DE2334330A1

DE2334330A1 - Security encoding communication network - uses start code to set code generators before transmission of signals

Info

Publication number: DE2334330A1
Application number: DE19732334330
Authority: DE
Inventors: Siegfried Ing Grad Bosch; Bernd Dipl Ing Ostermann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1973-07-06
Filing date: 1973-07-06
Publication date: 1977-11-10
Also published as: DE2334330B2; DE2334330C3

Abstract

The communications network (e.g. for teleprinter or telephone) has security encoders/decoders. Before transmission each encoder or code generator is set by a start code stored at each end station. Some of the stations have a given number of start codes held in special memories. Identification signal sequences are associated with each stored code and are used to select the wanted code. The advantage lies in not only allowing authorised stations to exchange coded information with one another but also with any other station that has access to the identification signals and therefore to the code being used.

Description

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH ΡΤ-ΒΚ/Γι.Li/msLicentia Patent-Verwaltungs-GmbH ΡΤ-ΒΚ / Γι.Li / ms

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Schaltungsanordnung zum übertragen von Nachrichtensignalen Circuit arrangement for the transmission of communication signals

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Übertragen von Nachrichtensignalen, bei der durch sende- und empfangsseitig angeordnete,gleichartig aufgebaute und synchron betriebene Schlüsselxmpulsgeneratoren identische Pseudozufallsfolgen erzeugt werden, die sendeseitig für die Verschlüsselung mit derThe invention relates to a circuit arrangement for the transmission of message signals, in which the transmitting and receiving side arranged, identically structured and synchronously operated key pulse generators generated identical pseudo-random sequences that on the sending side for the encryption with the

klaren und empfangsseitig für die Entschlüsselung mit der verschlüsselten Nachrichtenfolge verknüpft werden, und bei der die Schlüsselgeneratoren vor dem Beginn der Übertragung mittels
eines bei jeder Station gespeicherten Anfangsschlüssels eingestellt und durch eine zwischen aen Stationen einer Nachrichtenverbindung übertragene Kennung gleichphasig angelassen werden. clear and are linked on the receiving side for the decryption with the encrypted message sequence, and in which the key generators before the start of the transmission by means of
an initial key stored at each station can be set and started in phase by an identifier transmitted between aen stations of a communication link.

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In bekannten Verschlüsselungsgeräten für Nachrichtensignale werden durch Verknüpfung einer aus den Nachrichtensignalen abgeleiteten Klarimpulsfolge mit einer Schlüsselimpulsfolge den Zeichen des Klartextes zugeordnete verschlüsselte Signalimpulsfolgen gebildet. Die empfangsseitige Wiedergewinnung des Klartextes nach der Übertragung der verschlüsselten Signalfolge wird durch die inverse Verknüpfung der verschlüsselten Signale mit einer identischen Schlüsselimpulsfolge herbeigeführt. In known encryption devices for message signals, by linking one of the message signals derived clear pulse sequence with a key pulse sequence encrypted signal pulse sequences assigned to the characters of the plain text are formed. The recovery at the receiving end of the plain text after the transmission of the encrypted signal sequence is made by the inverse linking of the encrypted Signals brought about with an identical key pulse train.

Die Schlüsselimpulsfolgen können durch Schlüsselgeneratoren erzeugt werden, die allgemein aus Zählern bestehen, die über logische Schaltungen miteinander verbunden sind und durch Taktgeber gesteuert werden. Die erzeugte Schlüsselimpulsfolge gehorcht durch die dabei durchgeführte Verwürfelung der Zählerstände einem Zufallsgesetz.The key pulse trains can be generated by key generators which generally consist of counters interconnected by logic circuits and by clocks being controlled. The generated key pulse sequence obeys by the scrambling of the counter readings carried out according to a random law.

Um auf der Sende- und Empfangsseite mit gleichen Schlüsselgeneratoren identische Schlüsselimpulsfolgen zu erhalten, müssen die Schlüsselgeneratoren vor dem Beginn einer verschlüsselten Nachrichtenübertragung in die gleiche Ausgangsstellung gebracht werden und sie müssen während des Schlüsselbetriebes im Synchronbetrieb gehalten werden. Hierzu werden die Schlüsselgeneratoren durch einen geheimen AnfangsSchlussel in die gleiche Ausgangsstellung gebracht und gleichphasig gestartet.In order to use the same key generators on the sending and receiving side To obtain identical key pulse sequences, the key generators have to start an encrypted Message transmission are brought into the same starting position and they must be synchronized during key operation being held. To do this, the key generators are converted into the same by a secret initial key Initial position brought and started in phase.

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Dieses bekannte Verfahren eignet sich nicht nur zur Synchronisierung der Pseudozufallsgeneratoren in Schlüsselgeräten, sondern allgemein zur Synchronisierung der die Bandoder Zeitverwürfelung in Sprachverschlüsselungsgeräten steuernden Generatoren oder zur Steuerung der Trägerfrequenzgeneratoren in Funkanlagen, die nach dem Frequenzsprungverfahren arbeiten. Auch in Übertragungsanlagen, die das SSMA- oder das CDMA-Verfahren benutzen, können die synchronisierten Zufallsgeneratoren die zur Modulation und Demodulation der übertragenen Signale erforderlichen Zeichenfolgen liefern.This known method is not only suitable for synchronization the pseudo random number generators in key devices, but generally used to synchronize the tape or Controlling time scrambling in voice encryption devices Generators or to control the carrier frequency generators in radio systems that operate according to the frequency hopping process work. Even in transmission systems that use the SSMA or CDMA method, the synchronized random number generators can be used to modulate and demodulate the transmitted Deliver the required strings of signals.

Geheimhaltungsgründe zwingen zu einem häufigen Wechsel der Anfangsschlüssel.Reasons for secrecy force a frequent change of the initial key.

Es ist in der deutschen Auslegeschrift 1 237 366 ein Verschlüsselungsverfahren beschrieben, bei dem der Anfangszustand der Schlüsselgeneratoren eingestellt wird in Abhängigkeit vom Ergebnis der Mischung einer ersten und einer zweiten Zustandsinformation, wobei die erste Zustandsinformation als Grundschlüssel sowohl sende- als auch empfangsseitig in gespeicherter Form vorliegt und wobei die zweite Zustandsinformation als Verschiebungsinformation sendeseitig mittels eines Zufallsgenerators erzeugt und unverschlüsselt zur Empfangsseite übertragen wird. Dabei kann die Anzahl der Elemente der beiden Zustandsinformationen bz.w. ihres Mischungsergebnisses soIt is an encryption method in the German Auslegeschrift 1 237 366 in which the initial state of the key generators is set in dependence from the result of the mixture of a first and a second state information, wherein the first state information stored as a basic key on both the sending and receiving sides Form is present and wherein the second status information as displacement information on the transmit side by means of a Random generator generated and unencrypted to the receiving side is transmitted. The number of elements of the two status information items or of their mixing result like this

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gross sein, dass eine sehr grosse Anzahl verschiedener Anfangs zustände der Schlüsselgeneratoren ermöglicht wird.be large that a very large number of different initial states of the key generators is made possible.

Bei diesem bekannten Verfahren enthalten alle Stationen eines Vermittlungsnetzes in ihren Speichern den gleichen Grundschlüssel, und es wird die Verschiebeinformation vor der Aufnahme des Schlüsselbetriebes zur gewünschten Empfangsstation offen übertragen, es kann daher auch jede andere Station des Netzes durch Mischung beider Informationen, sofern ihr die Informationsfolge beispielsweise auf dem Funkwege zugeleitet wird, die Einstellung des Schlüsselgenerators vornehmen und den verschlüsselten Text entschlüsseln.In this known method, all stations in a switching network contain the same memory in their memories Basic key, and it will present the move information the commencement of the key operation to the desired receiving station openly transmitted, it can therefore also any other station of the network by mixing both pieces of information, provided that the sequence of information is transmitted, for example, by radio is sent, make the setting of the key generator and decrypt the encrypted text.

Im Vermittlungsverkehr innerhalb eines Nachrichtennetzes ist es wünschenswert, nur ausgewählten Teilnehmergruppen die Entschlüsselung bestimmter Informationen zu ermöglichen. Hierzu können verschiedenenTeilnehmergruppen zur gleichen Zeit unterschiedliche AnfangsSchlussel zugeordnet sein, so dass verschiedene "Schlüsselbereiche» bestehen, in denen die Teilnehmer mit den ihnen zugeordneten Anfangsschlüsseln nur innerhalb ihrer Gruppe, jedoch nicht zwischen den Gruppen verkehren können.In switching traffic within a communications network, it is desirable to only use selected subscriber groups enable the decryption of certain information. For this purpose, different groups of participants can be used at the same time Different initial keys must be assigned at the time, so that different "key areas" exist in which the participants with the initial keys assigned to them can only circulate within their group, but not between the groups.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zumindest einer Anzahl berechtigter Stationen verschiedener Gruppenzuge-The invention is based on the object of providing at least a number of authorized stations of different group trainings.

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hörigkeit den verschlüsselten Informationsaustausch sowohl untereinander als auch mit beliebigen anderen Teilnehmerstationen, die über die ihnen zugeordnete Kennziffer und damit über den ihnen zugeordneten Grundschlüssel verfügen, zu ermöglichen.the encrypted exchange of information both with each other as well as with any other subscriber stations via the code number assigned to them and so that they have the basic key assigned to them, to enable.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen sind durch die in den Patentansprüchen beschriebenen Massnahmen gekennzeichnet. The invention and its developments are through the in the measures described in the claims.

Hierdurch werden die Vorteile erreicht, dass verschiedene Anfangsschlüssel im Netz für die einzelne Verbindung verwendet werden können. Es wird den einzelnen Stationen, die selbst keinen Schlüsselwähler besitzen, jeweils ein Anfangsschlüssel zugeteilt und es werden den einzelnen Anfangsschlüsseln Kennziffern zugeordnet, durch die die Anfangsschlüssel unterscheidbar sind. Es ist dabei vorteilhaft, die Bestimmung des AnfangsSchlussels derjenigen Station zu überlassen, die nur über einen einzelnen Schlüssel verfügt, so dass die Einphasung zwischen den Stationen je nach Erfordernis in Vorwärts- oder in Rückwärtsrichtung erfolgt. Es werden hierdurch unnötige Richtungswechsel bei der Einphasung eingespart. Es kann dabei nach der Bestätigung der erfolgten Einphasung unmittelbar das Anlaufkennzeichen für den phasenrichtigen Anlauf der beiden Schlüsselgeneratoren übertragen werden, so dass die verschlüsselte Nachrichtenübertragung beginnen kann.This has the advantages of having different initial keys can be used in the network for the individual connection. It will be the individual stations that themselves do not have a key selector, each has an initial key assigned and the individual initial keys are assigned code numbers by means of which the initial keys can be distinguished are. It is advantageous to leave the determination of the initial key to the station that only has a single key, so that phasing between the stations as required takes place in forward or reverse direction. This saves unnecessary changes of direction during phasing. After confirming the phasing that has taken place, the start-up indicator for the correct phase can be displayed immediately At the start of the two key generators, the encrypted message transmission can begin.

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Die Erfindung wird an dem Blockschaltbild erläutert.The invention is explained using the block diagram.

Es sind die beiden Stationen 10 und 20 eines Vermittlungsnetzes dargestellt, die über die Leitung sx miteinander verbunden sind. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel verläuft der Daten- und Kennungsverkehr über diese Leitung und es ist der wechselweise Verkehr in beiden Richtungen möglich. Als Leitung sind auch Leitungen für Duplexverkehr oder Leitungen, die ausser einem Datenkanal auch einen Hilfskanal enthalten, anwendbar. An die Stelle des Richtungswechsels tritt dann einfach eine Übertragung der Information über den Gegenkanal.The two stations 10 and 20 of a switching network are shown, which are connected to one another via the line sx are. In the embodiment shown, the data and identifier traffic runs over this line and it is alternating traffic in both directions is possible. Lines for duplex traffic or lines, which, in addition to a data channel, also contain an auxiliary channel, applicable. Instead of the change of direction then occurs simply a transmission of the information over the opposite channel.

