DE1512273C - Schaltungsanordnung zum Ver- und Entschlüsseln von Fernschreibnachrichten - Google Patents

Description

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Die Erfindung' betrifft eine Schaltungsanordnung Schieberegister betrieben wird und von einem durch

zum Ver- und Entschlüsseln von Fernschreibnach- das Klartextzeichen bestimmten Ausgangspunkt um

richten, bei der ssnde- und empfangsseitig je ein die der Schlüsselzahl P gleiche Zahl Schritte fort-

Klartextendgerät, ein Schlüsseltextgenerator und ein geschaltet wird, worauf das verschlüsselte Zeichen C

Mischgerät zum Mischen von Klartext und Schlüssel- 5 im Register zur Verfugung steht; und daß auf der

text vorgesehen sind. _ Entschlüsselungsseite die entsprechenden Schaltmittel

In Anlagen zum verschlüsselten Übertragen von vorgesehen sind.

Fernschreibnachrichten wird ein Klartext sendeseitig Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf

mit einem Schlüsseltext verarbeitet, um einen ver- die Figuren beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

schlüsselten Text zu erzeugen, während der Klartext ίο Fig. la ein Blockschaltbild eines Ausführungs-

empfangsseitig durch Verarbeitung des verschlüsselten beispiels der Erfindung,

Textes mit einem Duplikat des Schlüsseltextes zurück- Fig. Ib ein Blockschaltbild mit Darstellung der

gewonnen wird. Hauptverbindungen zwischen den Blöcken,

Der Schlüsseltext kann in Gestalt eines einmal vor- F i g. Ic bis Ii und 2a bis 2 h Detail-Schaltbilder der

gegebenen Schlüssellochstreifens ausgeführt sein, oder 15 meisten in den F i g. la und Ib dargestellten Blöcke,

er kann in Form einer Pseudo-Zufallsfolge von F i g. 3 ein Detail-Schaltbild des in Block 6 von

Schlüsselzeichen vorliegen, die durch mechanische F i g. 2a dargestellten monostabilen Impulsgenerators

oder elektrische Mittel erzeugt wird. (OS),

Bei einer bekannten Anlage dieser Art basiert der Fig. 4 ein Detail-Schaltbild des Blocks 5 in

V.erschlüsselungs- bzw. Entschlüsselungsprozeß auf 20 F i g. 2a, nämlich eine Rückstellschaltung (RES) und

einer einfachen (modulo 2)-Addition in der Weise, daß einen Taktimpulsgenerator (25-kHz-OSC),

jedes Klartextzeichen zu einem Schlüsselzeichen F i g. 5 ein Detail-Schaltbild des Blocks 14 in

modulo 2 addiert wird, wobei die Additionsstufen Fig. 2a, nämlich einen Fernschreiber-Treiberver-

zwischen den einzelnen Stufen eines rückgekoppelten stärker (DA) und eine Leseschaltung (RC),

Schieberegisters angeordnet sind (französische Patent- 25 Fig. 6 die verschiedenen in den Fig. Ic bis Ii

schrift 1 347 338). und 2 a bis 2 h verwendeten Logiksymbole,

Mit der bekannten Einrichtung lassen sich einige F i g. 7 einen Lageplan für die Fig. Ic bis Ii und Funktionen nicht erfüllen, z. B. die Übertragung über 2a bis 2h.
normale Fernschreibleitungen. Bei solchen Übertragungen stört das »WER DA ?«-Zeichen und die Fern- 30

Schreibkombination Nr. 32, die aus fünf Zeichen- FUNKTIONS-BLOCKSCHEMA
schritten besteht.

Außerdem ist eine noch bessere Verschlüsselung er- F i g. la zeigt ein Funktions-Blockschema, das mit

wünscht, als sie mit der bekannten Einrichtung erzielt den Detail-Schaltbildern in enger Beziehung steht,

werden kann. 35 Die folgenden Grundelemente der Blockschaltung

Mit der Erfindung wird angegeben, wie die an- werden nachstehend genau erläutert werden:

gedeuteten Probleme gelöst werden können. Generator für Pssudo-Zufalls-Schlüssslbits. — Ge-

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß nerator für 5-Bit-Zahl »P«. — Zähler »C(P)*. — Einlogische Schaltungen vorgesehen sind, mit denen vor gangsregister »Reg X«. — Stecktafel. — Rangiereinheit, der sendeseitigen Verschlüsselung des Klartextes das 4° Danach werden der Startvorgang sowie die VerZeichen ZIFFERNUMSCHALTUNG in das Zeichen schlüsselungs- und Entschlüsselungsvorgänge und die ZEILENVORSCHUB (oder WAGENRÜCKLAUF) Telexoperation in Verbindung mit dem Funktionsabgeändert wird, während die gemeinsam (als Paar) Blockschema ebenfalls erläutert,
auftretenden Zeichen ZEILENVORSCHUB und WAGENRÜCKLAUF in das Zeichen WAGENRÜCK- 45 Generator für Pseudo-Zufalls-Schlüsselbits
LAUF (oder ZEILENVORSCHUB) abgeändert werden, worauf der abgeänderte Klartext mit dem Der Schlüsselgenerator umfaßt zwei nichtlineare Schlüsseltext verarbeitet wird; daß der Schlüsseltext- · Rückkopplungs-Schieberegister, nämlich REG I und generator ein oder mehrere beliebig rückkoppelbare REG II. Beide Register haben 15 Stufen, REGl hat nichtlineare Schieberegister umfaßt, von denen jedes 50 zwölf davon in Block 10 und drei in Block 12, und aus einer Vielzahl von Trigger-Flip-Flops besteht, REG II hat zwölf Stufen in Block 11 und drei Stufen wobei der Steuereingang eines jeden dieser Flip-Flops in Block 12, Die nichtlineare Rückkopplungslogik für mit dem Ausgang des vorhergehenden Flip-Flops so beide Register wird durch Block 12 verkörpert. Wie verbunden ist, daß die Registeroperation in der Weise aus dem Blockschema ersichtlich, werden die beiden vor sich geht, daß der einem gegebenen Informations- 55 Ausgänge der Register modulo 2 addiert, und die U inhalt eines beliebigen Flip-Flops folgende Infor- resultierende Bitfolge wird in REGZ in Block 9 ge- | mationsinhalt desselben Flip-Flops gleich der (mod 2)- speichert. Während der Verschlüsselung oder der Ent- | Summe des gsgebenen Informationsinhalts des be- schlüsselung werden die Inhalte der beiden Register | trachteten Flip-Flops und des Informationsinhalts des verschoben, um in REG Z stets ein neues Schlüssel- .■$ vorhergehenden Flip-Flops ist, und daß an den Aus- 60 zeichen zu liefern. Sämtliche Ausgänge der beiden | gangen der Schieberegister eine Schlüsselzahl P ab- Register werden getrennten Spalten auf einer Steck- jf. nehmbar ist; daß das Mischgerät als beliebig rück- tafel zugeführt. Die Wahl der Ausgänge für die nicht- £jj koppelbares Schieberegister ausgebildet ist, bei dem lineare Rückkopplungsfunktionen wird mittels der S jede Stufe aus einem (mod 2)-Addierer und einer Flip- auf der Stecktafel angeordneten Stecker getroffen. Für |i Flop-Schaltung besteht, und daß zu Beginn der Ver- 65 die Register I bestimmen die Zeilen F, G, H und K die J| schlüsselung das Klartextzeichen in das als normales nichtlineare Rückkopplungsfunktion, während dies für j| Schieberegister betriebene Schieberegister eingespei- das Register II mittels der Zeilen S, T, V, W erzielt Jj chert wird, worauf das Register als rückgekoppeltes wird. ||

Generator für die 5-Bit-Zahl »Ρ«

»Ρ« ist eine 5-Bit-»Pseudo-Zufalls«-Zahl; sie wird von den beiden Hauptregistern mittels fünf Ausgängen von jedem Register erzeugt, die durch entsprechende Stecker auf der Stecktafel ausgewählt werden. Wie man sieht, werden die Stecktafelzeilen 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(P)« zugeführt. Jedes von den fünf Setz-Eingangssignalen ist das Resultat einer (mod 2)-Addition eines Ausgangssignals vom REG I und eines Ausgangssignals von REG II. Deshalb sind diese kombinierten Signale naturgemäß gleichfalls »Pseudo-Zufallse-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 zugef ührten Schiebe- ao impulse zu steuern. Während der Verschlüsselung wird anfänglich die Zahl »P« in den Binärzähler »gesetzt«, und dies bedeutet, daß REGX 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—»/»«—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 fünf gleichen Stufen, für welche die eine in F i g. 1 a dargestellte Stufe typisch ist. Überdies besitzt es eine sechste 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, ^⁵ 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 darstellten Code-Rangierfeld mit jedem Eingang verbunden werden, und diese beiden Verbindungen sind so ausgeführt, daß sich eine Maximallängen-Bitfolge 2⁵—l = 31 ergibt. Dieses Verhalten ist in F i g. 1 a dadurch versinnbildlicht, daß das Signal X über das links dargestellte Rangierfeld A, über dem (mod 2)-Addierer in Block 1 und über die Eingangslogik in Block 2 bis zum Flip-Flop geleitet wird.

Es ist auch möglich, jedes Bit des 5-Bit-Registers REG X gsmäß dem Ergebnis der (mod 2)-Addition eines Bits im REG X selbst und eines entsprechenden Bits in REGZ zu »setzen«. Dies ist in F i g. 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 zehn 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 angeordneter Stecker auf dieser Stecktafel verbunden werden. Dann werden diese beliebigen Ausgänge den nichtlinearen Rückkopplungsfunktionen sowie den Setz-Schaltkreissn 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 Lochstreifenleser aus über die Eingangslogik 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-Bitfolg; von einem Zufallssignal-Lochstreifen, der in den Streifenlessr eingegeben wird.

Das ebenfalls im Block 9 befindliche REG Y wird lediglich während der Startphase als ein Pufferregister für die Verschlüsselungssinheit benutzt. Block 3 umfaßt drei bisher noch nicht besprochene Schaltkreise.

1. Das MERK-Flip-Flop ist ein Flip-Flop, das sich »merkt«, ob ein WAGENRÜCKLAUF-Zeichen erkannt wird oder nicht.

2. Der SETZ/RÜCKSTELL-Schaltkreis wird während der Startphase benutzt, um das Eingangsregister und die beiden Hauptregister zurückzustellen.

3. Der mit A₁ bis K₆ bezeichnete Block ist ein normales, zu einem Ringzähler verbundenes Schieberegister, 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 ZIFFERN-UMSCHALTUNGS-Zeichen oder ein WAGENRÜCKLAUF-Zeichen enthält. Wird ein ZIFFERN-UMSCHALTUNGS-Zeichen erkannt, so wird dieses Zeichen in ein WAGENRÜCKLAUF-Zeichen umgewandelt. Wird indessen ein WAGENRÜCKLAUF-Zeichen erkannt, so wird dieses Zeichen in ein ZEILENVORSCHUB-Zeichen umgewandelt. Der Grund dafür wird bei der Beschreibung der Telexoperation erkennbar. In AT, wird die »Pseudo-Zufallsi-5-Bit-Zahl »P« in

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den Binärzähler »C(P)<i eingespeist. In K_x wird »Pe-Nummer gesetzt. Danach wird REG X als »Maxidas Eingangsregister REG X als Rückkopplungs- malperioden-Rückkopplungs-Schieberegister« mit der Schieberegister verbunden. Der. Zähler »C(P)<i Periode 31 geschaltet, und Impulse von der 25-kHzzählt auf Null herunter, und seine Ausgangs- Quelle werden an »C(P)< < und REG X zugeführt. Die impulse werden über FFsi in Block 4 dem Ein- S Zuführung dieser 25-kHz-Schiebeimpulse wird untergangsregister in Block 2 zugeführt. In K₆ werden brochen, wenn »C(P)(< = 0 ist, d. h. nach »Pn Impulsen, die in REGX und REGY enthaltenen Infor- REG X wurde dann durch »P« Zustände fortgeschaltet, mationen mod 2 addiert, und der Inhalt wird und der jetzt eingetretene Zustand ist somit eine wieder in das REG X eingeschrieben. Danach Funktion von »P<t, die durch den Ausdruck X(P) verwird der Inhalt geprüft, um herauszufinden, ob ίο sinnbildlicht werden kann. Zuletzt wird REGX entdas resultierende Zeichen ein für Telexoperationen sprechend dem Resultat der Addition X(P) © Z gezugelassenes Zeichen ist oder nicht. Ist dies nicht setzt, wo Z der gespeicherte Ausgang vom Schlüsselder Fall, so wird die (mod 2)-Addition noch ein- generator ist. Ergibt die Addition als Resultat eines mal durchgeführt. Danach ist das resultierende der beiden nicht zugelassenen Zeichen, so wird die Zeichen stets ein zugelassenes Zeichen.' 15 Addition noch einmal durchgeführt, wobei sich wieder

der AusdruckX(P) ergibt, weil ja X(P) ©Z©Z

Block 7 enthält zwei Ringzähler, die mit Z₁ bis /₄ = X(P) ist. In diesem Fall wird X(P) als Verschlüssebzw. J₁ bis j₃ bezeichnet sind. Die Aufgabe dieser lungszeichen benutzt. ·
beiden Register besteht in der Steuerung der Start- _ .... .

phase. Die beiden Hauptregister sollen stets für jede ao Entschlusselungsvorgang
zu übermittelnde neue Nachricht von einem be- Der Entschlüsselungsvorgang beginnt, wenn der liebigen Ausgangspunkt gestartet werden. Dies be- Lese-Schaltkreis den Startimpuls des verschlüsselten deutet, daß ihnen sechs Zeichen angeboten werden Zeichens X(P) © Z erhält, das dann in das REG X müssen. Mit Hilfe der erwähnten zwei Ringzähler geschoben wird, während das vorhergehende entwerden die ersten drei zum REG I und die nächsten as schlüsselte Zeichen vom Fernschreiber über den Ferndrei zum REG II geleitet. schreiber-Treiberverstärker gelesen wird. Dann wird In Block 5 befindet sich ein Oszillator von ungefähr die in REG X und REG Z enthaltene Information 25 kHz, und dieser löst einen monostabilen Multi- mod 2 addiert, und das Ergebnis — X(P) © Z ©Z vibrator in Block 6 aus, der seinerseits den Eingangs- = X(P) — wird in REG X zurückgeschrieben. Jetzt zähler in Block 5 triggert. Der monostabile Multi- 30 kann das Klartextzeicheh X theoretisch dadurch zuvibrator kann mittels eines Selektors auf verschiedene rückgewonnen werden, daß die Information in REG X Zeitverzögerungen eingestellt werden, und die ver- um »P* Schritte im Zyklus rückwärts verschoben wird, schiedenen möglichen Fernschreibgeschwindigkeiten oder dadurch, daß die Information in REGX um können somit verwirklicht werden. (30—»P«) Schritte vorwärts verschoben wird. Die Der Rückstell-Schakkreis CCT in Block 5 dient in 35 letztere Methode wird dadurch verwirklicht, daß (CP) der Lösch-Betriebsweise oder der Streifenleser-Be- auf (31—»P«) gesetzt wird und dann bis 1 heruntertriebsweise zur Rückstellung der beiden Hauptregister gezählt wird. In der Empfangsstation wird die Addition im Schlüsselgenerator. REG X © REG Z naturgemäß ebenfalls zweimal aus-Die in Block 4 dargestellte TP (Teleprinter)-Logik geführt, wenn ein nicht zugelassenes Zeichen erkannt ist eine Schaltlogik, die das der Fernschreiber-Emp- 40 wird.

fangsspule zugeführte Signal bestimmt. Dieses Signal Startvoreane
besteht aus einem durch den Eingangszähler gelieferten

Start- und Stopimpuls und fünf Informationsbits, die Wie bereits erläutert, werden sechs Zeichen benötigt, vom REG X geliefert werden. In der LÖSCH-Betriebs- um die Haupt-Rückkopplungs-Schieberegister mit weise kommt diese Information von der Register- 45 Startinformation zu versorgen. Diese sechs Zeichen stufe Nr. 1 und in der SENDE- oder EMPFANGS- werden vor jeder zu verschlüsselnden Nachricht einBetriebsweise von der Pufferstufe des REG X. Diese gefügt, und ihre Auswahl erfolgt entweder aufs Geratezwei Eingänge werden im Funktions-Blockschema wohl oder gemäß irgendeiner Liste, die lange Zyklen durch die Buchstaben X₁ und X_t versinnbildlicht. im Schlüsselgenerator ergibt. Diese Zeichen werden .. .... . 50 vor der Aussendung in der Weise verschlüsselt, daß die

Verschlüsselungsvorgang Hauptregistcr, wie vorher erwähnt, anfänglich von der

Der Verschlüsselungsvorgang beginnt, wenn der Stecktafel aus gesetzt werden.

