DE2154018A1 - Anordnung und Verfahren zur Daten verschlüsselung - Google Patents

Description

Anordnung und Verfahren zur Datenverschlüsselung

Die Erfindung bezieht sich auf die Verschlüsselung von digitalen Nachrichten und insbesondere auf eine Möglichkeit zum Kodieren und Dekodieren von Fernschreibertext.

Verschiedene Verfahren und Techniken wurden bisher zum Kodieren, Verzerren und Verschlüsseln von Daten angewendet. Diese benutzten beispielsweise mechanische Verschlüsse lungseinriohtungen in Zusammenhang mit Dachschlagtabellen. Vor kurzem wurde eine Verschlüsselungsmöglichkeit zum automatischen Kodieren von digitalem Text entwickelt, die beispielsweise in der US-Patentschrift 3 522 yjh beschrieben ist.

Datenverschlüsselungsaniagen die in Zusammenhang mit digitalen Datenübertragungssystenien, wie etwa Fernschreibern, Telexnetzen usw. verwendet werden, beruhten bisher im allgemeinen auf der Modulo-2--Additioii einas

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Klarschriftzeichens mit einem willkürlich erzeugten Schlüsselzeichen. In derartigen Systemen ist es besonders wichtig, daß der willkürliche Strom von Schlüsselzeichen einen Zyklus hat, der so lang wie möglich ist. Es ist ferner wichtig, daß exakt arbeitende Synchronisierungseinrichtungen verwendet werden, um die äendende und die empfangende Verschlüsselungsstation genau zu synchronisieren. Außerdem ist es wichtig, daß eine Möglichkeit vorgesehen wird, um den genauen Betrieb eines derartigen Verschlüsselungssystems dauernd zu überwachen, um bei Fehlern im Strom von Schlüsselzeichen oder anderen Teilen des Systems die Übertragung von Klartext zu verhindern.

Um ein brauchbares Verschlüsselungssystem für die Verwendung in der Industrie zu schaffen, muß dieses außerdem in der Lage sein, wahlweise entweder im Klarschriftbetrieb oder im verschlüsselten Betrieb zu arbeiten, und ein derartigeo System muß die Übertragung von unzulässigen Zeichen in üblichen digitalen Trägern, wie etwa Telexnetzen unterdrücken können. Vorsorge soll ferner getroffen sein, daß die Wahrscheinlichkeit des Zusammenbruches der Kodierung bei Verwen dung schneller Analysatoren, etwa digitalen Computern verringert wird.

Bisher entwickelte Verzerrung- und Verschlüsselungssysteme konnten die vorstehend beschriebenen Forderungen nicht voll-

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ständig erfüllen und haben daher keine weitreichende Verwe ndung für industrielle und kommerzielle Anwendungen gefunden.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung eine Anordnung zur Datenverschlüsselung zu schaffen, die wahlweise entweder Klartext oder verschlüsselten Text aussenden kann und dadurch eine ausreichende Flexibilität für industrielle und kommerzielle Anwendungen hat.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß mit einer Anordnung zur Datenverschlüsselung gelöst, durch eine Empfangseinrichtung zur Aufnahme eines ersten digitalen Wortes, durch eine Einrichtung zur Erzeugung eines pseudo-willkürlichen oder willkürlichen digitalen Signals, durch eine Begrenzungseinrichtung zur Erzeugung eines Begrenzungssignals in Abhängigkeit von dem digitalen Signal und durch eine nichtlineare zyklische Schrittfolgeschaltung zur Aufnahme des ersten Wortes und zum Takten dieses Wortes durch eine vom Begrenzungssignal bestimmte Anzahl von Schritten zur Erzeugung eines zweiten digitalen Wortes.

Die Schrittfolgeschaltung kann beispielsweise ein Binär-zähler sein.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Verschlüsselungsanordnung,'die eine Schaltung zur Verschlüsselung von digitalen

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Bits eines Klartextes in digitale Bits eines verschlüsselten Textes enthält. Eine Vergleichsschaltung vergleicht die digitalen Bits des Klartextes mit den digitalen Bits des verschlüsselten Textes und erzeugt eine Alarmanzeige, wenn der Klartext und der verschlüsselte Text für eine vorbestimmte Anzahl von Bits übereinstimmt.

Ferner betrifft die Erfindung eine Prüfschaltung^ welche eine vorbestimmte Zeitspanne vor dem Beginn des Verschlüsselungsbetriebes der Anordnung für die Vergleichsschaltung identische Signale für Klartext und verschlüsselten Text erzeugt. Eine Alarmanzeige ist erforderlich, um die in den Verschlüsselungsbetrieb zu bringende Anordnung dagegen zu sichern, daß die Vergleichsschaltung fehlerhaft ist.

Die Erfindung betrifft ferner eine Anzeigeschutzschaltung für eine Verschlüsselungsanordnung, welche einen Taktgeber für die Synchronisierung der Verschlüsselung der digitalen Worte enthält. Der Verschlüsselungsvorgang wird gesperrt, wenn die Frequenz der Taktsignale über eine vorbestimmte Größe ansteigt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren näher erläutert.

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Figur 1 zeigt in einer Blockdarstellung den typischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Verschlüsselungsanordnung am sende - und am empfangsseitigen Ende einer Fernsehreibleitung.

Figur 2 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Verschlüsselungseinheit.

Figur j5 zeigt schematisch die Synchronisierungsschaltung gemäß der Erfindung.

Figuren

4a -4b zeigen den Zeitverlauf von Spannungen beim Betrieb der Schaltung gemäß Figur 5·

Figur 5 zeigt schematisch die Schlüssel-Kodierschaltung gemäß der Erfindung.

Figur 6 zeigt schematisch die Daten-Kodierschaltung gemäß der Erfindung.

Figur 7 zeigt schematisch die Datenschalt- und Steuerschaltung gemäß der Erfindung.

Figur 8 zeigt schematisch die Folgeüberwachungs- und Prüfschaltung gemäß der Erfindung.

Figur 9 zeigt in einem Fließdiagramm die verschiedenen Betriebsweisen der erfindungsgemäßen Anordnung.

In Figur 1 ist in einem Blockschaltbild eine erfindungsgemäße Verschlüsselungsanordnung dargestellt, die unter Verwendung eines Fernschreibnetzes arbeitet. Eine erste Verschlüsselungseinrichtung 10 ist an einer Stelle mit einem üblichen Fern-

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schreiber 12 verbunden, während eine zweite Verschlüsselungseinrichtung 14 an einer entfernten zweiten Stelle mit einem Fernschreiber 16 verbunden ist. Ein Telexkanal verbindet die Fernschreiber 12 und 16 in üblicher Weise. Dazu kann ein bekannter Fernschreiber mit Achterkode verwendet werden. Bevorzugt werden jedoch Fernschreiber die mit einem Fünferkode für die Übertragung auf ein Netz arbeiten.

Jede der Verschlüsselungseinrichtungen 10 und 14 enthält einen Hauptschalter 20 und einen Alarmschalter 22. Zum Kodieren von

" Daten kann ein Kodierschalter 24 betätigt werden, während ein Dekodierschalter 26 für das Dekodieren von Daten betätigt wird. Lampen hinter jedem der Schalterknöpfe 20 bis 26 zeigen die Betriebsweise der Einrichtung an. Eine Lampe 28 ist eingeschaltet, wenn die Anordnung im Verschlüsselungs- oder Kcdierbetrieb arbeitet, während eine Lampe 30 leuchtet, wenn die Anordnung im Klarschrift- oder unverschlüsselten Betrieb arbeitet. Im Betrieb der Anordnung wird eine der Verschlüsselungseinrichtung in den Kodierzustand und die andere in den Dekodierzustand gebracht. Beide Einrichtungen sind indirekt mit den Fernschreibern verbunden und beeinträchtigen somit nicht den normalen Betrieb dieser Fernschreiber. Die über die Verbindungsleitung 18 übertragenen Daten sind jedoch verschlüsselt und ohne genaue Synchronisierung mit der passenden Verschlüsselungseinrichtung am Empfangsende unlesbar.

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• Eine Klappe '$2. an der Vorderseite jeder Verschlüsselungseinrichtung 10 und 14 weist ein Schloss ^4 auf, das zum Entfernen dieser Klappe mit einem passenden Schlüssel geöffnet werden muß. Hinter der Klappe 32 ist eine Vielzahl von V/ahlschaltern mit jeweils acht Stellungen (nicht gezeigt) angeordnet, welche einzeln von Hand gedreht werden können, um irgendeine einer großen Anzahl von verschiedenen Kombinationen herzustellen, die als besondere Kodierung für den Verschlüsselungsvorgang gewählt wird.

Im Betrieb der dargestellten Verschlüsselungsanordnung gemäß Figur 1 sind die Verschlüsselungseinrichtungen 10 und 14 indirekt mit üblichen Fernschreibern 12 und 16 verbunden. Der Fernschreiberschalter wird dann betätigt und der Hauptschalter 20 der Verschlüsselungseinrichtung 10 gedruckt. Zu diesem Zeitpunkt leuchten die Haupt-, Kodier- und Bereitschaftslampen der Verschlüsselungseinrichtung 10.