Bei jeder Station befindet sich ein Nachrichten-Sende-Empfangsgerät 11 bzw. 21, beispielsweise eine Fernschreibmaschine, welche Nachrichten in der Form von unverschlüsaelten Impulsfolgen senden und empfangen kann. Der Ausgang des gerade als Sender tätigen Nachrichtengerätes 11 speist das Mischgerät 122, in welchem die Nachrichtenimpulsfolge mit der durch den Schlüsselgenerator 12 erzeugten Schlüsselimpulsfolge gemischt und dadurch verschlüsselt wird. Die verschlüsselte Nachrichtenimpulsfolge wird über die Leitung sx zur empfangenen Station 20 übertragen, wo die verschlüsselte Nachrichtenimpulsfolge im Mischgerät 222 mit der im Schlüsselgenerator 22 erzeugten Schlüsselimpulsfolge gemischt wird. Solange Synchronlauf zwischen der sendesei-There is a message transceiver at each station 11 or 21, for example a teleprinter, which messages in the form of unencrypted Can send and receive pulse trains. The output of the message device 11 currently acting as a sender feeds the Mixer 122, in which the message pulse train with the key pulse sequence generated by the key generator 12 is mixed and thereby encrypted. The encrypted Message pulse train is transmitted over the line sx to the receiving station 20, where the encrypted Message pulse sequence in mixer 222 mixed with the key pulse sequence generated in key generator 22 will. As long as synchronous operation between the transmitting

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tigen und der erapfangsseitigen Schlüsselimpulsfolge besteht, wird die verschlüsselte Nachrichtenimpulsfolge im Mischgerät 222 entschlüsselt und es g$.bt das Empfangsgerät 21 die Xachrichtenfolge im Klartext wieder.and the key pulse sequence on the receiving side exists, the encrypted message pulse sequence is decrypted in the mixer 222 and the receiving device 21 transmits the message sequence in plain language again.

Die Schlüsselgeneratoren 12 und 22 werden durch je einen Taktgeber 121 und 221 gesteuert, die durch hier nicht dargestellte Einrichtungen im Gleichtakt gehalten werden, solange ein ununterbrochener Datenfluss über die Leitung sx besteht. Um den Synchronlauf der beiden Schlüsselgeneracoren, also die Erzeugung identischer Schlüsselimpulsfolgen bei der sendenden und der empfangenden Station sicherzustellen, genügt nicht alleine der Gleichlauf der beiden Generatoren, es müssen die beiden Generatoren bei der Einleitung jedes Verschlüsselungsbetriebes mit der gleichen Anfangsstellung beginnen, sie müssen demnach beim Betriebsbeginn auf den gleichen Anfangsschlüssel eingephast werden.The key generators 12 and 22 are each by one Clock generator 121 and 221 controlled, which are kept in common mode by devices not shown here, as long as there is an uninterrupted flow of data over the line sx. To ensure that the two key generators run synchronously, i.e. the generation of identical key pulse sequences to ensure that the two generators run in synchronism alone is not enough to ensure that the sending and receiving stations the two generators must begin with the same initial position when each encryption operation is initiated; accordingly, they must open when operation begins phased in the same initial key.

Bei der Station 10 ist ein Schlüsselwähler I3I vorgesehen, der einen elektronischen Speicher 13 zur Abspeicherung einer Anzahl Anfangsschlüssel enthält. Die Eingabe der Schlüsselinformationen in den Speicher des Schlüsselwählers kann beispielsweise mit Hilfe eines Lochstreifenlesers 132 erfolgen. Die Auswahl eines bestimmten Anfangsschlüssels erfolgt durch eine über die Steuereinheit 15 gelieferte Kennziffer. DieA key selector I3I is provided at station 10, the one electronic memory 13 for storing a Contains number of initial keys. Entering the key information A punch tape reader 132 can be used, for example, to enter the memory of the key selector. A specific initial key is selected through a code number supplied via the control unit 15. the

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Kennziffer kann beispielsweise ein 5-Bit-Zeichen sein und es kann auch zusammen mit einer Anzahl variabler Schlüsselzeichen, die im Generator lAl erzeugt und im Speicher 14 aufbewahrt sind, durch die Steuereinheit 15 zur Gegenstelle übertragen werden. In der eigenen Station 10 kann der ausgewählte Anfangsschlüssel mit den variablen Schlüsselzeichen im Mischgerät 123 gemischt und für die Anfangseinstellung des Schlüsselgenerators 12 ausgenutzt werden. In der Gegenstelle können die übertragenen Zeichen für die Entnahme des ausgewählten Anfangsschlüssels aus einem Schlüsselwähler und dieser Grundschlüssel zusammen mit den übertragenen variablen Schlüsselzeichen für die Anfangseinstellung des dortig, =>η. Schlüsselgenerators ausgenutzt werden. Nach einer Bestätigung der Empfangsstation der erfolgten Anfangseinsteliung können dann auf ein von der sendenden Stelle übertragenes Startzeichen die Schlüsselgeneratoren eingephast anlaufen. Der Schlüsselbetrieb beginnt anschliessend. Bei dieser Einstellungsart erfolgt die Einphasung in Vorwärtsrichtung von der sendenden zur empfangenden Station.Code number can, for example, be a 5-bit character and it can also be used together with a number of variable key characters that are generated in the generator IA and in the memory 14 are kept, are transmitted by the control unit 15 to the remote station. In the own station 10 the selected Initial key mixed with the variable key characters in the mixer 123 and used for the initial setting of the Key generator 12 are used. In the remote station, the transmitted characters can be used for the removal of the selected Initial key from a key selector and this basic key together with the transferred variables Key character for the initial setting of the there, => η. Key generator are exploited. After confirmation from the receiving station that the initial setting has been carried out the key generators can then start phased in response to a start character transmitted by the sending station. The key operation then begins. With this type of setting phasing takes place in the forward direction from the sending to the receiving station.

Es sei jedoch im Gegensatz zur Station 10 die in dem Blockschaltbild dargestellte Gegenstation 20 in an sich bekannter Weise ausgerüstet und verfüge nicht über einen Schlüsselwähler, sondern nur über den Schlüsselspeicher 23, in den durch die Lochstreifeneinheit 231 nur der für diese Station allein bestimmte Grundschlüssel eingegeben sei.In contrast to station 10, however, it is the one in the block diagram The opposite station 20 shown is equipped in a manner known per se and does not have a key selector, but only via the key memory 23, in which through the punched tape unit 231 only the one for this station alone certain basic keys are entered.

