DE2829293A1 - Verfahren zur erzeugung zufallsaehnlicher zeichenfolgen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Erzeugung zufallsähnlicher Zeichenfolgen Für die Verschlüsselung von Informationen in Chiffriereinriehtungen werden zufallsähnliche Zeichenfolgen benötigt, die sich mit Hilfe eines geeigneten Zeichengenerators und eines einstellbaren Programms an jedem Ort in beliebiger Menge und Geschwindigkeit zur Ver- bzw. Entschlüsselung von Nachrichten herstellen lassen.
• Hinter dem Begriff "zufallsähnliche Zeichnfolgen verbergen sich vielfältige Forderungen der Kryptotechnik an die zu erstellenden Schlüsseltexte. Als Kontrapunkt der Kryptotechnik hat sich die Kryptoanalyse die Aufgabe gestellt, verschlüsselte Texte zu dechiffrieren - den Code zu knacken - bzw. aus einer gewissen Menge Schlüsseltext dessen Bildungsgesetz zu ermitteln, die Fortsetzung der Texte zu errechnen und auf weitere verschlüsselte Teile der Nachricht anzuwenden. Die Kryptoanalyse hat große Fortschritte gemacht, seit man mit elektronischen Rechenanlagen Analyseprogramme verarbeiten kann, die viele Tausende von Rechenoperationen je Sekunde durchführen können. Deshalb sind bei der Entwicklung von Verschlüsselungsverfahren und -einrichtungen die Möglichkeiten der Kryptoanalyse mit den heutigen Rechenanlagen und zukünftig noch schneller arbeitenden Rechnern einzukalkulieren.
• Die Forderungen an ein Verfahren zum Erzeugen zufallsähnlicher Zeichenfolgen lassen sich in folgenden Stichworten zusammenfassen: a) Lange Periode (quasi unendlich) b) Wiederholbarkeit c) Statistisches, d.h. einem echten Zufallstext nahekommendes Testverhalten d) Komplexe Bildungsgesetze e) Eine Vielzahl von Einstellmöglichkeiten durch Programme f) Hohe Arbeitsgeschwindigkeiten g) Kalkulierbare Dechiffriersicherheit h) Verwirklichung mit wirtschaftlich tragbarem Aufwand Aus der DE-PS 24 51 711 ist beispielsweise ein Verfahren bekannt, das die Forderungen a) ... f) weitgehend erfüllen kann. Durch die Fortschritte auf dem Gebiet der Kryptoanalyse, die sich mit Verwendung der schnellen Rechnertechnik entwickelt haben, muß man der Forderung g) Dechiffriersicherheit größere Bedeutung zume:;e und die bestehenden Verfahren mit wirtschaftlich tragbarem Aiifwand verbessern.
• Die zu der Erfindung führende Aufgabe war es daher, ein Verfahren anzugeben, bei welchem der Zeitaufwand für eine erfolgreiche Dechiffrierung auch mit schnellsten Rechnern voraussichtlich in der Größenordnung vieler tausend Jahre liegen wird, wobei die Dechiffriersicherheit für alle Einstellprogramme gleich groß sein soll.
• Dabei wird davon ausgegangen, daß das Schaltungskonzept eines Schlüselrechners dem Analytiker bekannt ist. Unbekannt sind nur die :;chlüsseleinstellpro#ramme mit einer Einstellvielfalt von beispielsweise ca. 1030.
• Di@@@@gabe wird gelöst, wie im Anspruch 1 beschrieben. Die Unter ansprüche geben vorteilhafte Ausbildungen des Verfahrens an.
• Di@ @@@indung sei im folgenden anhand der Figuren näher erläuter Dit- Fig. 1 und 2 zeigen jeweils eine Steuereinrichtung X mit einem Pateneingang E, einem Datenausgang A und einem Steuereingang S, welche eine ursprüngliche, einem Zeichengenerator ZG1 entnommene Textfolge innerhalb vorgegebener Grenzwerte g1 und g2 eines Taktrasters ausdünnt, in Abhängigkeit einer zeitveränderlichen Steueraus auseinem weiteren Zeichengenerator ZG2 bzw. aus dem Zeichengenerator ZG1.
• ~erer Ausgestaltung der Erfindung nach Fig. 3 wird die ur-@@@@@liche Zeichenfolge aus dem Zeichengenerator ZG1 in einem barchlaufspeicher M zwischengespeichert und durch eine Steuereinrihtung ausgelesen, welche die Speicheradressen und/oder die P't::i("ezeitpunkte in Abhängigkeit einer zeitveränderlichen Steuergröße aus einem Zeichengenerator ZG2 bestimmt.
• Irt weiterer Ausgestaltung nach Fig. 4 werden von einer ersten Steuereinrichtung X1 die Zeichen eines Zeichengenerators ZG1 zu verschiedenen Zeitpunkten verschiedenen Eingabeadressen eines Speichers M zugewiesen und durch eine zweite Steuereinrichtung X2 zu verschiedenen Zeitpunkten aus verschiedenen Ausleseadressen wieder ausgelesen, wobei die Steuereinrichtungen X1 bzw. X2 mit unabhängigen Steuervariablen S1 aus dem Zeichengenerator ZG2 und mit unabhängigen Steuervariablen S2 aus dem Zeichengenerator ZG3 versorgt werden.
• Die prinzipielle Arbeitsweise einer Steuerschaltung X ist in Fig. 5 dargestellt. Eine Torschaltung T schaltet den Dateneingang E auf den Datenausgang A in Abhängigkeit von dem Steuersignal C. Das Steuersignal C wird aus einer Zählschaltung Z abgeleitet, die beispielsweise aus n Binärstufen aufgebaut ist. Der Zähler Z wird mit einem Takt T1 fortgeschaltet, der dem Abfragetakt eines Zeichengenerators ZG1 entspricht. Die Zählschaltung gibt einen Steuerimpuls C ab, wenn eine definierte Grenzadresse im Zähler erreicht ist.
• @@@@@@@ne Schaltung R wird die Zählschaltung Z in bestimmten Zeitabständen mit dem Takt T2, der gebildet wird, beispielsweise durch Tl oder T1 , abhängig von einem Steuerzeichen V1 ... Vn 2n durch oder auf einen Wert MA1 ... MAn voreingestellt, der zwischen den Zählerstellungen 0 und 2n liegt (dabei sind n - 1, 2, 3, ~~~; p = 1, 2, 3, ...).
• Ausgehend von diesem voreingestellten Wert, der beispielsweise aus einem Zeichengenerator ZG2 abgeleitet sein kann, zählt die Zählschaltung mit Takt Tl bis zu dem eingestellten Grenzwert, an dem der Steuerimpuls C für die Torschaltung abgegeben wird.
• Bei geeigneter Taktorganisation wird somit die Torschaltung in Abhängigkeit des variablen Steuerwortes V1 ... Vn nach 1, 2 . . 2n Schrittakten T1 für eine Taktzeit geöffnet.
• fig. 6 zeigt ein Beispiel eines Impulaplans für eine Steuerschaltung X nach Fig. 5.
• Die Steuerschaltung X wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dazu verwendet, um Textelemente aus einem Zeichengenerator ZG1 auszuwählen. Dabei wird ein Text Txl aus einem Zeichengenerator ZGI in einen veränderten Text Tx2 überführt, wobei der Text Tx2 durch Selektion aus TxI hervorgegangen ist.
• Das kann auf verschiedene Art und Weise ausgeführt werden: a) die Torschaltung wird an den Datenausgang eines Zeichengenerators ZG1 geschaltet b) die Torschaltung wird so in die Taktversorgungsleitung für den Zeichengenerator ZGI geschaltet, daß der Generator zwischen 1 und 2n Arbeitsschritte pro ausgegebenem Zeichen ausführt c) die Torschaltung(en) wird (werden) in geeigneter Weise zum Laden und/oder Entladen eines Pufferspeichers M für Schlüsseltextdaten geschaltet.
• Im Fall a) und b) ist die Menge des ausgewählten Textes Tx2 kleiner als die Menge des aus dem Zeichengenerator verfügbaren Textes Txl. Man kann in diesem Fall auch sagen, der Text Tx2 ist durch Ausdünnung des Textes Txl gebildet worden.
• Im Fall c) entsteht der Text Tx2 auch durch Auswahl aus dem ursprünglichen Text Txl. Die Menge des Textes Tx2 kann jedoch sowohl kleiner oder gleich groß oder auch größer als die Menge des ursprünglichen Textes Txl sein. Das ist abhängig von den zeitlichen Verhältnissen, in denen der erwähnte Pufferspeicher M mit dem Text TxI eingeschrieben und durch Abfrage der Textfolge Tx2 wieder ausgelesen wird.

