DE2829293C2

DE2829293C2 - Verfahren zur Erzeugung zufallsähnlicher Zeichenfolgen

Info

Publication number: DE2829293C2
Application number: DE19782829293
Authority: DE
Inventors: Ekkehard Ing.(Grad.) 7150 Backnang Glitz
Original assignee: ANT Nachrichtentechnik GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1978-07-04
Filing date: 1978-07-04
Publication date: 1985-12-05
Also published as: AT377113B; DE2829293A1; ATA464179A; CH647367A5

Description

— eine Schaltung (R) stellt die Voreinstellung einer Zählschaltung (Z) abhängig von einer Steuergröße (Vi... Vn)in bestimmten Zeitabständen mit einem Takt (T2) auf einen bestimmten Wert ein,

— die mit einem weiteren Takt (Ti) 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 Textfolge vom Dateneingang (E) auf den Datenausgang (A) schaltet (Fig. 5).

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 Textfolgen langer Periode liefern, dadurch gekennzeichnet, daß eine gesteuerte Torschaltung (X) mit einem Dateneingang

(E) und einem Datenausgang (A) und einem Steuereingang (S) vorgesehen ist, weiche so in die Taktversorgung (Takt) für einen ersten Zeichengenerator (ZG i) geschaltet wird, daß dieser Zeichengenerator (ZGl) in Abhängigkeit einsr zeitveränderlichen Steuergröße (S) aus einem zweiten Zeichengenerator (ZG 2) zwischen 1 und 2" Arbeitsschritte pro ausgegebenem Zeichen ausführt (F i g. 7).

Für die Verschlüsselung von Informationen in Chiffriereinrichtungen werden zufallsähnliche Zeichenfol- gen 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 Zeichenfolgen« 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 Kryptuanalyse 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 Kryp- toanalyse 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.

Aus der DE-AS 19 11 175 ist eine Chiffriereinrichtung bekannt, die aus dem Zeichenvorrat von verschiedenen Schieberegistern spaltenweise eine beliebige Auswahl über eine UND-Schaltung miteinander verknüpft Der so entstandene Schlüsseltext wird dann mit dem Klartext verknüpft.

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 zumessen und die bestehenden Verfahren mit wirtschaftlich tragbarem Aufwand verbessern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das die Periode zufallsähnlichr Zeichenfolgen der eingangs genannten Art mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand wesentlich verlängert, so daß der Zeitaufwand für eine erfolgreiche unzulässige Dechiffrierung auch mit schnellsten Rechnern voraussichtlich in der Größenordnung einiger tausend Jahre liegen wird, wobei die Dechiffriersicherheit für alle Einstellprogramme gleich groß sein soll.

Dabei wird davon ausgegangen, daß das Schaltungskonzept eines Schlüsselrechners dem Analytiker bekannt ist Unbekannt sind nur die Schlüsseleinstellprogramme mit einer Einstellvielfalt von beispielsweise ca. 10³⁰.

Die Aufgabe v/kd gelöst, wie im Anspruch 1 und 6 beschrieben. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausbildungen des Verfahrens an.

Die Erfindung sei im folgenden anhand der Figuren näher erläutert:

Die F i g. 1 und 2 zeigen jeweils eine gesteuerte Torschaltung X mit einem Dateneingang E, einem Datenausgang A und einem Steuereingang S, welche eine ursprüngliche, einem Zeichengenerator ZG1 entnommene Texlfolge innerhalb vorgegebener Grenzwerte g 1 und g2 eines Taktrasters ausdünnt, in Abhängigkeit einer zeitveränderlichen Steuergröße aus einem weiteren Zeichengenerator ZG 2 bzw. aus dem Zeichengenerator ZG1.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung nach F i g. 3 wird die ursprüngliche Zeichenfolge aus dem Zeichengenerator ZG1 in einem Durchlaufspeicher M zwischengespeichert und durch eine Steuereinrichtung ausgelesen, welche die Speicheradressen und/oder die Auslesezeitpunkte in Abhängigkeit einer zeitveränderlichen Steuergröße aus einem Zeichengenerator ZG 2 bestimmt

In weiterer Ausgestaltung nach Fig.4 werden von einer ersten gesteuerten Torschaltung X1 die Zeichen eines Zeichengenerators ZG1 zu verschiedenen Zeitpunkten verschiedenen Eingabeadressen eines Speichers M zugewiesen und durch eine zweite gesteuerte Torschaltung X2 zu verschiedenen Zeitpunkten aus verschiedenen Ausleseadressen wieder ausgelesen, wobei die gesteuerte Torschaltung X1 bzw. X 2 mit unabhängigen Steuervariablen 51 aus dem Zeichengenerator ZG 2 und mit unabhängigen Steuervariablen 52 aus dem Zeichengenerator ZG 3 versorgt werden.

Die prinzipielle Arbeitsweise einer gesteuerten Torschaltung X ist in F i g. 5 dargestellt Eine Torschaltung Tschaltet 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 η Binärstufen aufgebaut ist. Der Zähler Z wird mit einem Takt Tl fortgeschaltet, der dem Abfragetakt eines Zeichengenerators ZG 1 entspricht. Die Zählschaltung gibt einen Steuerimpuls C ab, wenn eine definierte Grenzadresse im Zähler erreicht ist.

Über eine Schaltung R wird die Zählschaltung Z in bestimmten Zeitabständen mit dem Takt T2, der gebildet wird, beispielsweise durch

Tl

2"

oder

Ti

Ausgehend von diesem voreingestellter- Wert, der beispielsweise aus einem Zeichengenerator ZG 2 abgeleitet sein kann, zählt die Zählschaltung mit Takt Tl bis zu dem eingestellten Grenzwert, an dem der Steuerimpuls Cfür die Torschaltung abgegeben wird.

Be* geeigneter Taktorganisation wird somit die Torschaltung in Abhängigkeit des variablen Steuerwortes Vl ... Vn nach 1, 2 ... 2" Schrittakten Tl für eine Taktzeit geöffnet

ίο F i g. 6 zeigt ein Beispiel eines Impulsplanes für eine gesteuerte Torschaltung X nach F i g. 5.

Die gesteuerte Torschaltung X wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dazu verwendet, um Textelemente aus einem Zeichengenerator ZC 1 auszuwählen. Dabei wird ein Text Tx 1 aus einem Zeichengenerator ZG i in einen veränderten Text Tx 2 überführt, wobei der Text Tx 2 durch Selektion aus Tx 1 hervorgegangen ist

Das kann auf verschiedene Art und Weise ausgeführt werden:

a) Die Torschaltung wird an den Datenausgang eines Zeichengenerators ZG1 geschaltet (F i g. 1),

b) die Torschaltung wird so in die Taktversorgungsleitung für den Zeichengenerator ZG1 geschaltet, daß der Generator zwischen 1 und 2" Arbeitsschritte pro ausgegebenem Zeichen ausführt (F i g. 7),

c) die Torschaltung(en) wird (werden) in geeigneter Weise zum Laden und/oder Entladen eines Pufferspeichrs M für Schlüsseltextdaten geschaltet (F ig. 3,4).

Im Fall a) und b) ist die Menge des ausgewählten Textes Tx 2 kleiner als die Menge des aus dem Zeichengenerator verfügbaren Textes Tx 1. Man kann in diesem Fall auch sagen, der Text Tx 2 ist durch Ausdünnung des Textes Tx 1 gebildet worden.

Im Fall c) entsteht der Text Tx 2 auch durch Auswahl aus dem ursprünglichen Text Tx 1. Die Menge des Textes Tx 2 kann jedoch sowohl kleiner oder gleich groß oder auch größer als die Menge des ursprünglichen Textes Tx 1 sein. Das ist abhängig von den zeitlichen Verhältnissen, in denen der erwähnte Pufferspeicher M mit dem Text Tx 1 eingeschrieben und durch Abfrage der Textfolge Tx 2 wieder ausgelesen wird. Die Qualität bezüglich der Sicherheit gegenüber unberechtigter Dechiffrierung des veränderten Textes wird jedoch nur durch Ausdünnung erhöht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

abhängig von einem Steuerzeichen Vl ... Vn auf einen Wert MA] ... MA_n voreingestellt, der zwischen den Zählerstellungen 0 und 2" liegt, dabei sind n— 1, 2, 3 ;

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung zufallsähnlicher Zeichenfolgen für die Verschlüsselung von Nachrichtentexten unter Verwendung von Zeichengeneratoren, die furtgeschaltet durch einen Taktgenerator nach einem vorgegebenen, in Teilen einstellbaren Bildungsgesetz wiederholbare Textfolgen langer Periode liefern, dadurch gekennzeichnet, daß eine gesteuerte Torschaltung (X) mit einem Dateneingang (E), einem Datenausgang (A) und einem Steuereingang (S) vorgesehen ist, welche eine ursprüngliche, einem ersten Zeichengenerator (ZG 1) entnommene, am Dateneingang anliegende Textfolge (Tx I) in Abhängigkeit einer zeitveränderlichen Steuergröße (S) aus einem weiteren Zeichengenerator (ZG 2) und/oder durch Ableitung aus dem ersten Zeichengenerator (ZG 1) zu einer neuen Textfolge (Tx 2) ausdünnt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdünnung der ursprünglichen Textfolge (Tx I) innerhalb vorgegebener Grenzwerte eines Taktrasters erfolgt (Fig.! und 2).

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ursprüngliche Textfolge (Tx 1) aus dem ersten Zeichengenerator (ZGi) in einem Durchlaufspeicher (M) zwischengespeichert und durch die gesteuerte Torschaltung (X) die Speicheradressen und/oder die Auslesezeitpunkte in Abhängigkeit der zeitveränderlichen Steuergröße (S) aus dem zweiten Zeichengenerator (ZC 2) bestimmt werden (F i g. 3).

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine weitere Steuereinrichtung (Xi) die Textfolge des ersten Zeichengenerators (ZG 1) zu verschiedenen Zeitpunkten verschiedenen Eingabeadressen des Speichers (M) zugewiesen wird, wobei die weitere Steuereinrichtung (X 1) mit einer unbhängigen, zeitveränderlichen Steuergröße (51) aus einem weiteren Zeichengenerator (ZG 2) versorgt werden (F i g. 4).

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerte Torschaltung (X) folgende Verfahrensschritte durchführt: