DE102016122333A1

DE102016122333A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Sichern einer elektronischen Datenübertragung

Info

Publication number: DE102016122333A1
Application number: DE102016122333.6A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Maybach Jan Philipp De
Priority date: 2016-11-21
Filing date: 2016-11-21
Publication date: 2018-05-24
Also published as: WO2018091703A1

Abstract

In einem Verfahren zur gesicherten elektronischen Datenübertragung zwischen einem Sender (20) und einem Empfänger (30) sendet der Sender eine Schlüsselanfrage an einen Kommunikationssicherungsserver (10). Die Schlüsselanfrage umfasst eine Anzahl k von Zeichen einer seitens des Senders an den Empfänger zu übertragenden Nachricht Z = {z₀, z_1, ..., z_k-1}. Der Kommunikationssicherungsserver erzeugt (S4) eine Schlüsselsequenz S = {s₀, s_i, ..., s_k-1} der Länge k und überträgt (S5) diese an den Sender (20) über einen gesicherten Kommunikationskanal. Der Sender bestimmt (S6), gemäß einer vorgegebenen Regel, eine verschlüsselte Nachricht X auf Basis einer vorgegebenen Sequenz Y der Länge k‘ > k, wobei für jedes Zeichen z_i, i = 0, ..., k-1 ein verschlüsseltes Zeichen x_i gebildet wird auf Basis des Zeichens z_i, eines Zeichens y_i aus der vorgegebenen Sequenz Y und des Schlüsselsequenzelements s_i,. Der Sender überträgt (S7) die verschlüsselte Nachricht X an den Empfänger (30).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gesicherten elektronischen Datenübertragung zwischen einem Sender und einem Empfänger sowie einen dazu vorgesehenen Kommunikationssicherungsserver.
Technologischer Hintergrund
Zunehmend werden private und geschäftliche Korrespondenz elektronisch abgewickelt. Das gleiche gilt für Transaktionen, wie beispielsweise Bestell- oder Bezahlvorgänge. Zum Sichern dabei übertragener Daten sind verschiedene Verfahren bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein weiteres einfaches Verfahren zum Sichern einer elektronischen Datenübertragung vorzuschlagen.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine bevorzugte Ausführungsform eines Verfahrens zur gesicherten elektronischen Datenübertragung zwischen einem Sender und einem Empfänger umfasst folgende Schritte:
Es wird ein Kommunikationssicherungsserver bereitgestellt.
In einem weiteren vorbereitenden Schritt wird ein gesicherter Kommunikationskanal zwischen dem Sender und dem Kommunikationssicherungsserver hergestellt. Hierzu können im Stand der Technik bekannte Sicherungsverfahren verwendet werden, wie beispielsweise TLS.
Über den gesicherten Kommunikationskanal wird dann durch den Sender eine Schlüsselanfrage an den Kommunikationssicherungsserver gesendet. Die Schlüsselanfrage umfasst eine Anzahl k von Zeichen einer seitens des Senders an den Empfänger zu übertragenden Nachricht Z = {z₀, z_1, ..., z_k-1}. Diese Zeichen sind in der Regel aus einem standardisierten Zeichensatz entnommen, beispielsweise dem ASCII- oder Unicode-Zeichensatz.
Alternativ kann die Anzahl k auch eine Anzahl Bits, Bytes oder allgemein eine Anzahl von Blöcken vorgegebener Größe der zu übertragenden Nachricht beschreiben. Der Einfachheit und Verständlichkeit halber wird die Erfindung im Folgenden lediglich mit Bezug auf „Zeichen“ beschrieben. Eine Beschränkung auf diese Ausführungsform soll damit nicht einhergehen, d.h. der Begriff „Zeichen“ ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung breit dahingehend auszulegen, dass damit auch ein Bit, ein Byte oder allgemein ein Block einer vorgegebenen Größe eines elektronischen Datensatzes umfasst ist.
In einem weiteren Schritt erzeugt der Kommunikationssicherungsserver eine Schlüsselsequenz S = {s₀, s₁, ..., s_k-1} der Länge k. Die Schlüsselsequenz S umfasst somit zu jedem Zeichen z_i der zu übertragenden Nachricht Z ein Schlüsselsequenzelement s_i.
