DE1257843B - Einrichtung zur Erzeugung von Schluesselimpulsfolgen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H03k

H04k;G09c
Deutsche Kl.: 21 al -36/20

Nummer: 1257 843

Aktenzeichen: G 36650 VIII a/21 al

Anmeldetag: 17. Dezember 1962

Auslegetag: 4. Januar 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erzeugung von langperiodigen, reproduzierbaren Schlüsselimpulsfolgen mit einer binären Zählkette, mindestens einem Schieberegister, Torschaltungen und einer Anzahl Koinzidenzdetektoren. Derartige Schaltungen bilden Bestandteile von Schlüsselimpulsgeneratoren. Schlüsselimpulsgeneratoren finden Verwendung bei der Verschlüsselung von Nachrichten, insbesondere von Nachrichten, die in Form von Impulsen übertragen werden.

Bei der Verschlüsselung solcher Nachrichten werden die einzelnen Impulse (oder Impulskombinationen) zunächst beim Sender mit einer mögliehst regellosen Folge entsprechender Impulse (oder Impulskombinationen), den sogenannten Schlüsselimpulsen (bzw. Schlüsselimpulskombinationen) gemischt und in Form der durch die Mischung erhaltenen neuen Impulse übertragen. Empfangsseitig erfolgt die Wiederherstellung der ursprünglichen Nachricht mit Hilfe einer zweiten identischen Folge von Schlüsselimpulsen. Diese Schlüsselimpulsfolgen müssen beim Sender und Empfänger in identischer Form erzeugt werden. Zu diesem Zweck dienen die bei Sender und Empfänger befindlichen identischen Schlüsselimpulsgeneratoren.

Die Schlüsselimpulsfolgen (Schlüsselimpulsprogramm) und damit auch der Schlüsselimpulsgenerator selbst müssen bestimmten Forderungen genügen, damit eine Entzifferung der Nachricht durch Unbefugte auf dem Übermittlungsweg mit Sicherheit ausgeschlossen ist. Zunächst einmal muß die Periodenlänge der Schlüsselimpulsfolge, d. h. also die Zeitdauer, innerhalb derer sich die Schlüsselimpulsfolge nicht wiederholt, genügend groß sein, damit ein Abspielen der gesamten Schlüsselimpulsfolge auch mit schnellsten elektronischen Mitteln nicht in nützlicher Frist möglich ist. Weiterhin soll die Verteilung der Impulse innerhalb der Schlüsselimpulsfolge soweit als irgend möglich zufallsmäßig (statistisch) sein. Die Schlüsselimpulsfolge muß ferner nach derart kornplexen Regeln zustande kommen, daß aus deren Kenntnis nicht auf den Zustand der einzelnen Schaltungsglieder der Schlüsselimpulsgeneratoren rückgeschlossen werden kann. Darüber hinaus müssen die Schlüsselimpulsfolgen reproduzierbar sein, d. h., für einen bestimmten Anfangszustand eines Schlüsselimpulsgenerators soll eine ganz bestimmte eindeutige Impulsfolge entstehen.

Systeme zur Herstellung solcher Schlüsselimpulsfolgen sind an sich bekannt, beschränken sich jedoch zumeist nur auf die Herstellung sehr langer Periodenlängen, während die bei der Bildung der Schlüssel- Einrichtung zur Erzeugung von
Schlüsselimpulsfolgen

Anmelder:

Gretag Aktiengesellschaft, Regensdorf (Schweiz)

Vertreter:

Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. W. J. Berg
und Dipl.-Ing. O. Stapf, Patentanwälte,
8000 München 2, Hilblestr. 20

Als Erfinder benannt:

Kurt Ehrat, Zürich (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 10. Januar 1962 (246)

Impulsfolgen angewandten Gesetze zu wenig komplex sind, als daß ein Entschlüsseln der Nachrichten durch einen mit modernsten Mitteln ausgerüsteten Unbefugten auch bei Unkenntnis einer vollständigen Schlüsselimpulsperiode mit Sicherheit ausgeschlossen werden könnte.

Die Erfindung hat die Aufgabe, ein System zu schaffen, welches bei relativ geringem Aufwand langperiodige, reproduzierbare Schlüsselimpulsfolgen liefert, deren Bildungsgesetze derart komplex sind, und welches derart viele, voneinander unabhängige Parameter aufweist, daß ein unbefugtes Entschlüsseln auch bei Empfang einer noch so langen Nachricht verunmöglicht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art die Koinzidenzdetektoren so mit den anderen Gliedern der Schaltung verbunden sind, daß bei Koinzidenz der Schaltzustände von zwei beliebig ausgewählten Gliedern der Zählkette und des Schieberegisters am Ausgang des Koinzidenzdetektors ein Schaltimpuls abgegeben wird, und daß verschieden große Gruppen von Koinzidenzdetektoren durch die Torschaltungen so zusammengefaßt sind, daß an den Ausgängen der Torschaltungen jeweils bei gleichzeitiger Abgabe von Schaltimpulsen durch sämtliche zu der betreffenden Gruppe gehörigen Koinzidenzdetektoren ebenfalls ein Schaltimpuls erscheint, und daß weiter die Ausgänge der Torschaltungen mit einzelnen

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Gliedern der Zählkette über »Und«-Tore verbunden impulse TI gesteuert werden, welche von einem nicht sind und unter Zwischenschaltung von Mischern auf dargestellten Taktgeber erzeugt werden und welche die Eingänge einzelner Glieder des Schieberegisters über den Ubertragungskanal übertragen werden. Die derart einwirken, daß die Mischer dann den Informa- Schlüsselimpulsgeneratoren bestehen im wesentlichen tionsinhalt je eines Gliedes der Zählkette mit der 5 aus je einer Zählwerkschaltung ZWS und einer Information je eines Gliedes des Schieberegisters mi- Misch- und RechenschaltungMRS. Vorteilhafterweise sehen und'■ das Gemisch an das nächste· Glied des wird dabei eine eingangs erwähnte negativzählwerk-Schieberegisters -weitergeben, wenn der Schaltzustand artige Zählkette verwendet, da bei dieser die Bedineines Zählkettengliedes mit dem Schaltzustand' des gung erfüllt ist, daß »0« und »1« Impulse mit nahezu Ausganges der eöfsf rechenden Torschaltung über- io gleicher Häufigkeit schon über kurze Perioden aufeinstimmt, treten. Eine einfache Art von Misch- und Rechen-Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung schaltung sowie deren Zusammenwirken mit der werden als Mischer vorteilhaft sogenannte Modulo-2- Zählwerkschaltung soll nun an Hand von F i g. 2

Addierstufen verwendet. An Stelle solcher Modulo-2 beschrieben werden.

Addierstufen können aber auch die aus der logischen 15 Die Zählwerkschaltung ZWS besteht aus den Technik bekannten »Und«- und »Oder«-Tore benutzt η Zählkettengliedern Z₁, Z₂, Z₃ ... Z_n. Jedes Zählwerden, wobei man^ofyöiteilhafterweise jeweils gleich kettenglied besitzt einen Ausgang E^ E₂, E_s . ..E_n, viel »Und«- wie »Oder«-Tore einsetzt. In beiden welche als Eingänge für die Misch-und Rechenschal-Fällen, also sowohl bei der Verwendung von Mo- rung MRS dienen. Jeder dieser Eingänge E₁, E₂ ...E_n dulo-2-Addierstufen als auch bei Verwendung glei- 20 kann die Zustände »0« oder »1« annehmen. Vorteilcher Stückzahlen von »Und«- und »Oder«-Tpren, : hafterweise werden binäre Zählwerkschaltungen verbleibt die durchschnittliche Häufigkeit des Auftretens wendet, welche die negativzählwerkartige Wirkungsvon »0« und »!«.angenähertunverändert. Verwendet weise aufweisen. Bei einer solchen als Zählkette ausman zudem eine negativzählwerkartige Zählkette, bei gebildeten Zählwerkschaltung wechselt von Zählwelcher die Ausgänge einer binären Zählkette mittels 35 schritt zu Zählschritt der Schaltzustand praktisch Mischschaltungen ; so .vzusammengeschaltet werden, aller Glieder der Zählkette. Weiterhin kehrt die Zähldaß von Zählschritt zu Zählschritt der Schaltzustand kette erst nach Durchlaufen aller möglichen Stellungsim Mittel der Hälfte aller Glieder der Zählkette kombinationen in ihren Ausgangszustand zurück, wechselt und die Zählkette erst nach Durchlaufen Der Zählvorgang wird durch die Taktimpulse TI

aller möglichen Stellungskombinationen . in ihrem 30 gesteuert, beispielsweise so, daß jeder Taktimpuls Ausgangszustand zurückkehrt, und bei welcher folg- einen Zählschritt auslöst. Die Ausgänge E₁, E₂, E₃ lieh die Häufigkeit des, Auftretens von »0« und »1« bis E_n der Zählwerkschaltung werden in der Mischnahezu gleich groß ist, so wird diese Häufigkeitsver- und Rechenschaltung MRS auf die Eingangstorschalteilung durch die Mischer im Durchschnitt nicht ver- tungen TE₁, TE₂, TE₃ bis TE_n geführt. Die zweiten ändert. '35 Eingänge dieser Torschaltungen werden aus einem

Die Erfindung- soH'nun an Hand der Figuren erläu- . Schaltverteiler SF zugeführt. Die Ausgänge der Tortert werden. Es zeigt ... - schaltungen sind zu Mischern MS₁, MS₂, MS_S bis MS_n

Fig. 1 das Blockschema einer Nachrichtenüber- geführt. Diese Mischer sind beispielsweise Modulo-2-tragungsanlage mit automatischer Verschlüsselung Addierstufen, welche gemäß Fig. 7 ausgeführt sein und Entschlüsselung, .40 können. Die Mischer sind in eine Schieberegisterkette

F i g. 2 eine einfache Ausführungsform zur Erläu-τ ,_;. mit den Schieberegistergliedern SR₁, SR₂, SR₃ bis SR_n terung der erfindungsgemäßen Misch- und Rechen- eingeschaltet, und zwar im wesentlichen so, daß sich schaltung und jeweils zwischen zwei Schieberegistergliedern ein Mi-

F i g. 3 das Grundschema der erfindungsgemäßen scher befindet. Durch die Taktimpulse TI, welche als Misch- und Rechenschaltung; 45 Schiebeimpulse wirken, wird die Information der

F i g. 4 zeigt eine' reduzierte Schaltung analog . Schieberegisterglieder im Sinne des Pfeiles 21 (dar-F i g. 3 zur Erläuterung des Schaltungsablaufs; stellungsgemäß nach rechts) verschoben, und zwar pro

Fig. 5 zeigt eine erweiterte Ausführungsform der Taktimpuls jeweils von einem Schieberegisterglied in erfindungsgemäßen Schaltung nach Fig. 3; das zunächst rechts danebenliegende. Die gescho-

F i g. 6 und 7 zeigen zwei Schaltungsdetails, und 50 bene Information wird dabei während der Schiebung zwar Fig. 6 einen Koinzidenzdetektor und Fig. 7 im MischerMS₁, MS₂ ...bzw. MS_n mit der am Auseine Modulo-2-Addierstufe. gang des Tores TE₁, TE₂... bzw. TE_n befindlichen In Fig. 1 gelangen die vom Sender 11 ausgesand- Information gemischt, und die Mischung gelangt auf ten Klarnachrichtenimpulse ZIP (Klar-Impuls-Pro- das jeweils benachbarte rechte Schieberegisterglied, gramm) in die Modulo-2-Addierstufe 12, wo sie mit 55 Am rechten Ende, also am Ausgang der Schiebeder Schlüsselimpulsfolge SIP des SchlüsseHmpuls- registerkette, ist die Untersetzungsschaltung U angegenerators SG₁ gemischt werden und das Gemisch, schaltet. Diese besteht beispielsweise aus einer nordas chiffrierte Impulsprogramm CIP, zum Empfänger malen Flip-Flop-Untersetzerstufe, wobei die Inforübermittelt wird, wo' es in der Modulo-2-Addierstufe mation von deren Ausgang 22 in der Modulo-2-Admit der Schlüsselimpulsfolge SIP des Schlüssel- 60 dierstufe MU mit der Information des Ausgangs der impulsgenerators SG₂" gemischt wird, worauf das wie- Schieberegisterkette gemischt wird und über die Leidergewonnene Klarimpulsprogramm KIP dem Nach- rung 23 auf den Eingang der Schieberegisterkette zurichtenempfanger 14 angeführt wird. Da die Schlüs- rückgeführt wird. Gleichzeitig wird das Jjnpulsproselimpulsfolge eine-\ stets, wechselnde Folge von gramm der Leitung 23 hinausgeführt als Schlüssel-Schlüsselimpulsen darstellt, ist ein Gleichlauf (Syn- 65 impulsprogramm SIP.

chronisieruhg) der sendeseitigen und empfangsseiti- Die Wirkungsweise der Schaltung gemäß Fig. 2

gen SchlüsseHmpulsgeneratoren SG₁ bzw. SG₂ erfor- ist wie folgt. Wegen der Anwendung des Binärsystems derlich. Dieser Gleichlauf kann z. B. durch Takt- können die Schaltzustände der einzelnen Glieder der

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Zählkette sowie der einzelnen Schieberegisterglieder schiedene Schaltzustände, so tritt am Ausgang AD nur entweder »0« oder »1« sein. Diese Schaltzustände Schaltzustand »0« auf. Die Koinzidenz der Schaltkönnen im Rhythmus der Taktimpulse TI verändert zustände der beiden Eingänge wird also durch eine werden, welche einerseits die Zählung in der Zähl- Eins am Ausgang AD markiert,
kette von Zählschritt zu Zählschritt vorschieben und 5 In F i g. 3 ist jeweils der Schaltzustand eines_; andererseits das Schieben der Schaltzustände in der Schieberegistergliedes mit demjenigen eines Zählket-Schieberegisterkette, d. h. also das Verschieben des tengliedes verglichen, und die Koinzidenzanzeige Schaltzustandes eines Schieberegistergliedes auf das wird den Torschaltungen TD₁ bis TD_n zugeführt, zunächst rechts davon liegende Schieberegisterglied Eine Ausnahme bildet nur der Koinzidenzdetektor für einen Taktimpuls besorgen. Mit Hilfe der Mischer io KD_n, welcher hier Koinzidenzen zwischen dem MS₁, MS₂, MS₃ bis MS_n können die Schaltzustände Schaltzustand des Schieberegistergliedes SR₂ mit dem der Zählkettenglieder über die Tore TE₁, TE₂ bis Schieberegisterglied SR_n feststellt. Die Torschaltung TjE_n mit denjenigen der Schieberegisterglieder ge- TD₁ wird durchlässig, wenn an ihrem Eingang Schaltmischt werden. Eine Mischung erfolgt jeweils dann, zustand »1« auftritt, d. h. also, wenn der Koinzidenzwenn die ersten Eingänge der Eingangstore TE₁, TE₂ 15 detektor KD₁ am Ausgang eine Eins abgibt, was der bis TE_n geöffnet sind, d. h. jeweils dann, wenn diese Fall ist, wenn das Schieberegisterglied SR₁ und Zählersten Eingänge in den Schaltzustand»!« gebracht kettengliedZ₁ gleichen Schaltzustand (Koinzidenz) sind. Die Steuerung dieser ersten Eingänge geschieht aufweisen. Die Torschaltung TD₂ ist geöffnet, wenn durch den Schaltverteiler SV, welcher seinerseits gleichzeitig KD₁ und KD₂ auf Koinzidenz steht, d. h. durch irgendwelche Schaltkriterien angesteuert wird, 20 also, daß gleichzeitig Z₁ und SR₁ einerseits sowie Z₂ welche durch die Pfeile 24 angedeutet sind. Die und SR₂ andererseits in Koinzidenz sein müssen. Schaltung kann beispielsweise so wirken, daß zeit- Analog müssen bei der Torschaltung TD₃ gleichzeiweise sämtliche Eingangstore TE₁, TE₂ bis TE_n tig drei Koinzidenzen, bei der Torschaltung TD₁ gleichzeitig geöffnet sind, so daß also in diesem Zeit- gleichzeitig vier Koinzidenzen und bei der Torschalmoment die Schaltzustände sämtlicher Zählketten- 25 tung TD_n gleichzeitig fünf Koinzidenzen erfüllt sein, glieder gleichzeitig mit denjenigen der Schieberegister- um deren Ausgänge in Schaltzustand »1« zu versetglieder gemischt werden, oder daß nur einzelne Ein- zen. Die Ausgänge 31 bis 35 der Torschaltung TD₁ gangstore geöffnet sind, so daß auch nur einzelne bis TD_n wirken als erste Eingänge der Eingangstor-Schaltzustände von Zählkettengliedern mit Schalt- schaltungen TE₁, TE₂ bis TE_n. In der in F i g. 3 darzuständen der Schieberegisterglieder gemischt werden. 30 gestellten Ausführungsform hat die Koinzidenzdetek-

Die Untersetzerstufe U besitzt ebenfalls zwei mög- torschaltung die Wirkung, daß der Zustand des Zählliche Schaltzustände »0« oder »1« und wechselt ihren kettengliedes Z₁ jeweils dann über das Tor TE₁ und Schaltzustand jeweils dann, wenn auf den Eingang den MischerMS₁ in das Glieds^ der Schiebe-25 der Schaltzustand »1« eintrifft. Es findet in dieser registerkette eingemischt wird, wenn Z₁ und SR₁ in Untersetzerstufe eine laufende Aufsummierung ohne 35 Koinzidenz sind, daß ferner jeweils dann der Schaltübertrag statt. Der Ausgang 22 der Untersetzer- zustand des Zählkettengliedes Z₂ in die Schiebestufe U wird in der Modulo-2-Addierstufe MU mit registerkette eingemischt wird (über TE₂, MS₂), wenn dem jeweiligen Schaltzustand des Ausgangs rechts gleichzeitig Z₁ und SR₁ sowie Z₂ und SR₂ koinzident der Schieberegisterkette gemischt, wodurch auf der sind, daß ferner jeweils dann der Schaltzustand des Leitung 23 eine von diesem Ausgang völlig abwei- 40 Zählkettengliedes Z₃ in die Schieberegisterkette über chende Impulsfolge entsteht, welche einerseits als TE₃, MS₃ eingemischt wird, wenn gleichzeitig Z₁ und Schlüsselimpulsfolge SIP abgegeben wird und ande- SR₁ sowie Z₂ und SR₂ sowie Z₃ und SR₃ koinzident rerseits über den Mischer MS₁ dem ersten Schiebe- sind usw. Es sind also Gruppen von Koinzidenzdetekregisterglied SR₁ zugeführt wird. Die Untersetzer- toren von verschiedener Gruppengröße (eins, zwei, stufe U zusammen mit der Modulo-2-Addierstufe 45 drei Detektoren usw.) zusammengefaßt, wobei über die MU bewirkt einerseits eine zusätzliche Komplizie- Torschaltungen TD₁ bis TD_n jeweils dann ein Schaltrung der Schlüsselimpulsfolge und verhindert ande- Vorgang, d. h. das Einmischen eines Schaltzustandes rerseits, daß aus der Schlüsselimpulsfolge auf die eines Zählkettengliedes in die Schieberegisterkette Schaltzustände der einzelnen Schieberegisterglieder ausgelöst wird, wenn sämtliche Koinzidenzdetektoren geschlossen werden könnte. 50 der betreffenden Gruppe gleichzeitig Koinzidenz auf-

Die Schaltung von Fig. 3 ist ähnlich aufgebaut weisen. Da die Gruppen der Koinzidenzdetektoren wie diejenige der Fig. 2 und stellt das Grund- verschiedene Größen aufweisen (ein, zwei, drei, vier schema der erfindungsgemäßen Misch- und Rechen- usw. Koinzidenzdetektoren), ist die Häufigkeit dieser schaltung dar. Zusätzlich zu Fig. 2 ist hier jedoch so ausgelösten Schaltvorgänge auch verschieden. Beieine Koinzidenzdetektorschaltung KDS vorgesehen. 55 spielsweise wäre bei völlig zufallsmäßiger Verteilung Diese Schaltung besteht einerseits aus den Koinzi- der Schaltzustände in den Gliedern der Zählkette denzdetektoren KD₁, KD₂, KD₃ bis KD_n und ande- sowie in den Gliedern des Schieberegisters die durchrerseits aus den Torschaftungen TD₁, TD₂, TD₃ bis schnittliche Häufigkeit der Koinzidenz zwischen Z₁ TD_n. Die Schaltung eines einzelnen Koinzidenzdetek- und SR₁ gleich V2 (50 ⁰Io). Ebenso natürlich die tors ist beispielsweise in F i g. 6 angegeben, und die 60 durchschnittliche Häufigkeit der Koinzidenz zwischen Wirkungsweise eines solchen Koinzidenzdetektors ist Z₂ und SR₂ oder zwischen Z₃ und SR_S; die durchwie folgt: schnittliche Häufigkeit der gleichzeitigen Koinzidenz

Haben die beiden Eingänge ED₁ und ED₂ (Ein- zwischen Z₁ und SR₁ einerseits und Z₂ und SR₂

gangspfeile) den gleichen Schaltzustand, d. h. also anderseits beträgt jedoch 1: 2², und die durchschnitt-

beide Eingänge Schaltzustand »1« oder beide Ein- 65 liehe Häufigkeit der gleichzeitigen Koinzidenz zwi-

gänge Schaltzustand »0«, so tritt am Ausgang AD sehen Z₁, SR₁ sowie Z₂ mit SR₂ und Z₃ mit SR₃ be-

des Koinzidenzdetektors Schaltzustand »1« auf. Ha- trägt 1: 2^S usw. Die gleichzeitige Koinzidenz einer

ben die beiden Eingänge ED₁ und ED₂ jedoch ver- Gruppe mit drei Koinzidenzdetektoren ist viermal

weniger häufig als diejenige mit nur einem Koinzidenzdetektor. Die Sehaltvorgänge, welche durch die Ausgänge der Tore TD₁, TD₂ bis TD_n (Linien 31, 32, 33, 34, 35) ausgelöst werden, haben somit durchschnittlich sehr verschiedene Häufigkeit. Die Koinzidenzdetektorschaltung ist eine Rüekkopplungsschaltung, welche die Komplexität der Schlüsselimpulsfolge ganz wesentlich erhöht. Über die Zuleitung SO zum Schaltverteiler können gleichzeitig sämtliche Sehaltzustände der Zählkettenglieder in die Schieberegisterkette eingemischt werden.

Es ist leicht ersichtlich, daß die so gewonnene Schlüsselimpulsfolge SIP nach sehr komplexen Regeln entstanden ist und daß ferner durch die Verwendung einer negativzählwerkartigen Kette zusammen mit Modulo-2-Addierstufen eine gleich große Wahrscheinlichkeit des Auftretens der Sehaltzustände »0« oder »1« und damit eine sehr gut angenähert zufallsmäßige Impuls verteilung (»0« oder »1«) erzielt wird. Schließlich kann durch diese Schaltung sowie durch Verwendung einer genügend großen Gliederzahl der Zählkette eine sehr lange Ablaufperiode der SchlüsseUmpulsfolge erzielt werden.

Die Schaltung von Fig. 4 hat ähnlichen Aufbau und Wirkungsweise wie diejenige von Fig. 3. An Hand von F i g. 4 soll als Beispiel der Schaltungsablauf über mehrere Taktimpulse sowie die Erzeugung einer Schlüsselimpulsfolge gezeigt werden. Der Einfachheit halber ist hier die Zahl der Zählkettenglieder sowie der Schieberegisterglieder auf vier beschränkt (was für die praktische Anwendung zu wenig wäre), Der Schaltungsablauf läßt sich nach den Regeln der lpgischen Schaltungen leicht ermitteln und ist in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	TI	11	1213 1415	0	X	0	16	1718	X
	O	1	O	1	Q	1	O	1	O	10	0	' r-l	0	X	X	X	0	X
Zx	O	1	1	O	O	1	1	O	O	1	1	0	1	0	0	0	0	X
	O	1	1	O	1	O	O	1	O	1	1	0	0	X	0	X	0	X
ζ	O	1	1	O	1	O	1	O	X	T-I"	0	1	X	1	0	X	0	X
zl	O	O	O	O	O	1	1	O	1	0	0	X	X	X	X	0	0	0
SR1	O	O	O	O	O	O	1	1	O	1	1	0	0	τ—Ι	X	0	Q	0
SR2	O	O	O	O	O	1	O	1	1	1	Q	0	r-l	0	0	X	0	0
SR3	O	O	O	1	O	1	1	Q	r-l	0	0	0	0	X	r-l	X	X	X
a	1	O	1	O	X	X	O	O	O	1	1	1	0	X	X	0	T-)	Q
KD1	r-t	O	O	X	r-l	O	1	Q	1	1	1	r-l	0	0	0	X	X	0
KD2	1	O	O	1	O	O	1	1	O	X	0	1	0	0	1	X	X	0
KD,	1	O	O	O	O	O	O	1	1	0	1	0	0	X	X	X	0	X
KDi	1	O	1	O	r-l	r-l	O	O	O	0	1	X	Q	X	X	0	X	0
TD1	1	O	O	O	1	O	O	O	O	1	1	1	0	0	0	0	T-I	0
TD2	1	O	O	O	O	O	O	O	O	1	0	r-l	0	0	0	0	X	0
TD^	1	O	O	O	O	O	O	O	O	0	0	0	0	0	0	0	X	0
TD\	O	O	O	O	O	O	O	O	O	0	0	0	0	0	0	0	0	0
TE1	O	O	O	O	O	O	O	O	O	0	0	0	0	0	0	0	0	0
TE2	O	O	O	O	1	O	O	O	O	0	1	0	0	X	0	0	0	X
TEl	O	O	r-l	O	1	O	O	O	O	1	0	r-l	0	0	0	0	0	0
TE\	O	O	O	1	1	O	1	1	O	0	1	1	X	0	0	X	0	0
U	O	Q	O	O	1	r-l	O	r-l	1	1	1	r-l		0	T-I
SIP									0

In dieser Tabelle sind die Schaltzustände an den Ausgängen der einzelnen Schaltglieder mit »0« oder »1« markiert. Die Taktimpulse TI, welche die Veränderung der Sehaltzustände herbeiführen, sind in der obersten Zeile schematisiert angegeben und von 1 bis 18 (zeitliche Reihenfolge) numeriert. Die Zählkettenglieder Z₁ bis Z₄, die Schieberegistergneaer SR₁ bis SR_A sowie die Untersetzerstufe U sind speichernde Schaltglieder, wogegen die Koinzidenzdetektoren KD₁ bis .KD₄, die Tore TE₁ bis TE₄ und die Tore TD₁ bis TD₄ nicht speichernd sind. Zu Beginn des in der Aufstellung als Beispiel aufgezeichneten Schaltungsablaufes stehen die Ausgänge der Zählkettenglieder Z₁ bis Z₄, der Schieberegisterglieder 5A₁ bis SR₄^ und der Untersetzerstufe U alle auf »0«, wot

ίο durch auch die Sehaltzustände der Ausgänge der übrigen Schaltungsglieder nach den Regeln der Logik festgelegt sind, nämlich die Ausgänge der Koinzidenzdetektoren KD₁ bis KD^ auf »1«, die Ausgänge der Tore TD₁ bis TD ₄ auf »1« und die Ausgänge der

Tore TjB₁ bis TIs₄ auf »0«, wodurch sich in der Schlüsselimpulsfolge SIP eine »0« ergibt. Alle diese Anfangszustände sind in der ersten Kolonne der Tabelle ersichtlich. Durch den ersten Taktimpuls wird einmal die Zählkette nach ihren eigenen Zählregeln geschaltet, alle Zählkettenglieder von »0« auf »1« und die Informationen im Schieberegister geschoben usw. Normalerweise wird jedoch für die Zwecke der Verschlüsselung nicht nur mit Schaltzuständen »0«, sondern mit beliebigen Kombinationen von Schaltzuständen begonnen werden.

Die Bildung eines Schlüsselimpulses (SIP) soll nun beispielsweise an Hand der F i g. 4 und der obigen Tabelle verfolgt werden. Der Ausgangsschaltzustand der Schaltung entspreche derjenigen nach dem achten Taktimpuls (Kolonne zwischen dem achten und neunten Taktimpuls der Aufstellung).

Hierbei ist also beispielsweise der Ausgang von Z₁ auf »0«, Z₂ auf »0«, Z₃ auf »0« und Z₄ auf »1«; der Ausgang von SR₁ auf »1«, SR₂ auf »0«, SR₃ auf

»1« und SR₄ auf »1«. Hieraus ergibt sich als Ausgang von KD₁ eine »Q« (weil zwischen Z₁ und SR₁ keine Koinzidenz besteht), als Ausgang von XD₂ eine »1« (weil zwischen Z₂ und SR₂ Koinzidenz besteht) usw. Die Ausgänge von TD₁ bis TD_i sowie von TE_x

bis TE₁ ergeben sich alle zu »0«, und wenn der Ausgang von U gleich »0« ist, ergibt sieh in der Schlüsselimpulsf olge SIP ein Zustand »1« (Mischung der Zustände von U und SR₁ in MU).
Durch den folgenden Taktimpuls (neunter Γ7) wird Z₁ von »0« auf »1«, Z₂ von »0« auf »1«, Z₃ von »0« auf »1« und Z₄ von »1« auf »0« umgeschaltet (Kolonne zwischen neunten und zehnten Taktimpuls der Tabelle). Der Schaltzustand von SR₁ wird unverändert (da TE₂ gleich »0«) nach SR₂ geschoben,

ebenso der Schaltzustand von SR₂ nach SR₃ (da TjE₃ gleich »0«). Der Schaltzustand von SR₄ (gleich »1«) wird in MU (gleich »0«) gemischt mit dem Zustand von U und TE₁ (gleich »0«) als »1« in SR₁ geschoben usw. Der Untersetzer U wechselt den Schaltzustand beim neunten Taktimpuls TI, da vorher der Ausgang von SR₁ »1« und somit das Tor TU durchlässig war. Dadurch wird der Ausgang von U gleich »1«, und da der Ausgang von SR± wiederum »1« ist, wird der Ausgang von MU gleich »0«, d. h., im Schlüsselimpulsprogramm SIP entsteht eine »0«.

In der gleichen Weise wird das weitere Sehlüsselimpulsprogramm gebildet.

Für das richtige Funktionieren der Schaltung sind noch einige nicht eingezeichnete Verzögerungsschaltungen erforderlich.

Das Schaltungsbeispiel der F i g. 5 ist wiederum ähnlich aufgebaut wie dasjenige von Fig. 3, weist jedoch einige Änderungen und Zusätze auf. So ist die

Torschaltung mit den Toren TD₁, TD₂, TD₃ bis TD_n der Koinzidenzdetektorschaltung in F i g. 3 ersetzt durch die Torschaltung mit den Toren TK₁, TK₂, TK₃, TK_A usw. Die Wirkungsweise dieser Torschaltung ist jedoch die gleiche wie diejenige der Fig. 3.

So gibt beispielsweise das Tor TK₁ einen Ausgangsimpuls (»1«), wenn der Koinzidenzdetektor KD₁₀ allein auf Koinzidenz steht. Das Tor TK₂ gibt einen Ausgangsimpuls, wenn zwei Koinzidenzdetektoren gleichzeitig (XD₉ und KD₁₀) Koinzidenz aufweisen; TK₃ gibt einen Ausgangsimpuls, wenn drei Koinzidenzdetektoren KD₈, KD₉ und KD₁₀ Koinzidenz aufweisen usw. Die Ausgänge der Tore der Koinzidenzschaltung gelangen über Odertore TO₁, TO₂, ΤΟ_Ά usw. auf die Eingangstore (als erste Eingänge) TE₁, TE₂, TE₃ usw., wo sie wiederum die Schaltvorgänge, nämlich das Einmischen der Schaltzustände der Zählkettenglieder in die Schieberegister steuern. Die meisten der gezeichneten Koinzidenzdetektoren stellten Koinzidenz zwischen je einem Zählkettenglied und einem Schieberegisterglied fest. Der Koinzidenzdetektor KD₁ dagegen stellt die Koinzidenz zwischen zwei Zählkettengliedern, nämlich Z₁ und Z₄ fest, wogegen die Koinzidenzdetektoren .KD₁₀ und KD_n Koinzidenz zwischen je zwei Schieberegistergliedern feststellen. Im Gegensatz zur Ausführungsform gemäß F i g. 3 sind in der F i g. 5 anstatt nur einer drei in sich abgeschlossene Schieberegisterketten vorgesehen. Die oberste Schieberegisterkette weist die Schieberegisterglieder SR₁, SR₁₁, SR₇, SR₁₀ auf und schließt sich über die Schaltung mit dem Untersetzer U₁ und dem Mischer MCZ₁ über MS₁. Die mittlere Schieberegisterkette mit den Schieberegistergliedern SR₂, SR₅, SR₈, SR₁₁ schließt sich über die Schaltung mit der Untersetzerstufe U₂ und dem Mischer MiZ₂. Die dritte Schieberegisterkette mit den Schieberegistergliedern SR₃, SR₆, SR_d und SR₁₂ schließt sich über die Schaltung mit der Untersetzerstufe U₃ und dem Mischer MfZ₃. Die Schlüsselimpulsfolge wird wiederum an den Ausgängen der Mischer MU₁, MU₂, MU₃ abgenommen (Ausgang SIP). Es sind also hier gleichzeitig drei Parallelausgänge von Schlüsselimpulsfolgen erhältlich.

Das Schaltungsbeispiel in F i g. 5 enthält außerdem eine Vertauscherschaltung VS mit Vertauschertoren TV₁, TV₂, TV₃, TV^, TV₅ und TV₆ sowie einem Untersetzer U₁. Der Untersetzer U₄, welcher beispielsweise eine Flip-Flop-Schaltung ist, hat zwei Ausgänge, wovon jeweils der eine auf »0« und der andere auf »1« steht. Durch jeden Eingangsimpuls auf dem Untersetzer CZ₄ werden die Schaltzustände der beiden Ausgänge vertauscht. Steht beispielsweise der rechte Ausgang des Untersetzers CZ₄ auf »1«, so sind die Vertauschertore TV₁, TV₃, TV₅ leitend, und das Schieberegisterglied SR₁ gibt seine Information beim Schieben weiter an SR₁, SR₂ an SR₅ und SR₃ an SR₆. Ist dagegen der linke Ausgang des Untersetzers U₁ auf »1«, so sind die Vertauschertore TV₂, TV₁, TV₆ leitend, und der Schaltzustand von SR₁ geht an SR₅, derjenige von SR₂ an SR₆ und derjenige von SR₃ an SR_A. Durch den Wechsel des Schaltzustandes im Untersetzer U₁ wird somit eine Vertauschung des Informationsflusses in den drei Schieberegisterketten erreicht. Die Steuerung des Untersetzers CZ₄ erfolgt durch einen Impuls am Ausgang des Tores TK₅ der Koinzidenzdetektorschaltung, d. h. also jeweils dann, wenn gleichzeitig KD₁₀, KD₉, KD₈, KD₇ und KD₆ auf Koinzidenz stehen. Eine weitere zusätzliche Schaltung gegenüber der Ausführungsform von F i g. 3 ist die Schaltung des Binärzählwerkes BZ am Ausgang der drei Schieberegisterketten. Das Binärzählwerk BZ besteht hier aus den drei Binärzählstufen ZS₁, ZB₂, ZB₃, weist also eine Zählperiode von 2³ = 8 auf. Die Zählschritte erfolgen im Rhythmus der Taktimpulse TI. Die Wirkungsweise dieses Binärzählwerkes ist wie folgt:

