DE2631823C3

DE2631823C3 - Verfahren zum Synchronisieren von Schlüsseleinrichtungen für Datenübertragungsanlagen

Info

Publication number: DE2631823C3
Application number: DE2631823A
Authority: DE
Inventors: Ekkehard Ing.(Grad.) 7150 Backnang Glitz
Original assignee: ANT Nachrichtentechnik GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1976-07-15
Filing date: 1976-07-15
Publication date: 1984-03-01
Also published as: FR2358789A1; ATA500277A; AT355635B; NO148133C; CH617553A5; NO148133B; NL7707323A; GB1532363A; DE2631823A1; DE2631823B2; NO772469L; FR2358789B1

Description

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Schlüsseleinrichtungen für Datenübertraggsanl

aun janthaltfsn irn αΐΐσρτηρίηρη in Ηργ Sp.nite- lind in der

Empfangseinrichtung je einen Generator zum Erzeugen einer zufallsähnlichen Impulsfolge als Schlüsseltext Diese Generatoren sind gleich aufgebaut und müssen vor dem Beginn der Übertragung einer Nachricht zumindest auf die gleiche Grundlage gesetzt werden. In höherwertigen Schlüsseleinrichtungen können die Generatoren zusätzlich vor dem Beginn einer Übertragung so programmiert werden, daß sie Schlüsseltexte nach einem bestimmten aus einer größeren' Anzahl von möglichen Bildungsgesetzen liefern.
Wenn, wie oft gefordert, für jede Nachricht ein anderer Schlüsseltext verwendet werden soll, so ist es notwendig, daß vor jeder Nachricht der Sender dem Empfänger Informationen über den verwendeten Schlüssel übermittelt, der Generator des Empfängers entsprechend diesen Informationen voreingestellt und die richtige Voreinstellung überprüft wird. Dieser Vorgang wird nachstehend als Synchronisation bezeichnet Die Synchronisation der Generatoren zum Erzeugen einer zufallsähnlichen Impulsfolge setzt selbstverständlich voraus, daß zuvor die im Sender und Empfänger vorhandenen Taktgeber auf Glehhlauf gebracht wurden. Verfahren hierfür sind bekannt und sind nicht Gegenstand des Patentbegehrens.

Im allgemeinen enthält jede Endstelle eine Sende- und eine Empfangseinrichtung. Hier soll unter dem Sender die Endstelle verstanden werden, die eine Nachricht absetzten will und unter dem Empfänger die Endstelle für diese Nachricht bestimmt ist

Durch die DE-OS 22 53 275 ist ein Verfahren zur verschlüsselten Datenübertragung bekannt, das die Aufgabe löst, den unbefugten Zugang zu einer Nachrichtenübertragungsanlage zu verhindern. Dabei dient das mehrmalige Übertragen und Überpüfen von Kennworten dazu, die zum Zugriff berechtigte Person zu identifizieren, so daß nur autorisierte Personen Zugang zur Anlage haben.

Die zu übertragende Nachricht kann im Klartext oder verschlüsselt erfolgen. Die Schlüsselkarte des Benutzers mit ihrem Schlüsselgenerator dient zur Erzeugung von Pseudozufail-Bits, die der Chiffrierung und Dechiffrierung der Nachricht dient In der DE-OS 22 53 275 wird jedoch keine Aussage gemacht, wie der Gleichlauf der Schlüsselgeneratoren sichergestellt wird.

Aufgrund der anderen Aufgabenstellung ist dieses Verfahren in dieser speziellen Form nicht dazu geeignet die sende- und empfangsseitigen Schlüsseleinrichtungen zu synchronisieren.

Aus der Bezeichnung der deutschen Auslegeschrift 12 16 921 »Verfahren zur Synchronisierung der Ver- und Entschlüsselung %^ron impulsförmigen, binär codierten Nachrichten, bei welchem sendes^itig die Nachrichtenklarimpulse mit Schlüsselimpulsen gemischt werden« könnte geschlossen werden, daß es sich dabei um dieselbe Aufgabe und eine mit der vorliegenden vergleichbaren Lösung handeln könne. Durch das in der genannten Auslegeschrift beschriebene Verfahren soll jedoch mit Hilfe von aus den während Pausen der Informationsübermittlung empfangenen und den örtlich erzeugten Schlüsselimpulsfolgen gewonnenen Korrelatioasfaktoren eine genauere und störsichere Synchronisation der Schrittaktc erreicht werden.

