nicht zugelassenes Zeichen erkannt wird.
Startvorgang
Wie bereits erläutert, werden 6 Zeichen benötigt, um die Haupt-Rückkopplungs-Schieberegister mit Startinformation zu versorgen. Diese 6 Zeichen werden vor jeder zu verschlüsselnden Nachricht eingefügt, und ihre Auswahl erfolgt entweder aufs Geratewohl oder gemäss irgend einer Liste, die lange Zyklen im Schlüsselgenerator ergibt. Diese Zeichen werden vor der Aussendung in der Weise verschlüsselt, dass die Hauptregister, wie vorher erwähnt, anfänglich von der Stecktafel aus gesetzt werden.
Telex-Operation
Der Schlüsseltext soll keine Zeichen enthalten, die nicht durch einen normalen Fernschreiber in einer TELEX-Anlage gestanzt werden können, oder aber Zeichen, die die Übertragung über einen TELEX-Kanal stören, wie z. B. der Buchstabe D in der Ziffernstellung (entsprechend dem Zeichen WER DA?). Solche Zeichen werden dadurch vermieden, dass die Zeichen SÄMTLICH ZEICHENSCHRITTE und ZIFFERN UMSCHALTUNG als Schlüsseltext nicht benützt werden. Der Schlüsseltext besteht dann aus 30 Zeichen, während 31 Klartextzeichen zugelassen sind. Deshalb ist eine Eins-zu-Eins-Transformation dieser 31 Zeichen nicht möglich. Dieses Problem wird durch Auferlegung einer Beschränkung bei der Verwendung der Sonderzeichen WAGENRÜCKLAUF und ZEILENVOR SCHUB gelöst.
Es sei bemerkt, dass bei einem Fernschreiber der Operation ZEILENVORSCHUB fast immer ein WAGENROCKLAUF-Zeichen vorausgeht.
Es ist daher notwendig, einem Sonderzeichen ZEILEN VORSCHUB ein WAGENRÜCKLAUF-Zeichen vorausgehen zu lassen. Das Klartextalphabet hat dann tat sächlich nur 30 Zeichen, so dass eine Eins-zu-Eins Transformation möglich ist.
Nicht zugelassene Zeichen werden sehr einfach vermieden, und zwar lediglich durch Vermeidung der zwei kritischen Zeichen im Eingangsregister REG X, wenn dieses als normales lineares Rückkopplungs-Schieberegister arbeitet. Somit wird REG X längs eines 30-iger Zyklus fortgeschaltet, der sämtliche möglichen 5-Bit Kombinationen mit Ausnahme der zwei Kombinationen enthält, die den Fernschreibzeichen SAMTLICH ZEICHENSCHRITTE und ZIFFERNUMSCHAL TUNG entsprechen.
Blockschema
Fig. 1b zeigt ein Blockschema mit Einschluss der Haupt-Steuerleitungen, um ein besseres Verständnis der Detail-Schaltbilder zu ermöglichen.
Allgemeine Beschreibung
Die Fig. 1coli und 2a-2h stellen ein Detail Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung dar. Die gezeigte Schaltung verkörpert eine lokale loch streifenlose kryptographische Anlage, die imstande ist, normale Fernschreibnachrichten in einer mit standardmässigen Fernschreibnachrichten vereinbarten Form zu verschlüsseln und zu entschlüsseln. Die Hauptblöcke sind durch unterbrochene Linien bezeichnet, und die Anschlussklemmen jedes Hauptblockes sind mit Zahlen numeriert, die für jeden Hauptblock individuell sind.
Die Anschlussklemmen sind überdies mit Bezeichnungen versehen, so dass ihre wechselseitigen Verbindungen leicht zu verstehen sind.
Bei fast allen Hauptblöcken sind geeignete Prüfpunkte angegeben. Diese Prüfpunkte sind mit TP1...
TP5 bezeichnet und werden nicht weiter beschrieben.
In den Hauptblöcken werden logische Symbole verwendet, die im einzelnen in Verbindung mit dem Symbolschema in Fig. 6 beschrieben werden. Sämtliche Logik-Blöcke sind mit Codes versehen, die für jeden Hauptblock individuell sind. Die Flip-Flops sind überdies etwa in der Mitte des logischen Symbols mit Funktionsbezeichnungen versehen.
Block 1, Fig. 1c, d umfasst fünf Paare von (mod 2)-Addierern. Sämtliche Addierer ausser dem untersten umfassen eine NAND-Torschaltung und eine EXKLU SIV-ODER-Torschaltung. Der unterste Addierer umfasst drei NAND-Schaltungen Al, A2, A3. Die Ausgänge jedes Paares sind mit den Eingängen einer individuellen EXKLUSIV-ODER-Schaltung verbunden.
Mittels zweier Steuersignale K'5 und K4 kann entweder der untere oder der obere Addierer jedes Paares mit seinem Ausgang zu den Ausgängen der fünf EXKLU SIV-Schaltungen El, E2, K1, K2, B2 durchverbunden werden. Block 2 in Fig. 1c, d umfasst sechs Flip-Flops, X1-Xs, und zugehörige Schaltkreise. Die Flip-Flops X1-X5 bilden ein Rückkopplungs-Schieberegister (Register X); dieses dient zur Speicherung und Verarbeitung der Informationselemente eines Fernschreibzeichens. Das Flip-Flop X6 dient für Verzögerungszwecke.
Zusätzlich zu den Eingabe-Schaltkreisen der Flip-Flops Xi-X6 enthält Block 2 auch vier NAND-Schaltungen A2, D2, Al, D1, um zu erkennen, wenn der Inhalt der Flip-Flops X1-X5 jeweils den Fernschreibzeichen ZIFFERNUMSCHALTUNG (1...), WAGENRÜCK- LAUF ( < ), ZEILENVORSCHUB () und SAMT LICH ZEICHENSCHRITTE (BL) entspricht.
Block 3 in Fig. 2d, f umfasst verschiedene Torund Flip-Flop-Schaltkreise; deren wichtigste sind das MERK-Flip-Flop für die Speicherung des Zeichens ZEILENVORSCHUB während der Entschlüsselung, das SETZ-Flip-Flop für die Erzeugung der erforderlichen Signale für das anfängliche Setzen der Schlüssel Generator-Register und der Haupt-Programmzähler (Zähler K) mit fünf Zählstufen K1-K5.
Block 4 in Fig. 2c, b umfasst den Eingangszähler FFo, FFe, FFa, FFb, FFd, FF52 und zugehörige Schaltkreise. Dies ist ein Binärzähler für die Steuerung des Weiterschaltens von Fernschreibzeichen in die kryptographische Anlage und aus dieser heraus.
Block 5, Fig. 2a, der die Blöcke 25 11Hz OSC (Taktimpulsgenerator) und RES (Rückstellkreis) umfasst, ist im einzelnen in Fig. 4 dargestellt. Der Rückstellkreis dient zur Lieferung von Gleichstromsignalen zu den Hauptregistern im Schlüsseltext-Generator.
Block 6 in Fig. 2a, der den Block OS (Ein-Impuls Schaltkreis oder monostabiler Schaltkreis mit kurzer Erholungszeit) enthält, ist im einzelnen in Fig. 3 dargestellt. Dieser Schaltkreis dient für die Zeitsteuerung des Eingabezählers.
Block 7 in Fig. 2d, f, g, h enthält einen Ringzähler (Zähler I) mit drei Stufen i2-i4 und einen anderen Ringzähler (Zähler J) ebenfalls mit drei Stufen ji-js.
Diese zwei Zähler dienen zur Steuerung des Startvorganges der Anlage. Block 7 umfasst ebenfalls einen Binärzähler (Zähler P) mit fünf Stufen C-Cs. Der Letztere ist ein Binärzähler, der für das Zurückzählen von einem Setz-Zählstand dient, der in Form von Gleichstromsignalen von Block 8 empfangen wird.
Block 8 in Fig. 2e, g, h enthält verschiedenartige Torschaltkreise. Die Torschaltkreise dienen zur Belieferung des Zählers Ci-Cs in Block 7 mit geeigneter Information vom Schlüsseltext-Generator bei der Verschlüsselungs- bzw. Entschlüsselungs-Betriebsweise.
Block 9 in Fig. le, f enthält ein Schlüsselzeichen Register (Register Z) mit fünf Stufen Zi-Zs. Dieses Register empfängt normalerweise an den Klemmen J, K von Stufe Zl seine Information in Serienforrn vom Schlüsselgenerator. Jedoch kann die Information auch von einem externen, mit TR bezeichneten Lochstreifenleser in Parallelform zugeführt werden. Block 9 enthält auch den Haupt-Schiebeimpuls-Verstärker, der aus den Torschaltungen C2, C3, C4 und F, G, H1 und H2 besteht. Er enthält überdies ein Schieberegister (Register Y) Y1, Y5, das während des Startvorgangs als Zwischen Speicherregister dient.
Die Blöcke 10, 11 und 12 in Fig. le, f, g, h, i bilden den Schlüsselgenerator, der zwei nichtlineare 15-Bit Rückkopplungs-Schieberegister umfasst, nämlich REG Ii - REG Its, REG IIi - REG Ilis mit Trigger Flip-Flops und zugehörigen Ausgabe- und Eingabe-Tor Schaltkreisen.
Block 14 in Fig. 2a umfasst die Blöcke RC (Lese Schaltkreis) und DA (Treiber-Verstärker), der im einzelnen in Fig. 5 dargestellt ist.
Das Rangierfeld A in Fig. 1c, d enthält kurze Drahtverbindungen (Bügel) zwischen seinen Klemmen, wodurch die Rückkopplungs-Konfiguration im Rückkopplungs-Schieberegister X1-X5 (Block 2) bestimmt wird, das beim Verschlüsselungs- und Entschlüsselungsvorgang verwendet wird.
Block TR in Fig. 1f ist ein Lochstreifenleser. Diese Vorrichtung ist normalerweise nicht im Betrieb, kann jedoch angeschlossen werden, um die Verwendung eines Einzel-Schlüsselstreifens als Schlüsseltext zu ermöglichen.
Die mit PB (Fig. lg, h, i) bezeichneten Gitter zeigen das Schema einer Stecktafel, die zur Eingabe von Schlüsseltext-Information in die Anlage dient. Die um die Schnittstellen zwischen horizontalen und vertikalen Linien gezeichneten Kreise bedeuten, dass dort eine galvanische Verbindung mittels eines Kurzschluss-Steckers besteht.
In Fig. le, h, 2b sind mehrere, entweder mit S oder mit S bezeichnete Wechselkontakte dargestellt. Dies sind Kontakte an einem Drei-Stellungs-Hebelschalter.
Die Mittelstellung dieses Schalters entspricht der Ruhe- bzw. Rückstellungs-Betriebsweise der Vorrichtung.
Die beiden anderen Stellungen entsprechen jeweils der Sende- und Empfangs- bzw. der Verschlüsselungs- und Entschlüsselungs-Betriebsweise.
Block TB in Fig. 1f bezeichnet einen Fernschreiber mit seinem Sendekontakt und seiner Empfangsspule.
Derselbe Fernschreiber ist auch in Fig. 5 gezeigt.
Block TB1, Fig. 2a ist eine Klemmleiste. S4 in Fig.
2a ist ein Kippschalter, dessen zwei Stellungen der Einfachstrom- bzw. Doppelstrom-Betriebsweise des Fernschreibers entsprechen. S3 in Fig. 2a ist ein Kippschalter, dessen zwei Stellungen den Werten von 20 und 30 mA Doppelstrom oder 40 und 60 mA Einfachstrom für den Fernschreiber-Empfangsmagnet entsprechen. Der Vielstellungs-Schalter JB in Fig. 2a wird für die Auswahl der geeigneten Zeitkonstante des monostabilen Impulsgenerators in Block 6, Fig. 2a verwendet.
Funktionsbeschreibung
Einführung
Wie erwähnt, darf der Schlüsseltext keine Zeichen enthalten, die nicht mittels eines normalen Fernschreibers in einer Telex-Anlage gestanzt werden können, oder Zeichen, die die Übertragung über einen Telex Kanal stören, wie z. B. Buchstabe D in der Ziffernstellung.
Der Verschlüsselungs-Vorgang beginnt, wenn der Lese-Schaltkreis bei Betätigung der Tastatur oder des automatischen Senders eines Fernschreibers den Startimpuls eines Klartext-Zeichens X empfängt. Die Lese Schaltung startet einen Oszillator, der seinerseits Schiebeimpulse an Register X, Fig. 2c, d, I Fig. lg, i, II, Fig. lh, i und Z, Fig. le, abgibt.
Somit wird das vorausgehende verschlüsselte Zeichen vom Register X über den Fernschreiber-Treiberverstärker zum Fernschreiber übermittelt. Wenn Register X die 5 Information-Bits speichert, enthält Register Z 5 neue Schlüsselbits, und Zähler P, Fig. 2g, h wird auf eine neue P-Zahl eingestellt. Jetzt wird Register X als Maximallängen-Rückkopplungs-Schieberegister geschaltet, und Schiebeimpulse werden dem Zähler P und dem Register X zugeführt. Die Zufuhr von 25 kHz-Schiebeimpulsen wird unterbrochen, wenn der Zähler P = O ist, d. h. nach P Impulsen. Darauf wird Register X als normales Schieberegister geschaltet und in die Stellung Informationsregister X G3 Register Z gesetzt. Dies ist die verschlüsselte Form des Klartextes, die ausgesendet wird, wenn das nächste Klartextzeichen in das Register X geschoben wird.
Dies ist der normale Verschlüsselungsprozess. Zur Vermeidung gewisser Komplikationen in Verbindung mit Telex-Kanälen werden die Schlüsseltext-Zeichen SÄMTLICH ZEICHENSCHRITTE und ZIFFERN UMSCHALTUNG nicht verwendet, und zwar das erste Zeichen deshalb nicht, weil einige Fernschreiber das Zeichen SÄMTLICH ZEICHENSCHRITTE nicht stanzen können. Das Zeichen ZIFFERNUMSCHAL TUNG wird vermieden, weil für gewisse Zeichen in der Ziffernstellung Übertragungsstörungen auftreten können.
Nun wird, wenn eine dieser beiden Kombinationen als Schlüsseltext erkannt wird, das Register X nicht in die Stellung Register X d3 Register Z gesetzt, sondern bleibt unverändert. Somit wird die verschobene Version des Klartextes im Register X als Schlüsseltext ausgesendet.
Wie später erläutert wird, ist dieser Vorgang umkehrbar, so dass eine Entschlüsselung ermöglicht wird.
Betriebsweise bei Verschlüsselung
Zunächst sei angenommen, dass ein später noch zu beschreibender Startvorgang gerade beendet wurde und eine normale Verschlüsselung stattfinden soll. Das zu verschlüsselnde Zeichen wird vom Fernschreiber-Sendekontakt TP, Fig. 2a, der vom Lese-Schaltkreis RC in Block 14, Fig. 2a, aus erregt wird, seriell in die Vorrichtung eingegeben. Im Lese-Schaltkreis RC wird der Strom, der zum Sendekontakt fliesst (bzw. nicht fliesst), für den verbleibenden Teil der Anordnung in geeignete logische Niveaus umgesetzt.
Das Ausgangssignal vom Lese-Schaltkreis wird dem Block 4 (Torschaltung A1), Fig. 2c, zugeführt, der den Eingabezähler FFo, FFe, FFa, FFb, FFc, FFd, Fig. 2c, und zugehörige Schaltkreise umfasst Nach Empfang des Startimpulses des zu verschlüsselnden Zeichens übermittelt dieser Eingabezähler einen vollständigen Zyklus mit einer Geschwindigkeit, die durch den monostabilen Impulsgenerator OS im Block 6, Fig. 2a, bestimmt wird. Vom Eingabezähler abgeleitete Signale dienen zur Steuerung des schrittweisen Einschreibens des Zeichens in das Eingaberegister Xi-Xs in Block 2, Fig. 1c, d, und zugleich zum Fortschalten der Schlüsselgenerator-Register in den Blöcken 10, 11 und 12.
Sobald der Eingabezäh ler seinen Zyklus vollendet hat, werden die fünf Informationselemente des Fernschreibzeichens im Eingaberegister gespeichert.
Darauf beginnt der Verschlüsselungsvorgang. Dieser Vorgang wird durch einen Ringzähler ktks in Block 3, Fig. 2f, gesteuert, der als Zähler K bezeichnet wird. Der Zähler K verbleibt während des Eingabezähler-Zyklus in seiner Ruhestellung K1. Am Ende des Zähler-Zyklus - d. h. also, wenn das letzte Informationselement des Fernschreibzeichens in das Register X hineingeschoben wird - schaltet der Zähler K auf Stellung K2. In dieser Stellung erfolgt die Auswertung und mögliche Abänderung des Klartextes im Register X. Dies ist notwendig, weil der Schlüsseltext, der schliesslich aus dem Verschlüsselungsprozess resultiert, keine Zeichen enthalten darf, die nicht ohne weiteres über einen Telex-Kanal übertragen werden können. In dieser Anordnung sollen die Zeichen SAMTLICH ZEICHENSCHRITTE und ZIFFERNUMSCHAL TUNG in dem verschlüsselten Text nicht auftreten.
Davon ist das erstere im Klartext nicht vorhanden, das letztere tritt jedoch auf. Um das Zeichen ZIFFERN UMSCHALTUNG aus dem verschlüsselten Text auszuschliessen, wird dieses Klartextzeichen in das Zeichen WAGENRUCKLAUF umgewandelt. üm Verwirrung zu vermeiden, muss das WAGENRÜCKLAUF-Zeichen im Klartext in das ZEILENVORSCHUB-Zeichen umgewandelt werden. Dies ist möglich, weil angenommen wird, dass im Klartext die beiden Zeichen WAGEN RÜCKLAUF und ZEILENVORSCHUB stets paarweise auftreten. Wenn erforderlich, werden die oben beschriebenen Abänderungen des Klartextes in der Programmzählerstellung K2 durchgeführt, und zwar durch Zuführung eines Schiebeimpulses an die Eingangs-Registerstufen Xi-Xs. Der Programmzähler K schaltet dann in die Position K3.
In dieser Stellung K3 erfolgt der erste Schritt des Verschlüsselungsvorganges. Das Eingaberegister X ist nun als Maximallängen-Rückkopplungsregister geschaltet. Es empfängt eine Anzahl Schiebeimpulse, die durch den Inhalt des in Fig. 2g, h dargestellten und durch die Flip-Flops Ci-Cs in Block 7, Fig. 2g, h, gebildeten Zählers P bestimmt wird. Dieser Zähler wird durch die Haupt-Taktgebersignale aus seiner anfänglichen Stellung schrittweise auf Null heruntergeschaltet. Die Anfangsposition wird durch eine Pseudo Zufalls -Zahl bestimmt, die vom Schlüsselgenerator REG I, REG II, Fig. lg, h, i, in paralleler Form zum Zähler P, Fig. 2g, h, übertragen wird, wenn der Hauptprogrammzähler K, Fig. 2f, in der Position K2 ist.
Beim Erreichen der Nullstellung durch den Zähler P schaltet der Programmzähler K von K3 zu K4, und der zweite Schritt des Verschlüsselungs-Vorganges wird dann verwirklicht.
Dieser zweite Verschlüsselungsschritt umfasst eine im Block 1 ausgeführte (mod 2)-Addition des Inhaltes des Eingaberegisters X zu einer Zufalls -Zahl, die in paralleler Form vom Register Z in Block 9, Fig. le, geliefert wird. Wie aus der Schaltung ersichtlich, umfasst das Register Z fünf Stufen Zi bis Zs, die als normales, lineares Schieberegister geschaltet sind. Die Information, die in das Register Z eingegeben wird, wird von den Ausgängen der beiden Schlüsselgeneratoren REG I, REG II, über Torschaltung D3 in Block 2, Fig.
li, zugeführt. Register Z wird während des schrittweisen Einschreibens des Klartext-Zeichens in die Programmzähler-Position K1 zugleich mit den beiden Generatorregistern REG I, REG II verschoben. Die oben erwähnte (mod 2)-Addition der Inhalte des Eingaberegisters X und des Schlüsselzeichen-Registers Z wird parallel und ohne irgendeine Ubermittlung von hub er trags-Information zwischen den Stufen ausgeführt. Bevor der Programmzähler K in die Stellung K5 weitergeschaltet, wird der Inhalt des Registers X geprüft, um festzustellen, ob er zur Fernschreibleitung übertragen werden kann. Die Torschaltungen D1 und A2, Block 2, Fig. ld, prüfen, ob das Register die Zeichen SÄMTLICH ZEICHENSCHRITTE bzw. ZIFFERN UMSCHALTUNG enthält, und die (mod 2)-Addition wird dann wiederholt.
