DE1254670B - UEbertragungsanordnung zur gleichzeitigen Chiffrierung eines UEbertragungskanals und zur Dechiffrierung oder Chiffrierung eines zweiten UEbertragungskanals - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES -^HV^S PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H04k

H041
Deutsche KL: 21 al-21

Nummer: 1 254 670

Aktenzeichen: C 40789 VIII a/21 al

Anmeldetag: 25. November 1966

Auslegetag: 23. November 1967

Es ist bereits bekannt, die Geheimhaltung von auf dem Funkweg übertragenen Nachrichten zu gewährleisten. Ein üblicherweise angewendetes Verfahren besteht in der Verwendung eines Schlüsselgenerators, der Schlüsselsymbole nach einem vorgegebenen Gesetz abgibt.

Eine vorangehende Kombination der Klarsignale und der Schlüsselsymbole mit Hilfe einer Chiffrieranordnung ergibt eine chiffrierte Nachricht. Das gleiche erfolgt auf der Empfangsseite, wo ein Schlüsselgenerator, der dem sendeseitigen Schlüsselgenerator gleich und mit diesem synchronisiert ist, mit einer Dechiffrieranordnung verbunden ist, welche mit den chiffrierten Signalen logische Operationen durchführt, die zu den von der Chiffrieranordnung durchgeführten logischen Operationen invers sind, wodurch die Klarsignale aus den chiffrierten Signalen wiedergewonnen werden.

Die bisher bekannten Anordnungen ermöglichen nur die Übertragung eines einzigen Telegraphiekanals. Nun wurde aber festgestellt, daß die Vorgänge bei der Chiffrierung eines bestimmten Symbols sehr viel kürzer als die Dauer der Telegraphieübertragung des gleichen Signals sind. Die Dauer der Chiffrierung eines Buchstabens mit den verfügbaren Schlüsselgeneratoren braucht einige Millisekunden nicht zu überschreiten. Die Dauer der Telegraphieübertragung des gleichen Buchstabens liegt in der Größenordnung von 100 Millisekunden. Es besteht daher eine beträchtliche Totzeit, welche bei der Erfindung ausgenutzt wird.

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer geheimen Telegraphieübertragungsanordnung, welche auf zwei simultanen Kanälen arbeitet, wobei nur eine einzige Anordnung abwechselnd zur Chiffrierung und zur Dechiffrierung verwendet wird.

Die erfindungsgemäße Übertragungsanordnung ermöglicht gleichzeitig die Chiffrierung auf einem Übertragungskanal und die Dechiffrierung auf einem zweiten Übertragungskanal.

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch einen Kurzzeitspeicher, der mit dem Schlüsselgenerator so verbunden ist, daß er von diesem während einer sehr kurzen Zeit die Zifferngruppe empfängt, welche den Zustand der Schaltungen des Schlüsselgenerators für das letzte von ihm erzeugte Schlüsselsymbol darstellt, einen Dauerspeicher, der mit dem Kurzzeitspeicher so verbunden ist, daß er diese Zifferngruppe während der Telegraphieübertragungszeit speichert, und der seinerseits mit dem Schlüsselgenerator verbunden ist, zwei Umschalter, welche die Chiffrieranordnung abwechselnd mit dem einen oder mit

Übertragungsanordnung zur gleichzeitigen
Chiffrierung eines Übertragungskanals und zur
Dechiffrierung oder Chiffrierung eines zweiten
Ubertragungskanals

Anmelder:

CSF-Compagnie Generale de Telegraphic sans FiL Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Prinz, Dr. rer. nat. G. Hauser
und Dipl.-Ing. G. Leiser, Patentanwälte,
München-Pasing, Ernsbergerstr. 19

Als Erfinder benannt:
Marc Dumaire, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 26. November 1965 (39 945) - -

dem anderen Übertragungskanal verbinden, und einen Taktgeber zur Steuerung des Betriebs der Anordnung.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielshalber beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 das Schema bei der bekannten Chiffrieranordnung für eine Nachrichtenverbindung,
F i g. 2 das Schema einer Chiffrieranordnung nach der Erfindung,

F i g. 3 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung von F i g. 2 und

F i g. 4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der bei der Anordnung von F i g. 2 verwendeten Speicher.

F i g. 1 zeigt das Schema einer Chiffrieranordnung bekannter Art. Sie enthält einen Taktgeber HOR, welcher einen Schlüsselgenerator CL betätigt. Dieser enthält beispielsweise eine Gruppe von logischen Schaltungen L und Zähler C, die miteinander verbunden sind.