Die Schlüsselsequenz S wird dann durch den Kommunikationssicherungsserver an den Sender über den gesicherten Kommunikationskanal übertragen.
Der Sender bestimmt daraufhin, gemäß einer vorgegebenen Regel, zu der zu übertragenden Nachricht Z eine verschlüsselte Nachricht X auf Basis einer vorgegebenen Sequenz Y der Länge k‘ > k. Für jedes Zeichen z_i, i = 0, ..., k-1, der seitens des Senders an den Empfänger zu sendenden Nachricht Z wird dabei ein verschlüsseltes Zeichen x_i gebildet auf Basis des Zeichens z_i, eines Zeichens y_i aus der vorgegebenen Sequenz Y und des entsprechenden Schlüsselsequenzelements s_i aus der Schlüsselsequenz S.
Die verschlüsselte Nachricht X, umfassend die verschlüsselten Zeichen x₀, x₁, ...., x_k-1, wird schließlich durch den Sender an den Empfänger übertragen. Dazu kann ein ungesicherter Datenkommunikationskanal verwendet werden.
Die Erfindung liefert eine Reihe von Vorteilen. Wie bereits erwähnt, kann die Übertragung der verschlüsselten Nachricht zwischen Sender und Empfänger über einen ungesicherten Kommunikationskanal übertragen werden, da die Nachricht an sich bereits hinreichend verschlüsselt ist. Damit können entsprechende Sende- oder Empfangsgeräte einfach ausgestaltet sein. Jedes Zeichen der zu übertragenden Nachricht Z wird separat und unabhängig von den übrigen Zeichen der Nachricht Z verschlüsselt, basierend jeweils auf einem separaten Schlüsselsequenzelement s_i und einem separaten Element der vorgegebenen Sequenz Y, y_i. Damit können seitens eines Angreifers keine Rückschlüsse gezogen werden zwischen den einzelnen Zeichen der verschlüsselten Nachricht X. Dadurch, dass die vorgegebene Sequenz Y länger ist als die zu übertragende Nachricht Z kann zum einen auf die Länge der Nachricht Z nicht geschlossen werden, zum anderen kann eine zusätzliche Verschleierung der Nachricht Z durch Zeichen der Sequenz Y erfolgen.
Weiterhin kann das Verfahren, wie nachfolgend noch im Detail dargestellt, variabel an die jeweiligen Bedürfnisse des Senders angepasst werden, insbesondere kann ein Sicherheitslevel variabel angepasst werden.
Gemäß einer Ausführungsform erzeugt der Kommunikationssicherungsserver einen der Schlüsselsequenz zugeordneten Bezeichner. Dieser Bezeichner ermöglicht es, die Schlüsselsequenz, welche zum Entschlüsseln der verschlüsselten Nachricht wieder benötigt wird, eindeutig aus einer Menge von in dem Kommunikationssicherungsserver gespeicherter Schlüsselsequenzen zu bestimmen. Der Bezeichner wird dann seitens des Kommunikationssicherungsservers mit Bezug zu der Schlüsselsequenz, vorzugsweise zusammen mit der Schlüsselsequenz, gespeichert. Der Kommunikationssicherungsserver überträgt den Bezeichner an den Sender, und der Sender überträgt den Bezeichner an den Empfänger der verschlüsselten Nachricht X, vorzugsweise zusammen mit der verschlüsselten Nachricht X. Auf Basis des Bezeichners kann der Empfänger dann, wie nachfolgend beschrieben, bei dem Kommunikationssicherungsserver die Schlüsselsequenz zum Entschlüsseln der verschlüsselten Nachricht anfordern. Der Bezeichner kann auch einen Zeitstempel umfassen.
Zum Übertragen des Bezeichners, und zum Durchführen weiterer Verfahrensschritte, wird wiederum ein gesicherter Kommunikationskanal aufgebaut, dieses Mal zwischen dem Empfänger und dem Kommunikationssicherungsserver. Über den gesicherten Kommunikationskanal wird dann der Bezeichner durch den Empfänger an den Kommunikationssicherungsserver übertragen.
Der Kommunikationssicherungsserver seinerseits identifiziert anhand des empfangenen Bezeichners die dem Bezeichner zugeordnete Schlüsselsequenz und überträgt die durch den Bezeichner eindeutig bestimmte Schlüsselsequenz an den Empfänger über den gesicherten Kommunikationskanal.
Der Empfänger kann dann die verschlüsselte Nachricht mittels der Schlüsselsequenz gemäß der vorgegebenen Regel entschlüsseln, wie dies nachfolgend mit Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform noch näher beschrieben wird.
Um einen Missbrauch des Bezeichners durch einen potentiellen Angreifer auszuschließen, kann es gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein, dass der Sender dem Kommunikationssicherungsserver mit Bezug auf die Schlüsselanfrage, vorab oder nach Empfang der Schlüsselsequenz, vorzugsweise über den gesicherten Kommunikationskanal, eine Menge von berechtigten Schlüsselsequenzempfängern mitteilt. Diese Mitteilung kann beispielsweise für jeden berechtigten Schlüsselsequenzempfänger einen Identifikator des Schlüsselsequenzempfängers enthalten, beispielsweise einen login-Namen der betreffenden Instanz bei dem Kommunikationssicherungsserver, eine E-Mail-Adresse oder dergleichen.
Der Kommunikationssicherungsserver übermittelt dann, nach Empfang eines entsprechenden Bezeichners, die Schlüsselsequenz nur dann an den Empfänger, wenn der Empfänger sich als ein berechtigter Schlüsselsequenzempfänger ausweisen kann.
Gemäß einer Ausführungsform werden die Zeichen der zu übertragenden Nachricht Z aus einem vorgegebenen Zeichensatz entnommen, beispielsweise dem ASCII- oder Unicode-Zeichensatz. Die vorgegebene Sequenz Y wird dann pseudo-zufällig als Sequenz von k‘ > k Zeichen aus dem vorgegebenen Zeichensatz gebildet. Dabei können herkömmlich bekannte und geeignete Zufallsgeneratoren verwendet werden, z. B. ein Mersenne-Twister, vorzugsweise aber kryptographisch sichere Zufallsgeneratoren, die bevorzugt zumindest nicht deterministisch und zumindest teilweise hardware-basiert sind. Die Länge k‘ der Sequenz Y kann, wie nachfolgend beschrieben, variieren. Grundsätzlich gilt, dass die Sicherheit des Verfahrens mit zunehmender Länge k‘ steigt.
Gemäß einer Ausführungsform kann als Schlüsselsequenz S eine Sequenz natürlicher Zahlen s = {s₀, s₁, ..., s_k-1} erzeugt werden. Jede der Zahlen s_i, i = 0, ..., k-1, wird dabei jeweils pseudo-zufällig erzeugt. Auch hierfür können vorstehend erwähnte Zufallsgeneratoren verwendet werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird jede der Zahlen s_i aus einem vorgegebenen, der Zahl s_i zugeordneten Intervall J_i der Länge r_i pseudo-zufällig ausgewählt. Die Länge r_i des Intervalls J_i kann dabei für jedes i = 0, 1, ..., k-1 unterschiedlich sein. Gemäß einer einfachen Ausführungsform wird eine konstante Intervalllänge, z. B. 8, verwendet. Die Sicherheit des Verfahrens wird erhöht, wenn verschiedene und/oder größere Intervalle verwendet werden. Dabei können auch die verschiedenen Intervalllängen pseudo-zufällig gewählt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die verschlüsselte Nachricht X dann wie folgt gebildet werden: Die vorgegebene Sequenz Y umfasst für jedes i = 0, ..., k-1 ein Array A_i der Länge r_i von Zeichen a_i,j, j = 0, 1, ..., r_i. Für jedes i = 0, ..., k-1 wird das Array A_i zum Bilden der verschlüsselten Nachricht X modifiziert durch Ersetzen des s_i-ten Zeichens a_i,si des Arrays A_i, a_i,si =: y_i, durch ein gemäß einer vorgegebenen Ersetzungsregel aus den Zeichen y_i := a_i,si und z_i bestimmten Zeichens x_i. Der Index s_i entspricht dem i-ten Schlüsselsequenzelement s_i, welches als natürliche Zahl in entsprechender Weise pseudo-zufällig innerhalb der entsprechenden Intervallgrenzen gewählt worden ist.
Eine einfache Ersetzungsregel kann sein, dass das Zeichen y_i = a_i,si durch das Zeichen z_i ersetzt wird. Eine alternative Ersetzungsregel, welche die Sicherheit des Verfahrens erhöht, kann beispielsweise darin bestehen, dass zum Bestimmen des Zeichens x_i die Zeichen y_i und z_i geeignet kombiniert, beispielsweise (modulo der Länge des entsprechenden Zeichensatzes) addiert werden.
Zum Entschlüsseln der verschlüsselten Nachricht X wendet der Empfänger die entsprechende Ersetzungsregel (invers) an, um aus der verschlüsselten Nachricht X die ursprüngliche Nachricht Z zu erhalten. Die Intervalllängen J_i, welche dazu erforderlich sind, kann der Kommunikationssicherungsserver zusammen mit der Schlüsselsequenz an den Empfänger übertragen.
Eine alternative Ausführungsform zum Bilden der verschlüsselten Nachricht X verzichtet auf die Verwendung der Arrays A_i. Die Elemente s_i der Schlüsselsequenz S werden dann pseudo-zufällig aus dem Intervall [0, ...., k‘-1] ausgewählt und bezeichnen direkt Elemente y_i der Sequenz Y, welche dann in der vorstehend beschriebenen Weise durch verschlüsselte Elemente x_i ersetzt werden können.
Zwischen dem Sender und der Kommunikationssicherungsserver, dem Sender und dem Empfänger oder dem Empfänger und dem Kommunikationssicherungsserver zu übertragende Daten werden vorzugsweise derart codiert, dass auch diese Daten mit herkömmlichen Werkzeugen verarbeitet werden können, beispielsweise mittels JSON. Um das Volumen zu übertragender Daten zu verringern, können entsprechend angepasste, dahingehend optimierte Formate verwendet werden, indem beispielsweise verzichtbare Trennzeichen, wie Kommata, weggelassen werden.
Ein Server gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eingerichtet, ein Verfahren der vorstehend beschriebenen Art in der Rolle des Kommunikationssicherungsservers durchzuführen.
Eine Sende-Empfangs-Einheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eingerichtet, ein vorstehend beschriebenes Verfahren in der Rolle des Senders und/oder des Empfängers durchzuführen. Die entsprechende Funktionalität kann mittels Softwaremitteln bereitgestellt werden, wobei die Einheit, beispielweise ein Personal-Computer oder ein Smartphone, eingerichtet ist, die entsprechende Software auszuführen.
Ein erfindungsgemäßes System umfasst einen Server in der Rolle des Kommunikationssicherungsservers und zumindest eine Sende-Empfangs-Einheit der vorstehend beschriebenen Art.
Figurenliste
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und dazugehöriger Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Die Figuren zeigen:

1 eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems;
2 Schritte einer ersten Phase einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, und
3 Schritte einer zweiten Phase einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Ein in 1 exemplarisch lediglich schematisch dargestelltes System umfasst einen Kommunikationssicherungsserver 10, im Folgenden auch als Server 10 bezeichnet, eine Sende-Empfangs-Einheit 20 in der Rolle eines Senders einer Nachricht Z und eine Sende-Empfangs-Einheit 30 in der Rolle eines Empfängers der Nachricht Z.
Der Server 10 ist, wie im Folgenden mit Bezug zu den 2, 3 exemplarisch beschrieben, eingerichtet, eine elektronische Kommunikation zwischen der Sende-Empfangs-Einheit 20 und der Sende-Empfangs-Einheit 30 zu sichern. Dies geschieht im Wesentlichen dadurch, dass der Server 10, auf eine Anfrage der Sende-Empfangs-Einheit 20 hin, eine Schlüsselsequenz S einer geforderten Länge k erzeugt und der Sende-Empfangs-Einheit 20 zur Verfügung stellt. Mittels dieser Schlüsselsequenz kann die Sende-Empfangs-Einheit 20, in der Rolle des Senders, dann eine Nachricht Z verschlüsseln und als verschlüsselte Nachricht X an die Sende-Empfangs-Einheit 30 senden. Die Sende-Empfangs-Einheit 30, in der Rolle des Empfängers, fordert nach Empfang der verschlüsselten Nachricht X bei dem Server 10 die Schlüsselsequenz S an und entschlüsselt, nach Erhalt derselben von dem Server 10, die verschlüsselte Nachricht X.
Beide Sende-Empfangs-Einheiten 20, 30 sind vorzugsweise bei dem Server 10 registriert und können sich gegenüber dem Server 10 authentisieren. Weiterhin sind beide Sende-Empfangs-Einheiten 20, 30 eingerichtet, einen gesicherten Datenkommunikationskanal, in 1 symbolisch durch ein Schloss angedeutet, zu dem Server 10 aufzubauen und in gesicherter Weise über diesen Datenkommunikationskanal Daten mit dem Server 10 auszutauschen.
Die Sende-Empfangs-Einheiten 20, 30 können als herkömmliche Recheneinheiten, z. B. als Server, Personal-Computer oder portable Endgeräte, wie z. B. Tablets oder Smartphones, ausgebildet sein. Die spezifischen Funktionalitäten zum Ausführen des Verfahrens, welches nachfolgend mit Bezug zu den 2 und 3 beschrieben wird, können über geeignete Softwaremittel, beispielsweise über eine geeignete „App“, bereitgestellt werden. Gleiches gilt für den Server 10, welcher ebenfalls mittels geeigneter Softwaremittel eingerichtet ist, die Sicherung der Datenkommunikation zwischen den Sende-Empfangs-Einheiten 20, 30 in nachstehend beschriebener Weise zu unterstützen.
In 2 sind Schritte einer ersten Phase einer bevorzugten Ausführungsform eines Verfahrens zur gesicherten Datenkommunikation zwischen der Sende-Empfangs-Einheit 20 und der Sende-Empfangs-Einheit 30 gezeigt.
In Schritt S1 wird der Server 10 bereitgestellt, welcher die Rolle eines Kommunikationssicherungsservers übernimmt.
In Schritt S2 wird ein gesicherter Kommunikationskanal zwischen der Sende-Empfangs-Einheit 20 und dem Kommunikationssicherungsserver 10 aufgebaut, beispielsweise mittels TLS.
In Schritt S3 sendet die Sende-Empfangs-Einheit 20, vorzugsweise über den gesicherten Kommunikationskanal, eine Schlüsselanfrage an den Kommunikationssicherungsserver 10. Diese Anfrage umfasst eine Anzahl k von Zeichen einer seitens der Sende-Empfangs-Einheit 20 an die Sende-Empfangs-Einheit 30 zu übertragende Nachricht Z = {z₀, z_1, ..., z_k-1}.
Im Folgenden wird beispielhaft, nur zum Zwecke der Illustration, eine Nachricht der Länge k=3 der Form Z = {z₀, z_1, z₂} = ,A B C“ angenommen.
Zu dieser Nachricht Z wird seitens der Sende-Empfangs-Einheit 20 auf Basis einer durch den Server 10 in Schritt S4 erzeugten Schlüsselsequenz S und auf Basis einer durch die Sende-Empfangs-Einheit 20 vorgegebenen Sequenz Y eine verschlüsselte Nachricht X gebildet. Die Sequenz Y besteht in der Regel aus Zeichen des Zeichensatzes, aus dem auch die Zeichen der Nachricht Z gewählt werden.
Im gezeigten Beispiel umfasst die Sequenz Y für jedes i = 0, 1, 2, d.h. für jedes Zeichen z_i der Nachricht Z, ein Array A_i von Zeichen a_i,j. Der Einfachheit halber haben die Arrays A_i im gezeigten Beispiel eine konstante Länge 8. Alternativ können die verschiedenen Arrays jedoch auch verschieden lang sein. Beispielhaft sind folgende Arrays zugrunde gelegt: $A_{0} = a w B) % K $ 6$
$A_{1} = 1 : X a 2 ä ö g$
$A_{2} = 3 J s/ 7 a ä ß$
Die Zeichen a_i,j sind pseudozufällig aus dem entsprechenden Zeichensatz gewählt. Die Sequenz Y entspricht einer Konkatenation der Arrays A₀, A₁ und A₂: awB)%K$61:Xa2äög3Js/7aäß
Der Server 10 erzeugt in Schritt S4 eine Schlüsselsequenz S = {s₀, s₁, ..., s_k-1} der Länge k. Die Schlüsselsequenz kann insbesondere pseudo-zufällig gewählt werden.
In der hier beschriebenen Ausführungsform werden die Elemente s_i der Schlüsselsequenz S jeweils als natürliche Zahlen aus dem Intervall [0, 1, ..., 7] gewählt, entsprechend jeweils einem Index j eines der Arrays A_i.
Im gezeigten Beispiel wird eine Schlüsselsequenz S = {s₀, s₁, s₂} = {1, 6, 4} angenommen.
Die Schlüsselsequenz S wird durch den Kommunikationssicherungsserver 10 in Schritt S5 an die Sende-Empfangs-Einheit 20 über den gesicherten Kommunikationskanal übertragen. Der Schlüsselsequenz wird ein Bezeichner zugeordnet, welcher die Schlüsselsequenz eindeutig bestimmt. Der Bezeichner wird in dem Server 10 zusammen mit der Schlüsselsequenz gespeichert, vorzugsweise in einer geeigneten Datenbank, und in Schritt S5 zusammen mit der Schlüsselsequenz S an die Sende-Empfangs-Einheit 20 übertragen.
In Schritt S6 bestimmt die Sende-Empfangs-Einheit in der folgenden Weise eine verschlüsselte Nachricht X auf Basis der vorgegebenen Sequenz Y der Länge k‘ > k: Für jedes Zeichen z_i, i = 0, ..., k-1, der seitens der Sende-Empfangs-Einheit 20 an die Sende-Empfangs-Einheit 30 zu sendenden Nachricht Z = „A B C“ wird ein verschlüsseltes Zeichen x_i gebildet. Die Bildung eines solchen verschlüsselten Zeichens x_i erfolgt auf Basis des Zeichens z_i, eines vorgegebenen Zeichens y_i aus einer vorgegebenen Sequenz Y und des dem Index i zugeordneten Schlüsselsequenzelements s_i.
Im gezeigten Bespiel wird dazu folgenden einfache Regel verwendet (für jedes i): Wähle aus dem Intervall A_i das Zeichen a_i,si =: y_i, welches dem Index s_i entspricht, und modifiziere das Intervall A_i dadurch, dass das Zeichen a_i,si =: y_i durch das Zeichen z_i ersetzt wird.
Das verschlüsselte Zeichen x_i entspricht in diesem Beispiel dem ursprünglichen Zeichen z_i; die Verschlüsselung der Nachricht Z erfolgt dadurch, dass die Nachricht Z in zufälliger Weise in die zufällig gewählte Sequenz Y eingebettet wird.
Konkret bedeutet dies im vorliegenden Fall, dass im Intervall A₀ das durch das Schlüsselsequenzelement s₀ = 1 ausgewählte Zeichen y_0:= a_0,1 = „w“ durch das Zeichen z₀ = „A“ ersetzt wird.
Analog wird im Array A₁ das Zeichen y₁, := a_1,6 = „ö“ gemäß dem Schlüsselsequenzelement s₁ = 6 durch das Zeichen z₁ = „B“ ersetzt, und im Array A₂ wird das Zeichen y₂ := a_2,4 = 7 gemäß dem Schlüsselsequenzelement s₂ = 4 durch das Zeichen z₂ = „C“ ersetzt. Die modifizierten Arrays haben also die folgende Form: $A_{0} = a A B) % K $ 6$
$A_{1} = 1 : X a 2 ä B g$
$A_{2} = 3 J s/ C a ä ß$
Die verschlüsselte Nachricht X besteht aus der Konkatenation der modifizierten Arrays und hat folglich die Form: a A B ) % K $ 6 1 : X a 2 ä B g 3 J s / C a ä ß.
Alternativ, und zur erheblichen Erhöhung der Sicherheit des Verfahrens, kann ein verschlüsseltes Zeichen x_i auch dadurch gebildet werden, dass das Zeichen z_i mit dem Zeichen y_i modulo der Länge des entsprechenden Zeichensatzes addiert wird. Aufgrund der Tatsache, dass y_i zufällig ist, ist dann auch x_i zufällig. Dann besteht die gesamte verschlüsselte Nachricht X vollständig aus zufällig gewählten Zeichen. Ein Rückschluss auf die Nachricht Z ist dann in keiner Weise möglich, auch nicht hinsichtlich der Länge der Nachricht Z.
