DE2131063C3 - Gerät zum Ver- und Entschlüsseln von empfangenen, mehrstellig codierten Signalen - Google Patents
Gerät zum Ver- und Entschlüsseln von empfangenen, mehrstellig codierten SignalenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Ver- und Entschlüsseln von empfangenen, mehrstellig codierten
Signalen, mit einem Schlüsselgenerator, dessen An-
65 fangszustand durch einen Grundschlüssel und Spruchschlüssel
festgelegt ist, und mit einer Eingabe, die beide an eine Mischstufe angeschlossen sind, in welcher
jeweils die in die Eingabe eingegebenen Zeichensignale mit jeweils vom Schlüsselgenerator erzeugten Zeichensignalen
verknüpft werden, wobei das Sendeteil eine Einrichtung zur mehrfachen Aussendung von Zeichensignalen
aufweist und an die Eingabe des Empfangsteiles ein Eingangsspeicher mit einer Speicherstufe angeschlossen
ist, welche mehrere Einzelspeicher zum Speichern der einzelnen Zeichenelementsignale einer vorgegebenen
Zahl mehrfach ausgesandter Zeichensignale aufweist
Bei Geräten der eingangs genannten Art ist es erforderlich, daß der die geheime Meldung zur
Entschlüsselung empfangenden Stelle die Entschlüsselung bekannt ist, um die Meldungen zu bearbeiten und
zu entschlüsseln. Zu diesem Zweck erzeugt ein Schlüsselgenerator aufgrund der empfangenen Information
eine sogenannte Schlüsselkette, deren Länge dem Bedarf angepaßt wird. Die Schlüsselinformation
wird dabei in einen Grundschlüssel, welcher der Bedienungsperson nicht bekannt sein muß, da er fest ist
oder zumindest über eine längere Zeitspanne gleich bleiben kann und meistens im Gerät einprogrammiert
ist, so daß er von außen nicht erkennbar ist, und einen Spruchschlüssel aufgeteilt, der für jede Meldung
geändert wird. Der Spruchschlüssel muß dabei an der Empfangsseite bekannt sein, da er zusammen mit der im
Gerät vorhandenen Grundschlüsselinformation die Schlüsselinformation bildet, welche für die Arbeit des
Geräts notwendig ist.
Die Übermittlung des Spruchschlüssels in klarer Form über den zur Verfügung stehenden Nachrichtenkanal
ist in der Regel unzulässig, da sie außenstehenden Personen einen Teil der Schlüsselinformation zuspielt
und auf diese Weise die unbefugte Dechiffrierung der geheim zu haltenden Meldung erleichtern kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der eingangs genannten Art mit einem im Gerät selbst
erzeugten Grundschlüssel und einen zum Gegengerät übertragenen Spruchschlüssel zu schaffen, bei dem die
Kenntnis des Spruchschlüssels durch die Bedienungsperson an der Empfangsstelle nicht unbedingt notwendig
ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die sendeseitige Einrichtung zur mehrfachen Aussendung
von Zeichensignalen für die mehrfache, aufeinanderfolgende Aussendung einer der Meldung vorangehenden,
den Spruchschlüssel darstellenden Signalgruppe ausgestaltet ist, und daß die Speicherstufe mit
einer Vergleichsdetektorschaltung verbunden ist, welche die Art der in den Einzelspeichern gespeicherten
Zeichenelementsignale von einander entsprechenden Stellenwerten der aufeinanderfolgenden Signalgruppen
feststellt und abhängig von der Mehrheitsentscheidung der festgestellten, gleichartigen Zeichenelementsignale
mit demselben Stellenwert ein Mehrheitsentscheidungssignal erzeugt, das dem dem Schlüsselgenerator
zugeführten Spruchschlüssen entspricht.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der Spruchschlüssel wird in »verschleierter« Form als Kopf der Meldung zusammen mit der Meldung
übermittelt und im empfangenden Gerät in entschleierter Form dem Schlüsselgenerator zugeführt, worauf von
Klar- auf Geheimbetrieb umgeschaltet wird. Der Ausdruck »verschleiern« bedeutet hierbei den Vorgang,
der eine spezielle Verschlüsselung des Spruchschlüssels zur Folge hat, im Unterschied zur Verschlüsselung der
eigentlichen Meidung.