Bei jedem Taktimpuls gibt der Schlüsselgenerator

eine bestimmte Zahl von Symbolen ab, beispielsweise ρ Symbole, wenn der zu chiffrierende Buchstabe in einem Code mit ρ Stellen übertragen wird. Diese

ρ Ziffern werden in ein Rechengerät CHT eingegeben,

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das die Chiifrieranordnung bildet und einerseits jede Die üblichen Schlüsselgeneratoren enthalten näm-

Schlüsselfolge und andererseits jede Ziffernfolge der lieh Zähler und logische Schaltungen. Jeder Zähler

zu chiffrierenden Buchstaben empfängt. speichert seinen Zustand nach dem vom Taktgeber

Die Chiffrierung erfolgt dadurch, daß die Chiffrier- HOR kommenden Steuerimpuls, bis er einen neuen

anordnung mit den ihr zugeführten Daten stets die 5 Steuerimpuls empfängt.

gleiche Rechenoperation durchführt. Wenn beispiels- Nachstehend wird jeder zu übertragende Buchstabe

weise die Zahl der Buchstaben des zu chiffrierenden durch zwei Indizes in der Form E£ bezeichnet,

Alphabets η beträgt, bildet das Rechengerät die wobei η die Nummer des Buchstabens in der Nach-

Summe modulo η der den Buchstaben darstellenden rieht und k die Nummer des die betreffende Nach-

Ziffernfolge und der das Schlüsselsymbol darstellen- io rieht führenden Kanals bedeutet. Da es im vor-

den Ziffernfolge. liegenden Fall nur zwei Kanäle gibt, hat k stets

Für die Dechiffrierung empfängt das Rechengerät entweder den Wert 1 oder den Wert 2. In gleicher den chiffrierten Buchstaben und den Schlüsselbuch- Weise bezeichnet P_A" den für die Chiffrierung bzw. stäben. Es bildet daraus den Klarbuchstaben, indem Dechiffrierung des Buchstabens EU erforderlichen es die inversen Operationen wie bei der Chiffrierung 15 Schlüsselbuchstaben sowie den Zustand des Schlüsseldurchführt. Natürlich sind der sendeseitige Schlüssel- generators CL bei der Abgabe dieses Buchstabens generator und der empfangsseitige Schlüsselgenerator oder den Zustand der Speicher MT und MP bei synchronisiert, so daß sie in den einander entsprechen- der Speicherung der den Zustand des Schlüsseiden Zeitpunkten stets die gleichen Schlüsselsymbole generators darstellenden Informationen,
abgeben. 20 Es wird angenommen, daß sich der Speicher MT

Das Ergebnis wird zu den Telegraphieschaltungen im Zustand 0 befindet, daß der zweite Kanal soeben

übertragen. dechiffriert worden ist und daß sich der Schlüssel-

Das Schema der erfindungsgemäßen Chiffrier- generator noch im Zustand P₂ ¹ befindet, während

anordnung ist in F i g. 2 dargestellt. die Umschalter COMl und COM2 auf den Kanal 2

Diese zeigt wieder den Schlüsselgenerator CL, die 25 eingestellt sind. In dem Dauerspeicher MP ist der

Chiffrieranordnung CHT und den Taktgeber HOR, Zustand des Schlüsselgenerators für die Chiffrierung

die wie bei der Anordnung von F i g. 1 geschaltet des ersten Buchstabens des Kanals 1 gespeichert;

sind. er befindet sich im Zustand P₁ ¹.

Der Taktgeber HOR wird von einem Taktgeber HO Dies ist alles im Diagramm von F i g. 3 dargesteuert. Die Anordnung enthält ferner zwei Um- 30 gestellt.

schalter COMl und COM2, von denen der eine am Im Zeitpunkt 1 kommt ein Impuls vom Takt-Eingang und der andere am Ausgang der Chiffrier- geber HO. Dieser gibt die folgenden Befehle:
anordnung CHT angeordnet ist und die von dem . _ _ ,, , _, . , . „_T „
Taktgeber HO gesteuert werden. ^a> ^Der Schlusselgenerator CL wird auf Null zuruck-

Der Taktgeber HO schaltet über die Umschalter 35 gestellt; dies bedeutet, daß seine Zahler den

CCMl und COM2 entsprechend den empfangenen Zustand O einnehmen.