Die besondere Tageskodierung wird dann in die Verschlüsselungseinrichtung 10 eingegeben, in-dem die Klappe 32 mittels eines Spezialschlüssels entfernt wird. Dadurch wird die Spannung von der Verschlüsselungseinrichtung 10 abgeschaltet. Die gewünschte Tageskodierung wird danach mit den Wahlschaltern oder anderen entsprechenden Kodeeingabeeinrichtungen hinter der Klappe J>2 eingegeben. Die Klappe J2 wird wieder eingesetzt, und das Schloss mittels des Schlüssels verriegelt. Der gleiche Vorgang

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erfolgt bei der Verschlüsselungseinrichtung 14 durch die zuständige Bedienungsperson, und die identische Tageskodierung wird in die Verschlüsselungseinrichtung eingegeben.

Es sei angenommen, daß eine Mitteilung mit der Verschlüsselungseinrichtung 10 kodiert bzw. verschlüsselt und mit der Verschlüsselungseinrichtung I^ wieder dekodiert werden soll. Dazu wird zunächst in üblicher Weise mit dem Fernschreiber 12 ein Klärschrift-Lochstreifen hergestellt. Dazu wird der Druckerschalter des Fernschreibers 12 betätigt und die Streifen- h lochung durchgeführt. Für den Betrieb in Klarschrift wirdider Fernschreiber in üblicher Weise benutzt. Um dann in den verschlüsselten Betrieb überzugehen, werden auf dem Fernschreiber die Zeichen LTRS und QQ getippt. Danach werden fünf Zeichen, vorzugsweise Leertasten gedrückt, um den Fernschreiber weiterzuschalten. In dieser Zeit erzeugt die Verschlüsselungseinrichtung Vorbereitungs- oder Synchronisierungsdaten.

Ist der zu verschlüsselnde Text geschrieben und soll wieder

^ in den Klarschriftbetriebübergegangen werden, so wird auf

dem Fernschreiber die Buchstabenfolge CR, LF, LTRS und QK getippt. Der Klartext wird dann auf dem Fernschreiber geschrieben. Zu einem erneuten Übergang in den verschlüsselten.

Betrieb werden wieder die vorstehend bereits erwähnten Vorbereitungszeichen getippt.

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Der kodierte Lochstreifen wird jetzt durch Einlesen des Klarschriftstreifens in die Verschlüsselungseinrichtung mit voller Geschwindigkeit hergestellt, und der kodierte Streifen wird gleichzeitig vom Fernschreiber 12 gelocht. Bei in den Streifenleser eingelegtem Klarschriftstreifen wird der Leser durch Schalterbetätigung abgeschaltet. Der Locher wird eingeschaltet und der Fernschreiber auf Locherbetrieb geschaltet. Zu Beginn wird mehrfach LTRS gelocht. Der Hauptschalter 20 und der Kodierschalter 2h der Verschlüsselungseinrichtung 10 wird betätigt, und die Haupt-, Kodier- und Klarlampen leuchten. Der Fernschreibschalter wird darin auf "Leitung" geschaltet, um den Fernschreiber mit der Verschlüsselungseinrichtung 10 zu verbinden.

Der Streifenleser wird eingeschaltet und liest den ersten Streifen ein, während der Locher die Klarschrift- und ver-^ schlüsselten Daten aufnimmt. Erfolgt ein Übergang von Klarschrift- zu Verschlüsselungsbetrieb und umgekehrt, so schalten die Lampen der Verschlüsselungseinrichtung 10 entsprechend um. Der Locher liefert den Klarschriftteil als lesbaren Text, während der verschlüsselte Teil zu einem unlesbaren Text verzerrt bzw. kodiert ist. Zu Beginn des verschlüsselten Textes wird QQ gedruckt.

Nach Herstellung einen zweiten kodierton Streifens wird der KlarsohrLftstreifeii aus dein Streifenleser herausgenommen

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und vollständig zerstört oder unter Beachtung der Sicherheitsvorschriften abgelegt. Der kodierte Streifen wird aus dem Streifenlocher herausgenommen und zur Übertragung an die entfernte Stelle verwendet. Bei übertragung des Streifeninhaltes über eine konventionelle Fernschreibanlage wird der kodierte Streifen in einen üblichen Streifenleser eingelegt und die Empfangssation in üblicher Weise angewählt.

Ist die Verbindung hergestellt, so wird die übliche Einleitung getippt und die folgende Mitteilung durchgegeben: "verschlüsselte Nachrieht folgt - schalten Sie Streifenstanzer ein". Wenn die Empfangsstation die Einschaltung des Streifenstanzers bestätigt, wird der- Streifenleser eingeschaltet. Der Fernschreiber 16 stanzt dann den kodierten Streifen vollständig mit dern einleitenden, abschließenden, klaren und verschlüsselten Text. Dor kodierte Streifen wird abgerissen und dem sicherheitsüberprüften Bearbeiter an der entfernten Station übergeben.

Zum Dekodieren der verschlüsselten Nachricht überprüft die Bedienungsperson, ob die richtige Tageskodierung hinter der Klappe 32 der Verschlüsselungseinrichtung 14 eingestellt ist. Der verschlüsselte Streifen wird in den Leser eingelegt und der Hauptschalter 20 für die Verschlüsselungseinrichtung betätigt. Ferner wird der Dekodierschalter 26 betätif-t und die zugehörige Lampe leuchtet auf. Der Fernschreiber Io wird auf "Leitung" geschaltot imci der Streifen im ioner befestigt,

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Der Streifenleser wird durch Umlegen des Schalters in die "Start"- Stellung eingeschaltet. Die dekodierte Nachricht wird dann von dem Fernschreiber 16 mit den Klarschrift- und den verschlüsselten Teilen lesbar ausgedruckt.

Leuchtet während des vorstehend beschriebenen Vorganges die Warnlainpe 22 auf, so zeigt dies einen Fehler in der Verschlüsselungs- oder Entschlüsselungsschaltung an. Daraufhin wird der Alarmknopf gedruckt und der Betrieb erneut begonnen. Falls die Alarmanzeige weiterhin aufleuchtet, ist ein Fehler in der Anordnung vorhanden.

Figur 2 zeigt in einem Blockschaltbild die Grundelemente der Verschlüsselungseinrichtungen 10 und 14. Eine Synchroni.'3ierschaltung 40 liefert eine Vielzahl von Synchronisierungsimpulsen zur Steuerung des Verschiüsselungsvorganges. Zeitgebers ignale von der Synchronisierungsschaltung 4o werden der Schlüosel-Kodierschaltung 42 zugeführt, die von einem Zufalls-Kodegenerator 44 pseudowillkürliche Schlüsseldaten aufnimmt. Der Kodegenerator wird ebenfalls mittels der Synchronisierungsimpulse der Schaltung 40 gesteuert. Die Schlüssel-Kodierschaltung 42 arbeitet in Abhängigkeit von Schlüsseldaten und erzeugt ein Begrenzungssignal, das der Daten-Kodierschaltung 46 zugeführt wird. Diese nimmt die Klartextdaten auf und verschlüsselt sie in Abhängigkeit von

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dem Begrenzungssignal der Schlüssel-Kodierschaltung k¹?.. Die verschlüsselten Daten bilden dann das Ausgangssignal der Daten-Kodierschaltung 46.

Im Entschlüsselungsbetrieb arbeitet die Daten-Kodierschaltung 46 umgekehrt und nimmt verschlüsselte Daten auf und gibt Klartextdaten ab. Eine Datenschalt- und Steuerschaltung 48 liefert Zeitgeberwellen zur Steuerung des Betriebes der Anordnung. Ein Folgedetektor 50 ermittelt das Vorhandensein der richtigen Folge von Steuerzeichen und überprüft den Betrieb der Anordnung, um sicherzustellen, daß durch Fehler kein Klartext erzeugt wird. Tritt ein Fehler auf, so erzeugt der Folgegenerator 50 über die Datenschalt- und Steuerschaltung 48 ein Alarmsignal, um die Anordnung in den Alarmzustand zu versetzen.

Die Synchronisierschaltung

In Figur j5 ist schematisch die Schaltungsanordnung für die Synchronisierschaltung 40 dargestellt. Ein Oszillator 60 von üblicher Bauart enthält einen 460,8 kHz-Kristall 62 zur Erzeugung von 460,8 kHz-Taktimpulsen. Die Taktimpulse werden der CP-Klemme e|nes Flip-Flops 64 zugeführt, das als Binärteiler zur Erzeugung von 2^0,4 kHz-Taktimpulsen für die Nicht- Und-Gatter 66 und 68 dient. Die Ausgangssignale der Gatter 66 und 68 werden als schnelle Taktimpulse FCl und FC2 bezeichnet und anderen Teilen der Anordnung zugeführt, was später beschrieben wird. Die schnellen Takt-

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impulse FCl und FC2 sind gegeneinander um l8O° phasenverschoben.

Das Eingangssignal .für das Gatter 66 wird auch einem Binärzähler 70 zugeführt, der beispielsweise aus einem SN 7493-Binärzähler bestehen kann. Durch ihn werden die Taktimpulse durch zwei geteilt und einem Binärzähler 72 zugeleitet, in dem wiederum eine Teilung stattfindet, so daß Taktimpulse von 57,6 kHz für einen zweistufigen Binärzähler 74 erzeugt werden. Dieser Zähler teilt die Taktimpulse kontinuierlich auf 28,8 kHz, 14,4 kHz, 7,2 kHz und 3,6 kHz herunter. Die 3,6 kHz-Impulse werden der CP-Klemme eines Flip-Flops 76 und von dort einem Binärzähler 78 zugeführt, der beispielsweise ein SN 74l6l-Zähler sein kann.

Der Zähler 78 teilt die 3,6 kHz-Impulse durch verschiedene Faktoren um unterschiedliche Taktgeschwindigkeiten zu erhalten. Die Faktoren, durch die die Taktimpulse geteilt werden, werden durch verschiedene Eingangssignale für den Zähler 78 von einem Inverter 80, Nicht-Oder-Gattern 82 und 84 und einem Nicht-Und-Gatter 86 bestimmt. Eine Klemme EN50 ist über den Inverter 80 mit dem Zähler 78 verbunden, während eine Klemme EN57 über den Inverter 88 an den Eingängen der Gatter 82,84 und 86 liegt. Die Klemme EN75 ist über einen Inverter 90 an Eingänge der Gatter 84 und 86

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angeschlossen, während die Klemme ENlOO unmittelbar an einem Eingang des Gatter 86 liegt und außerdem über einen Inverter 92 mit einem Eingang des Gatters 82 und einem Eingang eines Nlcht-Und-Gatters '94 verbunden ist. Das Ausgangssignal des Gatters 94 wird dem Flip-Flop 76 zugeführt.

Die Klemmen EN50, EN57, EN75 und ENlOO v/erden durch Einschub von Baueinheiten in die Rückseite der Verschlüsse1-

^ ungseinrichtungen 10 und 14 programmiert, um die gewünschte Telegraphiergeschwindigkeit zu wählen. Die einschiebbaren Einsätze erden wahlweise eine der vier Klemmen, um so die Geschwindigkeit einzustellen. Durch Erden der Klemme ENlOO erhält man beispielsweise eine Telegraphiergeschwindigkeit von 100 Baud. Wird keine der vier Klemmen geerdet, so erhält man eine fünfte Telegraphiergeschwxndigkeit von 45 Baud. Durch die Möglichkeit der Programmierung der vier Klemmen des Binärzählers 78 ergibt sich eine sehr flexible Verwendbarkeit der Verschlüsselungseinrichtung mit Fernschreibmaschinen unterschiedlicher Schreibgeschwindigkeit.

Das Ausgangssignal des Zählers 78 wird über eine Leitung 98 geführt und stellt das CP-Taktimpulssignal dar. Das CP-Signal hängt von dem Einschub der vorstehend beschriebenen Einheit für die Telegraphiergeschwindigizeit ab. Ist beispielsweise durch diesen Einschub die Kleine EHlOO geerdet,

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so hat das CP-Signal eine Frequenz von 400 Hz, wäll rend e& bei Erdung der Klemme EN50 eine Frequenz von 200 Hz hat.

Das CP-Signal wird nur in der Synchronisierungssohaltung benutzt, um hauptsächlich den Betrieb der Zähler 70 und 72 zu steuern. In Figur 4b ist das CP-Signal als periodischer Taktimpuls gezeigt. Es wird den Eingängen der Nicht-Und-Gatter 100 und 102 zugeleitet, deren Ausgangsignale einem Flip-Flop 104 zur Erzeugung des CDENA-Signals gemäß Figur 4 j zugeführt werden. Ferner werden die Ausgangssignale der Zähler 70 und 72 den Eingängen der Gatter 100 und 102 zugeleitet. Die Ausgangssignale der Zähler 70 und 72 gelangen direkt und über Inverter lOo bis 112 an verschiedene Eingänge der Nioht-Und-Gatter 114 bis 124 und an das Nicht-Oder-Gatter 126.

Das Ausgangssignal des Gatters 114 enthält das 3CNT-SignaI^ gemäß Figur 4m, während das Ausgangssignal des Gatters 116 das in Figur 4o dargestellte STOP-Signal enthält. Das Ausgangssignal des Gatter II8 wird über ein Nicht-Cder-Gatter I30 geführt, um das in Figur 4h dargestellte "Schiebe¹'-Signal zu liefern. Das Ausgangssignal des Gatters 120 wird über ein Nicht-Oder-Gatter 1^2, ein Nicht-Und-Gatter 1J54 und einen Inverter Ij56 zur Bildung des RK-Signals (Anforderung des Schlüssels) gemäß Figur 4i geleitet. Der Ausgang des Gatters 150 ist mit einer Klemme eines monostabilen Multivibrators I58 verbunden, der beispielsweise aus einem SN74121-Multivibrator bestehen kann. Die Q-Klemme des Multivibrators 1^8

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ist mit einem zweiten Eingang des Nicht-Und-Gatters 13^ verbunden.

Der Multivibrator 1^8 ist in Zusammenhang mit dem Gatter I3K sehr wichtig, da er als "Geschwindigkeitsfalle" zur Erhöhung der Sicherheit der Verschlüsselungsanordnung dient. Die "Geschwindigkeitsfalle" verhindert, daß die Datenausgangsgeschwindigkeit der Anordnung beim Versuch des Entzifferns des internen Kodes absichtlich erhöht wird. Bei der normalen Datenausgangsgeschwindigkeit der Verschlüsselungsanordnung kann man schätzen, daß ein Abhörender eine Anzahl von Jahren benötigen würde, um auch mit einem sehr schnellen Digitalrechner die interne Kodiereinstellung der vorliegenden Verschlüsselungsanordnung mathematisch zu entziffern. Wäre es jedoch möglich, daß der Abhörende den Kristall 62 durch einen Hochfrequenzkristall ersetzt und dadurch die Ausgangsgeschwindigkeit der vorliegenden Anordnung erheblich erhöht, so könnte er eine große Datenmenge in einen schnellen Digitalrechner eingeben, und die interne Kodierung der Verschlüsselungsanordnung könnte leichter entziffert werden.

Durch Verwendung des rnonostabilen Multivibrators Ij58 und des Nicht-Und-Gatter 1^4 wird es jedoch möglich, den Betrieb des Kodegenerators 44 zu stoppen und die Anordnung in einen Alarmzustand zu versetzen, wenn die Telegraphier-

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geschwindigkeit der Verschlüsselungsanordnung um mehr als das Doppelte der normalen zulässigen Telegraphiergeschwindigkeit erhöht wird. Die Arbeitsweise der Multivibratorschaltung ergibt sich aus den Zeitverläufen gemäß Fig, H. Da der Schiebetaktimpuls von dem Oszillatortakt 60 abhängt, wird der monostabile Multivibrator 1^8 dauernd gekippt und damit kein RK-Signal vom Nicht-Und-Gatter 1J54 erzeugt, wenn die Taktgeschwindigkeit mehr als verdoppelt wird. Wenn der Kodegenerator 44 kein RK-Signal erhält, so werden für die Schlüssel-Kcdierschaltung 42 keine Schlüsselbits erzeugt. Nach der Ausschaltung von 5 derartigen Schlüsselzeichen beendet der Kodegenerator 44 seinen Betrieb, und der Folgedetektor 50 zeigt danach"Alarm" an und bringt die Schaltung in einen Alarmzustand.

Das Ausgangssignal des Gatters 126 umfaßt das ENDW-Signalgemäß Fig. 4k, während das Ausgangesignal des Gatters 122 den END-Impuls gemäß Fig. 41, welcher das Ende eines Datenwortes bezeichnet. Das Ausgangssignal des Gatters 124 enthält das "Start"-Signal gemäß Fig. 4n, um den Beginn eines Datenwortes anzuzeigen. Die verschiedenen Ausgangssignale der Zähler 70 bis 72 sind mit A bis G bezeichnet und in den Fig. 4c bis 4g dargestellt.

Die Originaldaten oder RAWDAT-Signal sind in Fig. 4a p^ezeigt und werden über ein Nicht-Und-Gatter l40 sowohl einem Flip-Flop 142 als auch einem Eingang eines Nicht-Und-Gatters 144 zugeführt. Die verschiedenen Eingänge

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eines Nicht-Und-Gatters 144 sind mit verschiedenen Eingängen der Gatter 114 bis 124 verbunden und erhalten ebenfalls die Ausgangssignale der Zähler.70 und 72. Das Flip-Flop wird beim Auftreten des "START"-Impulses der Originaldaten gesetzt und beim Auftreten des "END"-Impulses zurückgestellt. Das Ausgangssignal der Q-Klemme des Flip-Flops 142 schaltet jeden der Zähler gemä3 Fig. j5 ein und aus. Das Gatter 144 verhindert ein falsches Anlaufen der Anordnung infolge Einschwingvorgängen.

Schlüssel-Kodierschaltung

Fig. 5 zeigt den Zufalls-Kodegenerator 44 und seine Verbindung mit der S^hlüssel-Kodierschaltung 42. Der Kodegenerator 44 kann irgendeine Quelle für pseudowillkürlich verteilte Schlüsselbits enthalten. So kann beispielsweise eine Vielzahl von miteinander verbundenen, nicht linearen Rückkopplungs-Schieberegistern vorhanden sein. Es ist bekannt, P daß lange Zyklen derartiger Schieberegister eine pseudowillkürliche Verteilung darstellen.

Um eine Synchronisierung zwischen der Kodier« und der Dekodierstation zu ermöglichen, werden die Rückkopplungs-Schieberegister im allgemeinen mit Anfangsinformationen ("PRIME¹") betrieben«. Diese Vorbereitungsinformation hat die Form einer Anzahl von Zeichen, die von der Bedienungsperson frei gewählt werden können, indem eine externe Stec-ktafel oder ähnliches benutzt wird. Diese V

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bestimmt dann den Startpunkt der Schieberegister, worauf die Register schieben und gernäß Modulo-2 addieren, so daß ein pseudowillkürlicher Strom von Bits entsteht, der der Schlüssel-Kodierschaltung zugeführt wird. Ein derartiger pseudowillkürlicher Kodegenerator ist beispielsweise in äer US-Patentschrift j5 522 374 beschrieben.

Der Zufalls-Kodegenerator 44 kann auch von anderer üblicher Bauart sein. Bezüglich eines Kodegenerators mit automatischer Erzeugung der Vorbereitungsdaten sei auf die Parallelanmeldung "Kodegenerator, insbesondere zur Verwendung in Verschlüsselungsanordnungen, sowie Verfahren zum Verschlüsseln von Daten" (Prioritätstag: I5. April 1971; US-serial No. 1J4 j52C) verwiesen.

Das Ausgangssignal des Zufalls-Kodegenerators 44 wird über einen mechanischen Schaltkontakt I50 einem Schlüsse !register I52 zugeführt, das beispielsweise ein SN7496-Register enthalten kann. Der Schaltkontakt I50 kann auch an eine BT-Klernme gelegt werden, um der Verschlüsselungsanlage Prüfinformationen zuzuführen und sie auf diese Weise selbst zu überprüfen. Im normalen Betrieb dient der Schaltkontakt I50 jedoch zur Zufuhr des pseudowillkürlichen SehlüsselbitstroTies vom Kodegenerator zum Register 152. Das Ausgangssignal des Generators 44 wird, gesteuert von einem Nicht-Oder-Gatter 154, in das Register I52 ge- . taktet. Das Gatter I54 wird von- CDEMA-Signal und dem

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Nicht-Oder-Gatter I56 gesteuert, während letzteres vom "Schiebe"-Signal gesteuert wird. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden somit 5 Schiebeimpulse für jedes Datenwort geliefert.

Jedes von dem Kodegenerator 44 gelieferte Schlüsselwort hat somit 32 mögliche Kombinationen. Die Schlüssel-Kodierschaltung gemäß Fig. 5 wandelt also 32 Kombinationen in binäre Äquivalente um. Da es in Fernschreibanlagen jedoch unzulässige Worte gibt, die nicht übertragen werden dürfen, ist eine Umsetzerschaltung I58 vorgesehen, die die Ausgangssignale des Kodegenerators in eine Gruppe von 29 Binärzahlen bringt. Somit unterdrückt die Schaltung I58 drei mögliche Kombinationen des Kodegenerators, indem sie jede dieser drei Möglichkeiten in eines der zulässigen 29 Binärworte umwandelt.

Die Umsetzerschaltung I58 enthält Nicht-Und-Gatter I60 bis 166, Inverter I68 und 170, Exklusiv-Oder-Gatter 1?2 und 174 und Nicht-Oder-Gatter 176 bis ISO. Der Ausgang des Gatters 180 und ein Ausgang des Registers I52 ist über ein Exklusiv-Oder-Gatter 182 und ein Nicht-Und-Gatter 184 an ein Flip-Flop I86 angeschlossen, das Teil eines synchronen Vorwärts-Rückwärts-Binärzählers I88 ist, der Ausgangs-Signale vom Register I52 erhält. Die INKCNT- und INC-Signale, die nachfolgend beschrieben werden, werden über liicht-Und-GatterlQO und 192 geleitet, uii den Betrieb des Zählers 18·^Γ· und des Flip-Flops I86 zu steuern. Die Eingaben für tie.-j

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Zähler l88 kommen aus dem Schlüsselregister 152. Die Schaltung 158 setzt irgendeines der drei unzulässigen V/orte in zulässige Zeichen um, um diese in den Zähler 188 und das Flip-Flop 186 einzugeben.

Die Ausgangssignale des Zählers I88 werden über Inverter 194 bis 200 den Eingängen d er Nicht-Und-Gatter 202 und 204 zugeführt. Die Ausgänge der Gatter 202 und 204 sind zur Erzeugung eines Begrenzungssignals in einem Nicht-Und-Gatter 206 zusammengefaßt. Das Begrenzungssignal zeigt an, daß der Zähler I88 seine Grenze beim Rückwärtszählen im Kodierbetrieb oder beim Vorwärtszählen im Dekcdierbetrieb erreicht hat. Das Zählsperrsignal INHCNT, das dem Gatter 190 zugeführt wird, verhindert ein Zählen des Zählers I88, wenn von der Daten-Kodierschaltung 46 ein unzulässiges Wort ermittelt wurde und läßt dadurch den Zähler einen Zyklus mehr laufen, um die Erzeugung eines unzulässigen Wortes zu verhindern.

Das INHCNT-Signal wird, zusammen mit dem Begrenzungssignal, über ein Nicht-Und-Gatter 210 und ein Nicht-Und-Gatter 212 einem Flip-Flop 214 zugeführt. Das ENDW-Signal gelangt über einen Inverter 2l6 an einen Eingang eines Nicht-Oder-Gatters 218, dessen zweiter Eingang mit der Q-Klemrne des Flip-Flops 214 verbunden ist. Das Gatter 218 ist an die Flip-Flops 220 und 222 angeschlossen. Die schnellen Taktimpulse FCl und FC2 werden iioer Inverter 224 und 226

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Nicht-Und-Gattern 228 und 2j5O zugeleitet. Das Ausgangssignal des Gatters 2^0 bildet das Eingabesignal Pl und wird zur Steuerung des Zählers 138 einem Nicht-Oder-Gatter 2J2 zugeführt. Der Ausgang des Gutters 228 ist zur Bildung des Signals GCP02, welches einem Eingang des Gatters I90 zugeführt wird, mit einem Inverter 2j4 verbunden. Der Q-Ausgang des Flip-Flops 220 erzeugt das INCLK-Signai, das zur Betätigung und Steuerung von Zählern der Daten-Kodierschaltung 46 dient.

Daten - Kodierschaltunp:

Fig. 6 zeigt im einzelnen die Daten-Kodierschaltung 46. Die Klartext (PT) - Daten werden einem Schieberegister 25O zugeleitet, dessen Ausgänge über Exklusiv-Oder-Gatter 252 und 254 an einer nichtlinearen, zyklischen Schrittfolgeschaltung liegen, die gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einen synchronen Binärzähler 256 enthält. Diese nichtlineare, zyklische Schrittfolgaschaltung gemäß der Erfindung kann irgendeine Schrittschaltung enthalten, die keine lineare Kombination von Addierern, Speichern oder Konstantvervielfaehern für die Erzeugung von zyklischen, digitalen Ausgangssignalen enthält. Lineare Schaltungen, wie etwa Schieberegister u.a. erzeugen lineare Ausgangssignale, die leichter vorhersehbar und daher gegen eine mathematische Durchbrechung weniger sieher .sind als die nichtlineare Schal-

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turig gemäß der Erfindung. Es liegt ohne weiteres im Bereich der Erfindung, andere nichtlineare Schaltungen anstelle eines Binärzählers zu verwenden, etwa eine besondere verdrahtete Schaltung zur Erzeugung von digitalen Ausgangssignalen gemäß einer vorbestimmten nichtlinearen Kodierung.

Die übrigen Ausgange des Registers 25O sind über ein Exklusiv-Oder-Gatter 258 und Inverter 26O bis 266 an Eingänge von Nicht-Oder-Gattern 268 bis 272 angeschlossen. Die Gatter 268 stellen fest, ob ein Zahlenzeichen im Register vorhanden ist oder nicht. Ist dies der Fall, so setzen die Exklusiv-Oder-Gatter 252, 2^4 und 258 das Zahlenzeichen in ein Leitungszuführsignal um. Dieser Vorgang hat die Aufgabe, die übertragung eines Zahlensignals über die Telexleitung zu verhindern, da es sich dabei um ein unzulässiges Zeichen handelt.

Der synchrone Binärzähler 256 akzeptiert alle Daten vom Register 25O. Im Betrieb wird ein Wort in den Zähler 256 gebracht, und dieser wird mittels des GCP02-Signals getaktet, bis das von der Schlüssel-Kodierschaltung 42 gelieferte Begrenzungssignal erreicht ist. Das erhaltene Zeichen wird dann vom Zähler 256 direkt über Exklusiv-Oder-Gatter 28O und 282 in ein 8-Bit-Schieberegister 284 verschoben.

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- 2h -

Das SCT-Signal tritt an einer Klemme des Registers 284 auf. Das Ausgangssignal des Kxklusiv-Oder-Gatters 258 gelangt über ein Nicht-Und-Gatter 288 zu einem Flip-Flop 290 und dem Eingang eines Nicht-Und-Gatters 292. Das Flip-Flop ist ein Teil eines 5-stufigen Zählers, der den Zähler enthält. Das Ausgangssignal des Flip-Flops 29O wird über ein Exklusiv-Oder-Gatter 294 dem Register 284 zugeführt. Die Ausgänge des Zählers 256 und der Gatter 280, 282 und 294 sind an Gatter 296 bis J5O4 angeschlossen, deren Ausgänge mit Nicht-Oder-Gattern pOo bis JlO verbunden sind. Die Gatter 296 bis ;5O4 bilden mittels des Signals GPRIV, welches über ein Nicht-Und-Gatter ~$\2 zugeführt wird, eine Auswahl. Dieses Signal ermöglicht in Abhängigkeit von dem bestimmten Betriebszustand der Anordnung die Auswahl zwischen dem Register 250 und dem Zähler 256.

Beim Kodieren sind die im Register 25O enthaltenen Daten Klartext, während die.im Zähler 256 enthaltenen Daten kodierter Text sind. Beim Dekodieren ist es umgekehrt. Die Gatter J06 bis JIG ermitteln die verschiedenen Zeichen Q, K und LTRS, um zu bestimmen, ob unverschlüsselt oder verschlüsselt gearbeitet wird. Diese Zeichen werden von der Bedienungsperson über die Fernschreibertastatur in die Anordnung eingegeben, wie dies vorstehend beschrieben wurde.

Das Ausgangssignal des Zählers 256 wird verschiedenen Eingängen eines Nicht-Und-Gatters ^20 zugeleitet, dessen Aus-

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BAD ORlGiNAL

gang über einen Inverter j522 an Exklusiv-Oder-Gatter 280, 282 und 294 angeschlossen ist. Das Gatter 320 ermittelt das Vorhandensein eines Leitungszuführsignals im vom Zähler 256 erzeugten kodierten Text. Beim Auftreten eines derartigen Signals werden die Ausgangsdaten des Zählers 256 in Ziffernzeichen umgewandelt, falls dem Leitungszuführsignal nicht ein Wagenrücklaufsignal vorher ging, wie dies durch das dem Gatter 320 zugeführte CRFF-Signal angedeutet ist. Die Abwandlung wird mittels der Exklusiv-Oder-Gatter 280, 282 und 294 erreicht.

Die Ausgänge der Zähler 256 und der Gatter 280, 282 und 294 werden über Inverter 330 bis 334 direkt an die Eingänge der Nicht-Oder-Gatter 336 bis 340 gelegt. Die Ausgangssignale der Gatter 336 bis 3^0 werden zur Erzeugung des INHCNT-Signals an ein Nicht-Oder-Gatter 342 gelegt, welches dem Gatter 19O (Fig. 5) zugeführt wird. Dieses Signal verhindert beim Auftreten unzulässiger Zeichen im kodierten Ausgang der Anordnung die Zählung, so daß der Zähler einen Schritt weiter zählt und dadurch die Erzeugung eines unzulässigen Wortes verhindert. Ein wesentliches Merkmal dieses Teils der Schaltung besteht darin, daß zusätzliche unzulässige Worte einfach in die Anordnung einprogrammiert werden können, indem man nur zusätzliche Logiksohaltungen in diesem Bereich der Anordnung einfügt.

Im Betrieb der Daten-Kodiersclmltung ^li6 gemäß Fig. 6 stellen

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die Klartextdaten das Eingangssignal für das Register dar, und sie werden abgewandelt, wenn sie ein unzulässiges Ziffernzeichen enthalten. Die Daten werden dann im Binärzähler 256 verschoben, indem sie kodiert und im Ausgangsregister 284 nach unten verschoben werden. Der Zähler 256 kodiert die Daten, gesteuert vom Taktimpuls GCP02, der die Anzahl der vom Zähler auszuführenden Schritte bestimmt.

Um das erfindungsgemäß angewendete Kodierverfahren klarer zu machen, sind in der nachfolgenden Tabelle I J2 mögliche Kombinationen von Fünfer-Kodierungen unter der Überschrift "Digitale Worte" dargestellt.

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TABELLE I
Digitale Worte unzulässige Zeichen

Fernschreiber-Schlüsse lzeiohen

1 .	00000
2.	10000
3-	01000
4.	11000
5-	00100
6.	10100
7.	01100
8.	11100
9.	00010
10.	10010
11.	01010
12.	11010
13.	00110
14.	10110
15.	OHIO
16.	11110
17.	00001
18.	10001
19.	01001
20.	11001
21.	00101
22.	10101
23.	01101
24.	11101
25-	00011
26.	10011
27.	01011
28.	11011
29-	00111
30.	10111
31.	01111
32.	11111

NULL

CR

Leertaste

LF

Zi

Q
K
LTRS

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BAD ORIGINAL

Das entsprechende Fernschreibschlüsselzeichen, das die Erzeugung des besonderen digitalen Wortes beim Drücken der Fernschreibtaste bewirkt, ist gegenüber jedem der digitalen Worte aufgeführt. Der Buchstabe X gibt an, daß die Fernschreibschlüsselzeicheri NULL, Wagenrücklauf (CR) und Zi unzulässig sind und daher nicht in das Register 284 eingegeben werden. Wird das Zi-Zeichen in das Register 250 eingegeben, so wandelt die Umsetzungsschaltung dieses in ein LF-Signal um. Erzeugt der Zähler 256 eine Kodierung, die ein unzulässiges Wort enthält, so durchläuft der Zäh-™ ler einen extra Zählerstand, um die Übertragung des unzulässigen Wortes zu verhindern.

In einem speziellen Beispiel für den Betrieb der Schaltung gemäß Fig. 6 sei angenommen, daß die Fernschreibtaste H gedrückt wurde und damit das digitale Wort lOiOO in das Register 250 einpjegeben worden ist. Ferner sei angenommen, daß das willkürliche Schlüssel-Kodiersignal, welches durch die Schlüssel-Kodierschaltun»; 42 bestimmt wurde, gleich COlOO ist. Da das Schlüssel-KodierGignal einer binären Vier entspricht, werden die in den Binärzähler 2^6 eingegebenen Daten durch das entstehende GCP^P-Eegrerizungcisignal durch 4 Schritte geschaltet. Somit wird der Zähler 256 4 Schritte weiter geschaltot, und als Ausgangssignal des Zählers 256 ergibt sich das zehnte digitale? V.'ort aus Tfcbellel, 10010, welches durch die Gatter 230, 232 und 2Q4 zum Register 23>\ gelangt. Das Zeichc-n L .stellt eo-iit da.^ci verschlüsselte Zeich

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am Ausgang des Registers 284 dar. Im nächsten Datenzyklus wird das ursprüngliche Textwort in den Binärzähler 256 verschoben, und der Zähler wird wieder in willkürlicher Weise gemäß dem GCP02-Begrenzungssignal verschoben.

Befindet sich die Verschlüsselungseinrichtung im Dekodieroder Entschlüsselungszustand, so ist die Anordnung mit der entfernten Kodieranlage synchronisiert. Die verschlüsselten Zeichen werden in das Register 25O geschoben, und die Schlüssel-Kodierschaltung 42 erzeugt ein GCP02-Signal, das den Betrieb des Binärzählers 256 rteuert. Da die Zufalls-Kodegeneratoren der beiden im Kodier- und Dekodierbetrieb arbeitenden Einrichtungen synchronisiert sind, wird bei Verwendung des vorstehenden Ausführungsbeispiels ein GCP02-Begrenzungssignal dem Entschlüsselungszähler 256 zugeführt, das ein 29-er Komplement der binären Vier ist, also die binäre Fünfundzwanzig. Geht man von der Stufe 10 in Tabelle I aus.und zählt unter Überspringen der unzulässigen Zeichen bis 25, so gelangt man zu Stufe 6 oder zu 10100. Dieses digitale Wort wird vom Zähler 256 in das Register 284 eingegeben und stellt somit ein Ausgangssignal dar, das anzeigt, daß zu Anfang in der Kodierstation die Fernschreibtaste H gedrückt worden ist. Das Sperrsignal INHCNT wird während des Dekodierbetriebes erzeugt, um die Zählung von unzulässigen Zeichen zu verhindern.

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Datenschalt- und Steuerschaltung

In Fig. 7 ist die Datenschalt- und Steuerschaltung dargestellt. Das Klartextsignal (PT) wird dem Flip-Flop 350 zugeführt, welches mit dem Schiebeirnpuls-Signal synchronisiert ist, das über die Inverter 352 und 354 der CP-Klemme des Flip-Flops 350 zugeleitet wird. Das Ausgangssignal des Flip-Flops 35O ist ein Kodegenerator-Datensignal (GGD),

^ welches den Zufalls-Kodegenerator 44 mit den Vorbereitungsdaten versorgt. Die Vorbereitungsdaten (PD) und die Startdaten gelangen durch ein Nicht-Und-Gatter 358, durch Nlcht-Und-Gatter 36O und 362 und durch einen Inverter 364 zu dem Flip-Flop 35O. Das Original-Datensignal (RAWDAT) wird über einen Inverter 366 und ein Nicht-Und-Gatter 368 einem Inverter j564 zugeleitet. Das Kodiersignal (ENC) gelangt über ein Nicht-Und-Gatter 37O und einen Inverter 372 zu den Gattern 362 und 368. Das Vorbereitungssignal (PRIM) wird ebenfalls an einen Eingang des Gatters 370 gelegt. Die Schaltung ent-

* hält die Gatter 358 bis 370, um eine Datenauswahl zwischen Originaldaten und Vorbereitungsdaten vom Kodegenerator in Abhängigkeit von der von der Verschlüsselungseinheit gewählten Betriebsweise durchzuführen.

Die STOP- und 3CNT-Signale gelangen über ein Nicht-Und--Gatter 380 zu einem Flip-Flop 382, dessen Q-Klemme mit einem Und-Gatter 384 verbunden 1st. Das Gatter 38O und das Flip-Flop 38P dienen zur Erzeugung eines Leertantenzeichen-Signals, das

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während des Empfangs des Vorbereitun^Rvorganges vom Fernschreiber zur Erzeugung von Leerräumen benutzt wird. Ist die Vorbereitungsinformation in den Zufalls-Kodegenerator eingebracht worden, so werden die Vorbereitungszeichen unterdrückt und mittels des Flip-Flops 382 die Leerräume anstelle der Vorbereitunßsdaten eingegeben.

Das PRIM-Signal wird einem Flip-Flop 586 zugeführt, dessen Q-Klemme über ein Nieht-Und-Gatter 588 und einen Inverter 590 am Gatter 384 liegt. Der Ausgang des Gatters 388 ist außerdem direkt mit einem Und-Gatter 392 verbunden. Die Gatter ^84 und 392 dienen zur Wahl zwischen dem Leerraumerzeugungs-Flip-Flop 382 und dem Ausgang des Eingangsdaten-Registers 250 (Fig.6). Die Wahl der Und-Gatter 384 und 392 hängt wiederum von der Betriebsweise der Anordnung ab.

Die Ausgänge der Gatter 384 und 392 sind über einen Inverter 400 an einen Eingang eines AOI-Gatters 402 geschaltet. Das vorstehend erwähnte SCT-Signal wird ebenfalls dem Gatter *iO2 zugeführt, dessen Ausgang an einem Nicht-Und-Gatter kok liegt, das mit einem Eingang eines AOI-Gatters 4o6 verbunden ist. Das Ausgangssignal des Gatters 4O6 wird einem Flip-Flop 4O8 zugeführt, dessen CP-Klemme mit dem Inverter 352 verbunden ist. Eine Prüfklemme ist als Prüfeingang an einen Eingang des Gatters J?06 angeschlossen. Die Prüfschaltung ermöglicht eine Untersuchung der ,Anordnung, ändern eine Prüfsonde an verschiedene zu untersuchende Klemmen angelegt wird und man den Fernschreiber die verschiedenen F-a'ccn ausdrucken läßt.

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Das Flip-Flop 4O3 ist ein Synchronisierungs-Flip-Flop zur Auswahl der gewählten Daten vom Gatter 4O6, um diese dem Drucker mittels des Signals STXDAT zuzuführen und ein Ausdrucken zu bewirken. Der Löscheingang des Flip-B'lops 4o8 ist zur Aufnahme eines Alarm-Signals geschaltet, um alle Daten im Falle eines Alarms zu sperren. Tritt ein derartiger Alarm auf, so werden, wie später beschrieben wird, keine Daten am Ausgang der Anordnung abgegeben.

Das QQ-Signal wird direkt einem Flip-Flop 410, das QK- und das PRIVDl-Signal über Nicht-Oder-Gatter 412 und 4l4 diesem Flip-Flop ¹JlO zugeführt. Das END-Signal gelangt über einen Inverter 4l6 zum Gatter 414. Das ENC-Signal wird über einen Inverter 4l8 einem Eingang eines Oder-Gatters 420 zugeführt, dessen Ausgang über einen Inverter 422 mit einem Eingang eines Nicht-Und-Gatters 424 verbunden ist. Das Gatter 424 erhält das PLC-Signal und gibt ein Ausgangssignal über einen Inverter 426 an ein Flip-Flop 428. Der Ausgang des Gatters 4l4 liegt ebenfalls am Flip-Flop 4jO, das das Alarm-Signal aufnimmt. Das ENDW-Signal wird einem Flip-Flop 4^1 zugeführt, das mit der Q-Klemme des das PRIV-Signal erzeugenden Flip-Flops 428 verbunden ist. Die Q- und Q-Ausgänge des Flip-Flops 4^1 liegen an dem AOI-Gatter 402.

Die Flip-Flops 410, 428 und 4j5O bestimmen die Betriebsweise der Einrichtung. Das Flip-Flop 410 bringt die Anordnung in den Vorbereitungsbetrieb, während das Flip-Flop 428 sie in den Verschlüoi-.olungsbetrieb schaltet. Das Flip-Flop 4^0 er«

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BAD ORIGiNAL

zeugt den Alarmzustand der Anordnung. Die Flip-Flops 410 und 428 werden im wesentlichen nur bei einem Übergang von einem Betriebszustand in den anderen vom Gatter 414 gesteuert.

Ein RESETSW-Signal wird über ein Nicht-Und-Gatter 440 und einen Inverter 442 an den Eingang eines Nicht-Und-Gatters 444 gelegt, das außerdem das Alariii-Signal aufnimmt. Das Ausgangssignal des Gatters 444 gelangt über einen Inverter 446 zum Flip-Flop 428, während das Ausgangssignal des Inverters 442 dem Flip-Flop 410 zugeführt wird* Der Betrieb des Gatters 440 wird mittels eines Kondensators 450 gesteuert, der mit dem Einschalten der Versorgungsspannung für die Schaltung Ladung speichert. V/erden auf dem Kondensator 450 etwa 1,7 V festgestellt, so wird das Gatter 440 aktiviert, um ein Signal zu liefern, das eine anfängliche Rüc-kstellung der Flip-Flops 410, 428 und 4^0 rückgängig macht. Ferner muß ein Handschalter zur Rückstellung betätigt werden.

Folge- und Alarmdetektor

Fig. 8 zeigt den Folgedetektor gemäß der Erfindung. Vom Gatter 506 gemäß Fig. 6 wird ein Q-Signal abgeleitet und einem Nicht-Und-Gatter 500 und einem Inverter 502 zur Erzeugung des Signals QQ zugeführt. Das PRiV-Signal wird einen Nicht-Und-Gatter 504 zur.eleitet, de-n auch das "LTRS-S3.p;nal zugeführt wird. Der Ausgang des Gatters 504 ist übor ein Hicht-Und-Gatt^r 506 mit einem Flip-Flop 5C3 verbunden.

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Ferner erhält das Nicht-Und-Gatter 510, das an einem Eingang des Gatters 506 liegt, das LTRS-Signal.

Der Ausgang des Flip-Flops 508 liegt an einem Hieht-Ocior-Gatter 512, das außerdem über einen Inverter 514 das Q-Signal erhält. Das Ausgangssignal des Gatters 5^2 gelangt zu einem Flip-Flop 5I6, dessen Ausgang an einem Gatter 500 und außerdem an einem Nicht-Und-Gatter 518 liegt. Das Ausgangssignal des Gatters 5I8 wird über einen Inverter 520 geleitet und dient als QR-Signal. Das Leitungszuführsignal (LF) gelangt über ein Nicht-Und-Gatter 524 und ein IJicht-Oder-Gatter 526 zu einem Flip-Flop 528. Der Ausgang des Flip-Flops 528 liegt an einem Eingang des Gatters 5O4. Das Wagenrücklauf signal (CR) wird einem Flip-Flop 5j52 zugeleitet, welches außerdem Über einen Inverter 53^Ji das E!JD-3ig.-nal erhält. Darüber hinaus erzeugt das Flip-Flop 552 das vorstehend beschriebene CRFF-Signal. Die so beschriebene Schaltung enthält einen Zeichenfolgedetektor.

P Die Flip-Flops 508, 5I6, 528 und 552 speiehern die Tatsache, daß ein Wagenrücklauf vorhanden ist* Danach ist das entsprechende Flip-Flop nur gesetzt, wenn das vorhergehende Flip-Flop gesetzt wurde, da ein besonderes Zeichen, beispielsweise das Lsitungszuführsignal (LF) im Flip-Flop oder der Wagenrücklauf (CR) im Flip-Flop 552 vorhanden Kar» Dieser aufeinanderfolgende Setzvorgang ermöglicht die Anzeige einer Zeichenfolge, etwa Wagenrücklauf, Lsitungszufuhr,

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Buchstaben, QQ und QK. Durch diese Ermittlung von Zeichenfolgen kann vom Bedienungspult aus vom verschlüsselten Betrieb auf Klarschriftbetrieb und umgekehrt geschaltet werden.

Fig. 9 zeigt die verschiedenen Zeichenfolgen, die zur Betriebsumschaltung verwendet werden, im Zusammenhang mit den den Zuständen der Flip-Flops 410 und 428 entsprechenden Digitalzuständen. Im Klarschriftbetrieb, der durch den Digitalzustand 00 angegeben ist, "nuß ein Rückstellsigna] von einem von Hand zu betätigenden Schalter oder von der vorstehend beschriebenen Rückstellschaltung empfangen worden sein. Um vom Klarschriftbetrieb in den Vorbereitungsbetrieb überzugehen, rau3 von der Schaltung die Folge LTR, Q, Q festgestellt worden sein, um einen Vorbereitungsbetrieb zu erhalten, der digital mit 01 bezeichnet ist. Zum Übergang in den Verschlüsselungsbetrieb wird die Feststellung von 5 Zeichen benötigt. Dies können irgendwelche 5 Zeichen sein, an deren Ende das Signal PLC die Umschaltung in den Verschlüsselungsbetrieb bewirkt, der digital als 11 bezeichnet ist, wenn die Alarmprüfschaltung angesprochen hat.

Um dann in den Klarschriftbetrieb überzugehen, muß die Zeichenfolge CR, LF, LTR, Q und K festgestellt sein. Der Alarnizustand wird nur durch das AlamtMÜfsignal (ALA-RKCK) bewirkt.

V."ie sich aus Fig. 8 ergibt, wird das ENDV;-Signal über eine;"

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Inverter 550. einem Zähler 552 zugeführt. Das PRIM-Signal gelangt durch einen Inverter 554 zum Zähler 552. Der Zähler 552 ermittelt die 5 Zeichen der Vorbereitungsfolge, nachdem willkürliche 5 Vorbereitungszeichen vom Schlüsselgenerator oder irgendeiner anderen von Hand zu betätigenden Einrichtung erzeugt worden sind. Die Feststellung der 5 Zeichen in der Vorbereitungsfolge erzeugt über einen Inverter 556, ein Gatter 558 und einen Inverter 560 das PLC-Signal, welches den Verschlüsselungsbetrieb bewirkt.

Ein wesentliches Merkmal der vorstehenden Anordnung ist die Alarmprüfschaltung gemäß Fig. 8. Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß eine Fehlfunktion des Zufallskodegenerators oder anderer Teile der Schaltung zu einer Übertragung von Klartext führen könnte, wenn sich die Anordnung im Verschlüsselungsbetrieb befindet. Aus Sicherheitsgründen ist et daher unbedingt erforderlich, daß die Schaltung die Übertragung von Klartext verhindert, wenn sich die Anordnung im Verschlüsselungsbetrieb befindet.

Ein Exklusiv-Oder-Gatter 58Ο erhält die IRO- und TXDAT-Sigriale und ist mit einem Flip-Flop 582 verbunden. Die IRO-. Daten werden vom Register 25Ο gemäß Fig. 6 abgeleitet und bestehen im Kodierbetrieb aus Klartext. Die TXDAT-Daten sine! die übertragenden Verschlüsselungsdaten. Das Gatter 580 vergleicht die IRO-Daten und TXDAT--Daten und steuert in Abhängigkeit davon den Betrieb dec Flip-Flops 582, das. mit einer, Flip-Flop 584 verbunden ist. Das RK-Sirrnal (Anforderung tfcu

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BAD ORtGiNAL

Schlüssels) wird über Nichfc-Und-Gatter 586 und 588 dem Flip-Flop' 582 zugeführt. Die Q-Klemmen der Flip-Flops 582 und 584 sind über ein Exklusiv-Oder-Gatter 590 und ein NichtOder-Gatter 592 mit einem Schieberegistergenerator 594 verbunden. Über diesem liegen in üblicher Weise ein Exklusiv-Oder-Gatter 596 und ein Inverter 59.8. Die Ausgänge des Schieberegistergenerators 594 liegen direkt oder über Inverter 6OO, 602 und 604 am Gatter 6.O6, das ein ALARMCK-Signal erzeugt. Die Alarmschaltung vergleicht kontinuierlich im Verschlüsselungsbetrieb die Klartextdaten mit den übertragenen, verschlüsselten Daten. Das Gatter 59O vergleicht die Ausgangssignale der Flip-Flops 582 und 584, um bei identischen, aufeinanderfolgenden Bits eine Anzeige zu liefern. Treten zwei identische Bits auf, so wird das Schieberegister über das Gatter 592 getaktet. Das Ausgangssignal des Exklusiv-Oder-Gatters 590* welches die aufeinanderfolgenden identischen Bits bestimmt, wird einem Nicht-Und-Gatter 612 zugeleitet, das außerdem das GRK-Signal aufnimmt. Der Aus- _#. gang des Gatters 612 steuert den Betrieb des Gatters 6IO.

Nach 25 aufeinanderfolgenden Takten wird vom Gatter 606 ein Alarmprüfsignal (CK) erzeugt, wenn die IRO- und TXDAT-Signale während dieser 25 aufeinanderfolgenden Bits identisch sind. Jedesmal, wenn die IRO- und TXDAT-Eingangssignale voneinander abweichen, wird eine Rückstellung bewirkt, und der Schieberegistergenerator 594 wird gelöscht und die Prüfung erneut begonnen,

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Das PRIM-Signal wird über ein Nicht-Oder-Gatter 620 und ein Nicht-Oder-Gatter 622 einem Eingang des Nicht-Und-Gatters 610 zugeführt. Ferner wird von dem Gatter 620 das PVTLP-signal erzeugt.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, da3 die IRO- und TXDAT-Signale von der Prüfschaltung für 25 Bit gleichgemacht werden, um vor der Zulassung der Übertragung von verschlüsselten Daten die Alarmschaltung zu Ik überprüfen. Nach den 25 Bit erzeugt das Gatter 6o6 das ALARMCK-Signal, das die richtige Funktion der Alarmprüfschaltung anzeigt. Dieses Signal wird ebenso wie das PLC-Signal benötigt, um einen Übergang in den Verschlüsselungsbetrieb zu erhalten. Ist die Alarrnprüfschaltung fehlerhaft, so kann die Anordnung nicht in den Kodierbetrieb übergehen.

Das Schiebesignal wird über einen Inverter 65O einem Flip-Flop 652 zugeführt. Die Klemme für das CLEARLP-Signal ist mit dem Flip-Flop 652 verbunden. Das PVTLP-Signal wird über einen Inverter 654 dem Flip-Flop 652 zugeführt, dessen Q-Klemme das PVT-Signal erzeugt, das dem Kodegenerator anzeigt, daß sich die Anordnung im Verschlüsselungsbetrieb befindet. Die END-, CRFF- und CR-Signale werden einem Eingang eines Nicht-Und-Gatters 66O zugeführt, das das ORL-Sirnal erzeugt. Dadurch kann das Wagenrücklaufsignal (CR) in Klarschrift übertragen werden.

Ein Nicht-Oder-Gatter 662 ist mit dem Ausgang des Inverters

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verbunden und nimmt ein PRIM-Sigru'l auf, um den Zustand der Anordnung anzuzeigen und ein Anfangsvorbereitungssignal (IP) zu erzeugen. Ein Nicht-Oder-Gatter 664 ist mit dem Gatter 662 verbunden, um ein Empfangsvorbereitungssignal (RP) zu erzeugen, was auch den Zustand der Anordnung anzeigt. Das Flip-Flop 666 erzeugt das GPRIV-Signal, um eine um ein Zeichen verzögerte Anzeige des Betriebes der Schaltung im VerschlÜsselungszustarid zu liefern. Die verzögerte Anzeige ist erforderlich, da die Daten während des Betriebes der Anordnung mit einem Zeichen gepuffert werden.