Im vorliegenden Falle bestand die Aufgabe darin, ein Verfahren anzugeben, durch das nach erfolger Schritttaktsynchronisation vom Sender aus der Schlüsseltextgenerator im Empfänger in gleicher Weise wie der Schlüsseltextgenerator im Sender voreingestellt und/ oder programmiert werden und die erreichte Synchronisation, d. h. der phasenstarre Gleichlauf beider Generatoren vor dem Übertragen der Nachricht überprüft werden kann.

Das diese Aufgabe lösende Verfahren ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die weiteren Ansprüche betreffen zweckmäßige Einzelheiten für das Durchfüh- | ren des Verfahrens. f

Die in den Ansprüchen genannten Kennwörter (anglo-amerikanisch »unique word(s)« = einzigartiges «■; Wort) sind Wörter mit derartig aufgebautem Inhalt und einer solchen Länge, daß sie mit großer Wahrscheinlich-

keit von anderen Wörtern in einer Impulsfolge sicher unterschieden werden können.

Das beschriebene Verfahren wird nachstehend in Verbindung mit einem Flußdiagramm für eine beispielhafte Anordnung zum Durchführen des Verfahrens näher erläutert

Voraussetzungsgemäß wurden vor dem Beginn des Verfahrens die Taktgeber im Sender und im Empfänger nach einem der dafür bekannten Verfahren aufeinander synchronisiert Die Taktgeber und die ihnen zugeordnete Synchronisiereinrichtung sind üblicherweise Bestandteile der beiderseits zwischen den Schlüsseleinrichtungen und der Übertragungsstecke eingefügten Datenübertragungfgeräte, beispielsweise die sogenannten Modems, von denen die Schlüsseleinrichtung den Takt übernehmen.

Die Schlüsseleinrichtungen nehmen zis'-c-ha·. z.B. nachdem ihnen über eine vorgegeben: Zeua *ü keine Nachrichten zugeführt wurden, eine C^-iistellung Gst ein.

Diese einleitenden Vorgang? ' τ¹ nicht Gegenstand des Schutzbegehrens.

Die Schlüsselkennzeichen SKZ werden gleichzeitig dem sendeseitigen Generator für zufallsähnliche Impulsfolgen, nachfolgend Schlüsselgenerator genannt, zugeführt und unter Voraussetzung des ersten Ketinwortes KWi zum Empfänger übertragen.

Die Kennwörter KWi ... 4 sind, zumindest für einen längeren Zeitraum, gleichbleibend und können einem Festwertspeicher entnommen werden.

Das Auftreten der Kennwörter in einer Impulsfolge wird in an sich bekannter Weise durch einen Korrelationsempfänger festgestellt Jedes der verwendeten Kennwörter dient entweder als Kennzeichen für die Bedeutung der nachfolgenden Impulsfolge oder leitet einen weiteren Verfahrensschritt ein.

Die Schlüsselkennzeichen sind ir. einem vierstelligen Wort enthalten, in dem eine bekannte Anzahl von Stellen einen bestimmten aus einer Reihe von Grundschiüsseln bezeichnet, die in den Schlüsseleinrichtungen gespeichert sind. Die weiteren Stellen des als Schlüsselkennzeichen übertragenen Wortes bilden einen klar übertragenen, fallweise wechselnden Zusatzschlüssel.

Die in den Sende- und in den empfangsseitigen -Schlüsselgenerator eingegebenen Schiüsselkennzeichen bewirken einheitlich eine Voreinstellung und eine Programmierung beider Schlüsselgeneraf-)ren, die nun beide synchron und phasenstarr denselben vom Grundschlüssei und vom Zusatzschlüssel abhängigen Schlüsseltext liefern.

Durch den nächsten Verfahrensschritt wird geprüft, ob die zwei Schlüsselgene^ratoren synchron laufen. Hierzu gibt der Sender das zweite Kennwort KW2 verschlüsselt KW2 VS zum Empfänger, in dem es wieder entschlüsselt wird. Wird dabei und in einem Hiirrh eine Verzögerunersschaltune TI festgelegten zeitlichen Abstand vom Auftreten des ersten Kennwortes KWi das ursprüngliche zweite Kennwort KW2 wieder gewonnen, so ist dies ein Zeichen dafür, daß die zwei Schlüsselgeneratoren synchron laufen. Die Entscheidungsschahung E !,der die Ausgangssignale eines das zweite Kennwort KW 2 feststellenden Korrelationsempfängers und der Verzögerungsschaltung Ti zugeführt werden, liefert dann über ihrem »Ja«-Ausgang ein Signal, das das Übertragen des dritten Kennwortes KW3 vor.» Empfänger zurück zum Sender bewirkt. Wird dagegen nach dem- Entschlüsseln des verschlüsselt übertragenen zweiten Kennwortes KW2 dieses Kennwort nicht festgestellt, so muß angenommen werden, daß noch kein Synchronismus zwischen dem sende- und empfangsseitigen Schlüsselgenerator besteht Die Entscheidungsschaltung Ei liefert dann über ihrem »Nein«-Ausgang ein Signal^as die empfangsseitige Schlüsseleinrichtung wieder in ihre Grundstellung zurücksetzt Es wird dann kein drittes Kennwort zum Sender zurückgesandt.

Wird auf der Sendeseite der Empfang des dritten Kennwortes KW3 in einem durch die Verzögerungsschaltung T2 festgelegten zeillichen Abstand vom Aussenden des zweiten Kennwortes KW2 nicht festgestellt, so liefert die Entscheidungsschaltung E2 über ihrem »Nein«-Ausgang ein Signal, das auch die sendeseitige Schlüsseleinrichtung wieder in ihre Grundstellung zurücksetzt

Bei auf der Sendeseite richtig erkanntem dritten Kenntwort KWZ liefert die Entscheidungsschaltung E 2 über ihrem »Ja«-Ausgang ein Signal, das die Übertragung eines vierten Kennwortes KW4 als Einleitung für das Übertragen der Nachricht N in der verschlüsselten Form Nvs bewirkt die dann im Empfang >■ richtig zur ursprünglichen Form N entschlüsselt werden '-ann. Auf der Empfangsseite ist der festgestellte Zeitpunkt des Auftretens des weiteren Kennwortes KW4 mit einem Signal am »Ja«-Ausgang der Enlscheidungsschaltung E3 das Zei. hen für den Beginn der verschlüsselten Nachricht

Wenn zv/ar der Empfänger das verschlüsselt übertragene zweite Kennwort K W 2 richtig entschlüsselt und das dritte Kennwort KW3 zum Sender zurück ausgesandt ist so kann dieses dort verstümmelt und nicht mehr erkennbar eintreffen. Dann wird zunächst die sendeseitige Schlüsseleinrichtung in ihre Grundstellung zurückgesetzt es entfälH aber auch die Übertragung des vierten Kennwortes KW4 vom Sender zum Empfänger. Wird auf der Empfangsseite der Empfang des vierten Kennwortes KW4 in einem durch die Verzögerungsschaltung T3 festgelegten zeitlichen Abstand vom Aussenden des dritten Kennwortes KWZ nicht festgestellt so liefert die Entscheidungsschaltung E3 an ihrem »Nein«-Ausgang ein Signal, das nun auch die empfangsseitige Schlüsseleinrichtung in die Grundstellung zurücksetzt

Wenn sowohl die sende- als auch die empfangsseitigen Schlüsseleinrichtungen wieder in ihre Grundstellung zurückgesetzt worden sind, v/erden die aufgeführten Schritte wiederholt

Im Falle des ausführlich beschriebenen Beispieles können die vier Kennwörter KWi bis KW4 untereinander gleich sein. Ihre Bedeutung ergibt sich aus der Ordnungszahl ihrer Reihenfolge und dem richtigen Zeitpunkt ihres Auftretens, der festgelegt ist durch Verrög-rungszeiten der Vereögerungsschaltungen Tl bis T3. 8>;i größeren Laufzeiten zwischen den Endstellen und/oder ,löheren Schrittgeschwindigkeiten können bei untereinander gleichen Kennwörtern die Zeitbedingungen das Synchronisieren erschweren. Zeitbedingungen und damit auch die Verzögerungsschaltungen können entfaller, wenn die einzelnen Kennwörter untereinander verschieden sind.

Verschiedene Kennwörter können in einfacher Weise !dadurch gewonnen werden, daß jedes Kennwort aus mehreren untereinander verschiedenen Teilwörtern zusammengesetzt wird, wobei in den verschiedenen Kennwörtern die verschiedenen Teilwörter in ihrer Reihenfolge vertauscht sind.

Bei der notwendigerweise großen Länge der Kennwörter mit beispielsweise 50 bit ist die Wahrscheinlichkeit dafür, daß einzelne Zeichen darin bei der Übertragung verstümmelt werden, verhältnismäßig groß. Die Korrelationsempfänger zum Erkennen des Auftretens der Kennwörter können daher dafür eingerichtet sein, daß sie ein Kennwort als richtig empfangen und dann kennzeichnen, wenn tatsächlich nur ein vorgegebener Anteil von Zeichen richtig empfangen wurde. Hierzu werden die Kennwörter in Teilwörter unterteilt und die Anzahl der richtig empfangenen Teilwörter festgestellt Diese Teilwörter können gleich den im vorhergehenden Abschnitt genannten Teilwörtern sein, können jedoch im Grenzfall jedes aus einem einzelnen Zeichen bestehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: Schlüsseleinrichtungen für Datenübertragungsanla- i i te d i d 10 15

1. Verfahren zum Synchronisieren von sende- und empfangsseitigen Schlosseleinrichtungen für Datenübertragungsanlagen, in denen die sende- und die empfangsseitigen Einrichtungen durch je einen Taktgeber gesteuert werden, wobei diese Taktgeber am Beginn jeder Übertragung synchronisiert werden, in denen der Schlüssekext in den sende- und ia den empfangsseitigen Einrichtungen durch je einen, untereinander gleichaufgebauten, programmierbaren Generator für zufallsähnliche Impulsfolgen erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Kennwort die Übertragung von Kennzeichen für den verwendeten Schlüssel vom Sender zum Empfänger einleitet, daß der empfangsseitige Generator für zufallsähniiche Impulsfolgen entsprechend den empfangenen Schlüsselkennzeichen voreingestellt und/oder programmiert wird, daß ein zweites Kennwort verschlüsselt vorn Sender zum Empfänger übertragen, in diesem entschlüsselt und bei richtig empfangenem zweiten Kennwort ein drittes Kennwort vom Empfänger zum Sender zurückübertragen wird, daß nach dem richtigen Empfang des dritten Kennwortes durch den Sender dieser die Übertragung der zu übermittelnden verschlüsselten Nachricht zum Empfänger durch ein viertes Kennwort einleitet, daß der Empfänger bei nicht richtig empfangenem oder nicht richtig entschlüsseltem zweiten Kennwort oder bei nicht empfangenem vierten Kennwort und der Sender bei nicht oder nicht richtig empfangenem dritten Kennwort in eine Grundstellung zurückschaltet und dann die aufgeführten Schritte wiederholt

2. Verfahren nach Anspruch „, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennwörter ntereinander gleich sind und sich die ihnen zugeordnet·; Bedeutung allein aus der Ordnungszahl ihres Auftretens ergibt

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennwörter aus einer Reihe von zumindest zum Teil verschiedenen Teiiwörtern zusammengesetzt sind und die Reihenfolge der Teilwörter innerhalb des Kennwortes die ihm zugeordnete Bedeutung bestimmt

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das empfangene Kennwort in mehrere Teilwörter unterteilt wird, die einzelnen Teilwörter auf ihre Richtigkeit geprüft werden und bei einem vorgegebenen Anteil richtig empfangener Teilwörter der Empfang eines ausreichend vollständigen Kennwortes angenommen wird.

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