Befehlen entweder den zu chiffrierenden Kanal 1 b) Der Kurzzeitspeicher MT empfängt von dem

oder den zu dechiffrierenden Kanal 2 an die Chiffrier- Schlüsselgenerator den Zustand P₂ ¹ und geht

anordnung CHT. somit vom Zustand O in den Zustand P₂.

Die Anordnung enthält ferner zwei Speicher- 40

anordnungen, nämlich einen Kurzzeitspeicher MT, In den Zeitpunkten O und 1 wurden die Umschalter welcher den dem letzten chiffrierten Buchstaben ent- COMl und COM2 nicht betätigt, und der Taktsprechenden Zustand des Schlüsselgenerators während geber HOR hat keinen Steuerimpuls abgegeben,
einer kurzen Zeit speichern kann, und den Dauer- Im Zeitpunkt 2, der einige Millisekunden nach speicher MP, welcher diesen gleichen Zustand für 45 dem Zeitpunkt 1 liegt, wobei das Zeitintervall zwischen eine viel längere Zeit speichern kann. diesen beiden Zeitpunkten die übertragung vom

Der Speicher MT ist mit dem Schlüsselgenerator Schlüsselgenerator in den Kurzzeitspeicher MT ermög-

so verbunden, daß er auf einen vom Taktgeber HO licht, gibt der Dauerspeicher MP seine gespeicherten

kommenden Befehl hin die von dem Schlüssel- Ziffern zu dem Schlüsselgenerator ab, so daß er

generator kommenden Signale aufnehmen kann, 50 aus dem Zustand P/ in den Zustand O geht,

welche den Zuständen der Schaltungen des Schlüssel- Der Schlüsselgenerator CL geht vom Zustand O

generators entsprechen. in den Zustand P₁ ¹. Der Kurzzeitspeicher MT bleibt

Er ist seinerseits mit dem Speicher MP so ver- in Ruhe. Zum Zeitpunkt 3 gibt der Kurzzeitspei-

bunden, daß er auf einen vom Taktgeber HO korn- eher MT die gespeicherten Ziffern zu dem Dauer-

menden Befehl hin die Signale, die er vom Schlüssel- 55 speicher AfP ab. Er geht also vom Zustand P₂ ¹ in

generator empfangen hat, zu dem Speicher MP über- den Zustand O. Der Dauerspeicher MP geht vom

trägt. Schließlich ist der Speicher MP so mit dem Zustand O in den Zustand P₂ ¹.

Schlüsselgenerator verbunden, daß er wiederum auf In diesem Augenblick befinden sich also die drei

einen vom Taktgeber HO kommenden Befehl hin Organe ATP, CL, MT in den folgenden Zuständen:

die Signale, die er vom Schlüsselgenerator empfangen 60

hat, zu dem Speicher AfP überträgt. Schließlich ist AfP — P₂ ¹,

der Speicher AfP so mit dem Schlüsselgenerator ver- CL-P¹

bunden, daß er wiederum auf einen vom Taktgeber HO ''

kommenden Befehl hin die darin gespeicherten Signale MT — O .

zu dem Schlüsselgenerator überträgt. 65

Die Wirkungsweise dieser Anordnung wird ver- Der Taktgeber HO gibt dann dem Taktgeber HOR ständlich, wenn man bemerkt, daß der Schlüssel- den Befehl, zu dem Schlüsselgenerator einen Steuergenerator die Rolle eines Speichers spielen kann. impuls abzugeben, und er liefert zu den Umschal-

tern COMl und COM2 den Befehl, sich auf den Kanal 1 einzustellen.

Der Schlüsselgenerator CL läuft an und liefert die Ziffernfolge Pf, die zur Chiffrierung des Buchstabens^², d. h. des zweiten Buchstabens des Kanals 1 erforderlieh ist. Es ist zu bemerken, daß die Speicherung des Zustands Pl notwendig war, weil der Schlüsselgenerator CL nur vom Zustand P₁ ¹ aus den reproduzierbaren Schlüsselbuchstaben Pf in dem die Buchstaben des Kanals 1 empfangenden Empfänger bilden kann.

Der chiffrierte Buchstabe Ef wird über die auf den Kanal 1 eingestellten Umschalter übertragen.

Die Anordnung befindet sich dann in einem neuen Zustand, der einem neuen Zeitpunkt 0 entspricht, und die Operationen wiederholen sich in der in Fig. 3 dargestellten Weise.

F i g. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Speicherschaltungen MP und MT für eine einzige Kippschaltung des Schlüsselgenerators.

Von dem Schlüsselgenerator CL ist in dieser Darstellung nur der erste Transistor T einer Kippschaltung dargestellt. Der Dauerspeicher MP besteht aus einer einzigen Kippschaltung, die nicht im einzelnen dargestellt ist. Der Kurzzeitspeicher MT besteht aus einer einfachen Kapazität C₁.

Eine Diode D ist einerseits mit dem Kollektor des Transistors T und andererseits mit einem Punkt A verbunden. Der Kollektor C ist ferner über einen Widerstand R₃ an eine negative Spannungsquelle angeschlossen, wobei die Durchlaßrichtung der Diode von A zum Transistor T geht. Der Kollektor des Transistors T ist negativ vorgespannt, wenn der Transistor T gesperrt ist.

Der Punkt A ist mit dem Ausgang des Dauer-Speichers MP über eine Kapazität C₂ und mit dem Eingang des Dauerspeichers MP über einen Widerstand R₂ verbunden. Ein an die Klemme A angeschlossener Widerstand R₁ ist mit einer Quelle positiver Impulse verbunden, und die freie Klemme des Kondensators C₁ empfängt ein Steuersignal. Der Dauerspeicher MP besitzt ebenfalls einen Steuereingang, welcher seine Rückstellung auf Null ermöglicht. Die Anordnung wird von dem Taktgeber HO gesteuert.

Der Betrieb dieser Anordnung läuft in der zuvor angegebenen Weise in mehreren Zeiten ab. Der Transistor T besitzt einen Zustand 1, in welchem sein Kollektorpotential positiv ist, und einen Zustand 0, der durch ein negatives Kollektorpotential gekennzeichnet ist.

Es soll nun untersucht werden, wie die Information von dem Schlüsselgenerator (Transistor T) zu dem Kurzzeitspeicher MT, von dem Kurzzeitspeicher MT zu dem Dauerspeicher MP und schließlich von dem Dauerspeicher MP zu dem Schlüsselgenerator übertragen wird, wobei alle Operationen den zuvor beschriebenen Zweck haben.

a) Übertragung der Information vom Schlüsselgenerator zum Kurzzeitspeicher MT

Es gibt zwei Möglichkeiten: Der Transistor kann sich entweder im Zustand 1 oder im Zustand 0 befinden.

Es sei zunächst angenommen, daß er sich im Zustand 1 befindet. An den Punkt A wird ein Spannungsimpuls angelegt. Der Punkt A wird positiv, aber noch nicht so weit, daß die Diode D stromführend wird (Punkt A weniger positiv als Punkt C). Der Kurzzeitspeicher MT lädt sich über die Widerstände R₁ und R₂ auf. Diese Tatsache enthält die Information, daß der Punkt A auf ein positives Potential gebracht werden konnte, ohne daß die Diode D stromführend wurde. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß der Kondensator C₁ die Information 1 speichert.

Wenn sich der Transistor T im Zustand 0 befindet, ist sein Kollektor negativ. Das Potential des Punktes A kann dann nicht positiv werden, da die Diode D stromführend wird, und der Kondensator C₁ wird nicht aufgeladen.

b) Übertragung der Information vom Kurzzeitspeicher MT in den Dauerspeicher MP

An die freie Klemme des Kondensators C₁ wird ein positiver Impuls angelegt. Wenn der Kondensator geladen war, ruft dieser Impuls einen ausreichend starken positiven Impuls am Eingang des Dauerspeichers MP hervor, um den Dauerspeicher MP in den Zustand 1 zu bringen. Der Kondensator C₁ entlädt sich.

Im entgegengesetzten Fall kann der Impuls am Eingang des Dauerspeichers MP keinen Impuls ausreichender Amplitude hervorrufen, um den Zustand des Speichers MP zu ändern.

c) Übertragung der Information vom Dauerspeicher MP in den Schlüsselgenerator CL (Transistor T)

Zum Steuereingang des Dauerspeichers MP wird ein positiver Impuls übertragen. Dieser Impuls stellt den Dauerspeicher MP in den Zustand 0 zurück, falls er sich im Zustand 1 befand, und er läßt ihn im Zustand 0, wenn er diesen bereits innehatte.