Die Nicht-Und-Gatter 668 und 670 sind verriegelt geschaltet und nehmen jeweils die ENCSV/- und DECSV.'-Signale auf. Diese Signale werden in Abhängigkeit von einem Steuerschalter am Bedienungspult erzeugt, um einen Dekodier- oder Kodierzustand zu bewirken. Die Nicht-Und-Gatter 663 und 670 sind bei einer konstanten Ausgangsspannung verriegelt, da "die Druckschalter kurzzeitig arbeiten.

Die Erfindung bezieht sich somit auf eine Verschlüsselungsanordnung, die besonders für verschiedenste industrielle und kommerzielle Zwecke anwendbar ist. Während die Erfindung im Zusammenhang mit einem Fernschreibsystem mit Fünferkode beschrieben wurde, ist es bei Abwandlung der Schaltung selbstverständlich auch möglich, im Achter- oder irgendeinem anderen Kode su arbeiten. Die vorliegende Anordnung enthält eine Schaltung zur Verhinderung der Erzeugung unzulässiger Zeichen und lä?t sioii ohne weiteres für die Benutzung unterschiedlichst-

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Fernschreiber und Übertragungseinrichtungen anpassen.

Die Schaltung kann von der Tastatur eines üblichen Fernschreibers gesteuert werden, so daß sie entweder im Verschlüsselungsbetrieb oder im Klarschriftbetrieb arbeitet; ggf. können auch Nachrichten in kombinierten Klarschrift- und Verschlüsselungsbetrieb gesendet werden. Die Tageskodierung läßt sich sehr einfach einstellen, und die erfindungsgemäße Anordnung liefert eine sehr willkürliche Verteilung, so daß sich eine besonders hohe Sicherheit ergibt. Die Anordnung verwendet eine automatische Fehlerprüfeinrichtung, die im Verschlüsselungsbetrieb die Übertragung von Klartext verhindert. Die Anordnung kann im Kodierbetrieb bei fehlerhafter Alarmschaltung nicht benutzt werden. Außerdem sind Schutzschaltungen vorgesehen, um eine nennenswerte Erhöhung der Taktgeschwindigkeit der^r Anordnung zu verhindern, die sonst eine leichtere Entzifferung der Kodierung unter Verwendung von schnellen Elektronenrechnern ermöglichen.würde.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Anordnung zur Datenverschlüsselung, -gekennzeichnet durch eine Empfangseinrichtung zur Aufnahme eines ersten digitalen Wortes, durch eine Einrichtung zur Erzeugung eines pseudowillkürlichen oder willkürlichen digitalen Signals, durch eine Begrenzungseinrichtung zur Erzeugung eines Begrenzungssignals in Abhängigkeit von dem Signal und durch eine nichtlineare, zyklische Schrittfolgeschaltung zur Aufnahme des ersten Wortes und zum Takten dieses Wortes durch eine vom Begrenzungssignal bestimmte Anzahl von Schritten zur Erzeugung eines zweiten digitalen Wortes.

   2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste digitale Wort Klartext und das zweite digitale Wort kodierten Text enthält.

   5· Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste digitale Wort kodierten Text und das zweite digitale Wort Klartext enthält.

   H. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3> gekennzeich net durch eine Alarmschaltung zur Erzeugung einer Alarm anzeige, wenn das erste und das zweite digitale Wort über eine vorbestimmte Zeitspanne übereinstimmen.

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   BAD

   5. Anordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Blockiereinrichtung zur Verhinderung des Betriebes der Anordnung vor Beendigung einer Prüfung der Alarm schaltung.

   6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5> gekennzeichnet durch eine Sperrschaltung zur Unterbrechung der Erzeugung des willkürlichen, digitalen Signals beim Betrieb der Anordnung mit einer Geschwindigkeit

   * oberhalb einer vorbestimmten Taktgeschwindigkeit.

   7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Ansprecheinrichtung zum Anlassen oder Sperren des Verschlüsselungsvorganges in Abhängigkeit von vorbestimmten digitalen V/orten.

   8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Verhinderung der Erzeugung eines vorbestimmten, unzulässigen, digitalen Wortes.

   9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrittfolgeschaltung einen synchronen Binärzähler enthält.

   10. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 9> dadurch tie-

   2098A6/0631 bad oronal

   - hy-

   kennzeichnet, daß die Alarrnschaltung einen Zähler enthält.

   11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Schaltung zum wahlweisen Beginn des Verschlüsselungsbetriebes und eine Einrichtung zur Sperrung dieser Schaltung, bis eine Alarmanzeige erzeugt ist.

   12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine Schaltung zur Erzeugung einer Zwangsübereinstimmung zwischen Klartextsignalen und Verschlüsselungstextsignalen während eines vorbestimmten Zeitraumes nach Anlaß des Verschlüsselungsbetriebes.

   \Z>. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis. 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Synchronisierschaltung zur Erzeugung von Taktsignalen vorgesehen ist, und daß eine Einrichtung zur Verschlüsselung digitaler Signale synchron mit den Taktsignalen arbeitet.

   l4. Anordnung nach Anspruch 15* dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verschlüsselung einen Zufalls-Schlüsselgenerator enthält, daß die Synchronisierschaltung ein periodisches Schiebesignal zur Verschiebung zwischen jedem digitalen Signal und zur Erzeugung

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   BAD ORIGINAL

   einer Anforderung für Schlüsselsignale synchron mit dem Schiebesignal während eines Datenwortes erzeugt, und da!3 eine rnonostabile_/ auf das Schiebesignal ansprechende Schaltung zum Takten der Anforderung für das Schlüsselsignal vorgesehen ist.

   15. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bisl4, gekennzeichnet durch eine Überwachungsschaltung zur Überwachung des Ausgangssignals der Schrittfolgeschaltung und zum Takten dieser Schaltung um einen zusätzlichen Schritt bei Feststellung eines vorbestimmten, unzulässigen Wortes, durch eine Dekodiereinrichtung zur Aufnahme des Ausgangssignals der Schrittfolgeschaltung, durch eine Einrichtung zur Erzeugung eines zweiten willkürlichen, digitalen Signals entsprechend dem ersten willkürlichen, digitalen Signal, und durch eine zweite nichtlineare, zyklische Schrittfolgeschaltung, die ein verschlüsseltes, digitales Wort von der Dekodiereinrichtung aufnimmt und dieses zur Erzeugung des digitalen Klartextwortes eine durch das zweite digitale Signal bestimmte Anzahl von Schritten verschiebt.

   16. Anordnung nach Anspruch I5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite nichtlineare, zyklische Schrittfolgeschaltung einen Binärzähler enthält.

   17· Verfahren zur Erzeugung verschlüsselter Daten, -dadurch

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   gekennzeichnet, daß digitale Klartextbits in digitale Verschlüsselungstextbits kodiert werden, daß die Klartextbits mit den Verschlüsselungstextbits verglichen werden, und daß bei Übereinstimmung von Klartext und verschlüsseltem' Text während einer vorbestimmten Anzahl von Bits eine Alarmanzeige erzeugt wird.

   18. Verfahren nach Anspruch I7, dadurch gekennzeichnet, daß die Alarmanzeige beim Anlassen des Verschlüsselungsvorganges erzwungen wird, und daß die Erzeugung von verschlüsseltem Text bis zur Alarmanzeige verhindert wird.

   19· Verfahren nach Anspruch 17 oder l8, dadurch gekennzeichnet, daß Taktsignale erzeugt und die digitalen Signale synchron mit diesen verschlüsselt werden, und*" daß der Verschlüsselungsvorgang unterbrochen wird, wenn die Frequenz der Taktsignale über einen vorbestimmten Wert erhöht wird.

   20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis I9, dadurch gekennzeichnet, daß ein pseudowillkürliches, digitales Signal erzeugt wird, daß ein digitales Klartextwort für eine durch das pseudowillkürliche, digitale Signal bestimmte Anzahl von Schritten durch eine nichtlineare, zyklische Schrittfolgeschaltung geführt wird, daß das Ausgangssignal· der Schrittfolgeschaltung an-

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   gezeigt wird, und da3 die Schrittfolgeschaltung bei Feststellung eines vorbestimmten digitalen Wortes an .ihrem Ausgang einen zusätzlichen Schritt ausführt.

   21. Verfahren nach einem der Ansprüche I7 bis 20, bei dem das digitale Klartextwort mittels eines Fernschreibers gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das im Klartextwort enthaltene Fernschreiber-Ziffernwort in ein Leitungszuführwort transformiert und daß dieses VJort zur Verschlüsselung durch die Schrittfolgeschaltung geführt wird.

   22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, da"3 das verschlüsselte, digitale Wort zu einem Leitungszuführwort entschlüsselt wird, und daß dieses Wort in _ ein Ziffernwort entschlüsselt wird, wenn das vorhergehende digitale Wort ein Wagenrücklauf-Wort enthielt.

   ψ 23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das vorbestimmte digitale Wort die digitalen Fernsohreiber-Worte Wagenrücklauf, Null und Ziffern enthält.

   su:re/gü

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