Claims (6)

1. Verfahren zur Erzeugung zufallsähnlicher Zeichenfolgen Patentansprüche 1. Verfahren zur Erzeugung zufallsähnlicher Zeichenfolgen für ole Verschlüsselung von Nachrichtentexten unter Verwendung von Zeichengeneratoren, die fortgeschaltet durch einen Taktgenerator nach einem vorgegebenen, in Teilen einstellbaren Bildungsgesetz wiederholbare Text folgen langer Periode liefern, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (X) mit einem Dateneingang (E), einem Datenausgang (A) und einem Steuereingang (S) vorgesehen ist, welche eine ursprüngliche einem ersten Zeichengenerator (ZG1) entnommene Textfolge durch Auswahl von Textelementen verändert, ausdünnt, in Abhängigkeit einer zeitveränderlichen Steuergröße aus einem weiteren Zeichengenerator (ZG2) und/oder durch Ableitung aus dem ersten Zeichengenerator (ZGl).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (X) mit einem Dateneingang (E), einem Datenausgang (A) und einem Steuereingang (S) vorgesehen ist, welche die Anzahl der Elemente einer ursprünglichen, einem ersten Zeichengenerator (ZG1) entnommene Textfolge innerhalb vorgegebener Grenzwerte eines Taktrasters verringert, in Abhängigkeit einer variablen Steuergröße aus einem weiteren Zeichengenerator (ZG2) und/oder durch Ableitung aus dem ersten Zeichengenerator (ZG1) (Fig. 1 und 2).
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ursprüngliche Textfolge aus dem ersten Zeichengenerator (ZG1) in einem Durchlaufspeicher (M) zwischengespeichert und durch eine Steuereinrichtung (X) ausgelesen wird, daß diese Steuereinrichtung (X) die Speicheradressen und/oder die Ausle:ezeitpunkte in Abhängigkeit einer zeitveränderlichen Steuer@röße aus einem zweiten Zeichengenerator (ZG2) bestimmt (Fig. 3).
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, li einer ersten Steuereinrichtung (X1) die Textfolge eine. tr'-sten Zeichengenerators (ZGl) zu verschiedenen Zeitpunkten verschiedene Eingabeadressen eines Speichers (M) zugewiesen und durch eine zweite Steuereinrichtung (X2) zu verschI##d##ii#n Zeitpunkten aus verschiedenen Ausleseadressen wieder ausgelesen werden, wobei die erste Steuereinrichtung (X1) mit einer ersten unabhängigen Steuervariablen (S1) aus dem zweiten Zeichengenerator (ZG2) und die zweite Steuereinrichtung (X2) mit einer unabhängigen Steuervariablen aus einem dritten Zeichengenerator (ZG3) versorgt werden (Fig. 4).
5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadur kennzeichnet, daß die Steuerschaltung (X) folgende Verfahrensschritte durchführt: - eine Schaltung (R) stellt die Voreinstellung einer Zählschaltung (Z) abhängig von einer Steuergröße (Vn) in bestimmten Zeitabständen mit dem Takt (T2) auf einen bestimmten Wert ein, - die mit einem Takt (T1) fortgeschaltete Zählschaltung (Z) gibt ein Steuersignal (C) ab, wenn der von der Schaltung (R) eingestellte Wert erreicht ist.

   - Das Steuersignal (C) steuert eine Torschaltung (T), welche die Text folge vom Dateneingang (E) auf den Datenausgang CA) schaltet (Fig. 5).
6. 6. Verfahren zur Erzeugung zufallsähnlicher Zeichenfolgen für die Verschlüsselung von Nachrichtentexten unter Verwendung von Zeichengeneratoren, die fortgeschaltet durch einen Taktgenerator nach einem vorgegebenen, in Teilen einstellbaren Bildungsgesetz wiederholbare Text folgen langer Periode liefern, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (X) mit einem Dateneingang (E) und einem Datenausgang (A) und einem Steuereingang (S) vorgesehen ist, welche so in die Taktversorgungsleitung für einen ersten Zeichengenerator (ZG1) geschaltet wird, daß der Zeichengenerator (ZG1) zwischen 1 und 2n Arbeitsschritte pro ausgegebenem Zeichen ausführt, wobei die zeitveränderliche Steuergröße für die Steuereinrichtung (X) aus einem zweiten Zeichengenerator (ZG2) abgeleitet wird (Fig. 7) n -