In der heutigen Übermittlungstechnik wen'ien schriftlich vorliegende Meldungen meistens mittels Fernschreiber übertragen. Soll die Meldung verschlüsselt
werden, so existieren Geräte, die direkt in die Fernschreiberleitung eingeschlauft werden. Es existieren andererseits auch rein lokal arbeitende Geräte, die
in gedruckter oder anderer Form (z.B. Lochstreifen oder dergleichen) den verschlüsselten Text ausgeben.
Im vorliegenden Fall ist es für Funktionserläuterung unerheblich, ob das Gerät als sogenanntes Fernschreiberschlüsselgerät in eine Telegrafenstrecke eingeschlauft ist, oder ob es sich um eine letztere Art, also
eine Büromaschine mit Tastatur und Druckwerk oder Lochstreifenabtaster und -Stanzer handelt, bei welcher
die Meldung lokal verarbeitet wird.
Ein Ausführungsbeispiel des Gerätes kann nach Blockschema Fig.2 allgemein in folgende Funktionsgruppe aufgegliedert werden:
(3)
arbeitet sowie Ausgangsstufe (5), die von der
Zur näheren Beschreibung sei in zwei Etappen vorgegangen. Zuerst sei anhand von Fig.3 eine
mögliche Schaltung dargestellt, die die erwähnte Funktion in vereinfachter Weise durchführen kann.
Danach sei anhand von Blockschema Fig.2 ein möglicher Funklionsablauf für liniengebundene Geräte
näher beschrieben.
In der nachfolgenden Beschreibung der F i g. 3 sollen
folgende Voraussetzungen gelten:
1) Es ist ein dreistelliger Dualcode vorgesehen (im Fernschreibwesen wird meist mit einem fünfstelligen, oder neuerdings mit einem achtstelligen Code
gearbeitet).
2) Es ist ein einziges Zeichen, in dreifacher Wiederholung, als sogenannter Spruchschlüssel, in den mit
dem Grundschlüssel vorprogrammierten Schlüsselgenerator (1) einzugeben. (Die Bezugsziffern in
Klammern beziehen sich auf die Schaltungsgruppen der F i g. 2 und F i g. 3).
3) Die Eingabe erfolgt ab einer Klaviatur (KL), die als
solche nicht dargestellt ist und Teil der Eingangsstufe (2) bildet. Sie enthält verschiedene Kontakte,
die durch die Betätigung der Tasten jeweilen geschlossen werden. Dargestellt sind in F i g. 2 drei
Doppelkontakte (links unten kl\\, rechts oben kfo, dann A72, und khz sowie khx und kln) Der erste
Index bezeichnet den Stellungswert der Dualinformation, der zweite Index die Kontaktnummern.
Durch Betätigen einer Taste werden je nach Zuteilung des dreistelligen Dualcodes ein, zwei
oder alle drei Paare geschlossen.
Im weiteren ist (in der Mitte der Fig.3) ein Kontakt kt kk vorgesehen, der bei jeder Tastenbetätigung geschlossen wird, und somit als Sammelkontakt bezeichnet werden kann.
4) Die Ausgabe erfolgt auf Kontakte (uj, kj, wi), die
einen Teil der Ausgangsstufe (5) bilden.
5) Der Schlüsselgenerator (SL) (1) sei z. B. mit
Elementen nach CH-PS 4 71 432 ausgerüstet, die
eine elektrische Informations- Ein- und Ausgabe zulassen.
Das Gerät ist mit einem nicht näher umschriebenen Antriebssystem (Motor) ausgerüstet, das einerseits nach
einem vorgegebenen Programm den Schlüsselgenerator SL (1) antreibt andererseits Nockenkcmakte nx, n2,
tiz, A4 betätigt, wobei die dargestellten Nockenscheiben
nur schematisch zu verstehen sind, ihre Funktionen ergeben sich aus dem nachfolgenden Text.
Bei Inbetriebnahme wird das ganze System von einer nicht dargestellten Speisequelle an den Polen — und +
mit Gleichstrom versorgt und das Antriebssystem
bereitgestellt Ein anzugsverzögertes Relais T öffnet
seinen Kontakt tx. Während der Verzögerungszeit wird
ein bistabiles Relais in die Ruhelage gebracht, wodurch der Kontakt s« zum Schließen kommt, sx, s2, st werden
geöffnet, Ss, *, S7 werden in die dargestellte Lage
gebracht
Die Betätigung einer Klaviaturtaste löst nun aufgrund der oben dargestellten Erläuterung folgende Operationen aus:
1) Kurzes Schließen des Tastatursammeikontaktes (JWb) durch' mechanische Kopplung, wie oben
erläutert.
2) Schließen der Kontakte kln, klx2; kl2u kl2r, k!3U kfa,
je nach der Codegruppe des gewählten Zeichens.
3) Auslösung des Antriebssystems (Motor) zum Durchlaufen eines Operationszyklus durch mechanische Kopplung.
Das erste eingetippte Zeichen wird in bistabilen Relais A, B, C eingespeichert. Das zweite Zeichen in
bistabilen Relais D, E, F und das dritte in bistabilen Relais G, H. J. Die Folgesteuerung erfolgt dabei durch
ein sogenanntes Zählrelais ZL, das für jeden Impuls von
kk einen folgenden Kontakt seiner Reihe zl\, zh, etc.
betätigt
Beim ersten Zeichen war somit zl\ umgelegt worden, wodurch das Relais K erregt wurde. Die Kontakte kit k2,
Ari schlossen die Relais A, B, C an die Tastaturkontakte
kl\\, Μι, λΑι, sodaß das erste Zeichen dort eingespeichert wurde.
Das zweite Zeichen erregt über den Sammelkontakt kk wiederum die Wicklung des Zählrelais ZL das
nunmehr seinen Kontakt zl2 umlegt, wodurch das Relais
L zum Anzug und das Relais K zum Abfall kommen. Speicherung des zweiten Zeichens erfolgt über Ix, I2, h in
den Relais D, Fund F.
Nach Eingabe des dritten Zeichens sind auch die Relais C, H, J mit einem eingespeicherten Zeichen
versehen und das Relais M ist aufgezogen. Durch den Kontakt n3 wird auf die Gegenwicklung des Zählrelais
von ZL über den Kontakt mt ein Impuls gegeben, der
das Zählrelais ZL in die Null-Lage zurückbringt, sodaß auch das Relais M wieder abfällt.
Vorher wurden drei Detektorrelais X, Y, Z erregt.
Diese haben drei identische Wicklungen und sprechen an, wenn mindestens zwei davon erregt sind, wodurch
ein Mehrheitsentscheid gefällt werden kann. Über ihre Kontakte xx, y\, z\ werden Relais P, Q, R erregt. Die
gleiche Information taucht somit im linken Teil der Mischstufe 3 (F i g. 2) in Form der Stellung der Kontakte
Pi, qx, η (F i g. 3) auf. Der Schlüsselgenerator SL (F i g. 1
oder 1 in F i g. 2) hat seinerseits die Grundschlüsselstel-
lung in seine Kontakte s/i, sh, sh eingegeben.
Die Mischung erfolgt nun nach der Exklusiv-Oder-Verknüpfung und das schließlich zurückgebildete
entschleierte Spruchschlüsselzeichen wird in den Relais U. V. W eingespeichert, sobald der Kontakt n,
geschlossen hat. Diese Relais halten sich mit ihren Kontakten U\, v\, W\ über den Kontakt rh selber.