Lese-Schaltkreis infolge einer Operation der Steck- .

tafel oder des automatischen Senders des Fernschreibers lelexoperation

den Stop-Impuls von irgendeinem Klartextzeichen X 55 Der Schlüsseltext soll keine Zeichen enthalten, die

empfängt. Der Lese-Schaltkreis startet den Eingangs- nicht durch einen normalen Fernschreiber in einer

zähler, der seinerseits Schiebeimpulse an REGAT, TELEX-Anlage gestanzt werden können, oder aber

REG I und REG II und REG Z über das Flip-Flop FFs₁ Zeichen, die die Übertragung über einen TELEX-

liefert. In dieser ersten Phase des Verschlüsselungs- Kanal stören, wie z. B. der Buchstabe D in der

Prozesses ist REG X als normales Schieberegister mit βο Ziffemstellung (entsprechend dem Zeichen WER DA?).

Informationseingang auf der ersten Stufe geschaltet; Solche Zeichen werden dadurch vermieden, daß die

dies bedeutet, daß das Klartextzeichen dem REGX Zeichen SÄMTLICH ZEICHENSCHRITTE und

zugeführt wird, während das vorhergehende ver- ZIFFERNUMSCHALTUNG als Schlüsseltext nicht

schlüsselte Zeichen von der Stufe Nr. X₉ über den benutzt werden. Der Schlüsseltext besteht dann aus

Fernschreiber-Treiberverstärker zum Fernschreiber 65 30 Zeichen, während 31 Klartextzeichen zugelassen

übermittelt wird. Wenn jetzt REGX die fünf In- sind. Deshalb ist eine Eins-zu-Eins-Transformation

formationsbits enthält, dann enthält REG Z fünf neue dieser 31 Zeichen nicht möglich. Dieses Problem wird

Bits, und »C(P)t wird entsprechend einer neuen durch Auferlegung einer Beschränkung bei der Ver-

7 . 8

■ Wendung der Sonderzeichen WAGENRÜCKLAUF zögerungszwecke. Zusätzlich zu den Eingabe-Schalt-

und ZEILENVORSCHUB gelöst. Es sei bemerkt, daß kreisen der Flip-Flops X₁ bis X₆ enthält Block 2 auch

bei ■ einem Fernschreiber der ,Operation ZEILEN- vier NAND-Schaltungen Al, Dl, Al, Dl, um zu

VORSCHUB fast immer ein WAGENRÜCKLAUF- erkennen, wenn der Inhalt der Flip-Flops X₁ bis X₆

Zeichen vorausgeht. Es ist daher notwendig, einem 5 jeweils den Fernschreibzeichen ZIFFERNUMSCHAL-

Sonderzeichen ZEILENVORSCHUB ein WAGEN- TUNG(I ...), WAGENRÜCKLAUF(<), ZEILEN-

RÜCKLAUF-Zeichen vorausgehen zu lassen. Das VORSCHUB (.:.-) und SÄMTLICH ZEICHEN-

Klartextalphabet hat dann tatsächlich nur 30 Zeichen, SCHRITTE (BL) entspricht,

so daß eine Eins-zu-Eins-Transformation möglich ist. Block3 in Fig. 2d, ,2f umfaßt verschiedene Tor-

Nicht zugelassene Zeichen werden sehr einfach ver- io und Flip-Flop-Schaltkreise; deren wichtigste sind das mieden, und zwar lediglich durch Vermeidung der MERK-Flip-Flop für die Speicherung des Zeichens zwei kritischen Zeichen im Ejngangsregister REG X, ZEILENVORSCHUB während der Entschlüsselung, wenn dieses als normales lineares Rückkopplungs- das SETZ-Flip-Flop für die Erzeugung der erforder-Schieberegister arbeitet. Somit wird REG X längs liehen Signale für das anfängliche Setzen der Schlüsseleines 30iger-Zyklus fortgeschaltet, der sämtliche mög- 15 Generatorregister und der Haupt-Programmzähler liehen 5-Bit-Kombinationen mit Ausnahme der zwei (Zähler K) mit fünf Zählstufen Kl bis K5.
Kombinationen enthält, die den Fernschreibzeichen Block 4 in F i g. 2c, 2b umfaßt den Eingangszähler SÄMTLICH ZEICHENSCHRITTE und ZIFFERN- Wb, FFe, FFa, FFb, FFd, FFs₂ und zugehörige UMSCHALTUNG entsprechen. ' Schaltkreise. Dies ist ein Binärzähler für die Steuerung

20 des Weiterschaltens von Fernschreibzeichen . in die

Blockschema kryptographische Anlage und aus dieser heraus.

Fig. Ib zeigt ein Blockschema mit Einschluß der Block5 (Fig. 2a), der die Blöcke 25-kHz-OSC

Haupt-Steuerleitungen, um ein besseres Verständnis (Taktimpulsgenerator) und RES (Rückstellkreis) um-

der Detail-Schaltbilder zu ermöglichen. faßt, ist im einzelnen in F i g. 4 dargestellt. Der Rück-

. „ . _ , ., 35 stellkreis dient zur Lieferung von Gleichstromsignalen

Allgemeine Beschreibung _{zu den} Hauptregistern im Schlüsseltextgenerator.

Die F i g. Ic bis Ii und 2a bis 2h stellen ein Detail- Block 6 in F i g. 2a, der den Block OS (Ein-Impuls-

Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung Schaltkreis oder monostabiler Schaltkreis mit kleiner

dar. Die gezeigte Schaltung verkörpert eine lokale Zeitkonstante, enthält, ist im einzelnen in F i g. 3 dar-

lochstreifenlose kryptographische Anlage, die im- 30 gestellt. Dieser Schaltkreis dient für die Zeitsteuerung

stände ist, normale Fernschreibnachrichten in einer des Eingabezählers.

mit standardmäßigen Fernschreibnachrichten ver- Block7 in Fig. 2d, 2e, 2f, 2g, 2h enthält einen einbarten Form zu verschlüsseln und zu entschlüsseln. Ringzähler (Zähler /) mit drei Stufen /₂ bis Z₄ und einen Die Hauptblöcke sind durch unterbrochene Linien anderen Ringzähler (Zähler J) ebenfalls mit drei bezeichnet, und die Anschlußklemmen jedes Haupt- 35 Stufen^ bis/₃. Diese zwei Zähler dienen zur Steuerung blocks sind mit Zahlen numeriert, die für jeden Haupt- des Startvorganges der Anlage. Block 7 umfaßt ebenblock individuell sind. Die Anschlußklemmen sind falls einen Binärzähler (Zähler P) mit fünf Stufen C₁ überdies mit Bezsichnung;n versehen, so daß ihre bis C₅. Der letztere ist ein Binärzähler, der für das wechselseitigen Verbindungen leicht zu verstehen sind. Zurückzählen von einem Setz-Zählstand dient, der in

Bei fast allen Hauptblöcken sind geeignete Prüf- 40 Form von'Gleichstromsignalen von Blocke emp-

punkte angegeben. Diese Prüfpunkte sind mit TPl, fangen wird.