Diese verschlüsselte Nachricht X wird in Schritt S7 durch die Sende-Empfangs-Einheit 20 an die Sende-Empfangs-Einheit 30 gesendet, zusammen mit dem Bezeichner der Schlüsselsequenz.
In 3 sind Schritte einer zweiten Phase einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur gesicherten Datenkommunikation zwischen der Sende-Empfangs-Einheit 20 und der Sende-Empfangs-Einheit 30 gezeigt.
In Schritt S8 baut die Sende-Empfangs-Einheit 30, nach dem Empfangen der verschlüsselten Nachricht X und des Bezeichners der Schlüsselsequenz, welche zum Entschlüsseln der verschlüsselten Nachricht X erforderlich ist, einen gesicherten Kommunikationskanal zu dem Server 10 auf und überträgt in Schritt S9 den Bezeichner an den Server 10.
Der Server 10 sendet in Schritt S10 die dem Bezeichner zugeordnete Schlüsselsequenz S an die Sende-Empfangs-Einheit 30. Dabei ist es in der Regel vorgesehen, dass der Server 10 zuerst prüft, ob die Sende-Empfangs-Einheit 30 zum Empfangen der Schlüsselsequenz S berechtigt ist, beispielsweise auf Basis einer Liste von Berechtigten, welche der Server 10 in einem vorhergehenden Schritt in der erste Phase des Verfahrens von der Sende-Empfangs-Einheit 20 empfangen hat. Diese Liste kann eindeutige Bezeichner eines oder mehrerer Berechtigter umfassen, beispielsweise in Form von login-Namen, mit welchen sich die Berechtigten beim Server 10 anmelden.
In Schritt S11 schließlich entschlüsselt die Sende-Empfangs-Einheit 30 die verschlüsselte Nachricht X anhand der Schlüsselsequenz S und der Information über die Intervalllänge. Im oben gezeigten Beispiel kann eine Entschlüsselung wie folgt ablaufen:
Die verschlüsselte Nachricht X hat die Form: $a A B) % K $ 6 1: X a 2 ä B g 3 J s/ C a ä ß$
Die Schlüsselsequenz hat die Länge 3 und die Arrays eine konstante Länge 8, so ergeben sich die Arrays: $a A B) % K $ 6$
$1 : X a 2 ä B g$
$3 J s/ C a ä ß$
Gemäß der vorgegebenen Regel, die auch der Sende-Empfangs-Einheit 30 bekannt ist, entsprechen die durch die Schlüsselsequenzelemente {s₀, s₁, s₂} = {1, 6, 4} in den Arrays A₀, A₁, A₂ jeweils bezeichneten Zeichen a_i,si den ursprünglichen Zeichen z₀, z₁, z₂ der Nachricht Z, welche demnach „A B C“ lautet.
Das vorstehend exemplarisch beschriebene Verfahren bietet den weiteren Vorteil, dass staatlichen Behörden, nach Vorlage eines gültigen gerichtlichen Beschlusses, die Möglichkeit des Entschlüsselns der verschlüsselten Daten gegeben werden kann, ohne dass die Notwendigkeit besteht, dazu eine „Hintertüre“ (back door) im System einzurichten, welche eine generelle Gefährdung der Sicherheit des Systems bedeutete.

Claims

Verfahren zur gesicherten elektronischen Datenübertragung zwischen einem Sender (20) und einem Empfänger (30), umfassend die Schritte: - Bereitstellen (S1) eines Kommunikationssicherungsservers (10); - Aufbauen (S2) eines gesicherten Kommunikationskanals zwischen dem Sender (20) und dem Kommunikationssicherungsserver (10); - Senden (S3), vorzugsweise über den gesicherten Kommunikationskanal, einer Schlüsselanfrage durch den Sender (20) an den Kommunikationssicherungsserver (10) umfassend eine Anzahl k von Zeichen einer seitens des Senders (20) an den Empfänger (30) zu übertragenden Nachricht Z = {z₀, z_1, ..., z_k-1}; - Erzeugen (S4) einer Schlüsselsequenz S = {s₀, s₁, ..., s_k-1} der Länge k durch den Kommunikationssicherungsserver (10); - Übertragen (S5) der Schlüsselsequenz S durch den Kommunikationssicherungsserver (10) an den Sender (20) über den gesicherten Kommunikationskanal; - Durch den Sender, Bestimmen (S6), gemäß einer vorgegebenen Regel, einer verschlüsselten Nachricht X auf Basis einer vorgegebenen Sequenz Y der Länge k‘ > k, wobei für jedes Zeichen z_i, i = 0, ..., k-1, der seitens des Senders (20) an den Empfänger (30) zu sendenden Nachricht Z ein verschlüsselten Zeichens x_i gebildet wird auf Basis des Zeichens z_i, eines Zeichens y_i aus einer vorgegebenen Sequenz Y und des Schlüsselsequenzelements s_i; - Übertragen (S7) der verschlüsselten Nachricht X, umfassend die verschlüsselten Zeichen x₀, x₁, ...., x_k-1, durch den Sender (20) an den Empfänger (30).
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend die Schritte: - Erzeugen eines die Schlüsselsequenz eindeutig bestimmenden Bezeichners und Speichern der Schlüsselsequenz und des Bezeichners durch den Kommunikationssicherungsserver (10); - Übertragen des Bezeichners durch den Kommunikationssicherungsserver (10) an den Sender; und - Übertragen des Bezeichners zu der verschlüsselten Nachricht X durch den Sender (20) an den Empfänger (30).
Verfahren nach Anspruch 2, umfassend die Schritte: - Aufbauen (S8) eines gesicherten Kommunikationskanals zwischen dem Empfänger (30) und dem Kommunikationssicherungsserver (10); - Übertragen (S9), über den gesicherten Kommunikationskanal, des Bezeichners an den Kommunikationssicherungsserver (10) durch dem Empfänger (30); - Übertragen (S10) der durch den Bezeichner eindeutig bestimmten Schlüsselsequenz S an den Empfänger (30) durch den Kommunikationssicherungsserver (10) über den gesicherten Kommunikationskanal; und - Entschlüsseln (S11) der verschlüsselten Nachricht durch den Empfänger (30) mittels der Schlüsselsequenz gemäß der vorgegebenen Regel.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Sender (20) dem Kommunikationssicherungsserver (10) mit Bezug auf die Schlüsselanfrage eine Menge von berechtigten Schlüsselsequenzempfängern mitteilt, und wobei der Kommunikationssicherungsserver (10) die Schlüsselsequenz nur dann an den Empfänger (30) übermittelt, wenn der Empfänger (30) ein berechtigter Schlüsselsequenzempfänger ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Zeichen der zu übertragenden Nachricht Z aus einem vorgegebenen Zeichensatz entnommen sind, und wobei die vorgegebene Sequenz Y pseudo-zufällig als Sequenz von k‘ Zeichen aus dem vorgegebenen Zeichensatz gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei als Schlüsselsequenz S eine Sequenz natürlicher Zahlen {s₀, s₁, ..., s_k-1} erzeugt wird, wobei jede der Zahlen s_i, i = 0, ..., k-1, jeweils pseudo-zufällig erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei jede der Zahlen s_i aus einem vorgegebenen, der Zahl s_i zugeordneten Intervall J_i der Länge r_i pseudo-zufällig ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei - die vorgegebene Sequenz Y für jedes i = 0, ..., k-1 ein Array A_i der Länge r_i von Zeichen a_i,j, j = 0, 1, ..., r_i, umfasst, und - wobei die verschlüsselten Nachricht X aus der Sequenz Y derart gebildet wird, dass für jedes i = 0, ..., k-1 das Array A_i modifiziert wird durch Ersetzen des s_i-ten Zeichens y_i = a_i,si des Arrays A_i durch ein gemäß einer vorgegebenen Ersetzungsregel aus den Zeichen y_i = a_i,si und z_i bestimmten Zeichens x_i.
Server (10), eingerichtet, ein Verfahren nach einem der Ansprüche bis 8 in der Rolle des Kommunikationssicherungsservers durchzuführen.
Sende-Empfangs-Einheit (20), eingerichtet, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in der Rolle des Senders und/oder des Empfängers durchzuführen.
System (100), umfassend einen Server (10) nach Anspruch 9 sowie zumindest eine Sende-Empfangs-Einheit (20) nach Anspruch 10.