Eine frühere Beeinflussung dieser Relais war nicht möglich, da ja das Nullpotential für den Kontakt n\ über
den Kontakt zl\ herkommt, der bei der ersten Zeicheneingabe schon umgelegt wurde.
Da der Kontakt S4 geschlossen ist, wird über die
Kontakte u\, v2, W2 die gewünschte Information in den
Schlüsselgenerator eingegeben. Am Ende des Operationszyklus des dritten Zeichens werden über den r,
Kontakt nt die neun Speicherrelais A bis / zurückgestellt, wobei gleichzeitig das Relais S ebenfalls
umschlägt Danach werden die Relais X. Y, Z in die Ruhelage zurückfallen. Die Kontakte si, S2, S1 schließen
die Relais P, Q, R an die Tastatur an, sodaß alle folgenden Zeichen direkt in die Mischstufe eingehen.
Der Kontakt S4 öffnet, sodaß die Kontakte u2, v2, w2
unwirksam werden; die Kontakte ss, $,, s7 schalten
schließlich die Ausgabe an die Kontakte 1/3, v3, wi an. Sie
waren vorher an die Klaviaturkontakte kl\2, khi, kin 2r>
geschaltet, um eine Klardurchgabe des eingegebenen Textes zu gewährleisten. Am Schluß eines jeden
Operationszyklus werden die Relais U, V, W infolge öffnen des Kontaktes πι jeweilen in ihre Ruhelage
zurückfallen. jo
Die soeben beschriebene Schaltung stellt, wie erwähnt, ein einfachstes Ausführungsbeispiel des
Erfindungsgegestandes dar. Der Fachmann wird ohne Schwierigkeit andere, kompliziertere Lösungen realisieren können, und es sei im folgenden auf eine praktische
Möglichkeit im Zusammenhang mit direkten liniengebundenen Fernschreibverschlüsselungsgeräten eingegangen. In F i g. 1 ist eine Übermittlungsstrecke
dargestellt, mit einem Fernschreiber 11 und einem Fernschreiber 13 sowie einer Verbindungsleitung 12.
Dem Fernschreiber 11 ist ein Gerät I, dem Fernschreiber 13 ein Gerät II zugeteilt Die Geräte arbeiten in der
Weise, daß sie Wechselbetrieb zulassen, z. B. wie in CH-PS 3 74 717 beschrieben. Sie können also, je nach
Übertragungsrichtung ihre Rollen vertauschen. Ein sendendes Gerät kann als Klardurchgeber oder
Verschlüssler arbeiten. Ein empfangendes Gerät als Klardurchgeber oder Entschlüssler.
Im Ruhezustand stehen beide Geräte auf »Klar«. Es ist der übliche Fernschreiberwechselbetrieb in »Klar«
möglich. Es wird vorausgesetzt, daß in beiden Geräten die internen Schlüsselgeneratoren 1 früher schon mit
den gleichen Grundprogrammen versehen wurden, und daß diese Programme in den Generatoren eingespeichert bleiben.
Will die Sendestelle eine Meldung geheim abgeben, 30 gibt sie dies dem Empfänger bekannt An beiden
Stellen werden nun durch die Operateure die Geräte auf
»Geheimbereitschaft« geschaltet.
Im folgenden gibt die sendende Stelle eine bestimmte
Anzahl, z. B. fünf Schriftzeichen auf der Fernschreibertastatur ein, die den sogenannten Spruchschlüssel
darstellen. Es ist natürlich auch Eingabe ab Loch- oder Magnetstreifen möglich, falls entsprechende Abtaster
am Fernschreiber oder am Verschlüsselungsgerät vorhanden sind.
Das Gerät I lagert diese fünf Zeichen im Speicher 2 ein. Sie werden mit dem vorhandenen Grundschlüssel
des Schlüsselgenerators 1, (z. B. nach CH-PS 3 62 555) in der Mischstufe 3 verschleiert, anschließend im üblichen
Fernschreibertakt durch die Ausgabestelle 5 je viermal automatisch hintereinander ausgesandt. Außerdem
werden sie auch in nicht verschleierter Form zur Einstellung des eigenen Schlüsselgenerators verwendet.
Am Ende der Gruppe dieser zwanzig Zeichen schaltet das Gerät I automatisch auf Geheimbetrieb um. Es hat
inzwischen ja die notwendigen Schaltungen durchgeführt, die den Schlüsselgenerator in seine richtige
Startlage gebracht haben, sodaß das nächste Signal als erstes Zeichen der Meldung, ohne Wiederholung,
verschlüsselt ausgesendet werden kann.
Das Gerät II speichert die einkommenden Zeichen ebenfalls in seinem Speicher 2 ein, dabei sind
Einzelspeicher derart vorgesehen, daß die im Fernschreibsystem üblichen fünf Zeichenelemente (oder Bits
nach heutiger Terminologie) einzeln gespeichert werden.Es sind z. B. 3 χ 5 Einzelspeicher vorhanden und die
ersten vier Signale werden in der Reihenfolge, wie sie eintreffen, registriert Wäre z. B. das erste, viermal
ausgehende Zeichen des Codewortes ein »Q«, so ergibt dies, bei Annahme des internationalen Fernschreibercodes No. 2:
| Platz | 11! | III | IV | V |
| 1 | L. | L | O | L |
| L | L | L | O | L |
| L | I. | L | O | L |
| I. | ||||
Speicher A
Speicher B
Speicher C
Das vierte, einkommende Signal kann nicht mehr eingespeichert werden und wird vernachlässigt. Es wird
dabei vorausgesetzt daß ein Fernmeldekanal vorhanden ist, der an und für sich mit maximaler Übertragungssicherheit arbeitet, was für einen Schlüsselbetrieb ja
unerläßlich ist
Es kann nun aber immer noch vorkommen, daß die Übertragung gestört wird. Dies ist der Grund, weshalb
eine Wiederholung vorgenommen wird, da ja gewährleistet werden muß, daß die Spruchschlüssel-Information mit höchstmöglicher Sicherheit beim Empfänger
eintrifft. Es ist infolge Fehlerübertragung möglich, daß ζ. Β. folgende Information empfangsseitig eingespeichert werden könnte:
Platz
I
IV
| Speicher | A | L | O | L | O |
| Speicher | B | L | L | O | O |
| Speicher | C | O | L | L | O |
L (Element II falsch)
L (Element III falsch)
L (Element I falsch)
Die nächste Operation besteht nun in einer Mehrheitsdetektion der eingespeicherten Elemente
durch die Vergleichsstufe 4. Im zweiten Beispiel ergibt sich als Resultat:
LLLOL
was dem ursprünglichen »Q« entspricht! Natürlich ist
beim ersten Beispiel das gleiche Resultat zu erwarten.
Das so ermittelte Zeichen wird als Spruchschlüsselzeichen No. 1 der Mischstufe 3 zugeführt. Im t0
Schlüsselgenerator steht im weiteren die Grundschlüsselinformation schon an, sodaD die Entschleierung
möglich ist, worauf das aus dem »Q,« zurückgebildete,
erste Codewortzeichen in den Schlüsselgenerator 1 eingegeben wird. ,5
Mil den vier weiteren Viererblöcken wird gleich vorgegangen.
Am Ende, d. h. nachdem zwanzig Zeichen eingetroffen sind, hat man den Schlüsselgenerator II auf dem
gleichenStand wie beim Gerät I.
Das Gerät II wird automatisch auf Geheimbetrieb umgeschaltet, sodaß das einundzwanzigste eintreffende
Signal als erstes Zeichen der Meldung verarbeitet, d. h. entschlüsselt und über die Ausgangsstufe 5 auf den
Fernschreiber weitergeleitet wird. 2 r>
Es ist auch möglich, die Spruchschlüsselinformation klar zu übertragen und dafür bei beiden Geräten
verschleiert in die Schlüsselgeneratoren einzugeben. Das Grundprinzip bleibt dabei gewahrt, daß die mit dem
Betrieb der Geräte beauftragte Person keine Informa- J()
tion über den Grundschlüssel benötigen, und daß andererseits die Kenntnis der Spruchschlüsselinformation in der Gestalt, wie sie auf dem Übertragungsweg
erscheint, keine Rückschlüsse auf das Gerät zulassen.
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b5
Claims (4)
1. Gerät zum Ver- und Entschlüsseln von empfangenen, mehrstellig codierten Signalen, mit einem
Schlüsselgenerator, dessen Anfangszustand durch einen Grundschlüssel und Spruchschlüssel festgelegt
ist, und mit einer Eingabe, die beide an eine Mischstufe angeschlossen sind, in welcher jeweils die in die
Eingabe eingegebenen Zeichensignale mit jeweils vom Schlüsselgenerator erzeugten Zeichensignalen
verknüpft werden, wobei das Sendeteil eine Einrichtung zur mehrfachen Aussendung von Zeichensignalen
aufweist und an die Eingabe des Empfangsteiles ein Eingangsspeicher mit einer Speicherstufe angeschlossen
ist, welche mehrere Einzelspeicher zum is
Speichern der einzelnen Zeichenelementsignale einer vorgegebenen Zahl mehrfach ausgesandter Zeichensignale
aufweist, dadurcn gekennzeichnet, daß die sendeseitige Einrichtung zur mehrfachen
Aussendung von Zeichensignalen für die mehrfache, aufeinanderfolgende Aussendung einer der
Meldung vorangehenden, den Spruchschlüssel darstellenden Signalgruppe ausgestaltet ist und daß die
Speicherstufe mit einer Vergleichsdetekorschaltung (4) verbunden ist, welche die Art der in den Einzelspeichern
(A bis J) gespeicherten Zeichenelementsignale von einander entsprechenden Stellenwerten
der aufeinanderfolgenden Signalgruppen feststellt und abhängig von der Mehrheitsentscheidung der
festgestellten, gleichartigen Zeichenelementsignale mit demselben Stellenwert ein Mehrheitsentscheidungssigna!
erzeugt, das dem dem Schlüsselgenerator zugeführten Spruchschlüssel entspricht.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsspeicher (2) eine zweite
Speicherstufe (P, Q, φ aufweist, die zur Speicherung des Mehrheitsentscheidungssignals mit der Vergleichsdetektorschaltung
(4) und zur Eingabe des gespeicherten Mehrheitsentscheidungssignals mit dem Eingang der Mischstufe (3) verbindbar ist,
wobei das am Ausgang der Mischstufe (3) erzeugte Zeichensignal als Spruchschlüssel dem Schlüsselgenerator
(1) zuführbar ist, und das Zeichensignal durch Verknüpfung des Mehrheitsentscheidungssignal
mit einem vom Schlüsselgenerator (1) abgegebenen Grundschlüsselzeichensignals erhalten wird.
3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Ausgang der Mischstufe (3)
verbundener Speicher (U, V, W) und eine Umschalteinrichtung (S) vorgesehen sind, daß die Umschalteinrichtung
(S) für die Zuführung des Spruchschlüsselzeichensignals den Speicher (U, V, W) mit dem
Schlüsselgenerator (1) verbindet und nach erfolgter Einstellung des Schlüsselgenerators (J) den Speicher
(U, V, W) an eine Ausgangsstufe (5) und die Eingabe an die zweite Speicherstufe (P, Q. R) des
Eingangsspeichers (2) anschließt.
4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtung (S)d\t Eingabe mit
der Ausgangsstufe (5) verbindet, wenn der Speicher ^o
(U, V, W)m\\ dem Schlüsselgenerator (1) verbunden
ist.
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