TPl... TPS bezeichnet und werden nicht weiter Blocke in F i g. 2 e, 2 g, 2 h enthält verschiedenartige beschrieben. Torschaltkreise. Die Torschaltkreise dienen zur Bein den Hauptblöcken werden logische Symbole lieferung des Zählers C₁ bis C₅ in Block 7 mit geverwendet, die im* einzelnen in Verbindung mit dem 45 eigneter Information vom Schlüsssltext-Generator bei Symbolschema in F i g. 6 bsschrieben werden. Samt- der Verschlüssslungs- bzw. Entschlüsselungs-Betriebsliche Logikblöcke sind mit Codes versehen, die für weise.

jeden Hauptblock indivduell sind. Die Flip-Flops sind Block 9 in F i g. le, If enthält ein Schlüsselzeichen-

überdies etwa in der Mitte des logischen Symbols mit register (Register Z) mit fünf Stufen Z₁ bis Z₆. Dieses

Funktionsbezeichnungen versehen. So Register empfängt normalerweise an den Klemmen /,

Block 1 (Fig. lc, Id) umfaßt fünf Paare von K von Stufe'Z₁ seine Information in Serienform vom (mod 2)-Addierem. Sämtliche Addierer außer dem Schlüsselgenerator. Jedoch kann die Information auch untersten umfassen eine NAND-Torschaltung und von einem externen, mit 77? bezeichneten Lochstreifeneine EXKLUSIV-ODER-Torschaltung. Der unterste leser in Parallelform zugeführt werden. Block 9 entAddierer umfaßt drei NAND-Schaltungen Al, Al, A3. 55 hält auch den Haupt-Schiebeimpulsverstärker, der aus Die Ausgänge jedes Paares sind mit den Eingängen den Torschaltungen Cl, C3, CA und F, G, Hl und Hl einer individuellen EXKLUSIV-ODER-Schaltung ver- besteht. Er enthält überdies ein Schieberegister bunden. Mittels zweier Steuersignale K'S und K4 (Register Y) Y₁ bis Y₆, das während des Startvorgangs kann entweder der untere oder der obere Addierer als Zwischen-Speicherregister dient,
jedes Paares mit seinem Ausgang zu den Ausgängen 60 Die Blöcke 10, 11 und 12 in F 1 g. le. If, Ig, lh, 1 i der fünf EXKLUSIV-ÖDER-Schaltungen £1, £2, Kl, bilden den Schlüsselgenerator, der zwei nichtlineare Kl, Bl durchverbunden werden. - lS-Bit-Rückkopplungs-Schieberegister umfaßt, näm-

Block 2 in F i g. lc, Id umfaßt sechs Flip-Flops X₁ Hch REG I₁ bis REG I₁₅, REG H₁ bis REG H₁₅, mit

bis X_e und zugehörige Schaltkreise. Die Flip-Flops X₁ Trigger-Flip-Flops und zugehörigen Ausgabe- und bis X₅ bilden ein Rückkopplungs-Schieberegister 65 Eingabe-Torschaltkreisen.

(RegisterX); dieses dient zur Speicherung und Ver- Block 14 in Fig. 2a umfaßt die Blöcke RC (Lesearbeitung . der Informationselemente eines Fern- Schaltkreis) und DA (Treiber-Verstärker), der im schrcibzeichens. Das Flip-Flop Χ_Λ dient für Ver- einzelnen in K i g. 5 dargestellt ist.

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Das Rangierfeld A in Fig. lc; Id enthält kurze d.h. nach P Impulsen. Darauf wird Register^ als

Drahtverbindungen (Bügel) zwischen seinen Klemmen, normales Schieberegister geschaltet und in die Stcl-

wodurch die Rückkopplungskonfiguration im Rück- lung »Informationsregister X © Register Z« gesetzt.

koppIungs-Schieberegister X₁ bis X₅ (Block 2) be- Dies ist die verschlüsselte Form des Klartextes, die

stimmt wird, das beim Verschlüsselungs- und Ent- 5 ausgesendet wird,-wenn das nächste Klartextzeichen

Schlüsselungsvorgang verwendet wird. in das Register X geschoben wird.

Block TR in Fi g. If ist ein Lochstreifenleser. Diese Dies ist der normale Verschlüsselungsprozeß. Zur

Vorrichtung ist normalerweise nicht im Betrieb, kann Vermeidung gewisser Komplikationen in Verbindung

jedoch angeschlossen werden, um die Verwendung mit Telexkanälen werden die Schlüsseltextzeichen

eines Einzel-Schlüsselstreifens als Schlüsseltext zu io SÄMTLICH ZEICHENSCHRITTE und ZIFFERN-

ermöglichen. . UMSCHALTUNG nicht verwendet, und zwar das

Die mit PB (F ig. Ig, lh, Ii) bezeichneten Gitter erste Zeichen deshalb nicht, weil einige Fernschreiber

zeigen das Schema einer Stecktafel, die zur Eingabe das Zeichen SÄMTLICH ZEICHENSCHRITTE nicht

von Schlüsseltextinformation in die Anlage dient. stanzen können. Das Zeichen ZIFFERNUMSCHAL-

Die um die Schnittstellen zwischen horizontalen und 15 TUNG wird vermieden, weil für gewisse Zeichen in

vertikalen Linien gezeichneten Kreise bedeuten, daß der Ziffernstellung Übertragungsstörungen auftreten

dort eine galvanische Verbindung mittels eines Kurz- können.

schluß-Steckers besteht. Nun wird, wenn eine dieser beiden Kombinationen

In Fig. Ie, lh, 2b sind mehrere, entweder mit S als Schlüsseltext erkannt wird, das Register X nicht oder mit 5 bezeichnete Wechselkontakte dargestellt. 20 in die Stellung »Register X © Register Z« gesetzt. Dies sind Kontakte an einem Drei-Stellungs-Hebel- sondern bleibt unverändert. Somit wird die verschalter. Die Mittelstellung dieses Schalters entspricht schobene Version des Klartextes im Register X als der Ruhe- bzw. Rückstellungs-Betriebsweise der Vor- Schlüsseltext ausgesendet.

richtung. Die beiden anderen Stellungen entsprechen Wie später erläutert wird, ist dieser Vorgang

jeweils der Sende- und Empfangs- bzw. der Ver- 25 umkehrbar, so daß eine Entschlüsselung ermöglicht

schlüsselungs- und Entschlüsselungs-Betriebsweise. wird.

Block 77» in Fi g. 1 f bezeichnet einen Fernschreiber Betriebsweise bei »Verschlüsselung«
mit seinem Sendekontakt und seiner Empfangsspule.

Derselbe Fernschreiber ist auch in F i g. 5 gezeigt. Zunächst sei angenommen, daß ein später noch

Block TBl (Fig. 2a) ist eine Klemmleiste. S4 in 30 zu beschreibender Startvorgang gerade beendet wurde F i g. 2a ist ein Kippschalter, dessen zwei Stellungen und eine normale Verschlüsselung stattfinden soll, der Einfachstrom- bzw. Doppelstrom-Betriebsweise Das zu verschlüsselnde Zeichen wird vom Ferndes Fernschreibers entsprechen. S3 in F i g. 2a ist ein schreiber-Sendekontakt TP (F i g. 2a), der vom Lese-Kippschalter, dessen zwei Stellungen den Werten von Schaltkreis RC in Block 14 (Fig. 2a) aus erregt 20 und 30 mÄ Doppelstrom oder 40 und 60 mA 35 wird, seriell in die Vorrichtung eingegeben. Im Lese-Einfachstrom für den Fernschreiber-Empfangsmagnet Schaltkreis RC wird der Strom, der zum Sendeentsprechen. Der Vielstellungsschalter JB in Fi g. 2a kontakt fließt (bzw. nicht fließt), für den verbleiwird für die Auswahl der geeigneten Zeitkonstante benden Teil der Anordnung in geeignete logische des monostabilen Impulsgenerators in Block 6 Niveaus umgesetzt. Das Ausgangssignal vom Lese-(F i g. 2a) verwendet. 40 Schaltkreis wird dem Block4 (Torschaltung A\

FUNKTIONSBESCHREIBUNG £* 8-^2cl) ^f^*' jJfT de η Eingabezähler /rä,

FFe, FFa, FFb, FFc, FFd (F 1 g. 2 c) und zugehörige

Einführung Schaltkreise umfaßt. Nach Empfang des Startimpulses

Wie erwähnt, darf der Schlüsseltext keine Zeichen des zu verschlüsselnden Zeichens übermittelt dieser enthalten, die nicht mittels eines normalen Fern- 45 Eingabezähler einen vollständigen Zyklus mit einer

Schreibers in einer Telexanlage gestanzt werden kön- Geschwindigkeit, die durch den monostabilen Impuls-

neii, oder Zeichen, die die Übertragung über einen generator OS im Block6 (Fig. 2a) bestimmt wird.

Telexkanal stören, wie z.B. Buchstabe D in der 'Vom Eingabezähler abgeleitete Signale dienen zur

Ziffernstellung. Steuerung des schrittweisen Einschreibens des Zei-

Der Verschlüsselungsvorgang beginnt, wenn der 50 chens in das Eingaberegister X₁ bis X_& in Block 2

Lese-Schaltkreis bei Betätigung der Tastatur oder (Fig. lc, Id) und zugleich zum Fortschalten der

des automatischen Senders eines Fernschreibers den Schlüsselgeneratorregister in den Blöcken 10, 11 und

Startimpuls eines Klartextzeichens X empfängt. Die 12. Sobald der Eingabezähler seinen Zyklus voll-

Leseschaltung startet einen Oszillator, der seinerseits endet hat, werden die fünf Informationselemente

Schiebeimpulse an RegisterX (Fig. 2c, 2d), I 55 des Fernschreibzeichens im Eingaberegister gespei-

(F ig. Ig, Ii), II (Fig. lh, Ii) und Z (Fig. le) chert,

abgibt. Darauf beginnt der Verschlüsselungsvorgang. Die-

Somit wird das vorausgehende verschlüsselte Zei- ser Vorgang wird durch einen Ringzähler k_x bis k_t

chen vom Register X über den Fernschreiber-Treiber- in Block 3 (F i g. 2 f) gesteuert, der als Zähler K

verstärker zum Fernschreiber übermittelt. Wenn 60 bezeichnet wird. Der Zähler K verbleibt während

Register X die fünf Information-Bits speichert, ent- des Eingabezählerzyklus in seiner Ruhestellung Kl.

hält Register Z fünf »neue« Schlüsselbits, und Zäh- Am Ende des Zählerzyklus — d. h. also, wenn das

ler P (F i g. 2g, 2h) wird auf eine neue P-Zahl ein- letzte Informationselement des Fernschreibzeichens

gestellt. Jetzt wird Register X als »Maximallängen- in das Register X »hineingeschoben« wird — schaltet

Rückkopplungs-Schieberegister« geschaltet, und Schie- 65 der Zähler .Af auf Stellung Kl. In dieser Stellung

bcimpulse werden dem Zähler P und dem Register X erfolgt die Auswertung und mögliche Abänderung

zugeführt. Die Zufuhr von 25-kHz-Schiebeimpulsen des Klartextes im Register X. Dies ist notwendig,

wird unterbrochen, wenn der Zähler P~0 ist, weil der Schlüsseltext, der schließlich aus dem Ver-

Π 12

^schlüsselungsprozeß resultiert, keine Zeichen ent- Addition wird dann wiederholt. Der Inhalt von halten -darf, die nicht ohne weiteres über einen Telex- Register X ist dann derselbe, wie er nach »Schritt 1« kanal übertragen werden können. In dieser Anord- des Verschlüsselungsprozesses gewesen ist. Da das nung sollen die Zeichen SÄMTLICH ZEICHEN- Zeichen SÄMTLICH ZEICHENSCHRITTE in dem SCHRITTE und ZIFFERNUMSCHALTUNG in 5 normalen Zyklus eines Maximallängen-Rückkoppdem verschlüsselten Text nicht auftreten. Davon ist lungsregisters nicht enthalten ist und da die Stellung das erstere im Klartext nicht vorhanden, das letztere . ZIFFERNUMSCHALTUNG bei dieser Anordnung tritt jedoch auf. Um das Zeichen ZIFFERNUM- automatisch umgangen wird, kann der Inhalt von SCHALTUNG aus dem verschlüsselten Text aus- Register X nach »Schritt 1« des Verschlüsselungsvorzuschließen, wird dieses Klartextzeichen in das io gangs stets zur Fernschreibleitung übertragen werden. Zeichen WAGENRÜCKLAUF umgewandelt^ Um Wie ersichtlich, wird der zweite Schritt des VerVerwirrung zu vermeiden, muß das WAGENRÜCK- Schlüsselungsvorgangs nicht gebraucht, wenn er zu LAUF-Zeichen im Klartext in das ZEILENVOR- einem Zeichen führt, das nicht zur Fernschreib-SCHUB-Zeichen umgewandelt werden. Dies ist mög- leitung übertragen werden kann, lieh, weil angenommen wird, daß im Klartext die 15 Das jetzt im Register X enthaltene Zeichen wird beiden Zeichen WAGENRÜCKLAUF und ZEILEN- während des schrittweisen Einschreibens des nächsten VORSCHUB stets paarweise auftreten. Wenn erfor- Klartextzeichens ins Register X zum Fernschreiberderlich, werden die oben beschriebenen Abände- Empfangsmagneten TP (F i g. 2a) übermittelt, worauf rungen des Klartextes in der Programmzähler- der oben beschriebene Vorgang wiederholt wird, stellung Kl durchgeführt, und zwar durch Zufüh- 20 Der vorher erwähnte Startvorgang ist notwendig, rung eines Schiebeimpulses an die Eingangs-Register- um von Nachricht zu Nachricht verschiedene Aus stufen X₁ bis X₅. Der Programmzähler K schaltet gangspunkte der Schlüsselgeneratorregister REG\- dann in die Position K3. REG II zu gewährleisten. Bei der »Verschlüsselungsi,

In dieser Stellung K3 erfolgt der erste Schritt des Betriebsweise umfaßt dieser Startvorgang die schritt-Verschlüsselungsvorgangs. Das Eingaberegister X ist 25 weise Eingabe von sechs Fernschreibzeichen, d. hnun als »Maximallängen-Rückkopplungsregister« ge- 30 Bits, in die Schlüsselgeneratorregister. Zugleich, schaltet. Es empfängt eine Anzahl Schiebeimpulse, werden diese sechs Zeichen verschlüsselt und dem die durch den Inhalt des in F i g. 2 g, 2 h dargestell- Fernschreiber-Empfangsmagnet TP zugeführt (und ten und durch die Flip-Flops C₁ bis C₅ in Block 7 später zur Fernschreibleitung übertragen). Auf der (Fig. 2g, 2h) gebildeten Zählers P bestimmt wird. 30 Empfangs- oder Entschlüsselungsseite werden die Dieser Zähler wird durch die Haupt-Taktgebersignale sechs Zeichen entschlüsselt und den Schlüsselgeneaus seiner anfänglichen Stellung schrittweise auf ratorregistern der Entschlüsselungsanlage zugeführt. Null heruntergeschaltet. Die Anfangsposition wird Auf diese Weise wird derselbe Ausgangspunkt sowohl durch eine »Pseudo-Zufalls«-Zahl bestimmt, die vom bei der Verschlüsselungs- als auch bei der Ent-Schlüsselgenerator REGl, REGU (Fig. Ig, lh, Ii) 35 schlüsselungsanlage gewährleistet. Die einen Startin paralleler Form 'zum Zähler P (Fig. 2g, 2h) punkt bestimmenden sechs Zeichen werden während übertragen wird, wenn der Hauptprogrammzähler K einer normalen Operation einer Startpunkttabelle (F i g. 2f) in der Position Kl ist. Beim Erreichen entnommen, die im voraus für eine besondere Rückder Nullstellung durch den Zähler P schaltet der kopplungskonfiguration bei den Schlüsselgenerator-Programmzähler K von K3 zu K4, und der zweite 40 registem vorbereitet wird. Während der Verschlüsse-Schritt des Verschlüsselungsvorganges wird dann lung werden die Startpunktzeichen nicht direkt von verwirklicht. der Leseschaltung zu den Schlüsselgeneratorregistern

Dieser zweite Verschlüsselungsschritt umfaßt eine übertragen, vielmehr gehen sie über ein Zwischenim Block 1 ausgeführte (mod 2)-Addition des Inhalts Speicherregister, nämlich Register Y in Block 9 des Eingaberegisters X zu einer »Zufalls«-Zahl, die 45 (Fig. Ie). Register Y empfängt Schiebeimpulse zuin paralleler Form vom Register Z in Block 9 gleich mit den Schlüsselgeneratorregistern REG I, (Fig. Ie) geliefert wird. Wie aus der Schaltung REG II und dem obenerwähnten Register Z. ersichtlich, umfaßt das Register Z fünf Stufen Z₁ Die erforderlichen Torsteuerungsfunktionen wähbis Z₆, die als normales, lineares Schieberegister rend des Startvorgangs werden mittels zweier dreigeschaltet sind. Die Information, die in das Register Z 50 stufiger Ringzähler / und J in Block 7 (F i g. 2f, 2h) eingegeben wird, wird von den Ausgängen der beiden wahrgenommen. Der Zähler / mit den Stufen J₂ Schlüsselgeneratoren REG I, REG II über Torschal- bis Z₁ wird für jeden vollständigen Zyklus des Zählung D3 in Block 12 (F i g. Ii) zugeführt. Register Z lers K (F i g. 2f) um einen Schritt weitergeschaltet, wird während des schrittweisen Einschreibens des Der Zähler / mit den Stufen J₁ bis J₃ wird für jeden Klartextzeichens in die Programmzählerposition Kl 55 kompletten Zyklus des Zählers / um einen Schritt zugleich mit den beiden Generatorregistern REG I, weitergeschaltet.

REGU verschoben. Die obenerwähnte (mod 2)- Die Stecktafel PB (Fig. Ig, lh, Ii) speichert Addition der Inhalte des Eingaberegisters X und des Informationen darüber, wie die Register REG I und Schlüsselzeichenregisters Z wird parallel und ohne REGU (Fig. le, If, Ig, lh, Ii) anfänglich zu irgendeine Übermittlung von Übertragsinformation 60 setzen sind. Es gibt 2³⁰SsIO⁹ mögliche Stellungen, zwischen den Stufen ausgeführt. Bevor der Pro- Die Anfangsstellungen dienen für die Verschlüssegrammzähler K in die Stellung KS weiterschaltet, lung der sechs Zeichen, die ausgewählt werden, um wird der Inhalt des Registers X geprüft, um fest- für die besagten Register geeignete Zykluslängen zu zustellen, ob er zur Fernschreibleitung übertragen liefern. Die Zähler /₂ bis /₄ und J₁ bis j₃ (Block 7) werden kann. Die Torschaltungen D1 und Al 65 überwachen den Startvorgang und bestimmen den (Block2 in Fig. Id) prüfen, ob das Register die Zeitpunkt, wann die Startinformation in die Register Zeichen SÄMTLICH ZEICHENSCHRITTE bzw. einzugeben ist. ZIFFERNUMSCHALTUNG enthält, und die (mod2)- Das sämtliche Funktionen der Anlage steuernde

13 14

Haupt-Taktsignal wird von einem 25-kHz-Rechteck- folge auftreten, wie soeben erwähnt. Ergibt sich das wellen-Oszillator in Block 5 (F i g. 2a) abgeleitet. ZEILENVORSCHUB-Zeichen primär aus der RückBlock 5 umfaßt auch einen Rückstellkreis, der den kopplungs-Schieberegisteroperation, so wird es befür die Rückstellung sämtlicher Flip-Flops der dingungslos abgeändert in das WAGENRÜCK-Schlüsselgeneratorregister in die Nullstellung benö- 5 LAUF-Zeichen in Stellung KA des Programmzählers, tigten Strom liefert, wenn die Anlage in der Lösch- Diese Abänderung wird zugleich durch Setzen des bzw. Ruhe-Betriebsart verharrt. MERK-Flip-Flops in Block3 (Fig. 2d) gespeichert. „ .. ·■ . . _ _L... . Sofern das WAGENRÜCKLAUF-Zeichen und das Betnebswe.se bei »Entschlüsselung« ZEILENVORSCHUB-Zeichen stets paarweise über-

Die Entschlüsselung eines Zeichens beginnt mit io tragen werden, wird das nächste, aus der Rückkoppder Übertragung eines Zeichens von dem Fern- lungs-Schieberegisteroperation während der Entschreiber-Sendekontakt TP in die Anlage in der- schlüsselung resultierende Zeichen wiederum das selben Weise wie bei der »Verschlüsselungsft-Betriebs- ZEILENVORSCHUB-Zeichen sein. Da das MERK-weise. Der Startimpuls des zu entschlüsselnden Flip-Flop jetzt gesetzt ist, wird die Abänderung des Zeichens löst auch in diesem Fall einen Zyklus des 15 ZEILENVORSCHUB-Zeichens in der Programm-Eingabezählers in Block 4 (Fig. 2c) aus. Zugleich zähler-Stellung KA nunmehr weggelassen. Dies bewerden die Informationselemente des zu entschlüs- deutet, daß das während des nächsten schrittweisen selnden Chiffretextzeichens schrittweise in das Re- Einschreibvorganges zum Fernschreibermagnet TP gister X eingegeben. Dies geschieht mittels des Pro- (F i g. 2a) zu übermittelnde Zeichen das ZEILEN-grammzählers K in seiner Ruhestellung Kl. Die zwei 20 VORSCHUB-Zeichen sein wird.
Schritte des Verschlüsselungsvorganges müssen jetzt Wie unmittelbar ersichtlich, wurde das WAGEN-in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden. Des- RÜCKLAUF-Zeichen auf diese Weise redundant halb wird in der Stellung Kl des Programmzählers K gemacht, und die normalerweise für die Übertragung die (mod 2)-Addition des Inhalts der Register X dieses Zeichens benutzte Fernschreibcodekombination und Z durchgeführt. Ist der Inhalt von Register X 35 dient statt dessen für die Übertragung des ZIFFERN-nach der (mod 2)-Addition gleich den Codekombi- UMSCHALTUNGS-Zeichens. Das Weglassen der nationen SÄMTLICH ZEICHENSCHRITTE oder Codekombination ZIFFERNUMSCHALTUNG im ZIFFERNUMSCHALTUNG, so folgt daraus, daß verschlüsselten Text ist vorgesehen, um eine Zifferndie (mod 2)-Addition während der Verschlüsselung kombination im Schlüsseltext-Alphabet zu vermeiden, zweimal ausgeführt wurde. Somit wird diese Ope- 30 Dies ist notwendig, da es im Falle der Übertragung ration hier ebenfalls wiederholt. Dies bedeutet, daß zu einem unbedienten Fernschreibplatz nicht stattnur der umgekehrte Vorgang von »Schritt 1« bei der haft ist, daß die Namengeber-Einheit ausgelöst ist, Verschlüsselung ausgeführt wird. Ein »Maximal- wenn der Schlüsseltext ankommt. Bekanntlich wird längene-Rückkopplungs-Register hat eine Zyklus- die Namengeber-Einheit durch die Codekombinalänge von 31 Bits. Bei dieser Anordnung wird die 35 tion D in der Ziffernstellung ausgelöst. Durch völdem Zeichen ZIFFERNUMSCHALTUNG ent- liges Weglassen des ZIFFERNUMSCHALTUNGS-sprechende Position automatisch umgangen. Somit Zeichens im Schlüsseltext wird der Fernschreiber beträgt die effektive Länge dieses Registers 30 Bit- beim Empfang einer verschlüsselten Nachricht niepositionen. Um während des Entschlüsselungsvor- mais in die Ziffernstellung umgeschaltet,
ganges den anfänglichen Klartext zu reproduzieren, 40 BESCHREIBUNG
muß man jetzt das Register X um (30-P) Schritte _DER HAUPT-FUNKTIONS-SCHALTKREISE
fortschalte.n. Dies wird durch geeignetes Setzen des

bei der Erläuterung des Verschlüsselungsvorganges Schlüsselgenerator

erwähnten Zählers P erreicht. Die Verschiebung der Dar Schlüsselgenerator umfaßt zwei nichtlineare {

Information in Register X während der Entschlüsse- 45 Rückkopplungs-Schieberegister REGl und REGU

lung wird in der Programmzählerposition K3 aus- (Blöcke 10, 11, 12 in Fig. Ig, lh, Ii), jedes mit

geführt. Schließlich muß in der Zählerposition ΑΓ4 15 Stufen REG I₁-J₆ bzw. REG U₁-J₆ und mit einem

eine eventuell mögliche entgegengesetzte Abänderung Rückkopplungssignal F (At, A), At, Ai) @ A_n, wo

gegenüber der auf der Verschlüsselungsseite vor- F (A{, A], Ak, Ai) eine nichtlineare Funktion ist,

genommenen Abänderung ausgeführt werden. Wie 50 deren mit den binären Variablen Au Aj, At und Ai

oben erläutert, wurde das Zeichen ZIFFERNUM- gebildete Kombinationstabellen die Ausgangssignale

SCHALTUNG in das Zeichen WAGENRÜCK- von vier der Registerstufen sind. /, j, k und / sind

LAUF und das Zeichen WAGENRÜCKLAUF in sämtlich verschieden und werden mittels Stecker

das Zeichen ZEILENVORSCHUB abgeändert. So- einer Stecktafel PB willkürlich ausgewählt,

mit muß das in Register Λ'enthaltene entschlüsselte 55 Dies ist aus Fig. Ig, lh, Ii ersichtlich, wo das !