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Es ist in diesem Falle zwingend, die Einphasung in Rückvärtsrichtung durchzuführen und zwar unter Benutzung des bei der Station 20 im Speicher 23 gespeicherten AnfangsSchlusseis. Aber auch bei vollständiger Ausrüstung der Gegenstation mit einem Schlüsselwähler und einem Schlüsselspeicher kann die Einphasung in Rückwärtsrichtung vorgenommen werden. Die mit einem Schlüsselwähler ausgerüstete Station, die -eine verschlüsselte Nachrichtenübertragung zu einer anderen Station durchführen möchte, beginnt mit der Aussendung einer Aufforderung zur Rückwärtseinphasung. Um Irrtümer auszuschliessen, kann das Aufforderungssignal eine einen Konferenzbetrieb ausschliessende Kennung enthalten, damit nicht andere mitverbundene Stationen ihre Kennziffer aussenden können. Anschliessend schaltet sich die sendende Station selbst auf Empfangsbereitschaft. Die Empfangsstation wertet das empfangene Aufforderungssignal aus. Gleichgültig, ob sie über einen Schlüsselwähler oder nur über einen einzelnen Schlüsselspeicher verfügt, sendet sie das Einphasprogramm aus, das aus dem Bereichskennzeichen eines bzw. ihres Anfangsschlüssels und gegebenenfalls aus einer Anzahl variabler Schlüsselzeichen besteht. Ausserdem sendet sie eine Schlusskennung, durch die sichergestellt wird, dass in beiden Stationen die Schlüsselgeneratoren zeichenrichtig stehen bleiben. Jetzt kann ein zweiter Richtungswechsel vollzogen werden, die Empfangsstation schaltet sich wieder auf "Empfang" und die übernehmende StationIn this case it is imperative to phase in in the reverse direction to be carried out using the initial closing ice stored in the memory 23 at the station 20. But even if the other station is fully equipped with a key selector and a key memory, the Phasing can be carried out in the reverse direction. The station equipped with a key selector that encrypted one Would like to carry out message transmission to another station, begins with the transmission of a request for reverse phasing. In order to rule out errors, the request signal can exclude a conference operation Identifier included so that other connected stations cannot send their code number. Afterward the sending station switches itself to readiness to receive. The receiving station evaluates the received Prompt signal off. It doesn't matter if they have a key selector or only has a single key memory, it sends out the phase-in program, which is derived from the area identifier of an initial key or its initial key and, if applicable consists of a number of variable key characters. It also sends a closing identifier that ensures that the key generators stop correctly in both stations. Now a second one can Change of direction are made, the receiving station switches back to "Reception" and the receiving station

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steuert sich selbst wieder auf "Sendung" um. Sie übertrict die Bestätigung der vollzogenen Einphasung zusammen mit einer Kennung, die die beiden Schlüsselgeneratoren zeichenrichtig freigibt. Während der sich anschliessenden verschlüsselten Übertragung darf keine Unterbrechung des Datenflusses eintreten, da hierdurch der Gleichlauf der Generatoren gestört werden könnte. Es müssen daher während der Nachrichtenübertragung eintretende Dauerzustände ebenfalls verschlüsselt und übertragen werden. Eine Kontrollkennung am Ende der Nachrichtenübertragung veranlasst die Freigabe der Sendung in umgekehrter Richtung.steers itself back to "broadcast". She transfers the confirmation of the completed phasing together with an identifier that the two key generators characterize correctly releases. During the subsequent encrypted transmission, there must be no interruption of the data flow occur, as this could disrupt the synchronization of the generators. It must therefore be used during message transmission occurring permanent states are also encrypted and transmitted. A control identifier on The end of the message transmission causes the transmission to be released in the opposite direction.

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Claims

1.Circuit arrangement for the transmission of message signals, in which the send and input side arranged, Identically structured and synchronously operated key pulse generators identical pseudo-random sequences are generated, the sending side for the encryption with the clear and the receiving side for the decryption be linked to the encrypted message sequence, and in which the key pulse generators are stored by means of a stored at each station before the start of the transmission The initial key is set and an intermediate key information transmitted to the stations of a communication link is left in phase, characterized in that that in at least some of the stations (10) of a communications network a certain number of initial keys are stored in a key memory (13) each and that each stored initial key has a Character sequence representing the code number is assigned by entering it into a key memory assigned Selecting device (131) the initial key assigned to the code number can be selected from the key memory and the key generator (12) can be supplied for its initial setting.

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2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that after the transmission of a code number of a first initiating the transmission traffic Station (10) to a second station (20) or several stations assigned to the transmitted code number The initial key in both or more stations Key generators (12, 22) for their initial scheduling can be supplied and the key generators can be started in phase after the transmission of a code sequence.

3- circuit arrangement according to claim 1, characterized in that that after the transmission of a prompt of a first station initiating the transmission traffic (1O) an area identifier can be transmitted from a second station (20) to the first station, as a result of which in both stations the assigned initial key to the key generators (12, 22) can be supplied for their initial setting and the two generators can be started after the transmission of a code sequence.

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