Der Inhalt von Register X ist dann derselbe, wie er nach Schritt 1 des Verschlüsselungsprozesses gewesen ist. Da das Zeichen SAMT- LICH ZEICHENSCHRITTE in dem normalen Zyklus eines Maximallänge-Rückkopplungsregisters nicht enthalten ist und die Stellung ZIFFERNUMSCHAL TUNG bei dieser Anordnung automatisch umgangen wird, kann der Inhalt von Register X nach Schritt 1 des Verschlüsselungsvorganges stets zur Fernschreibleitung übertragen werden. Wie ersichtlich, wird der zweite Schritt des Verschlüsselungsvorganges nicht gebraucht, wenn er zu einem Zeichen führt, das nicht zur Fernschreibleitung übertragen werden kann.
Das jetzt im Register X enthaltene Zeichen wird während des schrittweisen Einschreibens des nächsten Klartextzeichens ins Register X zum Fernschreiber Empfangsmagneten TP, Fig. 2a, übermittelt, worauf der oben beschriebene Vorgang wiederholt wird.
Der vorher erwähnte Startvorgang ist notwendig, um von Nachricht zu Nachricht verschiedene Ausgangspunkte der Schlüssel-Generator-Register REG I, REG II zu gewährleisten. Bei der Verschlüsselungs -Betriebsweise umfasst dieser Startvorgang die schrittweise Eingabe von 6 Fernschreibzeichen, d. h. 30 Bits, in die Schlüsselgenerator-Register. Zugleich werden diese 6 Zeichen verschlüsselt und dem Fernschreiber-Emp fangsmagnet TP zugeführt (und später zur Fernschreibleitung übertragen). Auf der Empfangs- oder Entschlüsselungsseite werden die 6 Zeichen entschlüsselt und den Schlüsselgenerator-Registern der Entschlüsselungs-Anlage zugeführt. Auf diese Weise wird derselbe Ausgangspunkt sowohl bei der Verschlüsselungs- als auch der Entschlüsselungs-Anlage gewährleistet.
Die einen Start Punkt bestirnmenden 6 Zeichen werden während einer normalen Operation einer Startpunkt-Tabelle entnommen, die im voraus für eine besondere Rückkopplungs Konfiguration bei den Schlüsselgenerator-Registern vorbereitet wird. Während der Verschlüsselung werden die Startpunkt-Zeichen nicht direkt von der Leseschaltung zu den Schlüssel-Generator-Registern übertragen, vielmehr gehen sie über ein Zwischen-Speicher-Register, nämlich Register Y in Block 9, Fig. te, Register Y empfängt Schiebeimpulse zugleich mit den Schlüsselgenerator-Registern REG I, REG II und dem oben erwähnten Register Z.
Die erforderlichen Torsteuerungs-Funktionen während des Startvorganges werden mittels zweier dreistufiger Ringzähler I und J in Block 7, Fig. 2f, h wahrgenommen. Der Zähler I mit den Stufen i2-i4, wird für jeden vollständigen Zyklus des Zählers K, Fig. 2f, um einen Schritt weitergeschaltet. Der Zähler J mit den Stufen j1-j3 wird für jeden kompletten Zyklus des Zählers I um einen Schritt weitergeschaltet.
Die Stecktafel PB, Fig. lg, h, i, speichert Informationen darüber, wie die Register REG I und REG II, Fig. le, f, g, h, i, anfänglich zu setzen sind. Es gibt 230 100 mögliche Stellungen. Die Anfangsstellungen dienen für die Verschlüsselung der 6 Zeichen, die aus gewählt werden, um für die besagten Register geeignete Zykluslängen zu liefern. Die Zähler i2i4 und j1-js, Block 7, überwachen den Startvorgang und bestimmen den Zeitpunkt, wann die Startinformation in die Register einzugeben ist.
Das sämtliche Funktionen der Anlage steuernde Haupt-Taktsignal wird von einem 25 kHz-Rechteck- wellen-Oszillator in Block 5, Fig. 2a, abgeleitet, Block
5 umfasst auch einen Rückstellkreis, der den für die Rückstellung sämtlicher Flip-Flops der Schlüssel-Generator-Register in die Nullstellung benötigten Strom liefert, wenn die Anlage in der Lösch- bzw. Ruhe-Be triebes art verharrt.
Betriebsweise bei Entschlüsselung
Die Entschlüsselung eines Zeichens beginnt mit der Übertragung eines Zeichens von dem Fernschreiber Sendekontakt TP in die Anlage in derselben Weise wie bei der Verschlüsselungs -Betriebsweise. Der Startimpuls des zu entschlüsselnden Zeichens löst auch in diesem Fall einen Zyklus des Eingabezählers in Block 4, Fig. 2c, aus. Zugleich werden die Informationselemente des zu entschlüsselnden Chiffretext-Zeichens schrittweise in das Register X eingegeben. Dies geschieht mittels des Programmzählers K in seiner Ruhestellung K1.
Die zwei Schritte des Verschlüsselungsvorganges müssen jetzt in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden.
Deshalb wird in der Stellung K2 des Programmzählers K die (mod 2)-Addition des Inhaltes der Register X und Z durchgeführt. Ist der Inhalt von Register X nach der (mod 2)-Addition gleich den Codekombinationen SÄMTLICH ZEICHENSCHRITTE oder ZIFFERN UMSCHALTUNG, so folgt daraus, dass die (mod 2) Addition während der Verschlüsselung zweimal ausgeführt wurde. Somit wird diese Operation hier ebenfalls wiederholt. Dies bedeutet, dass nur der umgekehrte Vorgang von Schritt 1 bei der Verschlüsselung ausgeführt wird. Ein Maximallängen -Rückkopplungsregister hat eine Zykluslänge von 31 Bits. Bei dieser Anordnung wird die dem Zeichen ZIFFERNUM SCHALTUNG entsprechende Position automatisch umgangen. Somit beträgt die effektive Länge dieses Registers 30 Bitpositionen.
Um während des Entschlüsselungsvorganges den anfänglichen Klartext zu reproduzieren, muss man jetzt das Register X um (30-P) Schritte fortschalten. Dies wird durch geeignetes Setzen des bei der Erläuterung des Verschlüsselungsvorganges erwähnten Zählers P erreicht. Die Verschiebung der Information in Register X während der Entschlüsselung wird in der Programmzähler-Position K3 ausgeführt. Schliesslich muss in der Zählerposition K4 eine eventuell mögliche entgegengesetzte Abänderung gegen über der auf der Verschlüsselungsseite vorgenommenen Abänderung ausgeführt werden. Wie oben erläutert, wurde das Zeichen ZIFFERNUMSCHALTUNG in das Zeichen WAGENRÜCKLAUF und das Zeichen WAGENRÜCKLAUF in das Zeichen ZEILENVOR SCHUB abgeändert.
Somit muss das in Register X enthaltene entschlüsselte Zeichen, wenn es dem Zeichen WAGENRÜCKLAUF entspricht, in ZEILENVOR SCHUB abgeändert werden. Dies geschieht durch Zufuhr eines Schiebeimpulses an die Stufen des Registers X in der Programmzählerstellung K4. Entspricht der Inhalt von Register X nach der Rückkopplung dem Zeichen ZEILENVORSCHUB, so kann dies entweder durch ein ZEILENVORSCHUB-Zeichen während der Verschlüsselung oder durch ein umgewandeltes WA GENRÜCKLAUF-Zeichen während der Verschlüsselung verursacht sein. Wie oben bemerkt, wird angenommen, dass die Zeichen WAGENRÜCKLAUF und ZEILENVORSCHUB paarweise in derselben Reihenfolge auftreten, wie soeben erwähnt.
Ergibt sich das ZEILENVORSCHUB-Zeichen primär aus der Rückkopplungs-Schieberegister-Operation, so wird es bedingungslos abgeändert in das WAGENRÜCKLAUF- Zeichen in Stellung K4 des Programm-Zählers. Diese Abänderung wird zugleich durch Setzen des Merk-Flip Flops in Block 3, Fig. 2d, gespeichert. Sofern das WAGENRtlCKLAUF-Zeichen und das ZEILENVOR SCHUB-Zeichen stets paarweise übertragen werden, wird das nächste, aus der Rückkopplungs-Schieberegister-Operation während der Entschlüsselung resultierende Zeichen wiederum das ZEILENVORSCHUB-Zeichen sein. Da das MERK-Flip-Flop jetzt gesetzt ist, wird die Abänderung des ZEILENVORSCHUB-Zeichens in der Programmzähler-Stellung K4 nunmehr weggelassen.
Dies bedeutet, dass das während des nächsten schrittweisen Einschreibvorganges zum Fernschreibermagnet TP, Fig. 2a, zu übermittelnde Zeichen das ZEILENVORSCHUB-Zeichen sein wird.
Wie unmittelbar ersichtlich, wurde das WAGEN ROCKLAUF-Zeichen auf diese Weise redundant gemacht, und die normalerweise für die Ubertragung dieses Zeichens benützte Fernschreibcode-Kombination dient statt dessen für die Übertragung des ZIFFERN UMSCHALTUNGS-Zeichens. Das Weglassen der Codekombination ZIFFERNUMSCHALTUNG im verschlüsselten Text ist vorgesehen, um eine Ziffernkombination im Schlüsseltext-Alphabet zu vermeiden. Dies ist notwendig, da es im Falle der Übertragung zu einem unbedienten Fernschreibplatz nicht statthaft ist, dass die Namengeber-Einheit ausgelöst ist, wenn der Schlüsseltext ankommt. Bekanntlich wird die Namengeber-Einheit durch die Codekombination D in der Ziffernstellung ausgelöst.
Durch völliges Weglassen des ZIFFERNUM SCHALTUNGS-Zeichens im Schlüsseltext wird der Fernschreiber beim Empfang einer verschlüsselten Nachricht niemals in die Ziffernstellung umgeschaltet.
Beschreibung der Haupt-Funktions-Schaltkreise
Schlüsselgenerator
Der Schlüsselgenerator umfasst zwei nichtlineare Rückkopplungs-Schieberegister, REG I und REG II (Blöcke 10, 11, 12, Fig. lg, h, i), jedes mit 15 Stufen, REG 11-15 bzw. REG IIr-t5, und mit einem Rückkopplungs- Signal F(Ai, Aj, Ak, A) O As, wo F(Ai, Aj, Ak, A,) eine nichtlineare Funktion ist, deren mit den binären Variablen Ai, Aj, Ak und Al gebildete Kombinationstabellen die Ausgangssignale von vier der Registerstufen sind, i, j, k und 1 sind sämtlich verschieden und werden mittels Stecker einer Stecktafel PB willkürlich ausgewählt.
Dies ist aus Fig. ig, h, i ersichtlich, wo das Rückkopplungssignal von REG I den Stufen Nr. 4, 14, 10 und 9 entnommen wird, so dass i, j, k und 1 in diesem Fall jeweils gleich 4, 14, 10 und 9 ist. Diese vier Ausgangssignale werden den Torschaltungen B4, C1, B3 und C2 in Block 12, Fig. ii, zugeführt, und das kombinierte Signal von der Torschaltung C2 wird in den Torschaltungen E4, F1 mod 2 zum Ausgangs signal Ats der letzten Stufe REG Its addiert. Das Rückkopplungssignal wird über Torschaltung D1, Block 10 (Fig. le, g) dem REG I zugeführt.
Das Rückkopplungssignal für das Register REG II wird entsprechend den Stufen Nr. 7, 10, 3 und 6 entnommen, die in den Torschaltungen B1, Al, B2 und A2, Block 12, Fig. li, kombiniert sind. Dieses kombinierte Signal wird in den Torschaltungen E3, F2 mod 2 zum Ausgangs signal der letzten Registerstufe REG IIts addiert und über Torschaltung D2, Block 11, Fig.
lr, h, dem Registereingang zugeführt.
Dies ist ein Registertyp, der in der Literatur mathematisch noch nicht völlig erklärt werden konnte, doch ist es augenscheinlich, dass ein langer Zyklus von einem derartigen Register stets eine Pseudo-Zufalls -Konfiguration darstellen wird. Überdies haben die Signalfolgen gewöhnlich verschiedene Längen; dies bedeutet, dass die physikalischen Längen der Schlüssel-Generator-Register gleich sein können. Es bestehen jedoch gewisse Chancen, dass eine Signalfolge sehr kurz sein kann. Somit sind in diesem System die Start-(Ausgangs-)-Punkte nicht völlig zufallsbedingt, sondern werden so ausgewählt, dass sie passende Zykluslängen ergeben. In der Anlage, die zwei 15-Bit-Register umfasst, müssen für jede auszusendende Nachricht 6 Zeichen ausgewählt werden.
Die Ausgangs signale der beiden Register werden in den Torschaltungen D1, D2, D3 und D4, Fig. li, mod 2 addiert, was die gewünschte Folge von Pseudo-Zufalls -Schlüsselbits ergibt. Solche Bitfolgen werden in einem 5-Bit-Register Zi-Zs, Block 9, Fig. le, gespeichert. Die Zahl der verschiedenen Verbindungen ist (15 ) X (145) z 1 1.86 X 106.
In den beiden Registern REG I und REG II werden Trigger-Flip-Flops verwendet. Bei einem Trigger-Flip Flop hängt die gespeicherte Information nach einem Taktimpuls sowohl vom Eingangs signal als auch vom Signal ab, das im Flip-Flop selbst eingespeichert ist.
Somit wird das Verhalten eines Registers durch folgendes Gleichungssystem beschrieben:
A1, = F(Ai, Aj, Ak, A) O A15 O A
A2' = At A2
A3' = A2 0 A3 Al5' = A14 0+ A15 Ar ist das in der Registerstufe Nr. 1 vor einem Taktimpuls vorhandene Signal, und At' ist das in derselben Stufe nach dem Taktimpuls vorhandene Signal. Entsprechendes gilt für die anderen Stufen; die Eigenschaf ten der beiden Register sind identisch.
Generator für < eP
P ist eine 5-Bit- Pseudo-Zufalls -Zahl, die in der in Block 8, Fig. 2e, g, h dargestellten Weise den beiden Registern REG I und REG II, Block 10, 11, 12, Fig.
lg, h, i, entnommen wird. Jedes Bit ist das Ergebnis einer (mod 2)-Addition von Ausgangssignalen von zufallsmässig ausgewählten Bits in beiden Registern. Block 8, Fig. 2e, g, h, umfasst 5 Torschaltung-Komplexe, deren jedem zwei Signale von der Stecktafel PB zugeführt werden. Dem ersten Torschaltungs-Komplex mit den Torschaltungen C1, C2, C3, C4, B1, B2, B3 und D2, Block 8, Fig. 2e, werden Signale von den Stecktafel Vielfachen PB/A und PB/M zugeführt. Wie aus Fig. lg, h ersichtlich, gehört PB/A zu REG I, während PB/M zu REG II gehört Entsprechende Verbindungen sind den anderen vier Torschaltungs-Komplexen zugeordnet.
Die Zahl der verschiedenen brauchbaren Verbindungen ist: (555) X (555) 9 X 106 Die Ausgangssignale von jedem der Torschaltungs Komplexe, die zusammen die Zahl P bilden, werden einem Zähler C1-C5, Block 7, Fig. 2g, h zugeführt.
Während der Verschlüsselung wird die Zahl P dem Binärzähler Ci-Cs zugeführt, doch während der Entschlüsselung empfängt dieser Zähler die Zahl 31 - P.
In beiden Fällen zählt der Zähler auf Null herunter, indem er Impulse von der 25 kHz-Quelle zählt.
Eingabe-Register
Das aus den Stufen XrrXs bestehende REG X (Block 2, Fig. 1c, d), arbeitet auf zweierlei Weise: a) Es wirkt als normales 5-Bit-Schieberegister, wobei es 50 Hz-Schlebeimpulse empfängt (für 50 Baud Fernschreibergeschwindigkeit).
b) Es wirkt als Rückkopplungs-Schieberegister, wobei jede Stufe einen (mod 2)-Addierer - z. B. die Torschaltung Hi - und ein Flip-Flop enthält (z. B. X1).
Jeder Ausgang kann mit jedem Eingang mittels festverlöteter Verbindungen in einem Rangierfeld (PLUG A) verbunden werden, und diese Verbindungen sind gemäss irgendeinem Polynom-Ausdruck ausgeführt, wobei sich eine Maximallängen-Biffolge von 2 - 1 = 31 ergibt. Die das Zeichen ZIFFERNUMSCHALTUNG darstellende 5-Bit-Kombination fehlt in diesem Zyklus.
Somit läuft REG X durch einen 30-iger-Zyklus, der sämtliche möglichen 5-Bit-Kombinationen mit Ausnahme von SÄMTLICH ZEICHENSCHRITTE und ZIF FERNUMSCHALTUNG enthält. Zur Auswahl stehen etwa 15 000 verschiedene Zyklen. Die Schiebeimpulse kommen in diesem Fall von der 25 kHz-Quelle, und die Zahl der Impulse entspricht der Anzahl der vom Zähler C1-C5, Block 7, gezählten Schritte.
Die Stecktafel
Die Stecktafel (PB), Fig. ig, h, i ist eine Tafel mit horizontalen und vertikalen Klemmleisten, die gemäss einer Matrix mit ungefähr 300 Kreuzpunkten (Löchern) angeordnet sind. Ein in einem Kreuzpunkt eingeführter leitender Stecker verbindet die horizontale und die vertikale Klemmleiste in diesem besonderen Kreuzpunkt. Die Stecker auf der Stecktafel bestimmen einmal, welche Ausgänge für die Rückkopplungs-Funktionen verwendet werden, ferner, welche Ausgänge für die Erzeugung der Zahl P dienen sollen, und schliesslich, welche Flip-Flops anfänglich gesetzt werden.
Monostabiler Impulsgenerator
Fig. 3 zeigt das Detail-Schaltbild von Block 6 in Fig.
2a. Dieser Schaltkreis, OS, liefert das zeitliche Bezugssignal für die Ein- und Ausgangssignale des Fernschreibers. Definierte Zeitintervalle werden mittels eines monostabilen Multivibrators gewonnen, der die Transistoren Tsl und Ts2 und zugehörige Schaltungselemente umfasst In der Ruhestellung leitet Transistor Tsl, während Ts2 gesperrt ist. Ein über eine Diode D3 zugeführter Triggerimpuls sperrt Transistor Tsl. Infolge der regenerativen Wirkung der Schaltung wird jetzt Ts2 leitend. Dieser Zustand dauert solange, bis der Kondensator Cl sich über den Widerstand R3 entladen hat.
Transistor Tsl wird dann erneut stromführend, und Ts2 wird gesperrt. Transistor Ts4 wird für eine kurze Zeit leitend, wenn die Schaltung wieder in den Ruhezustand zurückkehrt. Auf diese Weise wird das kapazitive Zeitglied C1 schnell entladen. Dadurch wird eine sehr kurze Erholungszeit erzielt. Die Impulslänge der Schaltung wird durch eine hohe relative Einschaltdauer nicht beeinträchtigt. Die Transistoren Ts3-Ts4 und Ts5-6 bilden das Eingabe-Netzwerk. Das Triggern der Schaltung erfolgt jedesmal, wenn der Transistor Ts3 in den EIN-Zustand geschaltet wird. Der mit der Basis von Ts3 verbundene Widerstand R8 dient zur Verhinderung möglicher Triggerimpulse, wenn die Schaltung in ihrem metastabilenZustand ist. Das Ausgangssignal wird vom Kollektor des Transistors Ts7 abgenommen.
Im Ruhezustand ist Transistor Ts2, wie oben bemerkt, nicht stromführend. Somit ist auch Ts7 gesperrt, und der Ausgangspegel ist hoch. Wird die Schaltung in ihren metastabilen Zustand geschaltet, so wird Ts2 und auch Ts7 stromführend. Das Ausgangssignal ist dann niedrig, d. h. ungefähr auf Erdpotential. Das kapazitive Zeitglied C1 umfasst 4 Einzelkondensatoren (Cia Cid). Der Zweck dieser Anordnung besteht darin, mittels externer kurzer Drahtverbindungen (Bügel) ver schiedene Impulstängen zu erzielen, um die Schaltung an verschiedene Fernschreibgeschwindigkeiten anzupassen.
Die Verbindung der Klemmen 3-4 ergibt eine Geschwindigkeit von 75 Baud, 6-4 entspricht 50 Baud, und 5-4 entspricht 45 Baud.
Der Taktimpulsgenerator
Fig. 4 zeigt ein Detail-Schaltbild von zwei verschiedenen Schaltungen in Block 5, Fig. 2a. Die obere Schaltung ist der Taktimpulsgenerator, 25 kHz OSC! Dies ist ein astabiler Multivibrator mit den Transistoren Tsl und Ts2 sowie zugehörigen Schaltungselementen.
Die Transistoren Ts3 und Ts4 sind die Ausgangsverstärker der Schaltung. Der Zweck der Dioden Dl, D2 und des Glättungskondensators C4 ist die Vermeidung eines stabilen Zustandes mit gleichzeitigem Leiten beider Transistoren, was bei einem herkömmlichen astabilen Multivibrator vorkommen kann.
Rückstell-Schaltung
Unten in Fig. 4 ist eine Rückstell-Schaltung RES dargestellt, deren Zweck es ist, an die Schlüsselgenerator-Rückkopplungs-Register ein Gleichstromsignal zuzuführen. Ist einer der Eingangstransistoren Ts6 oder Ts7 stromführend, so leitet auch der Ausgangstransistor Ts5 und liefert Strom an die Belastung. Sind beide Eingangstransistoren im gesperrten Zustand, so ist auch der Ausgangstransistor Ts5 gesperrt.
Leseschaltung
Fig. 5 zeigt das Detail-Schaltbild der in Block 14, Fig. 2a, enthaltenen Schaltkreise. Oben in Fig. 5 ist die Leseschaltung RC dargestellt. Ein Strom von etwa 40 mA fliesst von der +50 V-Quelle durch die Widerstände R17 über die Klemmen 6 und 3, durch den Fernschreiberkontakt TP und zurück zur Leseschaltung RC. Ist der Fernschreiber-Kontakt geschlossen, so leitet der Transistor Ts9. Bei offenem Fernschreiber-Kontakt leitet Ts9 dagegen nicht. Das vom Kollektor von Ts9 abgenommene Ausgangs signal ist niedrig, wenn der Fernschreiber-Kontakt offen ist, was einem Zeichenschritt entspricht. Um die Gegenphase von Ausgangssignalen zur Verfügung zu haben, sind der Leseschaltung noch eine Umkehrstufe mit Transistor Ts8 und zugehörige Schaltungselemente zugefügt.
Treibverstärker
Unten in Fig. 5 sieht man das Detail-Schaltbild des Fernschreiber-Treiberverstärkers DA. Diese Schaltung umfasst Eingangs-Transistoren Tsl, Ts2 und Ts3 mit zugehörigen Schaltungselementen, zwei Konstantstromgeneratoren, Ts6 und Ts7, mit zugehörigen Schaltungselementen und zwei Fernschreiber-Stromübernahme Transistoren Ts4, Ts5 mit zugehörigen Schaltungselementen. Mittels externer Verbindungen (S3) kann die Schaltung an Einfach- und Doppelstrombetrieb und an verschiedene Strompegel angepasst werden. Beim Einfach-Strombetrieb sind die zwei Konstantstromgeneratoren parallel geschaltet. Im Trennstrom-Zustand leitet dann Transistor Ts5, und Ts4 ist gesperrt. Der Strom aus den Konstantstrom-Generatoren fliesst durch den Fernschreiber-Empfangsmagnet M. Im Zeichenstrom Zustand leitet dagegen Transistor Ts4, und Ts5 sperrt.
Dann fliesst kein Strom durch den Fernschreiber-Empfangsmagneten M. Eingangsseitig entspricht ein Trennschritt einem hohen Eingangssignal und ein Zeichenschritt einem niedrigen Eingangssignal.
Logik-Symbole
Fig. 6 zeigt die verschiedenen, der Darstellung diverser logischer Funktionen im logischen Hauptdiagramm dienenden Symbole. Es sind dies: eine Umkehrstufe, NAND-Schaltungen mit zwei, drei und fünf Eingängen, ein JK-Flip-Flop mit Voreinstellung und eine EXKLU SIV-ODER-Schaltung.
Eine Detailbeschreibung dieser logischen Symbole und ihrer Funktion findet man z. B. in der von Texas Instruments im Juli 1965 veröffentlichten Broschüre Series 73 Solid Circuit Semi-conductor Networks , Bulletin No. DL-S 567 650, Juli 1965.
Cipher text generator for a cryptographic telex system
The present invention relates to a cipher text generator for a cryptographic teleprinter system and preferably to a cipher text generator for generating pseudo-random sequences.
There are many types of cipher text generators with mechanical rotors or with electric ring counters. However, these are not always considered to be suitable for delivering episodes of sufficient length.
The present invention provides a ciphertext generator which is characterized by a number of shift registers, the output signals of a selected number of its stages being combined into a resulting signal in each shift register by a modulo-2 adder, the inputs of which are directly connected to the outputs of the last Stages of each shift register are connected, and through an output register, the input of which is connected to the output of the modulo-2 adder, in which output register a key text word is created after application of a number of incremental pulses to the shift register.
The invention is explained below with reference to the drawing, for example. In the latter, FIG. 1a shows a functional block diagram of a cryptographic teleprinting system with a cipher text generator;
Fig. 1b is a block diagram showing the main connection between the blocks; Figures 1c-ii and 2a-2h are detailed circuit diagrams of most of the blocks shown in Figures la and ib;
Fig. 3 is a detailed circuit diagram of the block 6 of Fig.
2a shown monostable pulse generator (OS);
4 shows a detailed circuit diagram of block 5 in FIG. 2a, namely a reset circuit (RES) and a clock pulse generator (25 kHz OSC);
FIG. 5 shows a detailed circuit diagram of block 14 in FIG.
2a, namely a teleprinter driver amplifier (DA) and a reading circuit (RC);
6 shows the various logic symbols used in FIGS. 1coli and 2a-2h
Fig. 7 indicates how to arrange Figs. 1coli and 2a-2h to form a complete circuit diagram.
Function block diagram
Fig. La shows a functional block diagram that is closely related to the detailed circuit diagrams. The following basic elements of the block circuit are explained in detail below:
Generator for pseudo-random key bits. - Generator for 5-bit number P. - Counter X (2). -Input register REG X. - Pegboard. - patch panel.
Then the start-up process as well as the encryption and decryption processes and the telex operations in connection with the functional block diagram are also explained.
Generator for pseudo-random key bits
The ciphertext generator includes two non-linear feedback shift registers, REG I and REG II. Both registers have 15 stages, REG I has twelve stages in block 10 and three in block 12, and REG II has twelve stages in block 11 and three stages in block 12. The non-linear feedback logic for both registers is embodied in block 12. As can be seen from the block diagram, the two outputs of the registers are added modulo 2, and the resulting bit sequence is stored in REG Z in block 9.
During the encryption or the decryption, the two registers are shifted in order to always provide a new key character in REG Z. All outputs of the two registers are fed to separate columns on a pin board. The selection of the outputs for the non-linear feedback functions is made by means of the connectors arranged on the pin board. For register I, lines F, G, H and K determine the non-linear feedback function, while for register II this is achieved by means of lines S, T, V, W.
Since a modulo-W addition, which is also referred to as antivalence or addition without hub yield (see K. Steinbuch: Taschenbuch der Nachrichtenverarbeitung, p. 1098), is carried out in the feedback path of the shift register, a non-linear feedback signal results.
The generator for the 5-bit number P P is a 5-bit pseudo-random number; it is generated by the two main registers by means of 5 outputs from each register, which are selected by appropriate connectors on the pin board. As can be seen, the pinboard rows A, B, C, D, E, M, N, P, Q and R are fed to block 8 and the setting circuits for the binary counter C (F) located in this block. Each of the five set input signals is the result of a (mod 2) addition of an output signal from REG I and an output signal from REG II. Therefore, these combined signals are naturally also pseudo-random signals.
The counter C (P)
The binary counter in block 7 always counts down. The function of this counter is to control the number of shift pulses fed to the input register REG X. During the encryption, the number P is initially set in the binary counter, and this means that REG X is supplied with P shift pulses; on the other hand, the counter is initially set to the number 31-P during decryption. In addition, the counter stops at 1 - and not at 0 - during decryption; this means that he is now 31- P -1, i.e. H. so (30- P) counts counting bars. The significance of this measure will be explained in the description of the decryption processes.
Input register REG X
The input register REG X in block 2 consists of 5 identical stages, for which the one stage shown in FIG. 1a is typical. In addition, it has a 6th level, which is a kind of buffer memory. REG X has two operating modes: a) It works as a normal 5-bit shift register that receives 4 shift pulses from the input counter in block. The input signals for the first stage come from the teleprinter via the reading circuit in block 14 (this connection is not shown in the functional block diagram).
b) It works as a feedback shift register, each stage comprising a (mod 2) adder and a flip flop; each output can be connected to each input by means of soldered connections in the code jumper field shown on the left in the figure, and these two connections are designed in such a way that a maximum length bit sequence 25-131 results. This behavior is symbolized in Fig. La that the signal X is routed via the jumper field A shown on the left, via the (mod 2) adder in block 1 and via the input logic in block 2 to the flip-flop.
It is also possible to set each bit of the 5-bit register REG X according to the result of the (mod 2) addition of a bit in REG X itself and a corresponding bit in REG Z. This is symbolized in Fig. 1a by the lower (mod 2) adder in block 1 with the inputs X and Z.
The pegboard
The pinboard is a board with 10 horizontal terminal strips and 30 vertical terminal strips, which are arranged in a matrix with 300 working positions (cross points). The vertical terminal blocks are connected to the 30 outputs of two main registers. Any outputs of these two registers can be connected to the horizontal rails by means of plugs arranged in the cross points on this pin board. Then these arbitrary outputs are fed to the non-linear feedback functions and to the P number setting circuits.
The two registers can also initially be set using line L so that they contain the desired start information.
Maneuvering unit A
If REG X works as a feedback shift register, the five feedback signals are fed back to the five inputs via the jumper unit A shown in the top left corner of the function block diagram. If the short wire connections (brackets) on this jumper unit are suitably designed, REG X is incremented via a maximum length bit sequence, i. H. over a cycle of 31 counting clocks.
Other units shown in the functional block diagram
As can be seen from the functional block diagram, REG Z can be set in block 9 from a punched tape reader via the input logic. This mode of operation can be used by those users who need complete security of secrecy for their messages. The main registers REG I and REG II are not in function during this mode of operation, and thus the left-hand input of REG Z is zero. In this case the key bit sequence comes from a random signal punched tape which is entered into the tape reader.
REG Y, which is also located in block 9, is only used as a buffer register for the encryption unit during the start phase. Block 3 comprises three circuits not yet discussed.
1. The MERK flip-flop is a flip-flop that remembers whether a CAR RETURN SIGN is recognized or not.
2. The SET / ROCKSTELL circuit is used during the start phase to reset the input register and the two main registers.
3. The block marked K1-K5 is a normal sliding register connected to a ring counter, which is used to control the encryption and decryption process. The program counter works as follows for encryption: In Ki, the telex character is read into the REG X register. The content of this register is checked in K2 to find out whether it contains a NUMBER SHIFT character or a WA GENROCKLAUF character. If a ZIF REMOTE SWITCHING character is recognized, this character is converted into a WAGENROCKLAUF character. If, however, a CARRIAGE RETURN character is recognized, this character is converted into a ZEI LENVORSCHUB character.
The reason for this can be seen in the description of the telex operation. In Ks the pseudo-random -5-bit number P is fed into the binary counter C (P). In K4 the input register REG X is connected as a feedback shift register. The counter C (P) counts down to zero and its output pulses are fed to the input register in block 2 via FFSt in block 4. The information mod 2 contained in REG X and REG X is added in Ks, and the content is written into REG X again. Thereafter, the content is checked to find out whether the resulting character is a telex-approved character or not. If this is not the case, the (mod 2) addition is carried out again. After that, the resulting character is always a permitted character.
Block 7 contains two ring counters which are labeled i1-i4 and j1-js, respectively. The task of these two registers is to control the start phase. The two main registers should always be started from any starting point for each new message to be transmitted. This means that they must be offered 6 characters. With the help of the two ring counters mentioned, the first three are routed to REG I and the next three to REG II.
In block 5 there is an oscillator of approximately 25 kHz, and this triggers a monostable multivibrator in block 6, which in turn triggers the input counter in block 5. The monostable multivibrator can be set to different time delays by means of a selector, and the different possible telex writing speeds can thus be achieved.
The reset circuit CCT in block 5 is used in the erase mode or the strip reader mode to reset the two main registers in the key generator.
The TP (Teleprinter) logic shown in block 4 is a switching logic which determines the signal fed to the teleprinter receiver coil. This signal consists of a start and stop pulse supplied by the input counter and five information bits supplied by the REG X. In the DELETE mode of operation, this information comes from register level no. 1 and in the SEND or RECEIVE mode of operation from the buffer level of REG X. These two inputs are symbolized in the function block diagram by the letters Xt and Xo.
T / encryption process
The encryption process begins when the reading circuit receives the stop pulse of any plaintext character X as a result of an operation of the pegboard or the automatic transmitter of the teleprinter. The reading circuit starts the input counter, which in turn supplies shift pulses to REG X, REG I and REG II and REG Z via the flip-flop FF52. In this first phase of the encryption process, REG X is connected as a normal shift register with information input on the first stage; This means that the plain text character is fed to the REG X, while the previous encrypted character is transmitted from stage no. X6 to the teletype via the teletype driver amplifier.
If REG X now contains the five information bits, REG Z contains five new bits, and C (P) is set according to a new P number. Thereafter, REG X is switched as a maximum period feedback shift register with period 31, and pulses from the 25 kHz source are fed to C (P) and REG X. The supply of these 25 kHz shift pulses is interrupted when C (P) = 0, i.e. H. after P pulses. REG X was then incremented by P states, and the state that has now occurred is thus a function of P, which can be symbolized by the expression X (P). Finally, REG X is set according to the result of the addition X (P) O Z, where Z is the stored output from the key generator.
If the addition results in one of the two forbidden characters, the addition is carried out again, whereby the expression X (P) results again because X (P) e Z 63 Z = X (P). In this case, X (P) is used as the encryption character.
Decryption process
The decryption process begins when the reading circuit receives the start impulse of the encrypted character X (P) (3 Z, which is then pushed into the REG X, while the previous decrypted character is read by the teletype via the teletype driver amplifier Information mod 2 contained in REG X and REG Z is added, and the result G3 - X (P) OZ 0+ = X (P) is written back to REG X. Now the plain text character X can theoretically be recovered by storing the information in REG X is shifted backwards by P steps in the cycle, or by shifting the information in REG X forward by (30-P) steps.
The latter method is accomplished by setting C (P) to (31-P) and then counting down to 1. In the receiving station, the addition REG X O REG Z is, of course, also carried out twice if an unauthorized character is recognized.
Startup process
As already explained, 6 characters are required to supply the main feedback shift register with start information. These 6 characters are inserted in front of each message to be encrypted and their selection is made either at random or according to some list that results in long cycles in the key generator. These characters are encrypted before they are sent out in such a way that the main registers, as previously mentioned, are initially set from the pegboard.
Telex operation
The cipher text should not contain any characters that cannot be punched by a normal telex in a TELEX system, or characters that interfere with transmission via a TELEX channel, such as B. the letter D in the numerical position (corresponding to the character WER DA?). Such characters are avoided by not using ALL OF THE CHARACTERS and NUMBERS SHIFT as ciphertext. The key text then consists of 30 characters, while 31 plain text characters are permitted. A one-to-one transformation of these 31 characters is therefore not possible. This problem is solved by imposing a restriction on the use of the special characters CARRIAGE RETURN and LINE FORWARD.
It should be noted that in a telex, the LINE FEED operation is almost always preceded by a CARRIAGE DRIVE sign.
It is therefore necessary to precede a LINE FEEDER special character with a CARRIAGE RETURN character. The plain text alphabet then actually only has 30 characters, so that a one-to-one transformation is possible.
Characters that are not permitted are very simply avoided, to be precise only by avoiding the two critical characters in the input register REG X when this works as a normal linear feedback shift register. REG X is thus incremented along a 30-digit cycle which contains all possible 5-bit combinations with the exception of the two combinations which correspond to the telex characters ALL CHARACTERS and NUMBER SHIFTING.
Block diagram
1b shows a block diagram including the main control lines in order to enable a better understanding of the detailed circuit diagrams.
general description
1coli and 2a-2h show a detailed block diagram of an embodiment of the invention. The circuit shown embodies a local hole-stripe-free cryptographic system which is able to encrypt and decrypt normal telex messages in a form agreed with standard telex messages. The main blocks are indicated by broken lines, and the connection terminals of each main block are numbered with numbers which are individual for each main block.
The connection terminals are also labeled so that their mutual connections are easy to understand.
Appropriate test points are given for almost all main blocks. These test points are identified with TP1 ...
TP5 and are not described further.
Logical symbols, which are described in detail in connection with the symbol scheme in FIG. 6, are used in the main blocks. All logic blocks are provided with codes that are individual for each main block. The flip-flops are also provided with function names in the middle of the logical symbol.
Block 1, Figures 1c, d comprises five pairs of (mod 2) adders. All adders except the lowest one comprise a NAND gate circuit and an EXKLU SIV-OR gate circuit. The lowest adder comprises three NAND circuits A1, A2, A3. The outputs of each pair are connected to the inputs of an individual EXCLUSIVE OR circuit.
By means of two control signals K'5 and K4, either the lower or the upper adder of each pair can be connected through with its output to the outputs of the five EXKLU SIV circuits E1, E2, K1, K2, B2. Block 2 in Figures 1c, d comprises six flip-flops, X1-Xs, and associated circuitry. The flip-flops X1-X5 form a feedback shift register (register X); this is used to store and process the information elements of a telex symbol. The flip-flop X6 is used for delay purposes.
In addition to the input circuits of the flip-flops Xi-X6, block 2 also contains four NAND circuits A2, D2, A1, D1, in order to recognize when the contents of the flip-flops X1-X5 each correspond to the telex character NUMBER SHIFT (1st ..), CARRIAGE RETURN (<), LINE FEED () and ALL LICH CHARACTER STEPS (BL).
Block 3 in Fig. 2d, f comprises various gate and flip-flop circuits; The most important of these are the MERK flip-flop for storing the ZEILENVORSCHUB character during decryption, the SETZ flip-flop for generating the necessary signals for the initial setting of the key generator register and the main program counter (counter K) five counting levels K1-K5.
Block 4 in Fig. 2c, b comprises the input counter FFo, FFe, FFa, FFb, FFd, FF52 and associated circuits. This is a binary counter for controlling the switching of telex characters into and out of the cryptographic system.
Block 5, FIG. 2a, which comprises the blocks 25 11 Hz OSC (clock pulse generator) and RES (reset circuit), is shown in detail in FIG. The reset circuit is used to supply DC signals to the main registers in the ciphertext generator.
Block 6 in FIG. 2a, which contains the block OS (one-pulse circuit or monostable circuit with short recovery time), is shown in detail in FIG. This circuit is used for timing the input counter.
Block 7 in Fig. 2d, f, g, h contains a ring counter (counter I) with three stages i2-i4 and another ring counter (counter J) also with three stages ji-js.
These two counters are used to control the start-up process of the system. Block 7 also comprises a binary counter (counter P) with five stages C-Cs. The latter is a binary counter which is used to count down from a set count received in the form of direct current signals from block 8.
Block 8 in FIGS. 2e, g, h contains various types of gate circuits. The gate circuits serve to supply the counter Ci-Cs in block 7 with suitable information from the ciphertext generator in the encryption or decryption mode of operation.
Block 9 in Fig. 1e, f contains a key character register (register Z) with five levels Zi-Zs. This register normally receives its information in serial form from the key generator at terminals J, K of stage Zl. However, the information can also be supplied in parallel from an external punch tape reader labeled TR. Block 9 also contains the main shift pulse amplifier, which consists of gates C2, C3, C4 and F, G, H1 and H2. It also contains a shift register (register Y) Y1, Y5, which serves as an intermediate storage register during the start-up process.
The blocks 10, 11 and 12 in Fig. Le, f, g, h, i form the key generator, which comprises two non-linear 15-bit feedback shift registers, namely REG Ii - REG Its, REG IIi - REG Ilis with trigger flip Flops and associated output and input gate circuitry.
Block 14 in FIG. 2a comprises the blocks RC (read circuit) and DA (driver-amplifier), which is shown in detail in FIG.
The patch panel A in Fig. 1c, d contains short wire connections (brackets) between its terminals, whereby the feedback configuration is determined in the feedback shift register X1-X5 (block 2), which is used in the encryption and decryption process.
Block TR in Fig. 1f is a paper tape reader. This device is not normally in operation, but can be connected to enable the use of a single keystrip as cipher text.
The grid labeled PB (Fig. Lg, h, i) show the scheme of a pin board which is used to enter ciphertext information into the system. The circles drawn around the interfaces between horizontal and vertical lines mean that there is a galvanic connection there by means of a short-circuit plug.
In Fig. Le, h, 2b, several, either with S or S designated changeover contacts are shown. These are contacts on a three-position lever switch.
The middle position of this switch corresponds to the rest or reset mode of operation of the device.
The other two positions correspond to the transmission and reception or the encryption and decryption mode of operation.
Block TB in Fig. 1f denotes a teleprinter with its transmitting contact and its receiving coil.
The same teleprinter is also shown in FIG.
Block TB1, Fig. 2a is a terminal block. S4 in Fig.
2a is a toggle switch whose two positions correspond to the single-current or double-current operating mode of the teleprinter. S3 in FIG. 2a is a toggle switch whose two positions correspond to the values of 20 and 30 mA double current or 40 and 60 mA single current for the teleprinter receiving magnet. The multi-position switch JB in Fig. 2a is used for the selection of the appropriate time constant of the monostable pulse generator in block 6, Fig. 2a.
Function description
introduction
As mentioned, the cipher text must not contain any characters that cannot be punched in a telex system using a normal teletype machine, or characters that interfere with the transmission via a telex channel, such as B. Letter D in the numerical position.
The encryption process begins when the reading circuit receives the start impulse of a plaintext character X when the keyboard or the automatic transmitter of a teleprinter is operated. The read circuit starts an oscillator which in turn outputs shift pulses to register X, Fig. 2c, d, I Fig. Lg, i, II, Fig. 1h, i and Z, Fig. Le.
Thus, the preceding encrypted character is transmitted from register X to the teletype via the teletype driver amplifier. When register X stores the 5 bits of information, register Z contains 5 new key bits and counter P, Figures 2g, h, is set to a new P number. Register X is now switched as a maximum length feedback shift register, and shift pulses are supplied to counter P and register X. The supply of 25 kHz shift pulses is interrupted when the counter is P = 0; H. after P pulses. Register X is then switched as a normal shift register and set to the position information register X G3 register Z. This is the encrypted form of plain text that is sent out when the next plain text character is shifted into the X register.
This is the normal encryption process. To avoid certain complications associated with telex channels, the ciphertext characters ALL CHARACTERISTICS and DIGIT SHIFT are not used, and the first character is not because some teleprinters cannot punch ALL CHARACTERS. The character NUMBER SHIFT is avoided because certain characters in the digit position can cause transmission disruptions.
Now, if one of these two combinations is recognized as ciphertext, register X is not set to register X d3 register Z, but remains unchanged. Thus the shifted version of the plain text in register X is sent out as ciphertext.
As will be explained later, this process is reversible, so that decryption is possible.
Mode of operation with encryption
First of all, it is assumed that a start process, which will be described later, has just ended and normal encryption is to take place. The character to be encrypted is entered serially into the device from the teleprinter transmission contact TP, FIG. 2a, which is excited by the reading circuit RC in block 14, FIG. 2a. In the reading circuit RC, the current that flows (or does not flow) to the transmitting contact is converted into suitable logic levels for the remaining part of the arrangement.
The output signal from the reading circuit is fed to block 4 (gate circuit A1), Fig. 2c, which comprises the input counter FFo, FFe, FFa, FFb, FFc, FFd, Fig. 2c, and associated circuits. After receiving the start pulse of the to encrypting character, this input counter transmits a complete cycle at a speed which is determined by the monostable pulse generator OS in block 6, FIG. 2a. Signals derived from the input counter are used to control the step-by-step writing of the character into the input register Xi-Xs in block 2, FIGS. 1c, d, and at the same time to advance the key generator registers in blocks 10, 11 and 12.
As soon as the input counter has completed its cycle, the five information elements of the telex are stored in the input register.
The encryption process then begins. This process is controlled by a ring counter ktks in block 3, FIG. 2f, which is referred to as counter K. The counter K remains in its rest position K1 during the input counter cycle. At the end of the counter cycle - i.e. H. so when the last information element of the telex code is pushed into register X - the counter K switches to position K2. In this position, the evaluation and possible modification of the plain text in register X takes place. This is necessary because the ciphertext, which ultimately results from the encryption process, must not contain any characters that cannot be easily transmitted over a telex channel. In this arrangement, the characters ALL CHARACTERS and NUMBER SHIFT should not appear in the encrypted text.
The former does not exist in plain text, but the latter occurs. In order to exclude the character NUMBER SHIFT from the encrypted text, this plain text character is converted into the character CAR RETURN. To avoid confusion, the CARRIAGE RETURN character must be converted into the LINE FEED character in plain text. This is possible because it is assumed that the two characters CARRIAGE RETURN and LINE FEED always appear in pairs in plain text. If necessary, the above-described changes to the plain text are carried out in the program counter position K2, namely by supplying a shift pulse to the input register stages Xi-Xs. The program counter K then switches to position K3.
The first step of the encryption process takes place in this position K3. The input register X is now connected as a maximum length feedback register. It receives a number of shift pulses which is determined by the content of the counter P shown in FIGS. 2g, h and formed by the flip-flops Ci-Cs in block 7, FIGS. 2g, h. This counter is incremented from its initial position to zero by the main clock signals. The starting position is determined by a pseudo random number which is transmitted from the key generator REG I, REG II, Fig. Lg, h, i, in parallel to the counter P, Fig. 2g, h, when the main program counter K, Fig 2f, is in position K2.
When the counter P reaches the zero position, the program counter K switches from K3 to K4, and the second step of the encryption process is then implemented.
This second encryption step comprises a (mod 2) addition, carried out in block 1, of the content of the input register X to a random number which is supplied in parallel form by the register Z in block 9, FIG. 1e. As can be seen from the circuit, the register Z comprises five stages Zi to Zs, which are connected as a normal, linear shift register. The information that is entered into register Z is obtained from the outputs of the two key generators REG I, REG II, via gate circuit D3 in block 2, FIG.
li, fed. Register Z is shifted during the step-by-step writing of the plaintext character in the program counter position K1 at the same time as the two generator registers REG I, REG II. The above-mentioned (mod 2) addition of the contents of the input register X and the key character register Z is carried out in parallel and without any transmission of hub information between the stages. Before the program counter K advances to position K5, the content of register X is checked to determine whether it can be transmitted to the telex line. The gates D1 and A2, block 2, Fig. 1d, check whether the register contains the characters ALL CHARACTERS or NUMBERS SHIFT, and the (mod 2) addition is then repeated.
The content of register X is then the same as it was after step 1 of the encryption process. Since the character SAMT LICH CHARACTER STEPS is not included in the normal cycle of a maximum length feedback register and the position NUMBER CHANGE is automatically bypassed with this arrangement, the content of register X can always be transferred to the teletype line after step 1 of the encryption process. As can be seen, the second step of the encryption process is not needed if it results in a character that cannot be transmitted to the teletype line.
The character now contained in register X is transmitted to the teletype receiving magnet TP, Fig. 2a, during the step-by-step writing of the next plain text character in register X, whereupon the process described above is repeated.
The aforementioned start process is necessary in order to ensure different starting points of the key generator registers REG I, REG II from message to message. In the case of the encryption operating mode, this start-up process comprises the step-by-step entry of 6 telex characters, i.e. H. 30 bits, in the key generator register. At the same time, these 6 characters are encrypted and fed to the teletype reception magnet TP (and later transferred to the telex line). On the receiving or decryption side, the 6 characters are decrypted and fed to the key generator registers of the decryption system. In this way, the same starting point is guaranteed for both the encryption and the decryption system.
The 6 characters defining a starting point are taken during normal operation from a starting point table which is prepared in advance for a special feedback configuration in the key generator registers. During the encryption, the starting point characters are not transmitted directly from the reading circuit to the key generator registers, but rather they go via an intermediate storage register, namely register Y in block 9, Fig. Te, register Y receives shift pulses at the same time the key generator registers REG I, REG II and the above-mentioned register Z.
The required gate control functions during the starting process are perceived by means of two three-stage ring counters I and J in block 7, FIGS. 2f, h. The counter I with stages i2-i4 is incremented by one step for each complete cycle of the counter K, FIG. 2f. The counter J with the stages j1-j3 is incremented for each complete cycle of the counter I.
The pin board PB, Fig. Ig, h, i, stores information on how the registers REG I and REG II, Fig. Le, f, g, h, i, are to be set initially. There are 230 100 possible positions. The starting positions are used for the encryption of the 6 characters which are selected in order to provide suitable cycle lengths for the said registers. The counters i2i4 and j1-js, block 7, monitor the start process and determine the point in time when the start information is to be entered in the register.
The main clock signal which controls all the functions of the system is derived from a 25 kHz square wave oscillator in block 5, FIG. 2a, block
5 also includes a reset circuit that supplies the current required to reset all flip-flops of the key generator register to the zero position when the system remains in the extinguishing or idle mode.
Operating mode for decryption
The decryption of a character begins with the transmission of a character from the teleprinter transmission contact TP into the system in the same way as in the case of the encryption mode. In this case too, the start pulse of the character to be decrypted triggers a cycle of the input counter in block 4, FIG. 2c. At the same time, the information elements of the ciphertext character to be decrypted are entered into the X register step by step. This is done by means of the program counter K in its rest position K1.
The two steps of the encryption process must now be carried out in reverse order.
Therefore, in position K2 of the program counter K, the (mod 2) addition of the content of the registers X and Z is carried out. If the content of register X after the (mod 2) addition is equal to the code combinations ALL CHARACTERS or DIGITAL SHIFTING, it follows that the (mod 2) addition was carried out twice during the encryption. Thus, this operation is repeated here as well. This means that only the reverse of step 1 is performed for encryption. A maximum length feedback register has a cycle length of 31 bits. With this arrangement, the position corresponding to the NUMBER SHIFT is automatically bypassed. Thus the effective length of this register is 30 bit positions.
In order to reproduce the initial plain text during the decryption process, the register X must now be advanced by (30-P) steps. This is achieved by suitable setting of the counter P mentioned in the explanation of the encryption process. The shifting of the information in register X during the decryption is carried out in the program counter position K3. Finally, in counter position K4, a possibly possible opposite change to the change made on the encryption side must be carried out. As explained above, the character NUMBER SHIFT has been changed to the character CARRIAGE RETURN and the character CARRIAGE RETURN has been changed to the character ZEILENVOR SCHUB.
Thus, the decrypted character contained in register X, if it corresponds to the character CARRIAGE RETURN, must be changed to ZEILENVOR SCHUB. This is done by supplying a shift pulse to the stages of register X in the program counter position K4. If the content of register X corresponds to the LINE FEED character after the feedback, this can be caused either by a LINE FEED character during the encryption or by a converted WA GEN RETURN character during the encryption. As noted above, the CARRIAGE RETURN and LINE FEED characters are assumed to appear in pairs in the same order as just mentioned.
If the LINE FEED character results primarily from the feedback shift register operation, it is unconditionally changed to the CARRIAGE RETURN character in position K4 of the program counter. This modification is also saved by setting the memory flip-flop in block 3, FIG. 2d. Provided that the WAGENRtlCKLAUF character and the ZEILENVOR SCHUB character are always transmitted in pairs, the next character resulting from the feedback shift register operation during decryption will again be the LINE FORCE character. Since the MERK flip-flop is now set, the modification of the LINE FEED character in the program counter position K4 is now omitted.
This means that the character to be transmitted to the teleprinter magnet TP, FIG. 2a, during the next step-by-step writing process will be the LINE FEED character.
As can be seen immediately, the WAGEN ROCKLAUF character has been made redundant in this way, and the telex code combination normally used for the transmission of this character is instead used for the transmission of the DIGITAL SHIFTING character. The omission of the code combination NUMBER SHIFT in the encrypted text is intended to avoid a combination of digits in the ciphertext alphabet. This is necessary because, in the case of transmission to an unattended teletyping station, it is not permissible for the name transmitter unit to be triggered when the cipher text arrives. As is known, the name giver unit is triggered by the code combination D in the digit position.
By completely omitting the NUMBER SWITCHING character in the cipher text, the teletype is never switched to the digit position when receiving an encrypted message.
Description of the main functional circuits
Key generator
The key generator comprises two non-linear feedback shift registers, REG I and REG II (blocks 10, 11, 12, Fig. Lg, h, i), each with 15 stages, REG 11-15 and REG IIr-t5, respectively, and with one Feedback signal F (Ai, Aj, Ak, A) O As, where F (Ai, Aj, Ak, A,) is a non-linear function whose combination tables formed with the binary variables Ai, Aj, Ak and Al show the output signals from four of the register levels are, i, j, k and 1 are all different and are selected at random by means of a plug of a pin board PB.
This can be seen from Fig. Ig, h, i, where the feedback signal from REG I is taken from stages 4, 14, 10 and 9, so that i, j, k and 1 in this case each equal to 4, 14, 10 and 9 is. These four output signals are fed to the gate circuits B4, C1, B3 and C2 in block 12, Fig. Ii, and the combined signal from the gate circuit C2 is added in the gate circuits E4, F1 mod 2 to the output signal Ats of the last stage REG Its . The feedback signal is fed to REG I via gate circuit D1, block 10 (Fig. 1e, g).
The feedback signal for the register REG II is taken in accordance with the steps no. 7, 10, 3 and 6, which are combined in the gate circuits B1, A1, B2 and A2, block 12, Fig. Li. This combined signal is added in the gate circuits E3, F2 mod 2 to the output signal of the last register stage REG IIts and via gate circuit D2, block 11, Fig.
lr, h, fed to the register input.
This is a type of register that has not yet been fully explained mathematically in the literature, but it is evident that a long cycle of such a register will always represent a pseudo-random configuration. In addition, the signal sequences usually have different lengths; this means that the physical lengths of the key generator registers can be the same. However, there is a certain chance that a light sequence could be very short. Thus, in this system, the starting (exit) points are not entirely random, but are selected so that they result in suitable cycle lengths. In the system, which comprises two 15-bit registers, 6 characters must be selected for each message to be sent.
The output signals of the two registers are added in the gate circuits D1, D2, D3 and D4, Fig. Li, mod 2, which results in the desired sequence of pseudo-random key bits. Bit sequences of this kind are stored in a 5-bit register Zi-Zs, block 9, FIG. 1e. The number of different compounds is (15) X (145) z 1 1.86 X 106.
Trigger flip-flops are used in the two registers REG I and REG II. In the case of a trigger flip-flop, the information stored after a clock pulse depends on both the input signal and the signal that is stored in the flip-flop itself.
The behavior of a register is thus described by the following system of equations:
A1, = F (Ai, Aj, Ak, A) O A15 O A
A2 '= At A2
A3 '= A2 0 A3 Al5' = A14 0+ A15 Ar is the signal present in register stage no. 1 before a clock pulse, and At 'is the signal present in the same stage after the clock pulse. The same applies to the other levels; the properties of the two registers are identical.
Generator for <eP
P is a 5-bit pseudo-random number that is assigned to the two registers REG I and REG II, block 10, 11, 12, FIG.
lg, h, i, is taken. Each bit is the result of a (mod 2) addition of output signals from randomly selected bits in both registers. Block 8, FIGS. 2e, g, h, comprises 5 gate circuit complexes, each of which is supplied with two signals from the pin board PB. The first gate circuit complex with gate circuits C1, C2, C3, C4, B1, B2, B3 and D2, block 8, Fig. 2e, signals from the pin board multiples PB / A and PB / M are fed. As can be seen from Fig. Lg, h, PB / A belongs to REG I, while PB / M belongs to REG II. Corresponding connections are assigned to the other four gate circuit complexes.
The number of different useful connections is: (555) X (555) 9 X 106 The output signals from each of the gate circuit complexes which together form the number P are fed to a counter C1-C5, block 7, FIGS. 2g, h.
During encryption, the number P is fed to the binary counter Ci-Cs, but during decryption this counter receives the number 31 - P.
In both cases, the counter counts down to zero by counting pulses from the 25 kHz source.
Input register
The REG X consisting of the stages XrrXs (block 2, Fig. 1c, d) works in two ways: a) It acts as a normal 5-bit shift register, receiving 50 Hz sling pulses (for 50 baud teletype speed).
b) It acts as a feedback shift register, with each stage having a (mod 2) adder - e.g. B. the gate circuit Hi - and contains a flip-flop (z. B. X1).
Each output can be connected to each input by means of firmly soldered connections in a patch panel (PLUG A), and these connections are made according to any polynomial expression, with a maximum length of 2-1 = 31. The 5-bit combination representing the NUMBER SHIFT sign is missing in this cycle.
REG X thus runs through a 30-iger cycle that contains all possible 5-bit combinations with the exception of ALL CHARACTER STEPS and ZIF REMOTE SWITCHING. There are around 15,000 different cycles to choose from. The shift pulses in this case come from the 25 kHz source and the number of pulses corresponds to the number of steps counted by counter C1-C5, block 7.
The pegboard
The pin board (PB), Fig. Ig, h, i is a board with horizontal and vertical terminal strips, which are arranged according to a matrix with approximately 300 cross points (holes). A conductive plug inserted in a cross point connects the horizontal and vertical terminal strips in this particular cross point. The connectors on the pin board determine which outputs are used for the feedback functions, which outputs are to be used to generate the number P, and finally which flip-flops are initially set.
Monostable pulse generator
FIG. 3 shows the detailed circuit diagram of block 6 in FIG.
2a. This circuit, OS, supplies the time reference signal for the input and output signals of the teletype machine. Defined time intervals are obtained by means of a monostable multivibrator which comprises the transistors Tsl and Ts2 and associated circuit elements. In the rest position, transistor Tsl conducts, while Ts2 is blocked. A trigger pulse supplied via a diode D3 blocks transistor Tsl. As a result of the regenerative effect of the circuit, Ts2 is now conductive. This state lasts until the capacitor C1 has discharged through the resistor R3.
Transistor Tsl is then energized again and Ts2 is blocked. Transistor Ts4 becomes conductive for a short time when the circuit returns to the idle state. In this way, the capacitive timing element C1 is quickly discharged. This results in a very short recovery time. The pulse length of the circuit is not affected by a high duty cycle. The transistors Ts3-Ts4 and Ts5-6 form the input network. The circuit is triggered every time the transistor Ts3 is switched to the ON state. The resistor R8 connected to the base of Ts3 serves to prevent possible trigger pulses when the circuit is in its metastable state. The output signal is taken from the collector of the transistor Ts7.
As noted above, transistor Ts2 is not energized in the idle state. Thus, Ts7 is also blocked and the output level is high. If the circuit is switched to its metastable state, Ts2 and also Ts7 become live. The output is then low; H. approximately at earth potential. The capacitive timing element C1 comprises 4 individual capacitors (Cia Cid). The purpose of this arrangement is to use short external wire connections (brackets) to achieve different pulse lengths in order to adapt the circuit to different teletype speeds.
The connection of terminals 3-4 results in a speed of 75 baud, 6-4 corresponds to 50 baud, and 5-4 corresponds to 45 baud.
The clock pulse generator
FIG. 4 shows a detailed circuit diagram of two different circuits in block 5, FIG. 2a. The upper circuit is the clock pulse generator, 25 kHz OSC! This is an astable multivibrator with the transistors Tsl and Ts2 and associated circuit elements.
The transistors Ts3 and Ts4 are the output amplifiers of the circuit. The purpose of the diodes D1, D2 and the smoothing capacitor C4 is to avoid a stable state with simultaneous conduction of both transistors, which can occur with a conventional astable multivibrator.
Reset circuit
A reset circuit RES is shown at the bottom of FIG. 4, the purpose of which is to supply a DC signal to the key generator feedback registers. If one of the input transistors Ts6 or Ts7 is energized, the output transistor Ts5 also conducts and supplies current to the load. If both input transistors are in the blocked state, the output transistor Ts5 is also blocked.
Reading circuit
FIG. 5 shows the detailed circuit diagram of the circuits contained in block 14, FIG. 2a. The reading circuit RC is shown at the top in FIG. A current of about 40 mA flows from the +50 V source through the resistors R17 via the terminals 6 and 3, through the teleprinter contact TP and back to the reading circuit RC. If the teletype contact is closed, the transistor Ts9 conducts. If the teletype contact is open, however, Ts9 does not conduct. The output signal taken from the collector of Ts9 is low when the teletype contact is open, which corresponds to one character step. In order to have the antiphase of output signals available, an inverting stage with transistor Ts8 and associated circuit elements are added to the read circuit.
Drive amplifier
The detailed circuit diagram of the teletype driver amplifier DA can be seen at the bottom in FIG. This circuit comprises input transistors Tsl, Ts2 and Ts3 with associated circuit elements, two constant current generators, Ts6 and Ts7, with associated circuit elements and two teletype current transfer transistors Ts4, Ts5 with associated circuit elements. Using external connections (S3), the circuit can be adapted to single and double-current operation and to different current levels. In single-current operation, the two constant-current generators are connected in parallel. In the isolating current state, transistor Ts5 conducts and Ts4 is blocked. The current from the constant current generators flows through the teletype receiving magnet M. In the character current state, on the other hand, transistor Ts4 conducts and Ts5 blocks.
No current then flows through the teletype receiving magnet M. On the input side, a separation step corresponds to a high input signal and a character step corresponds to a low input signal.
Logic symbols
6 shows the various symbols used to represent various logic functions in the main logic diagram. These are: an inverter, NAND circuits with two, three and five inputs, a JK flip-flop with presetting and an EXKLU SIV-OR circuit.
A detailed description of these logical symbols and their function can be found e.g. B. in the brochure Series 73 Solid Circuit Semi-conductor Networks, Bulletin No. DL-S 567 650, July 1965.