Im ersten Fall gibt der Dauerspeicher MP einen starken positiven Impuls ab, wodurch die Diode D stromführend wird, so daß ein positives Potential an den Transistor Γ angelegt wird, durch das die Kippschaltung in den Zustand 1 gebracht wird. Während dieser kurzen Zeit versucht sich der Kondensator C₁ auf Grund des am Punkt A vorhandenen positiven Potentials aufzuladen. Diese Aufladung wird aber durch das Vorhandensein der Widerstände R₁ und R₂ verhindert, weil diese die Zeitkonstante zu groß machen.

Im zweiten Fall geschieht nichts.

Dieser Speicher besitzt also die folgenden Merkmale:

Es gibt nur eine einzige Leitung und eine Diode zwischen dem Schlüsselgenerator und den beiden Speichern. Eine solche Verbindung ermöglicht die Verwendung einer Diode D, die zwei Aufgaben hat:

a) Austausch der Informationen zwischen dem Schlüsselgenerator und dem Kurzzeitspeicher einerseits und zwischen dem Dauerspeicher und dem Schlüsselgenerator andererseits;

b) Isolierung des Schlüsselgenerators von den kapazitiven Kopplungen zwischen den Zählerstufen des Schlüsselgenerators und den Speichern MT und MP.

Der Unterschied der Zeitkonstanten für die Kondensatoren C₁ und C₂ (Ri für C₂ und R₁ + R₂ für C₁) verhindert jede Rückwirkung des Dauerspeichers MP

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auf den Kurzzeitspeicher MT. Dadurch wird es möglich, den Kurzzeitspeicher MT aus einem einfachen Kondensator zu bilden. Die Anordnung enthält so viele Schaltungen der in Fig. 4 dargestellten Art, wie Kippschaltungen im Schlüsselgenerator vorhanden sind. Die Speicheranordnung MT, MP ist also hinsichtlich der aktiven Schaltungselemente auf eine Gruppe von Kippschaltungen beschränkt.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Übertragungsanordnung zur gleichzeitigen Chiffrierung eines Übertragungskanals und zur Dechiffrierung oder Chiffrierung eines zweiten Übertragungskanals mit einem Taktgeber, einem Schlüsselgenerator und einer Chiffrier- und De-Chiffrieranordnung, welche beim Empfang des Schlüsselsymbols und des zu chiffrierenden Buchstabens an ihren Eingängen den chiffrierten Buchstaben an ihrem Ausgang abgibt, während sie beim Empfang des Schlüsselsymbols und des chiffrierten Buchstabens an ihren Eingängen den Klarbuchstaben an ihrem Ausgang abgibt, gekennzeichnet durch einen Kurzzeitspeicher, der mit dem Schlüsselgenerator so verbunden ist, daß er von diesem während einer sehr kurzen Zeit die Zifferngruppe empfängt, welche den Zustand der Schaltungen des Schlüsselgenerators für das letzte von ihm erzeugte Schlüsselsymbol darstellt, einen Dauerspeicher, der mit dem Kurzzeitspeicher so verbunden ist, daß er diese Zifferngruppe während der Telegraphieübertragungszeit speichert, und der seinerseits mit dem Schlüsselgenerator verbunden ist, zwei Umschalter, welche die Chiffrieranordnung abwechselnd mit dem einen oder mit dem anderen Übertragungskanal verbinden, und einen Taktgeber zur Steuerung des Betriebs der Anordnung.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlüsselgenerator eine Gruppe von Zählern enthält, die über logische Schaltungen verbunden sind, welche von einem Hilfstaktgeber gesteuert werden.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzzeitspeicher eine einfache Gruppe von Kapazitäten ist und daß der Dauerspeicher eine Gruppe von Kippschaltungen enthält, welche den Kippschaltungen des Schlüsselgenerators entsprechen.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Dauerspeicher und dem Kurzzeitspeicher gebildete Anordnung, die einer Kippschaltung des Schlüsselgenerators entspricht, mit dieser Kippschaltung über einen einzigen Leiter verbunden ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die einzige Leitung eine Diode eingefügt ist, welche die Übertragung der Informationen von dem Dauerspeicher zu dem Schlüsselgenerator und von dem Schlüsselgenerator zu dem Kurzzeitspeicher ermöglicht.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfskapazität, deren Ladezeitkonstante kleiner als diejenige des Kurzzeitspeichers ist, direkt zwischen der Diode und dem Dauerspeicher angeschlossen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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