Wenn die maximale Zahl (Binär 111) erreicht wird, wird das Ausgangstor TB₁ leitend (im Moment, wo ein Taktimpuls TI auftritt), und über die Leitung SO sowie die Odertore TO₁, TO₂, TO₃ usw. werden die Schaltvorgänge ausgelöst, nämlich z. B., daß über die Eingangstore TjE₁, TE₂ usw. die Schaltzustände der Zählkettenglieder in die Schieberegisterkette eingemischt werden, daß ferner über den Untersetzer U_i die Vertauscherschaltung VS getauscht wird. Der Ausgangsimpuls des Ausgangstores TB₁ bewirkt aber gleichzeitig über die Leitung 64 sowie die Eingangstore TB₁, TB₂ und TB₃, daß die Schaltzustände der Ausgänge der Schieberegisterketten (Ausgang von SR₁₀, SR₁₁ und SR₁₂) über die Leitungen 61, 62 und 63 in die einzelnen Zählkettenglieder ZS₁, ZS₂ und ZS₃ eingeprägt werden. Diese eingeprägte Binärzahl ist nun eine Anfangsstellung, von wo aus das Binärzählwerk BZ durch Wirkung der Taktimpulse TI weitergezählt wird, bis das Binärzählwerk wiederum die maximale Zahl (Binär 111) erreicht und der schon beschriebene Vorgang sich wiederholt. Auch diese Schaltung trägt ganz wesentlich zur Vergrößerung der Komplexität des Schaltungsablaufs, d. h. der Komplexität der Schlüsselimpulsfolge bei.

Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die in den Beispielen angegebene Anzahl von Schaltelementen. Es könnten beispielsweise auch statt nur einer Vertauscherschaltung deren mehrere vorgesehen sein, ebenso könnten statt nur drei Schieberegisterketten fünf oder eine beliebige Anzahl vorgesehen sein usw.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Erzeugung von langperiodigen, reproduzierbaren Schlüsselimpulsfolgen mit einer binären Zählkette, mindestens einem Schieberegister, Torschaltungen und einer Anzahl Koinzidenzdetektoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Koinzidenzdetektoren (KD₁. .. KD_n) so mit den anderen Gliedern der Schaltung verbunden sind, daß bei Koinzidenz der Schaltzustände von zwei beliebig ausgewählten Gliedern (Z₁... Z_n) der Zählkette (ZWS) und des Schieberegisters (SR₁ ... SR_n) am Ausgang des Koinzidenzdetektors ein Schaltimpuls abgegeben wird, und daß verschieden große Gruppen von Koinzidenzdetektoren durch die Torschaltungen (TD₁... TD_n) so zusammengefaßt sind, daß an den Ausgängen der Torschaltungen jeweils bei gleichzeitiger Abgabe von Schaltimpulsen durch sämtliche zu der betreffenden Gruppe gehörigen Koinzidenzdetektoren ebenfalls ein Schaltimpuls erscheint, und daß weiter die Ausgänge der Torschaltungen mit einzelnen Gliedern der Zählkette über »Und«-Tore (TE₁. .. TE_n) verbunden sind und unter Zwischenschaltung von Mischern (MS₁... MS_n) auf die Eingänge einzelner Glieder des Schieberegisters derart einwirken, daß die Mischer dann den Informationsinhalt je eines Gliedes der Zählkette mit der Information je

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eines Gliedes des Schieberegisters mischen und das Gemisch an das nächste Glied des Schieberegisters weitergeben, wenn der Schaltzustand eines Zählkettengliedes mit dem Schaltzustand des Ausganges der entsprechenden Torschaltung übereinstimmt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mischer (MS₁... MS_n) Modulo-2-Addierstufen verwendet werden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß die Mischer (MS₁... MS_n) aus »Und«- und »Oder«-Schaltungen aufgebaut sind, wobei für jeden Mischer die Anzahl der »Und«- und »Oder«-Schaltungen angenähert gleich groß ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens an einer Stelle des Schieberegisters (SR₁. . . SR_n) mindestens eine binäre Untersetzerstufe (ü) angekoppelt ist, deren Ausgang bzw. Ausgänge mit mindestens einem Mischer (MU) verbunden wird, wodurch der Informationsinhalt der binären Untersetzerstufe mit dem Informationsinhalt mindestens eines Schieberegistergliedes gemischt und das Gemisch mindestens einem weiteren Schieberegisterglied zügeführt wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens ein Binärzählwerk (BZ), in welches in Intervallen der Informationsinhalt mindestens einer Anzahl der Schieberegisterglieder (SR₁₀, SR₁₁, SR₁₂) eingeprägt wird, worauf das Binärzählwerk im Takt (27) der Zählschritte bis zur Maximalzahl abläuft, einen Schaltvorgang auslöst und anschließend den in diesem Augenblick in diesem Schieberegisterglied befindlichen Informationsinhalt als neue Binärzahl ins Binärzählwerk einprägt.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieberegisterglieder (SR₁... SR₁₂) zu mehreren in sich geschlossenen Schieberegisterketten zusammengeschaltet sind (Fig. 5).

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Schaltvorgang (Taktimpuls TI) mindestens ein Informationszustand eines Zählkettengliedes (Z₁... Z_n) mit dem Informationszustand mindestens eines Schieberegistergliedes (SR₁ ... SR_n) gemischt wird.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Schaltvorgang (Taktimpuls TI) die Schaltzustände aller Zählkettenglieder (Z₁... Z_n) in die Schieberegisterkette eingemischt werden.

9. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 5, gekennzeichnet durch mindestens eine Vertauscherschaltung (VS), durch welche der Informationsfluß der Schieberegister (SR₁,.. SR₁₂) an mindestens einer Stelle vertauscht wird (Fig. 5).

10. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das im Mischer (MU) aus dem Informationsinhalt des Untersetzers (U) und des Schieberegistergliedes (SR_n) gebildete Gemisch das Schlüsselimpulsprogramm (SIP) abgibt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1095 312.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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