Zeichen, wenn es dem Zeichen WAGENRÜCKLAUF Rückkopplungssignal von REGl den Stufen Nr. 4, . !

entspricht, in ZEILENVORSCHUB abgeändert wer- 14, 10 und 9 entnommen wird, so daß /, j, k und / |

den. Dies geschieht durch Zufuhr eines Schiebe- in diesem Fall jeweils gleich 4, 14, 10 und 9 ist. Diese ,

impulses an die Stufen des Registers X in der Pro- vier Ausgangssignale werden den Torschaltungen I

grammzählerstellungK4. Entspricht der Inhalt von 60 54, Cl, B3 und Cl in Block 12 (Fig. Ii) züge-

Register X nach der Rückkopplung dem Zeichen führt, und das kombinierte Signal von der Tor- |

ZEILENVORSCHUB, so kann dies entweder durch schaltung Cl wird in den Torschaltungen EA, Fl I

ein ZEILENVORSCHUB-Zeichen während der Ver- mod 2 zum Ausgangssignal A_n der letzten Stufe |

schlüsselung oder durch ein umgewandeltes WAGEN- REG I₁₅ addiert. Das Rückkopplungssignal wird über f

RÜCKLAUF-Zeichen während der Verschlüsselung 65 Torschaltung Dl, Block 10 (Fig. Ie, Ig), dem |

verursacht sein. Wie oben bemerkt, wird angenom- REG I zugeführt. ' · f

men, daß die Zeichen WAGENRÜCKLAUF und Das Rückkopplungssignal für das Register REG II I

ZEILENVORSCHUB paarweise in derselben Reihen- wird entsprechend den Stufen Nr. 7, 10, 3 und 6

entnommen, die in den Torschaltungen Bl, Al, Bl und Al, Block 12 (Fig. Ii) kombiniert sind. Dieses kombinierte Signal wird in den Torschaltungen ET), Fl mod 2 zum Ausgangssignal der letzten Registerstufe REG W_n addiert und über Torschaltung D3, Block 11 (Fig. If, lh) 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«-Konfiguralion darstellen wird.

Überdies haben die Signalfolgen gewöhnlich verschiedene Längen; dies bedeutet, daß die physikalischen Längen der Schlüssclgeneratorregister 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 erfindungsgemäßen Anlage, die zwei 15-Bit-Rcgister umfaßt, müssen ·.. für jede auszusendende Nachricht sechs Zeichen ausgewählt werden. Die Ausgangssignale der beiden Register werden in den Torschaltungen Dl, Dl, D3 und DA (Fig. Ii) mod 2 addiert, was die gewünschte Folge von »Pseudo-Zufallse-Schlüsselbits ergibt. Solche Bitfolgen werden in einem 5-Bit-Register Z, bis Z₆, Block 9 (F i g. Ie) gespeichert. Die Zahl der verschiedenen Verbindungen ist

- 1 as 1,86-10°.

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 Eingangssignal als auch vom Signal ab, das im Flip-Flop selbst eingespeichert ist. Somit wird das Verhalten eines Registers durch folgendes Glcichungssystem beschrieben:

A₁' = A₂' =
A₃' =

_%F(A₍, A), Au A₁) ®A_n φ A₁ A₁ © A₂

A₁ ist das in der Registers!ufc Nr. 1 vor einem Taktimpuls vorhandene Signal, und A₁' ist das in derselben Stufe nach dem Taktimpuls vorhandene Signal. Entsprechendes gilt für die anderen Stufen; die Eigenschaften der beiden Register sind identisch.

Generator für »/'«

P ist eine 5-Bit-»Pscudo-ZufaIls«-Zahl, die in der in Blocke (Fig. 2c, 2g, 2h) dargestellten Weise den beiden Registern RLGl und REGW, Block 10, 11, 12 (Fig. Ig, lh, Ii) entnommen wird. Jedes Bit ist das Ergebnis einer (mod 2)-Addilion von Ausgangssignalen von zufallsmäßig ausgewählten Bits m beiden Registern. Block 8 (F i g. 2c, 2g,. 2h) umfaßt fünf Torschaltungskomplexc, deren jedem zwei Signale von der Slccktafcl PB zugeführt weiden. Dem ersten TorschalUmgskohiplcx mit den Torschaltungen Cl, Cl, C3, Cf₁-¹At; Mi A3 und 7)2, Block 8'(Fig/2c) werden Signale; von den StccktafelvielfacheriT⁵/?//! und PB/M-zugeführt. Wie aus

I-" i g. 1 g, lh ersichtlich, gehört PB/A zu REG I, während PB/M zu REGW gehört. Entsprechende Verbindungen sind den anderen vier Torschaltungskomplexen zugeordnet. Die Zahl der verschiedenen brauchbaren Verbindungen ist:

«9-10·;

Die Ausgangssignale von jedem der Torschaltiingskomplexe, die zusammen die Zahl P bilden, werden einem Zähler C₁ bis C₅, Block 7 (F i g. 2g, 2h) zugeführt.

Während der Verschlüsselung wird die Zahl P dem Binärzähler C₁ bis C₅ 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-k Hz-Quelle zählt.

Eingaberegister

Das aus den Stufen X₁ bis X₀ bestehende REG X (Block 2 in F ig. lc, ld) arbeitet auf zweierlei Weise.

a) Es wirkt als normales 5-Bit-Schieberegistcr, wobei es 50-Hz-Schicbeimpiilse empfängt (für SO-Baud-Fcrnschrcibergeschwindigkeit).

b) Es wirkt als Rückkopplungs-Schicberegister, wobei jede Stufe einen (mod 2)-Addierer — z. B. die Torschaltung//1 — und ein Flip-Flop enthält (z. B. A'j). Jeder Ausgang kann mit jedem Eingang, mittels festverlöteter Verbindungen in einem Rangierfeld (PLUG A) verbunden werden, und diese Verbindungen sind gemäß irgendeinem Polynomausdruck ausgeführt, wobei sich eine Maximallängen-Bitfolge von 2⁶—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-Bil-Kombinationen mit Ausnahme von SÄMTLICH ZEICHENSCHRITTE und ZIFFERNUMSCHALTUNG enthält. Zur Auswahl stehen etwa 15 000 verschiedene Zyklen. Die Schiebeimpulse kommen in diesem Fall von der 25-k Hz-Quelle, und die Zahl der Impulse entspricht der Anzahl der vom Zähler C₁ bis C_r„ Block 7, gezählten Schritte.

Die Stecktafcl

Die Stecktafel (PB) [Fig. Ig, lh, Ii] ist eine Tafel mil »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 Stecktafcl bestimmen einmal, welche. Ausgänge für die Riickkopplungsfimklioncn verwendet weiden, ferner, welche Ausgänge für die Erzeugung der Zahl /' dienen sollen, und schließlich, welche Flip-Flops anfänglich gesetzt werden.

Monostabilcr Impulsgenerator

F i ß. 3 zeigt das Detail-Schaltbild von Block 6 in Fig. ?.ii. Dieser Schaltkreis ÖS liefert das zeitliche Bcziißssißtial für die Hin- und Ausgangssignalc des Fernschreibers. Definierte Zeitintervalle »werden mittels eines nionoslabilcn Multivibrators gewonnen,

' 109 687/94

der die Transistoren TsI und Ts2 und zugehörige etwa 4OmA fließt von der -(-50-V-Quelle durch die

Schaltungselemente umfaßt. In der Ruhestellung Widerstände R17 über die Klemmen 6 und 3, durch

leitet Transistor TjI, während 7s2 gesperrt ist. Ein den Fernschreiberkontakt TP und zurück zur Lese-

iiber eine Diode D3 zugeführter Triggerimpuls sperrt schaltung RC. Ist der Fernschreiberkontakt geschlos-Transistor TsI. Infolge der regenerativen Wirkung 5 sen, so leitet der Transistor Ts9. Bei offenem Fern-

der Schaltung wird jetzt TsI leitend. Dieser Zustand schreiberkontakt leitet Ts9 dagegen nicht. Das vom

dauert so lange, bis der Kondensator Cl sich über Kollektor von Ts9 abgenommene Ausgangssignal ist

den Widerstand R3 entladen hat.' Transistor Ts 1 niedrig, wenn der Fernschreiberkontakt geschlossen

wird dann erneut stromführend, und Ts2 wird ge- ist, was einem Trennschritt entspricht, und ist hoch,

sperrt. Transistor Ts4 wird für eine kurze Zeit lei- io wenn der Fernschreiberkontakt offen ist, was einem

tend, wenn die Schaltung wieder in den Ruhezustand Zeichenschritt entspricht. Um die Gegenphase von

zurückkehrt. Auf diese Weise wird das kapazitive Ausgangssignalen zur Verfügung zu haben, sind der

Zeitglied Cl schnell' entladen. Dadurch wird eine Leseschaltung noch eine Umkehrstufe mit Tran-

sehr kleine Zeitkonstante erzielt. Die Impulslänge sistor 7i8 und zugehörige Schaltungselemente zu-

der Schaltung wird durch eine hohe relative Ein- 15 gefügt.

schaltdauer nicht beeinträchtigt. Die Transistoren Treiberverstärker
Ts3-Ts4 und Ts5-Ts6 bilden das Eingabe-Netzwerk.

Das Triggern, der Schaltung erfolgt jedesmal, wenn Unten in F i g. 5 sieht man das Detail-Schaltbild der Transistor Ts3 in den EIN-Zustand geschaltet des Fernschreiber-Treiberverstärkers DA. Diese Schalwird. Der mit der Basis von Ts3 verbundene Wider- 20 tung umfaßt Eingangstransistoren TIr 1, Ts2 und Ts3 stand /?8 dient zur Verhinderung möglicher Trigger- mit zugehörigen Schaltungselementen, zwei Konstantimpulse, wenn die Schaltung in ihrem metastabilen stromgeneratoren Ts6 tmd TsI mit zugehörigen Zustand ist. Das Ausgangssjgnal wird vom Kollektor Schaltungselementen und zwei Fernsch'reiber-Stromdes Transistors TsI abgenommen. Im Ruhezustand Übernahmetransistoren Ts4, Ts5 mit zugehörigen ist Transistor Ts2, wie oben bemerkt, nicht strom- 35 Schaltungselementen. Mittels externer Verbindungen führend. Somit ist auch Ts7 gesperrt, und der Aus- (S3) kann die Schaltung an Einfach- und Doppelgangspegel ist hoch. Wird die Schaltung in ihren strombetrieb und an verschiedene Strompegel angeinetastabilen Zustand geschaltet, so wird Ts 2 und paßt werden. Beim Einfachstrombetrieb sind die auch TsI stromführend. Das Ausgangssignal ist dann zwei Konstantstromgeneratoren parallel geschaltet, niedrig, d. h. ungefähr auf Erdpotential. Das kapa- 30 Im Trennstromzustand leitet dann Transistor Tj5, zitive Zeitglied Cl umfaßt vier Einzelkondensatoren und Ts4 ist gesperrt. Der Strom aus den Konstant-CIm bis CIf/. Der Zweck dieser Anordnung besteht stromgeneratoren fließt dann durch den Fernschreiberdarin, mittels externer kurzer Drahtverbindungen Empfangsmagnet /V/. Im Zeichenstromzustand leitet (Bügel) verschiedene Impulslängen zu erzielen, um dagegen Transistor Ts4, und TsS sperrt. Dann fließt die Schaltung an verschiedene Fernschreibgeschwin- 35 kein Strom durch den Fernschreiber-Empfangsdigkeiten anzupassen. Die Verbindung der Klem- magneten Af. Eingangsseitig entspricht ein Trennmen 3-4 ergibt eine Geschwindigkeit von 75 Baud, schritt einem hohen Eingangssignal und ein Zeichen-6-4 entspricht 50 Baud, und 5-4 entspricht 45 Baud. schritt einem niedrigen Eingangssignal.

Der Taktimpulsgenerator

Logiksymbole

F i g. 4 zeigt ein Detail-Schaltbild von zwei ver- F i g. 6 zeigt die verschiedenen, der Darstellung schiedenen Schaltungen in Block 5 (F ig. 2a). Die diverser logischer Funktionen im logischen Hauptobere Schaltung ist der Taktimpiilsgenerator, 25-kHz- diagramm dienenden Symbole. Es sind dies: eine OSC. Dies ist ein astabiler Multivibrator mit den Umkehrstufe, NAND-Schaltungen mit zwei, drei Transistoren TiI und Ts2 sowie zugehörigen Schal- 45 und fünf Eingängen, ein /ΛΤ-Flip-Flop mit Voreintungselementen. Die Transistoren Ts3 und Ts4 sind stellung und eine EXKLUSIV-ODER-Schaltung.
die Ausgangsverstärker der Schaltung. Der Zweck Eine Detailbeschreibung dieser logischen Symbole der Dioden Dl, Ü2 und des Glättungskondensators · und ihrer Funktion findet man z.B. in der von C3 ist die Vermeidung eines stabilen Zustandes mit »Texas Instruments« im Juli 1965 veröffentlichten gleichzeitigem Leiten beider Transistoren, was bei 50 Broschüre »Series 73 Solid Circuit Semi-conductor einem herkömmlichen astabilen Multivibrator vor- Networks«, Bulletin No. DL-S 567650, Juli 1965.
kommen kann.

Rückstellschaltung

Unten in Fig. 4 ist eine Rückstellschaltung RES 55 dargestellt, deren Zweck es ist, an die Schlüsselgenerator-Rückkopplungsregister ein Gleichstromsignal zuzuführen. Ist einer der Eingangstransistoren Ts6 oder TsI stromführend, so leitet auch der Ausgangstransistor TsS und liefert Strom an die Be- 60 lastung. Sind beide Eingangstransistoren im gesperrten Zustand, so ist auch der Ausgangstransistor TsS gesperrt.

Leseschaltung

F i g. 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

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Ver- und Entschlüsseln von Fernschreibnachrichten, bei der sende- und empfangsseitig je ein Klartextendgerät, ein Schlüsseltextgenerator und ein Mischgerät zum Mischen von Klartext und Schlüsseltext vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß logische Schaltungen vorgesehen sind, mit denen vor der sendeseitigen Verschlüsselung des Klartextes das Zeichen ZIFFERNUMSCHAL-TUNG in das Zeichen ZEILENVORSCHUB (oder WAGENRÜCKLAUF) abgeändert wird, während die gemeinsam (als Paar) auftretenden Zeichen ZEILENVORSCHUB und WAGENRÜCKLAUF in das Zeichen WAGENRÜCK-

LAUF (oder ZEILENVORSCHUB) abgeändert werden, worauf der abgeänderte Klartext mit dem Schlüsseltext verarbeitet wird; daß der Schlüsseltextgenerator ein oder mehrere beliebig rückkoppelbare nichtlineare Schieberegister umfaßt (REG I, REG II), von denen jedes aus einer Vielzahl von Trigger-Flip-Flops besteht, wobei der Steuereingang eines jeden dieser Flip-Flops mit dein Ausgang des vorhergehenden Flip-Flops so verbunden ist, daß die Registeroperation in vo der Weise vor sich geht, daß der einem gegebenen Informationsinhalt eines beliebigen Flip-Flops folgende Informationsinhalt desselben Flip-Flops gleich der (mod 2)-Summe des gegebenen Informationsinhalts des betrachteten Flip-Flops und des Informationsinhalts des vorhergehenden Flip-Flops ist, und daß an den Ausgängen der Schieberegister eine Schlüsselzahl P abnehmbar ist; daß das Mischgerät als beliebig rückkoppelbares Schieberegister (X₁ bis .V₅) ausgebildet ist, bei dem jede Stufe aus einem (mod 2)-Addierer und einer Flip-Flop-Schaltung besteht, und daß zu Beginn der Verschlüsselung das Klartextzeichen (X) in das als normales Schieberegister betriebene Schieberegister (X₁ bis X₅) eingespeichert wird, worauf das Register als rückgekoppeltes Schieberegister betrieben wird und von einem durch das Klartextzeichen bestimmten Ausgangspunkt um die der Schlüsselzahl P gleiche Zahl Schritte fortgeschaltet wird, worauf das verschlüsselte Zeichen(C) im Register zur Verfügung steht; und daß auf der Entschlüsselungsseite die entsprechenden Schaltmittel vorgesehen sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Schieberegister (REG], REGU) mit einer individuellen Rückkopplungsschleife versehen ist, wobei Ausgänge von zwei oder mehr Registerstufen so kombiniert werden, daß sich eine nichtlineare Rückkopplung ergibt. · .

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge mittels eines Kreuzschienen Verteilers (PB) ausgewählt werden, an denen die Ausgänge sämtlicher Registerstufen angeschlossen sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kombinierten Ausgänge der ausgewählten Stufen zum Ausgang der letzten Registerstufe modulo 2 addiert werden.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Register mod 2 addiert werden und daß das Ergebnis ein Schlüsselzeichen ist, das in einem Register (Z) gespeichert wird.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem verschlüsselten Zeichen (C) das im Register (Z) stehende Schlüsselzeichen addiert wird, das durch den Schlüsseltextgenerator bestimmt wird, so daß sich ein besser verschlüsseltes Zeichen (C) ergibt.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen