DE2849718C2 - Einrichtung zur Prüfung und Sicherstellung der Unversehrtheit von über Datenübertragungsleitungen übertragenen Nachrichten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Prüfung und Sicherstellung der Unversehrtheit von über Datenübertragungsleitungen übertragenen Klartext-Datennachrichten, an die ein Echtheitsfeld angehängt ist

Mit zunehmender Verwendung von Fernübertragungsleitungen zur Datenübertragung zwischen Datenverarbeitungsanlagen, zwischen Endgeräten und entfernten Datenbänken, und zwischen Endgeräten, die mit dem gleichen oder mit verschiedenen Rechnern verbunden sind, nimmt auch das Bedürfnis zu, die Unversehrtheit der übertragenen Daten zu prüfen. Im Bankwesen nimmt das Bedürfnis zu. die richtige Übertragung elektronischer Kapitalangaben herzustel-Ien. Ähnliche Bedürfnisse treten im Geschäftsverkehr und in der Verwaltung auf. Diese Notwendigkeit zur Prüfung der Unversehrtheit von Datenübertragungsleitungen wird wahrscheinlich mit der Zunahme des Benutzungsumfanjs von Übertragungsleitungen zur Übertragung von Daten zwischen entfernten Stellen zunehmen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es. eine Einrichtung zur Prüfung und Sicherstellung der Unversehrtheit von über Datenübertragungsleitungen übertragenen Datennachrichten zu schaffen, die ohne Veränderungen der Hardware und Software in eine Datenübertragungslcitung eingefügt werden kann und die sicher und nur für den autorisierten Benutzer zugänglich prüft, ob und daß die empfangenen Datennachrichten exakt äquivalent zu den ausgesendeten Datennachrichten sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Empfangseinrichtung für die Klartext-Datennachricht aus der Datentibertragungsleitung vorgesehen ist, die eine Verschlüsselungseinrichtung für die Klartext-Datennachricht aufweist, wobei beim Verschlüsseln der Klartext-Datennachricht das Echtheitsfeld erzeugt wird und daß ein Speicher für das

Echtheitsfeld sowie eme Sendeeinrkbtung vorgesehen ist, die mit der Empfangseinrichtung und dem Echtheitsfeldspeicher verbunden ist und die Klartext-Datennachricht mit dem anhängenden Echtheitsfeld auf die Übertragungsleitung zurücksendet -

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es, eine Einrichtung zur Prüfung und Sichersteiiung «er Unversehrtheit von über Datenübertragungsleitungen übertragenen Datennachnchten ohne Veränderungen der Hardware, <i. h. der Datensende- und -empfangsein- ι ο richtungen sowie der Datenübertragungsmittel, und der Software ι« eine Datenübertragungsleitung einzufügen und die an einem Ende der Datenübertragungsleitung empfangenen Datennachrichten darauf zu prüfen, daß sie exakt äquivalent zu den jeweiligen am anderen Ende übertragenen Nachrichten sind.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlüsselungseinrichtung einen Schlüsselbitgenerator für ein Byte von Schlüsselbits aufweist, der die vor der Klartext-Datennachricht empfangenen Klartext-Daten auswertet und einen Schlüsselbn-Speicher sowie ein Exklusive-ODER-Gatter besitzt, in welc-sem jedes Bit eines Bytes der Klartext-Datennachricht in der Empfangseinrichtung mit dem entsprechenden Bit aus dem Schlüsselbit-Byte verknüpft wird, wobei der Schlüsselbit-Generator ein Schlüsselrückkopplungsregister sowie eine Algorithmuseinheit aufweist, wobei das Byte höhere Ordnung des Schlüsselrückkopplungsregisters seinen Eingang vor dem Ausgang des Exklusiv-ODER-Gatters aufnimmt und die Algorithmus-Einheit des Eingabe-Byte aus den Daten aus dem Schlüsselrückkopplungsregister zur Erzeugung der Schlüsselbits empfängt.

Diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ermöglicht es, daß nur eine dem autorisierten Benutzer zugängliche Verschlüsselung vorgenommen werden kann und damit die übertragenen Daten auf ihre Äquivalenz überprüft werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung sind den kennzeichnenden Merkmalen der Patentansprüche 3 bis 11 zu entnehmen.

Das Gerät kann sowohl senden als auch empfangen und im vollem Duplex-Betrieb arbeiten. Klartext-Einga bedaten werden aus einer ersten Richtung empfangen und über die Übertragungsleilungen exakt wie empfangen zurtickübertragen. Wenn oie Klartext-Daten empfangen werden, werden sie außerdem dadurch verschlüsselt, daß die empfangenen Kiartext-Da'en mit dem Ergebnis eines Algorithmus verknüpft werden, so dessen Ausgang von dtn vorher empfangenen Daten sowie einem in das Gerät vom Benutzer eingegebenen Schlüssel abhängt. Diese verschlüsselten Daten v/erden in ein Schlüssel-Rückkopplungsregister gegeben, das Eingangsdaten dem Algorithmus zuführt, damit die vom Gerät nachher empfangenen Klartext-Daten verschlüsselt werden können. Die erzeugten verschlüsselten Daten werden nicht als Ausgangsdaten vom Gerät ausgesandt. Statt dessen wird bei der Feststellung des Nachrichtenendes der Klartext-Daten die innere Verarbeitung beendet und 16 der verschlüsselten Datenbits aus dem Algorithmus der Ausgabenachricht als ein Echtheitsfeld in der Form von vier hexadezimalen Zeichen angehängt.

Der Algorithmus arbeitet nur im Verschlüsselungsmodus und sowohl das Sende- wie auch das Empfangsgerät arbeiten auf die Daten in der gleichen Weise. Da der Eingang für das Sende· wie für das Empfangsgerät der gleiche Klartext ist, ist der intern erzeugte verschlüsselte Text identisch. Wenn das Empfangsgerät das Ende des Klartextes bemerkt, wirti das wn 16 Bits bestehende Echtheitsfcld, das an den empfangenen Klartext angehängt ist, mit den entsprechenden 16 verschlüsselten Datenbits verglichen, die in dem Empfangsgerät-Algorithirty enthalten sind. Ein genauer Verglich zeigt die Unversehrtheit des Textes, d. h. ob die empfangene Nachricht mit der gesendeten Nachricht identisch iii.

Nach Feststellung der Unversehrtheit der Empfangsnachricht überträgt das Empfangsgerät den empfangenen Klartext zurück zur übertragungsleitung und entfernt das Echtheitsfeld von der Übertragung. Anstelle des Echtheitsfeldes fügt das Empfangsgerät ein Statuszeichen an den Klartext an, das die Unversehrtheit der empfangenen Daten anzeigt, d.h. ob die Empfangsnachricht der Sendenachricht identisch war. Im Falle eines Klartextes ohne anhängenden Echtheitsfeld wird das Empfangsgerät an den Klartext ein Statuszeichen anhängen, das anzeigt, daß die Empfangsnachricht ein Echtheitsfeld nicht enthielt Das übertragene Statuszeichen wird an dem L^ Übertragung aus dem Empfangsgerät aufnehmenden Endgerät zur Bestimmung der Unversehrtheit der ihm vorangehenden Datennachricht verwendet

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke näher erläutert werden.

Im einzelnen zeigt

F i g. 1 ein Blockdiagramm einer Datenverschlüsselungseinrichtung gemäß bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

F i g. 2 ein Funktionsdiagramm des Verschlüsselungsverfahrens, das in dem wahlweisen Verschlüsselungs/ Berechtigungsgerät benutzt wird,

F i g. 3 ein Funktionsdiagramm des Sende-Schlüssel-Rückkopplungsregisters, das als Verschiebekodezähler läuft.

F i g. 4 typische Standleitungsnetzwerke und Ubertragungsnetzwerke mit mehreren Stationen, üie das SE/AD im Ketten-Verschlüsselungsmodus verwenden.

^cig. 5 ein typisches Ende-Ende-Modus-Übertragungsnetzwerk mit mehreren Knotenpunkten und verschiedenartigen Kettengliedern, die eine Mischung von Endgeräten und Prozessoren enthalten,

Fig.6 ein Funktionsblockdiagramm einer SE/AD in dem Kettenverschlüsselungsmodus.

F i g. 7 die SE/AD als Bitstrom-Verschlüsselungs/Entschlüsselungs-Gerät im Kettenverschlüsselungsmodus,

F i g. 8 die Kompensations-Schaltung für die Modemverzögerung, die beim Senden und Empfang verwendet wird.

Fig.9 ein Funktionsblockdiagramm der SE/AD im Ende- Ende-Verschlüsselungsmodus.

F ig. 10 die an Steuerzeichen ausgeführte Übersetzung.

Fig. 11 ein Funktions-Blockdiagramm de/ SE/AD als Byte-Strom-Verschlüsselungs/Entschlüsselungsgerät in einem beliebigen Ende-Ende-Modus,

Fig. 12 den Nachrichtensti-om in einem Übertragungsnetzwerk, das den SE/AD im Ende-Ende-Verschiüsselungsmodus verwendet,

Fig. 13 ein vereinfachtes Blockdiagrpmvn der Übertragungsverarbeitung,

Fig. 14 ein vereinfachtes Blockdiagramm der Empfangsve: arbeitung,

F i g. 15 die SE/AD,die gerade als Berechtigungsgerät benutzt wird, das sowohl als Empfänger wie auch als

ίί

Sender dient,

Fig. 16 den Nachrichtenstrom in einem Übertragungsnetzwerk, das Ende-Ende-Berechtigungsmodusgeräte benutzt, und

Fig. 17 den Nachrichtenstrom in einem Übertragungs-Netzwerk, das den Wahlverschlüsselungs-Nachrichtenstrom und den Berechtigungs-Nachrichtenstrom zu einer Einrichtung vereinigt, die beide Betriebsmoden enthält.

15

10

Es gelten folgende Definition:

Algorithmus:

Eine vorgegebene Gruppe sowohl definierter Regeln oder Verfahren zur Lösung eines Problems in einer endlichen Anzahl von Schritten.

Berechtigungsvergabe:

Das Anhängen von verschlüsselten Prüfziffern an eine einen Klartext darstellende Nachricht mittels einer Verschlüsselungseinrichtung, wobei die verschlüsselten Prüfziffern durch Verschlüsseln der gesamten Klartext-Nachricht erzeugt werden. »Berechtigungsvergabe« wird nachfolgend als Synonym für »Echtheit« (authentication) verwendet.

Verschlüsselungsrückkopplung:

Ein Verfahren, bei dem die erzeugte Kodierung eine Funktion des vorhergehenden Schlüssels ist.

Schlüsseltest:

Die unverständliche Form einer Information, die sich aus dem Verschlüsseln des Klartextes durch eine Verschlüsselungseinrichtung ergibt.

Verschlüsselungseinrichtung:

Die zugehörigen Einrichtungen, Geräte oder Ausrüstungsgegenstände, die als eine Einheit verwendet werden, und als Verschlüsselungseinrichtung dienen (der Ausdruck »Verschlüsselung« enthält hier die Fähigkeit auch der Umkehrfunktion. d. h. des Entschlüsseins).

Schlüsseleinheit:

Der Teil der Schlüsseleinrichtung, in dem das Verschlüsseln und Entschlüsseln stattfindet.

Entschlüsselung:

Das Umsetzen eines verschlüsselten Textes in seinen äquivalenten offenen Text mittels einer Schlüsseleinrichtung. »Offener Text« oder »Offentext« wird nachstehend als Synonym für Klartext ^x verwendet.

Verschlüsselung:

Die Umsetzung eines offenen Textes in eine nicht-verstehbare Form mittels einer Schlüsseleinrichtung.

Ende-Ende-Wahlverschlüsselungs/Berechtigunesverca-

Verschlüsselung der Echtheit in Standleitungsoder Gruppenverbindungsnetzwerken, um einen ^Μ Datenschutz auf der Datenübertragungsleitung und in den dazwischenliegenden Nachrichtenschaltern oder -Konzentratoren ziii haben.

Verstümmelt:

Nichtverstehbare information, die durch eine Modifizierung eines oder mehrerer Schlüsselbits hervorgerufen ist.

Kodierung:

Die von einer Schlüsseleinheit unter Steuerung der Kode-Variablen erzeugten Bits, die logisch mit dem offenen Text zur Bildung einer nichtverstehbaren Information, d. h. einem Schlüsseltext, verknüpft werden oder umgekehrt mit einem verschlüsselten Text logisch verknüpft werden, um den ursprünglichen offenen Text wiederzugewinnen.

Kode-Variable:

Ein Symbol oder eine Folge von Symbolen (oder elektrische oder mechanische Entsprechungen von Symbolen), die das Verschlüsseln und das Entschlüsseln steuern (z. B. eine Bitfolge von endlicher Länge).

Ketten-Verschlüsselung:

Verschlüsseln in Standleitungs- oder Gruppenverbindungs-Netzwerken zum Datenschutz auf der

rr: r.i-

L-IIH. IUI

schnitte eines Übertragungsnetzwerkes beibehaltene Verschlüsselung.

Nachrichten-Unversehrtheit:

Eine Nachricht, in der die Daten an der richtigen Bestimmungsstelle genauso empfangen werden, wie sie vom Ursprung ausgesandt worden sind, d. h. ohne irgendwelche Veränderungen oder Verfälschungen.

Nachrichten-Geheimnis:

Eine Nachricht, in der die Daten für einen dritten Betrachter oder Zuhörer niciit wahrnehmbar sind, und zwar vom Zeitpunkt, da sie die Quelle verlassen, bis sie an der richtigen Bestimmungsstelle ankommen.

Offener Text:

Verständlicher Text oder Klartext mit Bedeutungsinhalt, der gelesen oder ohne Anwendung von Entschlüsselung bearbeitet werden kann.

Wahl-Verschlüsselung:

Das Umsetzen von Teilen offenen Textes, die durch eines oder mehrere ausgewählte Zeichen in eine nicht-verstehbare Form durch eine Schlüsseleinrichtung abgegrenzt sind.

Variable Füllung:

Zufalls-Bitfolge als Eingabe für den Algorithmus sowohl für die Sende-Schlüsseleinheit wie für die Empfangs-Schlüsseleinheit während des Auslöse-Prozesses.

Datenverschlüsselungsnorm (DES):

Die Datenverschlüsselungsnorm (DES) ist ein vom National Bureau of Standards in der Federal Information Processing Standards Publication (FIPS Pub), 46 vom 15.1.1977 herausgegebener Algorithmus, der als Industrienorm verwendet werden soll. Sie wurde für einen 64-Bit-Blockdatenbetrieb ausgelegt Die Kode-Variable ist 56 Bits lang und wird in den Algorithmus vor Beginn des Verschlüsselungs/Entschlüsselungsprozesses geladen. Im Verschlüsselungsmodus erzeugt der Algorithmus 64 Bits verschlüsselnden Textes für je 64 Bits eines eingegebenen offenen Textes. Umgekehrt erzeugt der Algorithmus im Entschlüsseiungsmodus aus diesen 64 Bits verschlüsselten Textes, wenn sie eingegeben werden, die ursprünglichen 64 Bits des ursprünglich eingegebenen

offenen Textes. Zum genaueren Verständnis wird auf die genannte Veröffentlichung sowie auf die weitere Beschreibung der Datenverschlüsselungsnorm in den US-Patentschriften 37 96 830 und 37 98 359 verwiesen.

Fig. I zeigt ein Blockdiagramm einer gemäß der Datenverschlüsselungsnorm arbeitenden Einrichtung. In das iJatenspeicherregister 1-1 werden die Daten von links in 8-Bit-Bytes beid-parallel eingegeben und rechts als 8-Bit-Bytes wieder ausgegeben. Die Kode-Eingabe geschieht ebenfalls mit 8-Bit-Bytes in das Kode-Speicherregister 1-2, wobei jedes Byte aus 7 Bits plus einem Paritätsbit besteht. Das Paritätsbit wird in dem Kode-Speicherregister nicht gespeichert.

Zum Laden der eingegebenen Daten werden 24 Taktperioden benötigt. Die Datenausgabe ist gleichzeitig während dieser Zeitspanne verfügbar. 16 Iterationen des Algorithmus mit je zwei Taktperioden pro Iteration erfordern zusätzliche 32 Takiper luden, so daß insgc ;o samt 56 Taktperioden für das Laden und den Durchlauf eines vollständigen Algorithmus benötigt werden. Bei einem Systemtakt von 1,2288 MHz dauert also ein Algorithmus-Zyklus 45,6 μβ.

F i g. 2 zeigt ein Funktionsdiagramm des Verschlüsselungsverfahrens, das in dem Wahl-Verschlüsselungs/Berechtigungs-Vergabegerät (SE/AD) benutzt wird. Der Betrieb der Algorithmus-Einheit (DES) 2-2 ist in den obigen Literaturstellen beschrieben und wird hier nur zur Bezeichnung der erforderlichen Anschlüsse mitgeteilt. Im Rahmen dieser Beschreibung wird der Algorithmus nur im Verschlüsselungsmodus betrieben und wird als Kode-Generator verwendet. Dabei wird von dem Gedanken Gebrauch gemacht, daß ein offener Text, der mit einem Kode gemäß einem exklusiven ODER logisch verknüpft wird, eine Verschlüsselung ergibt, und daß umgekehrt eine Verschlüsselung, die mit einem Kode gemäß einem exklusiven ODER verknüpft wird, den ursprünglichen offenen Text wieder herstellt.

Der Algorithmus war so ausgelegt, daß er mit 64 Bit-Blöcken von Eingabedaten arbeitet. Jedoch kann er mit einer beliebigen Anzahl von Eingabebits bis zu diesem Maximum von 64 Bits arbeiten, d. h. durch die erforderlichen 16 Iterationen durchlaufen. Wie Fig. 2 zeigt, wird die Algorithmus-Einheit 2-2 einmal für jedes Dateneingabebit einen Zyklus durchlaufen. Jedesmal, wenn ein Dateneingabebit in das 64 Bit-Eingaberegister 2-4 übertragen worden ist, wird der gesamte Inhalt dieses Schlüssel-Rückkopplungsregisters 2-4 in die Algorithmus-Einheit 2-2 übertragen. Obgleich während jedes Zyklus 64 Kode-Bits erzeugt werden und am Ausgang verfügbar sind, wird nur ein einziges Kode-Bit benutzt, und die anderen 63 Kode-Bits werden ignoriert. Wie Fig.2 auch zeigt, befindet sich innerhalb der gestrichelten Linien ein 8-Bit-Ausgabe-Register 2-6. Wenn der Algorithmus-Einheit eine Eingabe als einziges Zeichen oder ein 8-Bit-Byte zugeführt wird, und wenn sie dann einen Zyklus durchläuft kann am Ausgang ein 8-Bit-Byte von Kode-Bits erscheinen. Es ist wichtig festzuhalten, daß mit einer festen Kode-Variablen für eine gegebene Folge von 64 Algorithmus-Eingabe-Bits eine gegebene Folge von 64 Ausgabe- oder Kodebits stets erzeugt wird.

Am oberen Ende der Fig.2 befindet sich ein 64 Bit-Verschieberegister, das als Schlüssel-Rückkopplängsregister 2-4 bezeichnet ist Da im Übertragungsmodus jedes Bit des eingegebenen offenen Textes durch die Exklusiv-ODER-Schaltung 2-8 mit einem Kode-Bit verknüpft wird, wird das sich ergebende Schlüsselbit als Ausgangsbit ausgegeben und gleichzeitig in das Schlüssel-Rückkopplungsregister 2-4 wie dargestellt über ein UND-Glied 2-5 und ein nachgeschaltetes ODER-Glied 2-7 eingegeben. Das UND-Glied 2-5 ist im Sendemodus wie dargestellt geöffnet. Somit ist die Eingabe zur Algorithmus-Einheil 2-2, die die Kode-Bits erzeugt, die letzten 64 Bits des Ausgabe-Schlüssel-Bitstroms.

Im Empfangsmodus arbeitet die Einrichtung in ähnlicher Weise. In diesem Fall ist der Eingang für die Algorithmus-Einheit 2-2 der gleiche Schlüsselbitstrom, der am Senderausgang erzeugt wird. Da diese Nachricht jetzt entschlüsselt werden muß, wird der Schlüsselbitstrom direkt dem Schlüsselrückkopplungsregister 2-4 direkt über das im Empfangsmodus geöffnete UND-Glied 2-9 und das nachgeschaltete ODER-Glied 2-7 zugeführt. Somit besteht der Eingang für die Algorithmus-Einheit 2-2 aus den letzten 64 Eingabe-Schlüsselbiis. Durch Ausführen der Invcrscn Operation einer Verknüpfung der Schlüsselbits mit den identischen Kode-Bits, die in dem Sender erzeugt worden sind, nach einer exklusiv ODER-Relation erscheint der ursprüngliche offene Text wieder am Empfänger-Ausgang.

Damit das Verschlüsselungs/Entschlüsselungsverfahren ohne Fehler oder Verstümmelung fortfahren kann, müssen die Bitfolgen in den Schlüssel-Rückkoppelungsregistern 2-4 sowohl des Senders wie auch des Empfängers identisch sein, wenn das Kode-Bit erzeugt wird, um

das Schlüsselbit aus dem ankommenden Bit des offenen Textes im Sender zu erzeugen, und um

das Bit des ursprünglichen offenen Textes aus dem ankommenden Schlüsseltext im Empfänger zu erzeugen.

Das Verfahren, mit dem sichergestellt wird, daß der Sender und der Empfänger in Synchronisation sich befinden, besteht darin, daß Schlüsselrückkopplungsregister 2-4 im Sender in unregelmäßiger Weise auf eine Bitfolge zu setzen und diese 64 voreingestellten Bits der Ausgabenachricht des verschlüsselnden Textes vorangehen zu lassen. Der Empfänger wird dann die ersten 64 empfangenen Bits in sein Schlüssel-Rückkopplungsregister 2-4 als Anfangs-Voreinstellung einsetzen, ehe der Algorithmus zu laufen beginnt, um die gleichen Kode-Bits zu erzeugen, die dann mit den ankommenden Daten verarbeitet werden. Diese Einleitungstechnik wird variable Füllung genannt.

Die variable Füllung bezieht sich auf die Bitfolge oder die Füllung, auf welche das Schlüssel-Rückkopplungsregister 2-4 im Sender wie auch im Empfänger eingestellt ist, ehe der offene Eingabetext in dem Sender und der Schlüsseltext im Empfänger verarbeitet werden. Wenn der Sender nicht im Sendemodus arbeitet dann wird sein Schlüssel-Rückkopplungs-Register 2-4 als ein 49 Bit-Schiebekode-Zähler betrieben, der gemäß der Rekursionsformel Ai = A^t ® X» gemäß Fig.3 läuft. Die Voreingabe für den Schiebekode-Zähler ist der Schlüsselrest der aus der letzten Übertragung zurückblieb. Dies stellt sicher, daß die Voreingabe für den Zähler auch Zufallsnatur ist

Wenn eine variable Füllung erforderlich ist wird das Schlüsselrückkopplungsregister 2-4 im Sender in seinen Normalbetrieb zurückgeführt: Das Zählen des Verschiebekodes wird gesperrt; die Algorithmus-Einheit 2-2 wird erneut angestoßen und das Register 2-4 wird

mit der gewählten Eingabe-Datengeschwindigkeit betrieben. Die Datenleitung für den eingegebenen offenen Text wird im Strichzustand gehalten und wird mit den Kodebits gemäß der Exklusiv-ODER-Funktion verknüpft, die als Folge der in dem Schlüsselspeicher-Register 2-4 enthaltenen Zufallsbitfolge erzeugt werden. Ein Leerzeichen w^:rd auf die Ausgabe-Datenleitung gegeben, und das Verfahren läuft wis oben beschrieben weiter für eii>e vorbestimmte Anzahl von Bitzeiten, d. h. es wird Schlüsseltext erzeugt und als variable Füllung als Senderausgang gesendet und gleichzeitig als Eingang zum Schlüsselrückkopplungs-Register 2-4 rückgekoppelt. Nachdem eine vorgewählte Anzahl von Bits übertragen worden ist, wird der Rest der Bitstellen in dem Schlüsselrückkopplungsregister 2-4 auf Null zurückgesetzt, und die Einheit beginnt, die ankommenden Offen-Text-Daten wie oben beschrieben zu verarbeiten.

Der Betrieb der Empfangseinheit wird durch Feststellen eine; Strich Ls"rzⁿ'"^k"ⁿ ι"'»—"—·*·-- ~»·-:~ gert. Nach diesem Übergang werden die ankommenden Daten wie oben erläutert, verarbeitet. Jedoch werden die Ausgabe-Daten gesperrt. Die ankommende variable Füllung wird in das Schlüssel-Rückkopplungsregister 2-4 für die vorbestimmte Anzahl von Bits eingegeben und wenn abgeschlossen, wird der Rest des Schlüssel-Rückkopplungsregisters 2-4 auf Null gesetzt.

Jetzt enthält das Empfänger-Schlüssel-Rückkopplungsregister 2-4 die gleiche Bitfolge wie sie in dem Sender-Schlüssel-Rückkopplungsregister 2-4 enthalten ist, wenn es mit der Verarbeitung der ankommenden Offen-Text-Daten beginnt. Somit wird der Empfänger jetzt die ankommenden Schlüssel-Text-Daten zu verarbeiten beginnen und die ursprünglichen Offen-Text-Daten an seinem Ausgang erzeugen.

Wie oben erläutert, wird die Algorithmus-Einheit 2-2 für eine gegebene Kode-Variable stets identische 64 Ausgabe-Kodebits für je 64 Eingabe-Bits erzeugen. Da bei der gerade beschriebenen Betriebsweise der gleiche Kode-Bit-Strom den Eingang sowohl für die Sender-Algorithmus-Einheit 2-2 wie die Empfänger-Algorithmus-Einheit 2-2 darstellt, solange sie synchron laufen, wird der Eingabe-Offen-TeXi am Sender getreu als Ausgabe am Empfänger reproduziert werden. Wenn aus irgendeinem Grunde die Bitströme in den Schlüsselrückkopplungs-Registern 2-4 nicht identisch sein sollten, wird außerdem der Empfänger-Ausgang verstümmelt. Wenn dies jedoch eine Übergangsbestimmung ist, wird sich die Verstümmelung in maximal 64 Bit-Zeiten auflösen, da die Eingänge für beide Schlüssel-Rückkophings-Register 2-4 vom gleichen Funktionspunkt abgenommen werden. Daher schafft die Verwendung dieses Schlüssel-Rückkopplungsverfahrens eine Möglichkeit der automatischen Neu-Synchronisierung von Sender und Empfänger unter normalen Arbeitsbedingungen..

In der bisherigen Beschreibung wurde lediglich das Wahlverschlüsselungs/Berechtigungsvergabe-Gerät als eine Verschlüsselungseinheit betrachtet. In dem Sender werden die Offen-Text-Eingabebits oder Bytes mit den Kodebits aus der Algorithmus-Einheit 2-2 in einer exklusiv-ODER-Funktion verknüpft und ergeben den Schlüsseltext-Ausgang. In anderen Einrichtungen, bei denen das Nachrichten-Geheimnis unwichtig ist, oder der offene Text aus Betriebsgründen erforderlich ist kann ein Verfahren benutzt werden, das die Nachrichten-Unversehrtheit sicherstellt und Berechtigungsvergabe genannt wird.

Berechtigungsvergabe ist ein Verfahren, bei dem offene Text-Daten klar gesendet werden, an die jedoch ein Berechtigungsfeld in der Form von Schlüsselprüfzif· fern angehängt ist. Diese Schlüsselprüfziffern, 4 Hexadezimalziffern, werden durch Verarbeiten der gesamten Offen-Text-Nachricht in gleicher Weise erzeugt, wie das beim Verschlüsseln und Übertragen als 4 Bytes getan wurde.

Unten rechts in Fig.2 findet sich ein Schalter 2-10, der von einer äußer*-! Steuerung 2-12 verstellt werden

in kann. Bei Berechtigungs-Vergabe arbeiten sowohl das sendende wie auch das empfangene Verschlüsselungs/ Entschlüsselungs-Gerät im Sendemodus. Eingabe-Offen-Text wird mittels der gleichen algorithmischen Berechnung wie beim Verschlüsseln verarbeitet; jedoch wird der erzeugte Schlüsseltext nicht als Ausgang gesendet. Die äußere Steuerung 2-12 stellt den Schalter 2-10 so ein, daß der ankommende Offen-Text gesenkt und der gleiche Offen-Text gleichzeitig der Algorithmus-Einheit 2-2 über das Schlüssel-Rückkopplungsregi-

_.. ..»*... ι λ «ιιταΓ,'ιΙ,..) %1,',^α Γΐα^ιι v/lfd der Schälter 2-1Q so umgelegt, daß der Ausgang direkt mit dem Eingang verbunden ist. Am Ende der Offen-Text-Nachricht wird der Schalter 2-10 wieder auf die in Fig.2 als obere Stellung dargestellte Schaltstellung gebracht, und der Rest (Kode-Bits) wird an die Nachricht angehängt.

Die gleiche Verarbeitung eines Offen-Text-Eingangs tritt am Empfänger auf. Am Ende der Offen-Text-Nachricht vergleicht das Empfangsgerät den in der Algorithmus-Einheit 2-2 verbliebenen Rest mit dem

empfangenen Schlüsselprüfziffern. Eine exakte Übereinstimmung zeigt an, daß die Empfangsnachricht identisch zu der Sendenachricht ist.

Wie demzufolge F i g. 2 zeigt, kann der Ausgang des Sicherheitsdaten-Sendegeräts mittels des unter äußerer Steuerung 2-12 stehenden Schalters 2-10 entweder auf den Eingabe-Offentext oder auf den Schlüsseltext geschaltet werden, der in der Einheit aus diesem Eingabe-Offentext erzeugt wird. Die Arbeitsweise der Algorithmus-Einheit 2-2 liegt in beiden Fällen fest, da sie

unabhängig von dem von außen gesteuerten Schalter 2-10 ist.

Außer der eben beschriebenen Berecht'-jungsvergabe-Technik ermöglicht eine Ausweitung der Schaltersteuerung 2-12 eine Mischung eines Offen- und

Schlüsseltextes, da der Sende-Ausgang es ermöglicht, daß das Sicherheitsdatengerät zu einem Wahlverschlüsselungsgerät wird. Die algorithmische Berechnung wird kontinuierlich anhand des ankommenden Offen-Textes ausgeführt, jedoch wird der Ausgang zwischen dem

Offen-Text und dem Schlüsseltext hin- und hergeschaltet, je nach der Beaufschlagung durch die äußere Steuerung 2-12.

Das Wahlverschlüsselungs/Berechtigungs-Vergabegerät kann in zwei Grundmoden betrieben werden,

wobei die Wahl des Betriebsmodus durch eine innere Verbindung bestimmt ist Wenn das Gerät in dem Kettenverschlüsselungsmodus benutzt wird, arbeitet es auf einer Bit-pro-Bit-Basis und ist für Zeichenkodes und Übertraglingsprotokolls durchlässig. In einem der

Ende-Encie-Mnden spricht das Gerät auf Übertragungsprotokolle und Zeichenkodes an. In dem Ei-:-.>E;";dc· Modus kann eine Wahl insofern ausgefünn werten, daß das Gerät im Wahlverschlüsselungsbetrieb, im Berechtigungsvergabebetrieb oder im Wahlverschlüsselungsbetrieb mit Berechtigungsvergabe benutzt wird.

Das Wahlverschlüsselungs/Berechtigungsvergabegerät arbeitet in dem Kettenverschlüsselungsmodus bei Standleitungsnetrwerken oder Gruppenverbindungs-

It

ne.zwv.-ken so, daß die Daten auf den Datenübertragungsieitungen geschützt werden. F i g. 4 zeigt typische Standleitungs-Netzwerke und Gruppenverbindungsnetzwerke, die das Gerät in dem Kettenverschlüäselungsmodus benutzen.

Im Kettenverschlüsselungs-Modus wird ein Wahlverschlüsselungs/Berechtigungsvergabegerät 4-4, 4-5 an jedem Ende der Kette installiert und ist dann für die verwendeten Datenüberlragungsprozeduren transparent. Das Gerät verschlüsselt und entschlüsselt Daten auf einer Bit-pro-Bit-Basis, welche etwa aus einer zentralen Prozessor-Einheit CPU 4-2 oder aus einem Endgerät 4-1 aufgenommen werden können. Die verschlüsselten Daten werden stets über die Übertragungsleitung 4-8 zwischen Ausgangspunkt und Bestimmungspunkt der Kette zweckmäßig über jeweils ein Datenanpassungsgerät 4-6, 4-7 gegeben, wodurch sowohl die Nachrichten-Unversehrtheit wie das Nachrichtengeheimnis sichergestellt werden, da diese Daten für nichtautorisierte Zuhörer unverständlich sind und ohne FeststeMuiig nicht verändert werden können.

In der be orzugten Ausführungsform sind wahlweise Verbindungen für synchronen oder asynchronen Betrieb wie folgt vorgesehen:

2-Draht oder 4-Draht-Übertragungsleitungen

bis zu 19,2 kbps Halbduplex, oder

bis zu 9,6 kbps Vollduplex.

Die Schnittstelle für die Datenendausrüstung DTE ist stets EIA STD RS-232-C/CCITT Empfehlung V-24 und V-28. Das internationale Äquivalent von EIA STD RS-232-C ist in der CCITT Empfehlung V.24 (funktionale Erfordernisse) und V.28 (elektrische Signaleigenschaften) angegeben. Eine der drei Ausgabe-Schnittstellen für die Datenübertragungsausrüstung (DCE) kann in der bevorzugten Ausführungsform gewählt werden zu:

EIA STD RS-232-C/CCITT V.24 und V.28

\-BDI, Burroughs Direkt-Schnittsteile

MIL-STD-188C.

Eine ins einzelne gehende Beschreibung des Ketten-Verschlüsselungsmodus wird weiter unten bei der Erörterung des Ketten-Verschlüsselungsbetriebs gegeben.

Das Wahlverschlüsselungs/Berechtigungs-Vergabegerät arbeitet in einem der Ende-Ende-Modem in Standleitungs-Netzwerken oder Gruppenverbindungsnetzwerken so, daß Daten auf den Datenübertragungsleitungen und innerhalb der Nachrichtenschalter oder Konzentratoren geschützt sind. In dieser Betriebsweise werden die Datennachrichten verschlüsselt oder mit einer Berechtigung versehen, und zwar am Ausgangspunkt und werden erst dann entschlüsselt, wenn die Nachricht ihren endgültig:-:! Bestimmungsort erreicht hat. Nachrichten-Unversehrtheit und geg-öener.taiis Nachrichten-Geheimnis wird bewahrt, während die De'en üü:> Netzwe/k durchlaufen. Dieses Verfahren wird eine Ende-Ende-Verschlüsseiung oder Berechtigungsvergabe genannt und erfordert, daß der Nachrichtenkopf, der die Wegangabe, die Priorität und andere Netzwerkinformationen enthält, nicht verschlüsselt wird. Folglich muß in diesem Modus das Sicherheitsgerät auf das Datenübertragungs-Protokoll des Netzwerks ansprechen.

In der bevorzugter! A.usfuhrungsionrs is* das Wahlverschlüsselungs/Berechtigungsvergabegerät mit den Grundübertragungsprozeduren gemäß Burrougs Corporation Beschreibung 1284 9006 und den binären synchronen ÜberiraguKp Prozeduren gemäß Burroughs Corporation Beschreibung «2R5 9002 kompatibel. Der Betrieb in diesen Prozeduren wirrt als nächstes beschrieben. Da die Prozeduren zeichenorientiert sin J, ist das Gerät auf 8-Bit-Bytes orientiert und kann als eine Zeichenstrom-Versr"hlusselungs-/Ent$chlüsselungs-Einheu be:rnchtot v.eicii ii. Das Aibeitsverfahren ist das gleiche wie im Kettenverschliisselungsmodus mit der Ausnahme, daß Daten in 8-Bit-Bytes OC¹Cr -Zeichen aufgesammelt werden, und zwar am Eingang wie am Ausgang. Die Arbeitsweise der Algorithmus Eir.'ieit 2-2

ίο in dem Gerät wird auf Zeichenbasis siisjjefiiiirt, so dab das Gerät schneller im Ende-Ende-Modus arbcken kann als im Ketten-Verschlüsselungsmodus, der auf Bit-Basis arbeitet.

In der unteren Hälfte der Fig.4 ist die Verwendung des Wahlverschlüsselungs/Berechtigungsvergabegeräts in einem Gruppenverbindungsnetzwerk dargestellt und ist jeweils zwischen der Nachrichtenquelle etwa in Form einer zentralen Prozessor-Einheit (etwa Burroughs, B 3700)4-12 und ein Datenanpassungsgerät (Modem) 4-16 oder ein Daten-Endgerät 4-11 und einem Datenanpassungsgerät 4-17 in einer Zweigleitung 4-ie und/oder zwischen ein anderes Datenendgerät 4-21 und einem Datenanpassungsgerät 4-13 einer anderen Zweigleitung 4-19 der Datenübertragungsleitung 4-14 geschaltet.

F i g. 5 zeigt ein typisches Übertragungsnetzwerk mit mehrfachen Knotenpunkten und einer Vielzahl von Leitungsabschnitten, die eine Mischung aus Endgeräten und Prozessoren enthalten. In diesem Mischsystem sind nur diejenigen Endgeräte, in der Darstellung die Endgeräte 5-1, 5-2, 5-3, 5-4, 5-5 mit Wahlverschlüsselungs/Berechtigungsvergabegeräten ausgerüstet, die einen Datenschutz erfordern. Wahlweise kann ein Speicher für Kode-Variable in jedem dieser Geräte vorgesehen sein, um eine spezielle Kode-Variable zwischen bezeichneten Endgeräten und Prozessoren, etwa dem Prozessor 5-6, zu schaffen. Nachrichtenschalter wie etwa das eingezeichnete Nachrichten-Schaltwerk 5-7, Burroughs B 6700, und Nachrichten-Konzentratoren, wie etwa der Konzentrator 5-8, Burroughs B 775, führen sämtliche Datennachrichten dem Adressaten exakt wie empfangen <.u.

Wie F i g. 5 zeigt ist nicht jedes Endgerät, beispielsweise die Endgeräte 5-9, 5-10, 5-11 und 5-12 mit einem Wahl-Verschlüsselungs/Berecht'gungsvergabegerät

ausgerüstet. Die Datenübertragung zwische . sämtlichen Endgeräten im Netzwerk wird dennoch aufrechterhalten, da das Gerät nur solche Botschaften verschlüsselt oder mit Berechtigungsfeld versieht, für die die Kode-Variable entweder im Ausgangs- oder Bestimmungspunkt in dem Gerät gespeichert ist. Wenn diese Kode-Variable ir dem Gera·; 'v.cti gespeichert ist, ist es für die Emprangsnachricht transparent und wird sie exakt wie empfangen weiterleiten.

In der bevorzugten Ausführungsform sind wählbare Verbindungen für Voll- oder Halbduplex-Betrieb wie folgt vorgesehen:

2 Draht oder 4-Draht-Übertragungsleitungen
Synchrone Daienfrequenzen bis zu 64k bps
Asynchrone Datenfrequenzen bis zu !9,2 k bps.

Die Schnittstelle der Daten-Endausrüsiung entspricht der EIA-Norm RS-232-C. Eine der drei Ausgangsschnittstellen fur die Datenü!>:rtregimgs-Ausrüstung kar.r, gewählt werden:
Ei/VNorm RS-232-C

S5 A-BDI, Burroughs Corporation D^:rect Interface

Standard Mi!-SfD-188C

Ins einzelne gehende Bcsc'iii'sibungSR a!'?r Er.dc-Endc Μ«* ~~· -rvc-ien hiernach gegeben.

In der bevorzugten Ausführungsform ist das WahlverEchlüsselungs/Berechtigungsvergabeterät mit den BASIC-Communications Procedures (Burroughs Corporation Standard 1284 9006) sowie mit den Binary Synchronous Data Communication Procedures (Burroughs Corpora'ion Standard 1284 9022) kompatibel und arbeitet auf einer Einschaltbasis in Netzwerken, die mit der einen oder anderen dieser Prozessoren arbeiten. Jedoch ist dem Fachmann geläufig, daß andere Ausführungsformen der Erfindung mit anderen Datenübertragungsprozeduren für die Datenübertragung kompatibel sein können.

Im Sendemodus ist das Gerät für Nachrichten empfindlich, die mit einem Startkopfzeichen (SOH) beginnen, und der Nachrichtentext ist zwischen einem Starttextzeichen (STX) und einem Ende-Text-Zeichen (ETX) eingeschlossen. Das Gerät ist durchlässig für eingegebene Offen-Text-Nachrichten, die nicht dieses Format haben. Eine weitere Beschränkung gilt für das Nachrichtenformat durch das Erfordernis, daß zum Auslösen des Verschlüsselungs/Berechtigungsvergabe-Prozesvss die Zwei-Zeichenfolge, die dem SOH-Zeichen unmittelbar folgt, die Adresse AD1-A02 des Zielpunktes enthalten muß.d h. »YOU ARE«. Wenn die Kode-Variable für diese Adresse in dem Gerät nicht gespeichert ist. wird die Eingangsnachricht wie vom Ausgangsprozessor oder der Datenend-Ausrüstung DTE empfangen weitergeleitet

Für Netzwerke mit einem einzigen End-Gerät wobei nur eine Kode-Variable gespeichert ist arbeitet das Gerät mit der Endgeräte-Adresse »I AM«, statt mit der Zielortadresse.

In ähnlicher Weise ist das Gerät im Empfangsmodus für alle Eingabe-Nachrichten transparent mit Ausnahme für Nachrichten, die mit dem SOH-Zeichen beginnen und der Textnachricht, die zwischen den Zeichen STX und ETX eingeschlossen ist. ledoch wird der Verschlüsselung-Berechtigungs\ergabeprozeß im Empfänger durch die Anwesenheit eines gültigen Identifikationsfeldes ausgelöst, das die Adresse ADJ-AD4 des Ausgangspunktes enthält, d. h. »I AM«. Wenn die Nachricht kein Identifikationsfeld enthält oder wenn die Kode-Variable für den Ausgangspunkt nicht im Gerät gespeichert ist. wird die Eingabenachricht wie von der Datenübertragungsausrüstung DCF empfangen weitergeleitet. Das Identifikationsfeld wird nachstehend erörtet.

Man bemerke, daß in der bevorzugten Ausführungsform sowohl in den Sende- wie auch in den Empfangsmoden alle anderen Nachrichten außer den erwähnten wie empfangen weitergeleitet werden, einschließlich der Übertragungs-Steuerprozeduren. beispielsweise Rundspruchfolgen oder Betätigungen. Eine Spe/ialbehandlung von Steuerzeichen, d. h. von Zeichen mit einer »0« an Bitstellen 6 und 7 wird nachstehend noch im einzelnen erörtert.

Bei Blockübertragungen wird das Zeichen ETB behandelt als wä'e es ein Zeichen ETX. Auch das Zeichen ETB und die das vorzeitige Ende bezeichnende Signalfolge ENQ werden in dem Gerät ignoriert.

Bei der Ende-Ende-Wahl-Verschlüsselung wird die Nachrichten-Unversehrtheit zwischen Ausgangspunkt und Bestimmungspunkt sichergestellt unabhängig von der Anzahl der Knotenstellen, durch die die Nachricht läuft. In diesem Modus wird das Nachrichten-Geheimnis durch den Nachrichten-Ursprung bestimmt. Wie oben erläutert worden ist. ermöglicht die in dem Wahlversehlüsselungs/Berechtigungsvergabegerät benutzte Schlüsseltechnik, daß die Ausgabedaten zwischen Schlüsseltext und Offen-Text unter äußerer Steuerung geschaltet werden können. Diese Steuerung wird von der Ausgangs-Daten-Endausrüstung DTE geliefert Das Gerät wird normalerweise das Verschlüsseln beim Feststellen des Zeichens STX beginnen und das Verschlüsseln bei Feststellen des Zeichens ETX beenden. Beginnend mit dem ersten Datenzeichen nach dem Zeichen STX und sich Fortsetzend, bis das letzte Datenzeichen vor dem Zeichen ETX festgestellt

ίο worden ist, wird jedes Zeichen verschlüsselt und der sich ergebende Schlüsseltext wird als Ausgabe gesendet.

In diesem Modus kann das Gerät auch auf eine Reihe von Steuersequenzen ansprechen, die von der Datenend-Einrichtung DTE geliefert werden. Diese Steuersfe- quenzen sind Ein- oder Zwei-Steuerzeichen, die das Gerät aus dem Verschlüsselungsmodus herausbringen. Irgendeine Anzahl dieser Sequenzen kann zwischen Startzeichen STX und Ende-Zeichen ETX der Nachricht eingegeben werden. Daher kann das Gerät wahlweise ausgewählte Teile der Nachricht verschlüsseln und andere Teile des zu übertragenden Offen^:Textes nicht verschlüsseln.

In Übertragungs-Netzwerken.die mit Ende-Ende-Berechtigungsvergabe arbeiten, muß die Nachricht in offenem Text vorliegen, wenn sie durch die verschiedenen Netzwerk-Knotenstellen läuft In diesen Systemen wird die Nachrichten-Unversehrtheit durch Anfügen eines Berechtigungsvergabefeldes AF an den Nachrichtentext sichergestellt Der Betrieb in diesem Modus benutzt die gleiche Schlüsseitechnik wie bei der Ende-Ende-Verschlüsselung mit der Ausnahme, daß die gesamte Daten-Eingabe-Nachricht vom Zeichen STX bis zum Zeichen ETX im offenen Text statt in einem erzeugten Schlüsseltext gesendet wird. Nachdem das letzte Dateneingabezeichen in offenem Text gesendet worden ist wird ein Teil des Restes, d. h. Kodebits in der Algorithmuseinheit an die Nachricht als Berechtigungsvergabefeld angehängt. 16 Kodebits bilden dieses AF-FeId und werden als vier 8-Bit-Bytes gesendet Das

Format dieser Bytes ist unten angegeben.

Der Ende-Ende-Wahl Verschlüsselungsmodus mit Berechtigungsvergabe kombiniert die Fähigkeiten der Ende-Ende-Wahlverschlüsselung mit der Berechtigungsvergabe. Der ist der gleiche wie für die Wahlverschlüsselung, wobei ein AF-FeId an die Nachricht angehängt wird. Dies garantiert Nachrichtenunversehrtheit in Systemen, bei dem der letzte Teil der Nachricht in offenem Text gesendet worden war. Fig.6 stellt ein funktionelles Blockdiagramm der Betriebsweise des Geräts in dem Zweigleitungs-Schlüsselmodus dar. Das Gerät ist für vollen Duplex-Betrieb ausgelegt und weist unabhängige Sende- und Empfangsabschnitte auf. wozu separate 64-Bit-Schlüsselrückkopplungsregister 6-2,6-4 jcehöi*en, und ?war jeweils in dem Sende- und Empfangsabschnitt. Eine einzige DES-Algorithmus-Einheit 6-6 und eine Algorithmus-Steuereinheit 6-8 werden im Zeit-Multiplex-Bet riet <.„. gleichzeitigen Ausführung der Sende- und Empfangsfunktionen benutzt.

Μ Wie dargestellt, wird ein externes Ladegerät 6-10 für einen Hexädezimai-Köde benutzt, die Kode-Variable direkt in die Algorithmus-Einheit 6-6 einzugeben, ehe das Gerät betriebsbereit ist.

Bei synchronem Betrieb mit konstantem Träger läuft

das Gerät konstant mit der gewählten Bit-Frequenz unabhängig vom Zustand der Eingabe-Datenleitung aus dem DTE (aus der Datenendeinrichtung). Zu jeder Bitzeit werden die F.ingabedaten und das Kodebit in

einem Exklusiv-ODER-Tor 6-12 verknüpft und das sich ergebende Schlüsselbit wird in das Sende-Schlüsselspeicherregister 6-2 eingegeben und außerdem in ein Flip-Flop-Senderegister 6-14 gesetzt, das die Ausgabe-Schnittstelle RS-232-C, mit dem Bezugszeichen 6-16 bezeichnet, für das Datengerät steuert In umgekehrter Richtung wird das aus der Ausgabeschnittstelle 6-16 aufgenommene Schlüsseldatenbit in das Empfangs-Schlüsselspeicherregister 6-4 eingegeben und mit einem Kodebit in einem Exklusiv-ODER-Tor ö-18 verknüpft, wonach das sich ergebende Offentext-Bit in ein Flip-Flop-Empfangsspeicherregister 6-20 eingesetzt wird, das die Eingabeschnittstelle RS-232-C, mit dem Bezugszeichen 6-22 versehen, für die Datenend-Ausrüstung DTE steuert

Wie vorstehend erwähnt wird eine gegebene 64-Bit-Eingabe-Signalfolge für die Algorithmus-Einheit 6-6 mit einer vorgegebenen Kodevariablen stets eine feste 64-Bit-AusgangssignaIfoIge von Kode-Bits erzeugea Im Zweigleitungs-Schlüsselmodus wird nur eines dieser Bits benutzt und die anderen 63 Bits werden ignoriert Die Eingangsbitfolge für die Algorithmus-Einheit 6-6 wird stets durch Laden des Inhalts entweder des Senderegisters 6-2 oder des Empfangsregisters 6-4 wie erforderlich erhalten. Wenn die Wahlverschlüsselungs/ Berechtigungsvergabegeräte an beiden Enden der Leitung synchronisiert werden, d. h. die Bitsignalfolgen in den Kodespeicherregistern sowohl im Sender wie im Empfänger die gleichen sind, schreitet das Kodieren und Dekodieren kontinuierlich fort.

ieim Voll-Duplex-Betrieb wird die Algorithmus-Einheit 6-6 auf der Basis abwechselnder Bits gleichzeitig benutzt. Der Inhalt des Sende-Kode-Speicherregisters 6-2 urd des Empfangskodespeicherregisters 6-4 wird abwechselnd in die Algonthmuseinheit 6-6 geladen, und die Algorithmus-Steuerung 6-8 unterteilt den Betrieb der Algorithmus-Einheit 6-6 so, daß das richtige Kode-Bil den eingegebenen Offentext und den empfangenen Kode-Text zur richtigen Zeit erzeugt wird.

Der gleiche Betriebsablauf findet im Halbduplex-Betrieb statt mit der Ausnahme, daß die Sende- und Empfangs-Kode-Rückkopplungsregister 6-2, 6-4 wie erforderlich auf einer Nachrichtenbasis verwendet werden. In dieser Betriebsweise geht allen Nachrichten eine variable Füllung voran, um die Anfangssynchronisierung zu erreichen. Dies wird noch weiter im einzelnen erläutert.

Die Algorithmus-Einheit 6-6 kann in der apparativen Ausgestaltung ein separater Modul sein.

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Betriebsmäßige Umgebungsanforderungen

In der bevorzugten Ausführungsform arbeitet das Gerät im Zweigleitungs-Verschlüsselungsmodus in allen Klassen Jer Datenübertragung einschließlich gewidmete oder private Übertragungsleitung. Zwei-Draht- oder Vier-Draht-Betrieb. Standleitung oder Gruppenverbindungs-Netzwerke. Es arbeitet ebenfalls in einem Zweidraht- oder Vierdraht- (abschnittsweise) geschalteten Netzwerk, jedoch ohne automatisches Anwählen oder Beantworten.

Synchroner Betrieb

In synchronen Betrieb leitet das Gerät den Takt normalerweise von der DCE (Datenübertragungs-Einrichtung) ab. Die innere Verdrahtung ist ferner so ausgelegt, daß der Takt alternativ von dem DTE (Datenendausrüstung) abgeleitet werden kann.

Synchrone Geschwindigkeiten bis zu 19,2 Kilobits pro

Sekunde können bei Halbduplex-Betrieb gewählt werden. Bei Vollduplex-Betrieb ist die Geschwindigkeit beschränkt auf 9,6 Kilobits pro Sekunde.

Asynchroner Betrieb

In der bevorzugten Ausführungsform enthält das Gerät einen internen Zeitgeber-Generator, der die Auswahl mittels innerer Verdrahtung einer der folgenden Geschwindigkeiten ermöglichtr

50 bps, 75 bps, 110 bps, 134,5 bps, 150 bps, 200 bps, 300 bps, 600 bps, 1200 bps, 1800 bps, 2400 bps, 4800 bps, 9600 bps oder 19 200 bps. Bei diesen Geschwindigkeiten kann eine unabhängige, separate wählbare Blankverdrahtung vorgesehen sein, um die Bearbeitung von 5,6,7 oder 8 Datenbits pro Zeichen zu ermöglichen.

Datenstrom-Kodierung

Fig.7 zeigt das Wahlverschlüsselungs/Berechtigungsvergabegerät als Bitstrom-Verschlüsselungs/Entschlüsselungsgerät das im Zweigleitungs-Verschlüsselungsmodus arbeitet wie dargestellt kann das Gerät entweder als Sender oder Empfänger verwendet werden, wobei der einzige Unterschied an der Stelle besteht an der der Kode als Eingang zum Kode-Rückkopplungsregister 7-2 abgenommen wird. Beim Sender ist dies der Ausgang des Geräts, wohingegen beim Empfänger der Kode-Texteingang direkt zum Kode-Rückkopplungsregister 7-2 wie dargestellt über das UND-Gatter 2-9 und das ODER-Gatter 2-7 eingegeben wird. Die Verarbeitung der Daten wird im Sender Verschlüsseln und im Empfänger Entschlüsseln genannt Diese Nomenklatur gilt für die gesamte vorliegende Beschreibung.

Verschlüsselungs- Modus

Gestrichelt eingerahmt ist in F i g. 7 die Datenverschlüsselungs-Algorithmus-Einheit 7-6 gezeigt, die stets im Verschlüsselungsmodus arbeitet und als Kode-Generator wie oben erläutert benutzt wird. Das Register 7-30 am oberen Ende der Algorithmus-Einheit und das Register 7-31 am unteren Ende der Algorithmus-Einheit sind in der schaltungsmäßigen Verwirklichung ein und dasselbe Register (das Algorithmus-Datenspeicherregister): es ist lediglich zur Verdeutlichung des Verständnisses der Eingabe- und Ausgabe-Operationen des Algorithmus doppelt gezeigt.

Sende-Betrieb

Im Sende-Betrieb wird jedes Offen; Jit-Eingabebit mit einem Kode-Bit nach einer Exklusiv-Oder-Verknüpfung verbunden und als Ausgabe-Schlüsselbit gesendet. Gleichzeitig wird das Kode-Bit in das Kode-Rückkopplungsregister 7-2 eingesetzt, dessen Inhalt pro Eingabebit verschoben wird. Das Kode-Rückkopplungs-Register 7-2 besteht aus acht 8-Bit-Schleifenregistern, bei denen ein Ausgang von der achten Bitstelle jedes Registerteils abgenommen ist. Diese Ausgänge bilden einen 8-Bit-parallelen Eingang für das Algorithmus-Datenspeicherregister 7-30. Da jedes dieser acht Kode-Speicher-Register als zyklisches Schieberegister verwendet wird, werden die acht Bits des Kodetextes in das Algorithmus-Datenspeicher-Register 7-30 bei jeder Verschiebung eingegeben. Nach acht Überträgen von je acht Bits sind die 64 in dem Kode-Speicherregister 7-2 enthaltenen Bits in das Algorithmus-Datenspeicher-Register 7-30 übertragen worden. Die Algorithmus-Einheit 7-6 wird dann aktiviert, d. h. wie oben erwähnt, durch 16

Iterationen hindurchgetaktet und erzeugt 64 Kode-Bits im Algorithmus-Datenspeicher-Register 7-30. Eines dieser Bits dient als Kode-Bit und die restlichen 63 Bits werden ignoriert. Dies vervollständigt die Verarbeitung eines einzigen Offentext-Eingabebits zu einem einzigen Kodetext-Ausgabe-Bit

Das exakt gleiche Verfahren wiederholt sich für jedes nachfolgende Eingabebit Daher bildet der Inhalt des Kode-Speicher-Registers 7-2 stets die Eingabe für das Algorithmus-Datenspeicher-Register 7-30 für jede Erzeugung eines neuen Kode-Bits zur Bildung des Sender-Ausgangs in Form eines Bitstroms aus verschlüsselten Daten oder des kodierten Textes.

Empfangs-Betrieb

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Im Empfangs-Modus ist die Eingabe für den Empfänger ein stetiger Strom an kodiertem Text, der in das Koderückkopplungsregister 7-2 bitweise eingegeben wird und als Eingang dem Algorithmus-Datenspeicherregister 7-30 in der gleichen Weise wie beim Sender zugefut/rt wird. Da dies der gleiche Kode ist der die Kode-Bits im Sender erzeugte, werden exakt die gleichen Kode-Bits im Empfänger erzeugt Diese Kode-Bits werden in einem Exklusiv-ODER-Gatter 7-32 mit dem ankommenden Kode verknüpft woraus lieh am Empfänger-Ausgang der ursprüngliche Offentext wieder herstellt

Synchronisation

Bei Umgebungen mit konstantem Träger wird kein Versuch gemacht, eine Anfangs-Synchronisation zwischen Sender und Empfänger herzustellen. Beim Synchron-Betrieb mit konstantem Träger läuft der Sender kontinuierlich und erzeugt stets einen Kode-Ausgang, unabhängig von r*r Information auf der Daten-Eingangsleitung aus dem Di E (Daten-Endausrüstung). Die Synchronisation wird innerhalb 64 Bitzeiten erreicht Im asynchronen Konstant-Träger-Betrieb wird die gleiche Synchronisationstechnik verwendet, d. h. sie wird 64 Datenbits nach der Zeichenrahmenbildung (Character-framing) automatisch erreicht, letzt werden die Daten auf der Eingangsleitung, die von Start- und Stoppbits eingerahmt sind, in die Einheit nach Feststellung eines Start-Bauds eingegeben. In jedem Fall werden die ersten 64 Datenbits verstümmelt sein. ehe die Synchronisation erreicht ist

In Umgebungen mit überwachtem Träger geht sämtlichen Nachrichten variable Füllwörter voraus, um sicherzustellen, daß der Inhalt des Sender-Kode-Rückkopplungs-Registers und des Empfangs-Kode-Rück- kopplungs- Registers identisch ist, ehe die Eingabedaten verarbeitet werden. Die Erzeugung dieser variablen Füllwörter wurde oben beschrieben.

Die Zufalls-Bitfolge, die die Voreinstellung des Sender-Kode-Rückkopplungs-Registers bildet, wird durch die Laufzeit des Pseudo-Zufalls-Bitgenerators bestimmt, der in diesem Fall das Kode-Rückkopplungs-Register 2-4 ist. das als Verschiebekodezähler arbeitet (F i g. 3). Wenn die Aufforderung, ein Signal von der Daten-Entlausrüstung (DTE) /u senden (RTS). abfällt. wird das Kode-Rückkopplungsregister 2-4 als Verschiebekodezähler betrieben, der mit Systemtaktfrequenz von zweckmäßig 1,52 MHz läuft, betrieben. Wenn das RTS-Signal aus der DTE für die nächste Übertragung nnsteigt, wird die Verschiebe-Kode-Zählung gesperrt und das Kode-Rückkopplungsregister 2-4 enthält eine Zufalls-Bitfolge.

Im Synchronbetrieb, schiebt bei Feststellung des

Sendebereitschaftssignals (CTS=clear to send) vom Datengerät der Sender zunächst das variable Füllwort, in dem zunächst ein Null-Bit, Strich/Pause-Übergnng, auf den Ausgang gegeben wird. Nach diesem Bit wird der Sender wie oben beschrieben, in seinen Normalbetrieb zurückgeführt Die Dateneingangs-Leitung wird in der Stellung Strich gehalten, während 24,48 oder 64 Bits eines variablen Füllwortes oder einer variablen Füllung übertrage» werden, je nach der Blankverdrahtung. Nachdem das letzte Bit der variablen Füllung übertragen worden ist, werden die letzten 16 oder 40 Bits des Kode-Rückkopplungsregisters je nach der Anzahl der gewählten Bits für die variable FGIiung zurückgesetzt Das CTS-Signal wird für das DTE angehoben und der Eingabe-Offentext wird wie oben beschrieben verarbeitet .

Bei asynchronem Betrieb wird die variable Füllung durch Start- und Stopp-Bits eingerahmt, bis die gewählte Anzahl von Bits übertragen worden ist In diesem Zeitpunkt wird das CTS-Signal für das DTE angehoben und die Eingabedaten werden wie vorher verarbeitet

Der Betrieb im Empfänger bei überwachter Trägerumgebung wird ausgelöst nachdem der Pegel des Träger-Feststellsignals (CD=Carrier detect) angehoben ist Im Synchronbetrieb wird die Dateneingangsleitung auf einen Strich/Pause-Obergang abgetastet der nach Feststellung d\s nächsten 24,48 oder 64 variablen Füllungseingangsbits direkt in das Kode-Rückkopplungsregister gibt je nach der gewählten Blankverdrahtung werden die letzten 16 oder 40 Bits des Registers gleichzeitig mit dem Laden zurückgesetzt und der Empfänger-Ausgang wird gesperrt Wenn die gewählte Anzahl von Bits eingegeben worden ist kehrt der Empfänger in den Normalbetrieb wie oben erläutert zurück. Bei asynchronem Betrieb ist die Verarbeitung die gleiche mit der Ausnahme, daß die Stan- und Stopp-Bits von den ankommenden Daten wegge'assen werden.

Interne Modussteuaii.ig

Der Zweitgleitungs/Verschlüssel'jiigsmodus hat zwei interne Moden: Leerlauf-Modus und VerschlOsselungs/ Entschlüsselungs-Modus. Bei asynchronen Übertragungen wird die Zeicheneinrahmung so ausgeführt, daß die Start- und Stopp-Bits von den Daten extrahiert werden, so daß sie nicht verschlüsselt werden. Bei synchronen überwachten Trägerumgebungen ist ein Einleitungsverfahren für den Verschlüsselungsvorgang wie auch eine Einrichtung zur Beendigung der Verschlüsselung vorgesehen, um Modem-Verzögerungen zu kompensieren.

Zeicheneinrahmung

In asynchronem Betrieb sind sowohl Sender wie Empfangsgeräte im Leerlaufmodus, wobei die Eingangs- und Ausgangsleitungen im Zeichenzustand (Strichzustand) stehen. Die Daten-Eingangsleitung wird auf das Auftreten eines Zeichen/Pausen-Übergangs überwacht. Wenn dieses Startb't festgestellt wird, wird es direkt auf die Ausgangsleitung gegeben, und das Gerät wird in den Verschlüsselungs/Entschlüsselungsmodus geschaltet. Je nach Verbindungswahl werden die nächsten 5, 6, 7 oder 8 Datenbits in normaler Weise verschlüsselt oder entschlüsselt. Nachdem das letzte Datenbit ver- oder entschlüsselt worden ist, kehrt das Gerät wieder in den Leerlaufmodus zurück. Die Ausgangsleitung wird im Zeichenzustand gehalten und die Eingangsleitung wird auf das Auftreten des nächsten

Startfaits überwach,. 5:art- oder Stoppbks werden niemals verschlüsselt oder entschlüsselt

Modem-Verzögerungskompensation

Im synchronen oder überwachten Trägerbetrieb gelangt der Sender in den Verschlüsselungsmodus bei Feststellung eines CTS-Stgnals und setzt ein einziges »Null«-Bit (Pause) auf die Ausgangsleitung, ehe die Datenübertragung stattfindet Das im Leerlaufmodus stehende Empfangsgerät stellt diesen Zeichen/Pause- in Übergang fest und tritt in den Entschlüsselungsmodus

eir,

Aufgrund der Modem-Betriebs-Charakteristiken besieht eine Zeitdifferenz zwischen dem Ende der übertragenen Daten und dem Absenken des Pegels des π RTS-Signals sowie zwischen dem Ende der empfangenen Nachricht und dem Absenken des CD-Signals. Dies bewirkt, daß der Empfänger dem empfangenden DTE eine oder mehrere entschlüsselte Zeichen-Spuren-Bits am Ende der Offentext-Nachricht zusendet. jo

Um dieses mögliche Auftreten von spurenförmigen Daten zu eliminieren, ist sowohl ϊπι Sende- wie im Empfangsgerät gemäß Fig.8 eine Modem-Verzögerungs-Kompensationsschaltung vorgesehen. Sie besteht darin, daß der Offentext-Eingang am Sender und der 2> Offentext-Ausgang am Empfänger auf das Auftreten von 16 zusammenhängenden Einsen oder Zeichen überwacht wird.

Unabhängig davon, wann der Sender das RTS-Signal abfallen läßt, hält das Wahlverschlüsselungs/Berechti- m gungsvergabegerät das RTS-Signal für den Modem aufrecht, bis nach Verschlüsseln von 16 Einsen des Eingabe-Offentextes und Aussenden der 16 Bits der verschlüsselten Daten als Ausgangs-Kode. In den 16 Einsen befinden sich Zeichen (Einsen), die von dem » letzten Datenbit von der Eingangs-Nachricht bis zum Abfall des RTS-Signals aus dem DTE auftreten können. Nachdem die sechzehnte verschlüsselte Eins gesendet worden ist. geht das Gerät in den Offentext-Modus über und hält die Modem-Sende-Datenleitung auf Zeichen- w zustand u d läßt das RTS-Signal an dem Modem abfallen.

Am Empfänger wird der Offentext-Ausgang konstant auf das Auftreten von sechzehn Einsen überwacht. Wenn sie festgestellt werden, geht das Gerät in den 4". Offentext-Modus und gibt das Zeichen der Modem-Empfangi-Datenleitung an das DTE. Wenn das CD-Signal vom Modem abfällt, hält das Gerät die Empfangsdatenleitung für das DTE im Zeichenzustand. Dies eliminiert Spuren-Daten, die durch das Zweigleitungsverschlüsselungsgarät am Ende der Nachricht erzeugt worden sein könnten.

Wenn die Übertragu.igs-Prozeduren so ausgeführt werden, daß das DTE das RTS-Signal hoch hält, nachdem eine Nachricht gesendet worden ist. so daß es 5> bereit ist, die nächste Nachricht schnell zu senden, durchläuft der Sender ein ähnliches Verfahren wie das oben erläuterte Die sechzehn Einsen eines Eingabe-Offentextes werden festgestellt, verschlüsselt gesendet, und das Gerät geht dann in den Offentextmodus. Jedoch wird das RTS-Signal an den Modem noch hochgehalten. Der nächste Zeichen/Pause-Übergäfig, der auf der Eingabe-Offentextleitung festgestellt wird, wird unverschlüsselt gesendet, und das Gerät wird in den Verschlüsselungsmodus gesetzt und verarbeitet die to ankommenden Daten in normaler Weise.

Die Empfangseinheit arbeitet wie oben beschrieben. Im Bereich der syrrhronüberwachten Träger überwacht es ständig den Ausgabe-Klartest auf das Auftreten von 16 Einsen. Wenn sie festgestellt werden, geht die Empfangseinheit In den Klartext-Modus und wartet auf den nächsten Zeichen-raust-ubergang auf der Eingangsleitung und geht dann in den Kodiermodus über.

Leerlauf-Modus-Feststellung

Im Bereich der synchron-überwachien Träger ist in der Empfangseinheit eine zusätzliche Schaltung vorgesehen, um einen Schutz gegenüber Fehlern zu erreichen. Wenn, aus welchem Grunde auch immer, die Empfangseinheit das Auftreten von 16 Einsen in dem Ausgabe-Offentext nicht feststellt, würde sie in dem Kodier-Modus stehen bleiben. Die Empfangseinheit überwacht auch die Eingabedatenleitung aus dem Modem, um das Auftreten von 32 Einsen des Eingabeschlüssels, wie Fig.8 zeigt, festzustellen. Wenn die Eingabeeinheit diesen Zustand feststellt geht sie in den Leerlaufmodus, d. h„ sie wartet auf den nächsten Zeichen/Pause-Ubergang für din Normalbetrieb.

Obgleich eine oder mehrere Na- 'richten wegen des Auftretens dieses Fehlers verbchlüjse't sein können, verhindert es die Möglichkeit, daß irrtümlich eine Unterbrechungsfunktion aufgerufen wird. Das Vorhandensein sämtlicher Zeichen für die Empfangs-Eingabedaten könnte alle Nullen für das Empfangs-DTE darstellen.

Im einzelnen gibt die Offentext-Quelle, mit 8-1 bezeichnet, die Offentext-Daten an das Sendegerät zusammen mit dem RTS-Signal. wem. dieses über eine separate Leitung herangeführt wird. Die Offentext-Daten werden einem von zwei Eingängen eines Exklusiv-ODER-Gatters 8-4 zugeführt dessen zweiter Eingang den Ausgang aus der nicht dargestellten Algorithmuseinheit aufnimmt Der Ausgang des ExHusiv-ODER-Gatters 8-4 hat die Form des Schlüsseltextes, der zusammen mit den Eingabe-Offentext-Daten der Schlüssel/Offentext-Steuerung 8-3 zugeführt wird. Das RTS-Signal aus der Offentext-Quelle 8-1 wird durch die RTS-Si cuerung 8-6 überwacht und dem Modem 8-5 zugeführt

Der Eingang des Zählers 8-7 ist mit der Eingangsleitung der Offentext-Daten verbunden, und der Zähler 8-7 liefert ein Ausgangs-Steuersignal, bis 16 zusammenhängende Einsen aus Offentext-Dater, gezählt sind. Das Ausgangssteuersignal aus dem Zähler 8-7 wird einerseits der RTS-Steuerung 8-6 zugeführt, damit das RTS-Signal dem Modem 8-5 zugeführt werden kann, und wird andererseits der Schlüssel/Offentext-Steuerung 8-3 zugeleitet, die das Sendegerät in den Offentext-Modus schaltet, wenn das Signal aus dem Zähler 8-7 verschwindet bzw. abfällt.

Die Empfangseinheit ist in Fig.8 teilweise rechter Hand von der vertikalen getrichelten Linie dargestellt unC nimmt den Schlüsseltext aus dem Modem 8-8 auf. Der Schlüsseltext wird einerseits der Schlüssel/Offentext-Steuerung 8 12 und andererseits einen Zähler 8-10 sowie einem Eingang eines Exklusiv-ODER-Gatters 8-9 zugeführt Ein zweiter Eingang des Exklusiv-ODER-Gatters 8-9 wird aus der nicht dargestellten Algorithmus-Einheit des Empfängers empfangen.

Der Ausgang des Exklusiv-ODER-Gatters 8-9 wird der Offentext-Senke 8-2 durch die Schlüssel/Offentext-Steuerung 8-12 zugeführt. Ein Zähler 8-11, der an die Ausgangsleitung der Schlüssel/Offentext-Steuerung 8-12 abgeschlossen ist, überwacht das Auftreten von 16 aufeinanderfolgenden Einsen auf der Ausgangsieitung, und wenn er deren Auftreten festgestellt hat, gibt er ein

Steuersignal an die Schlüssel/Offentext-Steuerung 8-12. Durch dieses Steuersignal wird der Empfänger in den Offentext-Modus geschaltet und wartet auf den nächsten Zeichen/Pause-Übergang auf der Eingabeleitung, um in den Schlüsselmodus überzugehen.

Der weitere Zähler 8-10, dessen Eingang mit dem Schlüsseltextausgang des Modems 8-8 verbunden ist, überwacht die Bitfolge auf das Auftreten von 32 zusammenhängenden Einsendes Eingabeschlüssels,und nach Feststellen derselben liefert er ein Steuersignal an die Schlüssel/Einfach-Text-Steuerung 8-12. Durch dieses Signal schaltet die Schlüssel/Offentext-Steuerung 8-12 das Empfangsgerät auf den Leerlauf-Modus, in welchem es auf den nächsten Zeichen/Pausen-Übergang wartet.

Ende-Ende-Wahlverschlüsselungs-Betrieb

In Fig. 9 ist ein funktionelles Blockdiagramm des Gerätes im Ende-Ende-Wahlverschlüsselungsmodus dargesteiit. in diesem modus werden auci'i die gleichen DES-Algorithmus-Moduln 9-16 und Algorithmus-Steuermoduln 9-8 wie beim Gerät in Leitungs-Verschlüsselungsmodus verwendet und werden auf Zeitmultiplexer-Basis benutzt, um gleichzeitig zu senden und zu empfangen. Das Gerät ist für vollen Duplex-Betrieb mit unabhängigem Sendeabschnitt 9-12 und unabhängigem Empfangsabschnitt 9-4 ausgelegt, wobei separate 64-Bit-Schlüssel-Rückkopplungsregister im Sendeabschnitt und im Empfangsabschnitt vorgesehen sind.

Das Gerät 9-10 zum hexadezimalen Schlüsselladen ist das gleiche Gerät, das im Leitungsverschlüsselungsmodus benutzt wurde, und die Schlüsselvariable kann direkt in den Algorithmusmodul 9-6 wie vorher eingegeben werden. Ferner ist ein wahlweise vorgesehener Schlüsselvariablen-Speicher 9-34 dargestellt, der bis zu 64 Schlüsselvariablen speichern kann. Mit dieser Zusatzeinrichtung werden die Schlüsselvariablen direkt in den Speicher 9-34 mittels des Schlüsselladegerätes 9-10 eingegeben, ehe das Wahlverschlüsselungsgerät betriebsbereit ist.

Der Hauptunterschied in diesem Betriebsmodus besteht darin, daß das Gerät auf die verwendeten Datenübertragungsprozeduren anspricht. Es ist daher 8-Bit-Byte orientiert oder zeichenorientiert. Diese Zeichenorientierung resultiert in größeren Sende- und Empfangsverarbeitungsabschnitten. In dieser Modusnachricht werden Anfänge klar gesendet Nur wählbare Zeichen zwischen STX und ETX werden verschlüsselt. Steuerzeichen STX. ETX, SOH, ETB. SYN und EOT werden sowohl in den Sende-Verarbeitungsabschnitten 9-2 und Empfarigsverarbeitungsabschnitten 9-4 dekodiert und liefern die notwendige Steuerung innerhalb des Gerätes. F i g. 9 zeigt weiter eine Zeichenmatrix 9-36, die zeitlich multiplex dem Sendeabschnitt 9-2 und dem Empfangsabschnitt 9-4 zur Verfugung steht Diese Zeichenmatrix 9-36 enthält »anschiießbare«, d h. hinzufügbare Zeichen, beispielsweise die AD3-, AD4-Geräteadresse sowie die Wahlsteuersequenzzeichen SEF und EEF.

Der Ausgang der Algorithmuseinheit 9-6 führt in ein Schlüsselbitspeicherregister 9-38. Da das Gerät 8-Bit-Byte orientiert ist wird die Algorithmuseinheit 9-6 auf einer Byte-Basis betrieben, und 8 Schlüsselbits werden während jeder Iteration erzeugt. Diese acht Schlüsselbits werden dann mit einer Exklusrv-ODER-Verknüpfung entweder mit dem Sendedatenzeichen oder dem Empfangsdatenzeichen verknüpft und erzeugen entweder verschlüsselt den Text oder Offentext auf den Leitungen der Datenübertragungseinrichtung (DCE) und der Datenendeinrichtung (DTE) RS-232-C'Schnittstelle. In diesem Modus werden acht Schlüsselbits bei jeder Iteration der Algorithmuseinheit 9-6 benutzt, und die anderen 56 Bits werden ignoriert. Die Eingangsbitfolge für die Algorithmuseinheit 9-6 wird stets entweder vom Schlüsselspeicherregister des Sendeabschnittes 9"-2 oder des Empfangsabschnittes 9-4 vor jeder Iteration,

d. h. jedem Durchlauf, erhalten.

In allen Ende-Ende-Modem geht jeder verschlüsselten oder berechtigten Nachricht eine variable Pßllung voraus. Dies stellt sicher, daß sowohl das Sende-Sehlüsselspeicherregister wie auch das Empfangs-Schlüssel-Speicherregister in Anfangssynchronisation sind. Somit werden die richtigen Schlüsselbits erzeugt und führen zur Bildung des Schlüsseltextes im Sender und des ursprünglichen Offentextes in dem Empfänger.

Das variable Speicherzusatzgerät ermöglicht, daß die erforderlichen Systcmschlüsselva.-isblen in den Speicher eingegeben werden, ehe die Systemoperation fortschreiten kann. Zu verschlüsselnde oder zu entschlüsselnde Nachrichten müssen stets eine Bestimmungs- oder Ursprungsadresse enthalten. Diese Adresseninformation ist im Nachrichtenkopf oder in dem eingefügten Identifikationsfeld (IF) enthalten, das nachstehend erörtert wird. Die jeder Bestimmungsoder Ursprungsadresse zugeordnete Schlüsselvariable wird ds.iyrch bestimmt, daß der Speicher 9-34 nach der gewählten Adresse für Sende-Nachrichten oder Empfangs-Nachrichten durchsucht wird. Wenn sie lokalisiert ist, wird die Schlüsselvariable in den Algorithmus-Modul 9-8 vor dem Auslösen des Verschlüsselungs- oder Entschlüsselungs- oder der Berechtigungsvergabe ein-

gegeben. ..,..··

Betriebsmoglichkeiten

In dem Ende-Ende-Wahiverschlüsselungsmodus arbeitet das Gerät in allen Klassen der Datenübertragung einschließlich der gewidmeten oder privaten Leitungen, der Zweidraht- oder Vierdraht-Netzwerke, der Standleitungs- oder Gruppenverbindungsnetzwerke. Es arbeitet in einem geschalteten Zweidraht- oder Vierdrahtnetzwerk mit oder ohne automatisches Wählen und mit oder ohne automatische Beantwortung.

In der bevorzugten Ausführungsform ist das Gerät mit den BASIC- und BSC-Deltakommunication Procedures. Beim asynchronen Betrieb werden die ASCII-Zeichenkodes verarbeitet und im Synchronbetrieb werden entweder ASCII- oder IBCIDC-Zeichenkodes

verarbeitet , .

Synchronbetneb

Im Synchronbetrieb leitet das Gerät der. Takt normalerweise von der Datenübertragungseinrichtung (DCE) ab. Ein anschließbares Zusatzgerät ist vorgesehen, um alternativ den Takt von der Datenendeinrichtung (DTE) abzuleiten.

In der bevorzugten Ausführungsform können Synchron-Geschwindigkeiten bis zu 64 K-Bits pro Sekunde entweder im Vollduplex-Betrieb oder Halbduplex-Betrieb gewählt werden.

Asynchroner Betrieb

Das Gerät enthält einen inneren Zeitgebergenerator, der durch Zusätze die folgenden Geschwindigkeiten zu wählen gestattet:

59 bps, 75 bps, 110 bps, 1343 bps, 150 bps.
200 bps, 300 bps. 600 bps, 1200 bps, 1800 bps,
2400 bps, 4800 bps, 9600 bps oder 19 200 bps.

Steuerzeichen-Übersetzung

In Fig. 5 waren Wahlverschlüsselungs/Berechtigungsvergabegträte im Ende-Ende-Modus dargestellt, bei denen die Nachricht einen oder mehrere Knotenpunkte zwischen Ursprungs- und Bestimmungspunkten durchlaufen mußten. Der Kopf aller Nachrichten muß offfc,- sein in Nachrichtenschaltern und -konzentratoren, um das Weiterleiten und die anderen Netzwerk-Steuerfunktionen ausführen zu können. Diese Schplter- und Konzentratoren sind für die Datenübertrtgungs-Prozeduren empfindlich, die gewisse Steuerzeichen vom Austreten innerhalb des Nachrichtentextes aussperren.

Wenn das Verschlüsselungs-Verfahren ohne Beschränkung voranschreiten soll, könnte die Exklusiv-ODER-Verknüpfung des Offentextes mit den Schlüsselbits zu einem Schlüsseltextzeichen führen, das mit einem Steuerzeichen identisch ist und bewirkt, daß der ^inChrirh.Cn^ch'*'*'*'' ^*° tsjanhnnht nif*ht mphr rirhtiu verarbeiten kann. Um dieses zu verhindern, wird in dem Wahlverschlüsselungs/Berechtigungsvergabegerät eine Spezialbehandlung sämtlicher Steuerzeichen ausgeführt.

Alle am Eingang entweder der Sende- oder Empfangsgeräte vorhandenen Steuerzeichen werden zum Ausgang des Gerätes unverschlüsselt weitergeleitet. Obgleich diese Steuerzeichen auf der Ausgangsleitung unverschlüsselt erscheinen, sind sie innerhalb des Gerätes intern verschlüsselt und in der Erzeugung der nachfolgenden Schlüsselbits eingeschlossen.

i.owohl im ASCII-Kode wie auch im EBCDIC-Kode zeigt eine »00« für das sechste und siebte Bit ein Steuerzeichen an. Fig. 10a zeigt die sich ergebende Impulsfolge von Bit 6 und 7, wenn der Eingabeoffentext mit den Schlüsselbits 6 und 7 während des Verschlüsselns nach einer Exklusiv-ODER-Verbindung verknüpft wird.

Vier Kombinationen von Offentext-Eingabebits und Schlüsselbits sind in der Diagonalen dargestellt, die bei einer Exklusiv-ODER-Verknüpfung an den Bitstellen 6 und 7 eine 00 erzeugen. Wie man sieht, sind in jedem Fall die Eingabe-Bits und die Schlüsselbits identisch.

Um zu verhindern, daß der sich ergebende Schlüsseltext am Ausgang als ein Steuerzeichen erscheint, wird eine Übersetzung gemäß Fig. 1OB ausgeführt. Wie dargestellt, wird der Eingabe-Offentext stets dann, wenn er einem Steuerzeichen gleich ist, unverschlüsselt an den Ausgang weitergeleitet. Wenn die Eingabebits und die Schlüsselbits identisch sind, werden die Schlüsselbits zum Ausgang unverschlüsselt weitergeleitet. Diese so Übersetzung wird sowohl im Sender wie auch im Empfänger benutzt, da das Verfahren reversibel ist.

Mehrfache Schlüsselvariablen

In jedem Ende-Ende-Modus kann das Wahlverschlüsselungs/Berechtigungsvergabegerät mit mehrfachen Datenendausrüstungen (DTEs) in Informationsaustausch treten. Obgleich einzelne Endausrüstungen nur mit einem Bestimmungspunkt in Datenverkehr treten (in welchem Fall nur eine einzige Schlüsselvariable benötigt wird), können andere Datenendeinrichtungen es erforderlich machen, mit einer Anzahl von Bestimmungspunkten in Datenverkehr zu treten. Da gewöhnlich für jedes Paar von Ursprungs- und Bestimmungspunkten eine besondere, diesem Paar eigentümliche Schlüsselvariable erforderlich ist, kann das Gerät auf Wahl einen mehrfachen Schlüsselvariablen-Speicher bis zu maximal 64 Schlüsselvariablen enthalten. Dieses Zusatzgerät kann auf modularer Basis ausgelegt sein und kann 16,32,48 oder 64 Schlüsselvariable liefern.

Arbeitsweise des Schlüsselvariablen-Speichers

Der Schlüsselvariablenspeicher 9-34 liefert 80 Bitwörter für jede Ursprungsadresse oder Bestimmungsadresse. 16 Bits enthalten die Adresse, und die anderen 64 Bits enthalten die dieser Adresse zugeordnete Schlüsselvariable. Das Laden dieses Speichers wird mittels des externen Hexadezimal-Schlüsselladegerätes 9-10 erreicht, das noch beschrieben wird.

Die Arbeitsweise des Speichers verläuft nach einem Abtast- oder Aufsuchverfahren. Die in dem Speicher gespeicherten Adressen sind Sender-Bestimmungsadressen »YOU ARE«, ADI-AD2, die im Kopf der Nachricht erscheinen, sowie Empfangs-Ursprungsadressen »I AM«, AD3-AD4, die im IF-Identifikationsfeld der Nachricht erscheinen. Wenn das Gerät sendet, steüt es die AD!-AD2-Adr<?«p nach Hem SOH-7.eichen fest und sucht den Speicheradressenabschnitt für diese Adresse. Wenn diese Adresse gefunden ist, wird die zugehörige 64-Bitschlüssel-Variable sofort vom Speicher direkt in den Algorithmus-Modul 9-6 übertragen, und das Gerät ist bereit, das Verschlüsseln zu beginnen. Wenn die Adresse nicht in dem Speicher lokalisiert wird, leitet das Gerät die Eingabenachricht zum Ausgang ohne jede Modifikation weiter.

In ähnlicher Weise wird im Empfangsgerät die AD3-AD4-Adresse, die in dem IF-FeId erscheint, festgestellt, der Speicher nachgesucht und die Schlüsselvariable direkt in den Algorithmusmodul 9-6 geladen. Wenn die Nachricht kein IF-FeId enthält oder die AD3-AD4-Adresse im Speicher nicht lokalisiert wird, wird die Eingabenachricht zum Ausgang ohne jede Veränderung weitergeleitet.

Schlüsselvariablen-Laden

In der bevorzugten Ausführungsform wird die Schlüsselvariable in das Wahlverschlüsselungs/Berechtigungsvergabegerät mittels eines eigenen Ladegerätes für die Schlüsselvariable (KVLD) geladen. Im Leitungsabschnitt-Verschlüsselungs-Modus oder in Geräten mit einer einzigen Schlüsselvariablen wird die Schlüsselvariable direkt in das Algorithmus-Schlüsselspeicherregister 1-2 eingegeben. Mit dem Schlüsselvariablenspeicher als Zusatzgerät wird die Schlüsselvariable in die Schlüsselspeichereinheiten 9-34 geladen.

Byte-Strom Verschlüsselung/Entschlüsselung

F i g. 11 zeigt das Wahlverschlüsselungs/Berechtigungsvergabegerät als ein Bytestrom-Verschlüsselungs/ hntschlüsselungsgerät, das in einem Ende-Ende-Modus arbeitet Die Arbeitsweise ist sehr ähnlich dem Leitungsabschnitts-Verschlüsselungsmodus, wobei der Hauptunterschied darin besteht, daß die Einheit aus Zeichenbasis, d. h. auf 8-Bit-Tyte-Basis, arbeitet und eine Steuerzeichenübersetzung aufweist, die oben erläutert worden ist

Das Gerät kann als Sender oder Empfänger verwendet werden, je nachdem, auf welchem Punkt der Schlüsseltext als Eingang zum Schüssel-Rückkopplungsregister 11-2 abgenommen wird Die Algorithmus-Einheit 11-6 arbeitet stets im Verschlüsselungsmodus und arbeitet als Schlüsselgenerator, wie oben erläutert worden ist In diesem Betriebsmodus werden acht Schlüsselbits bei jedem Durchlauf der Algorithmuseinheit 11-6 erzeugt und geben den Eingang für das Exklusiv-ODER-Gatter 11-32 zum Verschlüsseln und

Entschlüsseln. Zeichenumsetzung wird gleichzeitig in diesem logischen Netzwerk ausgeführt.

Wie F i g. 11 zeigt, kann der Ausgang des Gerätes von einer äußeren Steuerung 11-12 zwischen der Ausgabe des Schlüsseltextes und der Ausgabe des Offentextes geschaltet werden.

Im Sendegerät werden alle Eingabedatenzeichen in normaler Weise mittels des Exklusiv-ODER-Gatters mit Umsetzemetzwerk 11-32 verschlüsselt und als Eingang dem Schiüssel-Rückkopplungsregister 11-2 zugeführt, unabhängig davon, ob Offentext als Ausgabedaten gesendet werden oder nicht.

Das Empfangsgerät ist entweder so ausgerüstet, daß es sämtliche verschlüsselten Daten zwischen STX und ETC empfängt oder auf die Schrittsteuerung anspricht, die die Eingabedaten entweder als Schlüsseltext oder als Offentext auftreten läßt. Im letzteren Fall läßt das Empfangsgerät alle Eingabedaten als Offentext zur aufnehmenden Datenendeinrichtung passieren, bis die Sicucrscqucnz festgestellt wird. Während dieser Zeit jpanne arbeitet das Empfangsgerät exakt wie das Sendegerät, d. h., der Eingabe-Offentext wird mittels des Exklusiv-ODER-Gatters und des Umsetzernetzwerks verschlüsselt. Der sich ergebende Schlüsseltext wird in das Schlüsselrückkopplungsregister 11-2 eingegeben und dann bleibt der Empfänger synchron mit dem Sender. Wenn die Steuersequenz zum Starten des verschlüsselten Datenempfangs festgestellt wird, wird der Schlüsseltext-Eingang direkt in das Schlüsselrückkopplungsregister 11-2 dadurch gegeben, daß das Empfangsgatter 11-38 vorbereitet wird und der Ausgangsschalter 11-10 so eingestellt wird, daß der entschlüsselte Offentext der Datenendeinrichtung zugeleitet wird.

Nachrichtenfluß

Fig. 12 zeigt einen Nachrichtenfluß in einem Übertragungsnetzwerk, das das Wahlverschlüsselungs/ Berechtigungsvergabegerät in dem Ende-Ende-Wahlverschlüsselungsmodus benutzt. In der Mitte der Zeichnung ist eine Unterbrechung 12-2 zwischen den Datenübertragungseinrichtungen angegeben. Innerhalb dieser Unterbrechung kaiin eine beliebige Anzahl von Netzwerk-Knotenstellen vorgesehen sein, zu denen Nachrichtenschalter oder Konzentratoren gehören können. Nur die Wahlverschlüsselungs/Berechtigungsvergabegeräte, die an jedem Ende dargestellt sind, sind erforderlich, um die Nachrichten-Unversehrtheit und -Geheimhaltung sicherzustellen, während die Nachricht durch das Netzwerk läuft.

System-Verzögerung

Wie man aus F i g. 12 sieht, enthält die Ausgaber.achricht aus dem Wahlverschlüsselungs/Berechtigungsvergabe-Sendegerät 12-4 gegenüber dem Eingang von der sendenden Datenendausrüstung DTE zusätzliche Daten. Diese zusätzlichen Daten werden das Identifikationsfeld (EF) genannt und enthalten elf Zeichen. Das Gerät verarbeitet Eingabezeichen nur, nachdem sie vollständig eingegeben worden sind, so daß folglich eine Verzögerung von einem Zeichen im Sender auftritt. Diese Einzeichen-Verzögerung tritt außerdem im Empfangsgerät auf. Daher wird durch das im Wahlverschlüsselungsmodus arbeitende Gerät eine gesamte Systemverzögerung von 13 Zeichen eingeführt Dies bedeutet daß das ETX-Zeichen des sendenden DTE am empfangenen DTE um 13 Zeichenzeiten .'erzögen ankommt

Bei Eingangsbitgeschwindigkeiten über 4,8 Kbpswird Verzögerung in das System eingeführt und soll wegen der Zeit, die für das Durchsuchen des Schlüsselvariablen-Speichers 9-34 und der Eingabe der Schlüsselvariablen in die Algorithmus-Einheit 9-6 vor dem Beginn der Verarbeitung erforderlich ist. Die Maximalzeit für diesen Teil des Betriabsablaufes beträgt 130 μβ, und die zusätzliche Verzögerung für dieses Nachsuchen ist nachstehend tabellarr ;h aufgeführt.

K-bps Verzögerung durch Aufsuchen Gesamt-

der Schlüsselvariablen verzögerung

130 ps Zeichen Zeichen

9,6	1,3
19,2	2,5
56,0	7,4
64,0	8,4

15

16
21
22

Ein Zeichenspeicherregister ist im Sendegerät vorgesehen, um eine variable Anzahl von Zeichen nach dem STX zu speichern und vorübergehend zu verzögern, je nach der Eingabe-Bitgeschwindigkeit.

Sende-Betrieb

Der Sendebetrieb wird durch das DTE über die RS-232-C-Schnittsteile 9-40 für das Wahlverschlüsselungs/Berechtigungsvergabegerät ausgelöst. Der Betrieb dieser Schnittstelle in Verbindung mit der Geräteausgabe-Schnittstelle für das DCE wird jetzt erläutert. Wenn diese Schnittstellenverbindungen hergestellt worden sind, werden die Nachrichten wie in Fig. 12 erläutert verarbeitet.

Nur Eingangsnachrichten, die mit SOH beginnen, werden verarbeitet. Ihnen muß sofort eine Bestimmungsadresse AD1-AD2 folgen, für die eine Schlüsselvariable in dem Gerät gespeichert ist; ferner muß der Nachrichtentext mit STX beginnen. Andere Eingabetexte werden zum Ausgang unverändert weitergeleitet. Fig. 13 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm des Sendebetriebs. Eingabezeichen werden von der Datenendeinrichtung (DTE) aufgenommen und in ein Eingaberegister 13-2 eingesetzt. Zeichenparität wird bei 13-4 geprüft, und das Zeichen wird entweder direkt zum Ausgabezeichenpuffer 13-6 durchgegeben oder mit Daten aus der Algorithmuseinheit 13-8 verarbeitet oder in dem Zeichenverzögerungsspeicher 13-10 gespeichert. Nach der Feststellung des STX wird das IF-FeId erzeugt, wobei die Zeichenmatrix 13-12 verwendet wird, die die Ausgangsadresse AD3-AD4 enthält Dieses IF-FeId wird mit Systemtaktgeschwindigkeit erzeugt und in dem Ausgabezeiehenpuffer 13-6 gespeichert Der Zeichenverzögerungsspeicher 13-10 dient zum Puffern von Zeichen mit Eingabedatengeschwindigkeiten über 4,8 Kbps. Ein Blockprüfzeichen (BCC-block checkcharacter) wird Ober die gesamte Ausgabenachricht wieder erzeugt.

Bestimmungsadresse
Wenn mn weniger als 4,8 Kbps geafteeite· v-.ί

das SOH bestimmt und zum Ausgang zur oofcnigen Sendung weitergeleitet AD1-AD2 werden in ähnlicher Weise weitergeleitet während gleichzeitig der Schlüsselspeicher 9-34 nach dieser Bestimmungsadresse durchsucht wird. Das Gerät leitet alle Zeichen vom Eingang bis und einschließlich des Zeichens STX direkt zum Ausgang weiter. Wenn die Bestimmungsadresse in

dem .Schlüsselspeicher enthalten war, wird die zugehörige Schlüsselvariable direkt in die Algorithmus-Einheu 9-6 eingegeben und die Verschlüsselung eingeleitet. Wenn du Bestimmungsadresse im Schlüsselspeicher 9-34 nicht enthalten ist. wird die gesamte Eingabenachrichi unverändert zum Ausgang weitergegeben.

Identifikationsfeld

Die Bestimmung des STX-Eingabezeichens löst die Erzeugung des Identifikationsfeldes (IF) aus, das stets mit der Einfügung des Wahlidentifikationszeichens (SIC), gemäß ASCII 111 1101. beginnt, wonach sofort STX folgt. Die nächsten beiden eingefügten Zeichen identifizieren die Sende-Daten-Endeinrichtung (DTE) AD3-AD4, die an die Einheit anfügbar sind und in der Zeichenmatrix enthalten sind. Nach dieser Lirsprungs-•dresse werden eine Reihe von acht variablen Füllungszeichen VFl - VF8 eingefügt. Jedes dieser acht variablen Füllzeichen enthält sechs Zufallsbits, wobei das siebte Bit suf eins »!« "esstz! ist. so d?-^ ^p<; nipmaK ein Steuerzeichen sein kann, und das achte Bit ist die Bitzeichei.parität. Somit enthalten die acht Zeichen 48 Bits von unregelmäßiger Zufallsinformation.

Diese 48 Bits aus Zufallsdaten werden in ähnlicher Weise wie bei dem Leiiungsabschnitts-Verschlüsselungsmodus erhalten, der oben unter dem Stichwort Kettenverschlüsselungsmodus erläutert worden ist. Das Schlüsselrückkopplungsregister 11-2 arbeitet mit System-Taktgeschwindigkeit als Schlüsselkodezähler zwischen Nachrichten und erzeugt eine Pseudo-Random-Bitfolge. Dieser Zähler wird durch das Feststellen des ETX-Zeichens ausgelöst, und zwar selbst in Anlagen mit konstantem Träger, und läuft weiter bis das nächste STX-Zeichen festgestellt wird, wonach dann der Zähler gesperrt und das Schlüsselrückkopplungsregister zum Normalbetrieb zurückgeführt wird. Diese Random-Bitfolge oder Zufallsbitfolge im Schlüsselrückkopplungsregister 11-2 dient als anfänglicher vorgegebener Eingang für den Algorithmusmodul 11-6. der dann aktiviert wird und in normaler Weise für acht Durchläufe arbeitet. Sechs der acht Schlüsselbits, die bei jedem Durchlauf erzeugt werden, werden verwendet und als variable Füllzeichen VFI bis VF8 gesendet. Sie werden gleichzeitig in das Schlüsselrückkopplungsregister 11-2 zurückübertragen und bilden die anfängliche 64-Bit-Vorgabefolge für den Algorithmusmodul 11-6, damit das Verschlüsseln des ersten Datenzeichens der Nachricht nach STX ausgeführt werden kann.

Steuerzeichen-Folgen

Im Wahlverschlüsselungsmodus v/erden alle Eingabedaten zwischen STX unci üTX außer den Steuerzeichen definitionsgemäii verschlüsselt und werden au· dem Ausgang ais Schlüsseliext erscheinen. Das Gerät kann jedoch so ausgelegt werden, daß es auf Eingabe-Steuerzeichensequenzen aus der Datenendeinrichtung (DTH) ansprechen kann, die die Ausgabedaten entweder auf den Offentext-Eingang oder den durch den Offentext-Eingang erzeugten Schlüsseltext schalten können. Diese Steuerzeichensequenzen oder Steuerzeichenfolgen bestehen aus em oder zwei Steuerzeichen, welche aus einem Start-V'erschlüsse!üngsfeH (SEF= stari encrypt field) und einem Encle-Schlö-Sselfeld (EEF = end cücryp? field), wie in Fig. 12 gezeigt, bestehen. Diese Zeichen können jeder gewählten Steuerbitfolge hinzugefügt werden.

Das Auftreten von SC oder EEF vor STX wird ignoriert Das Gerät wird zu Beginn io eingestellt, daP, es einen Offentext-Ausgang liefert. Verschlüsselte Daten oder Schlüsseltext werden auf der Ausgabedatenleitung als nächstes Zeichen nach SEF erscheinen. Der Schlü«eltexi sclz; <uh a¹* A'.iseang fort, bis ein F.EF festgestellt wird, wonach dann die Einheit die Off^ntexteingabedaten ausgibt, beginnend mit dem ersten Zeichen nach EEF. Es besteht keine Beschränkung in der Anzahl von Übergängen zwischen Schlüsseltext oder Offentext in einer Nachricht. ETX

ίο stellt das Gerät auf den Aucvtng^zustand c¹ ■ Offentext-Ausgangs zurück.

Austausch-Status

Der sendenden Datcnendausrüstung wird Informa-'5 tion mitgeteilt, ob das Wahlverschlüsselungsgerät Offentext oder Schlüsseltext ausgibt. Dieser Schlüsselstatus-Austausch wird auf einem Zusatzwahlstif' (die Nummern II. 12, 13, 14. 16, 18. 19 oder 25) des EIA-RS-232-C-Schnittstellengerätes für die sendende ?n Datenendausrüstung angezeigt. Wenn das Wahlverschlüsselungsgerät Offentext sendet, wird die Leitung einen hohen Pegel führen und damit einen logischen I-Zustand anzeigen. Die Leitung wird einen niedrigen Pegel führen und einen logischen O-Zustand anzeigen, wenn verschlüsselte Daten gesandt werden.

Zeichen-Parität

Alle Eingabezeichen für das Gerät werden auf richtige Parität geprüft. Wenn das Gerät im Offentext-Modus arbeitet, werden Eingabe-Offentext-Zeichen mit unrichtiger Parität mit dieser unrichtigen Parität übertragen, und das Anfangs-Verschlüsselungsverfahren setzt das Verschlüsselzeichen in dem Schlüsselrückkopplungsregister mit unrichtiger Parität.

Wenn das Gerät Schlüsseltext sendet und ein Offentexteingabezeichen mit schlechter Parität empfängt, setzt das Verschlüsselungsverfahren das verschlüsselte Zeichen in das Schiüsselrückkopplungsregister mit der schlechten Parität, und das Schlüsseltextausgabezeichen wird mit unrichtiger Parität gesendet.

Eingabe-Steuerzeichen mit schlechter Parität werden mit schlechter Parität gesendet und werden intern ignoriert.

Block Prüfzeichen

Eine Blockprüfsumme wird für die ankommenden Daten aufgesammelt und mit den ankommenden BCC auf Richtigkeit geprüft. Wenn eine Unrichtigkeit festgestellt wird, wird das auf dem Ausgang gesendete BCC willkürlich inkorrekt gemacht. Eine Blockprüfsu:nme wird in den¹ Gerät für a'¹-; aussehenden Daten sowohl Offentext wie Schlüsstltext aufgesammelt. Dieses erzeugte BCC wird nach ETX oder ETB gesendet.

Empfangsbetrieb

Der Emprangsbeirieb wird durch die Datenübertragungs-Einrichuings-Schniusteliensignaie an das Wahlverschlüsselungs-Berechtigungsvergabegerät ausgelöst.

Der Betrieb dieser Schnittstelle in Verbindung mil der RS-232-C-SchnittsteIle mit der empfangenden Datenendausriistung wird nachsteheud erläutert

Üie einzigen Eingabe-Nachrichten, die verarbeitet werden, sind diejenigen, die mit SOH beginnen und d:s ein STX enthalten, dem unmittelbar ein 'F folgt äas eine Ausgangsadresse (AD3 A&s] eaihäit, fü·· die eine SchSüKselvu/iabie in dem Gerat gespeichei: ist AiIt ano«.··!-·"! \'r-:.r.'.:hten werden an :ae empfangende

Datenendausrüstung unverändert weitergeleitet.

F i g. 14 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm des Empfangsbetriebs. Die Zeichen werden aus der Datenübertragungseinrichtung (DCE) aufgenommen und in ein Eingaberegister 14-2 eingesetzt. Die Zeichenparität wird geprüft, und das Zeichen wird entweder direkt zum Ausgang weitergeführt oder IF Verifikation und mit Daten aus der Algorithmus-Einheit verarbeitet Oder wird in dem Zeichenspeicherregister gehalten. Das IF wird von den Nachrichten abgetrennt ehe die Nachricht an die Datenendeinrichtung DTE übertragen wird. Da dieses IF elf Zeichen enthält werden das SOH und die folgenden Zeichen bis zu und einschließlich des STX in dem Zeichenspeicherregister 14-4 für diese Zeitspanne gehalten. Die Zeichenmatrix 14-6 enthält die SEF- und EEF-Steuerzeichenfolgen, um festzustellen, wenn in den Verschlüsselungsmodus eingetreten werden soll und wenn er verlassen werden soll. Ein BCC wird über die gesamte Ausgabenachricht erzeugt

Bestimmungsadresse

Die Bestimmungsadresse AD1-AD2 der empfangenen Datenendausrüstung wird zum Ausgang wie von der Datenübertragungseinrichtung empfangen und weitergegeben.

Identifikationsfeld

Das IF-FeId folgt unmittelbar dem STX und muß mit oem SIC-Zeichen beginnen. Wenn es in der Nachricht nicht vorhanden ist, wird es unmodifiziert an die Datenendeinrichtung weitergeleitet. Die nächsten beiden Zeichen AD3-AD4 sind die Ausgangsadresse. Der Schlüsselspeicher 9-34 wird nach dieser Adresse durchsucht, und wenn sie lokalisiert wird, wird die zugehörige Schlüsselvariable direkt in den Algonthmusmodul 9-6 eingegeben. Wenn sie nicht lokalisiert wird, wird die Eingabenachricht unmodifiziert zur Datenendausrüstung DTE weitergeleitet

Die nächsten acht Zeichen VFl bis VF8 sind variable Füllzeichen, die direkt in das Schlüsselrückkopplungsregister 11-2 geladen wird. Wenn dies abgeschlossen ist befindet sich das Gerät im Anfangszustand als Sendegerät und der Entschlüsselungsvorgang wird für alle folgenden Zeichen ausgelöst.

Steuerzeichenfolgen

Das Gerät wird sämtliche Zeichen, beginnend mit dem ersten Zeichen nach dem Ende des Il bis zum letzten Datenzeichen vor dem ETX. in normaler Weise definitionsgemäß entschlüsseln, indem der Schlüsseltext direkt in das Schlüsselrückkopplungsregister 11-2 eingegeben wird. Dies stellt die Synchronisation im Hinblick auf die Erzeugung der richtigen Schlüsselbits für das Entschlüsselungsverfahren am Exklusiv-ODER-Tor und die Umsetzung in den Offentext-Ausgang sicher.

Wenn das Gerät auf die Durchgabe von Steuerzeichen ausgerüstet ist. prüft es jedes Eingabedatenzeichen auf SEF- und EEF-Folgen. Sämtliche Eingabedaten, beginnend mit dem erst-n Datenzeichen nach dem IF werden zu der Datenendausrüstung (DTE) als Offentext weitergeleitet, bis eine SEF-Sequenz festgestellt ist. Sämtliche Zeichen nach dieser Sequenz werden entschlüsselt, ehe sie der empfangenden Datenendausrüstung präsentiert werden, bis eine EEF-Folge festgestellt wird. Die Feststellung dieser EEF-Folge läßt das Gerät wieder dahin zurückkehren, den Eingabe-Offentext direkt der Datenendausrüstung zuzuleiten. Die Algorithmuseinheit 9-6 in Verbindung mit dem Schlüsselrückkopplungsregister wird jede Zeichenzeit betrieben, um die identischen Schlüsselbits zu erzeugen, die im Sendegerät erzfiugt worden sind Das ETX-Zeichen setzt das Gerät in den Ausgangszustand zurück und ergibt einen Offentext-Ausgang.

Austausch-Status

ίο Ein wählbarer Zusatzstift (die Nummern 11,12,13,14, 16,18,19 oder 2:5) oder die EIA RS-232-C-Schnittstelle für die empfangende Datenendausrüstung dienen zur Anzeige des Status des vom Wahlverschlüsselungsgerät empfangenen IF. Die Leitung führt einen hohen Pegel, um eine logische »1« anzuzeigen, wenn IF unrichtig ist und führt einen niedrigen Pegel und zeigt dann eine logische »0« an, wenn das IF richtig ist

Zeichen-Parität

Alle Eingabezeichen für das Gerät werden auf richtige Parität geprüft Wenn das Gerät im Offentextmodus arbeitet werden Eingabe-Offentextzeichen mit unrichtiger Parität zum empfangenden DTE-Gerät mit dieser unrichtigen Parität gesandt und die interne Verschlüsselung findet mit dem Zeichen in dem Schlüsselrückkopplungsregister 11-2 mit der unrichtigen Parität statt

Wenn das Gerät ein Schlüsseltextzeichen mit unrichtiger Parität empfängt verarbeitet es es normal und sendet das entschlüsselte Offentextzeichen an die empfangende Datenendausrüstung mit schlechter Parität Acht nachfolgende Zeichen werden an das DTE verstümmelt weitergegeben.
Wenn das entschlüsselte Schlflsseltext-Eingabezeichen schlechte Parität hat. wird das Ausgabe-Offentextzeichen an das DTE mit schlechter Parität gesandt und die Parität des ankommenden Schlüsseltextzeichens wird in das Schlüssel-Rückkopplungsregister 11-2 mit unrichtiger Parität eingesetzt.

Ankommende Steuerzeichen mit schlechter Parität werden an die empfangende Datenendausrüstung mit schlechter Parität gesandt und intern ignoriert

Block-Prüfzeichen

Eine Blockprtlfsumme wird für die ankommenden Daten akkumuliert und mit den ankommenden BCC auf Richtigkeit geprüft. Wenn Unrichtigkeit vorliegt wird das an die DTI: gesandte BCC willkürlich unrichtig gemacht. Eine Blockprüfsumme wird dann in dem Gerät

so für den gesamten Datenausgang an das DTE akkumuliert und zum Ausgang nach dem ETX-Zeichen addiert, wenn die ankommenden BCC richtig waren.

Ende- Ende- Berechtigungsvergabe

Der Betrieb des Wahlvc r »chlüsselungs/ Berechtigung Vergabegerätes im Ende-Ende Berechtigungsvergabemodus ist sehr äihnüch dem des WahlverschHi«se!unps geräte«, das soeben im Zusammenhang mit Hg·» beschrieben wurde. Das Gerat ist in diesem Modus für die gleichen Datenübertragungsprozeduren empfindlich: es ist 8-Bit-Byte orientiert oder zeichenorientiert: es benutzt den gleichen Algorithmusmodul 9-6, Algorithmus-Steuermoduln 9-8. den Sendeverarbeitungsmodul 9-2, den Elmpfangsverarbeitungsmodul 9-4. das I lexadezimal-Schlüsselladegerät 9-10 und den schlüsselvariablen Speicher 9-34 und besitzt die gleichen Schnittstellen 9-40,42 mit dem DTE und dem DCE.
Der Hauptuntcrschied in dieser Betriebsweise be-

steht darin, daß sämtliche Offentext-Eingabedaten auch auf der Ausgabedatenleitung als Offentext erscheinen. Intern wird dieser Offentext auch in der Weise verarbeitet, wie er durch den Betrieb des Algorithmusmoduls 9-6 sowie dem zugehörigen Schlüsselspeicherregister 11-2 verschlüsselt worden ist Jedoch wird der erzeugte Schlüsseltext nicht als Ausgabedaten gesendet Vielmehr wird bei Feststellung von ETX auf der Eingabe-Datenleitung diese interne Verschlüsselung beendet und 16 der 64 Schlüsselbits in der Algorithmuseinheit 9-6 als Rest an die Ausgabenachricht als Berechtigungsfeld (AF=authentication field) in der Form von vier hexadezimalen Zeichen angehängt, denen dann das ETX folgt.

Die Algorithmuseinheit 9-6 arbeitet nur im Verschlüsselungsmodus und sowohl der Sendeabschnitt wie der Empfangsabschnitt arbeiten mit den Daten in der gleichen Weise. Da der Eingang für beide Abschnitte der gleiche Offentext ist. ist der intern erzeugte Schlüsseltext identisch. Wenn demzufolge der Empfänger ein ETX feststellt, werden die 16 Schlüsselbits in dem ankommenden AF gegen die 16 Schlüsselbits, die als Rest in dem Empfänger-Algorithmusmodul 9-6 verbleiben, auf Identität geprüft Ein exakter Vergleich zeigt die Nachrichten-Integrität an.d. h„die empfangende Nachricht ist identisch mit d3r übertragenen Nachricht

Da sämtliche Zeichen mil Ausnahme der AF-Zeichen in offenem Text übertragen werden, ist eine Steuerzeichenüb rsetzung unnötig. Die Zeichen in dem AF werden so erzeugt, daß sie Steuerzeichen sind.

Die Erzeugung, die Feststellung und die Verarbeitung des IF ist die gleiche wie im Wahlverschlüsselungsmorlus, was auch für den Betrieb des schlüsselvariablen Speichers gilt.

Berechtigungs- Vergabegerät

F i %. 15 erläutert das Wahlverschlüsselungs/Berechtigungs-Vergabegerät, das als Berechtigungsvergabegerät arbeitet und sowohl als Sender wie auch als Empfänger dient. Die Arbeitsweise erfolgt nur in dem Verschlüsselungsmodus. Wie dargestellt, ist der Ausgang des Gerätes bestimmungsgemäß der Offentext-Eingang. Dieser Offentext wird auch in normaler Weise verschlüsselt, indem die Algorithmuseinheit als Schlüsselgenerator betrieben wird. Die durch jeden Durchlauf der Algorithmuseinheit 15-6 erzeugten acht Schlüsselbits werden in einem Exklusiv-ODER-Gatter 15-8 mit den Offentextzeichen verknüpft, und der sich ergebende Schlüssel wird in das Schlüsselrückkopplungsregister 15-2 eingegeben. Dieser Betrieb setzt sich zeichenweise fort, bis ein ETX festgestellt wird.

Im Sender bewirkt die Feststellung des ETX. daß der Ausga.igsschalter 15-10 auf den AF-Generator 15-12 umgelegt wird und daß das AF an die Ausgahenachrichl angehängt wird. Im Empfänger bewirkt eine Feststellung des ETX ebenfalls, daß ein AF erzeugt wird, und ein Vergleich wird mit dem ankommenden AF ausgeführt.

Nachrichtenfluß

Fig. 16 zeigt den Nachrichtenfluß in einem Übertragungsnetzwerk, das Ende-Ende-Berechtigungsvergabegeräte benutzt. Die Geräte sind nur an jedem Ende des Netzwerks erforderlich, und die Unterbrechung 16-2 zwischen den Datenübertragungseinrichtungen 16-4 und 16-6 kanu eine beliebige Anzahl von Nachrichtenschaltern oder Konzentratoren enthalten.

System-Verzögerung

Ein Vergleich der Fig. 12 und 16 zeigt daß die einzigen Unterschiede im übertragenen Text bestehen.

Nur der Offentext erscheint in dem Berechtigungsvergabegerät mit anhängendem Berechtigungsvergabefeld (AF=authenticator field), während sowohl Offentext wie auch Schlüsseltext in dem Wahlverschlüsselungsgerät ohne anhängendem AF auftreten.

In der bevorzugten Ausführungsform erhöht das hinzugefügte AF die Systemverzögerung um vier Zeichenzeiten bei Bitgeschwindigkeiten bis zu 4,8 Kbps. Dies bedeutet, daß das ETX-Zeichen der sendenden Datenendeinrichtung 16-8 an der empfangenden Datenendeinrichtung 16-10 um 17 Zeichenzeiten verzögert ankommt

Bei Geschwindigkeiten oberhalb 4,8 K.bps wird eine zusätzliche Verzögerung für die erforderlich? Aufsuch-Operation bezüglich der Schlüsselvariablen eingeführt wie in der nachfolgenden Tabelle angegeben ist:

K-bps Verzögerung durch Aufsuchen Gesamt-

der Schlüsselvariablen verzögerung

130 us Zeichen

9,6 19,2

U 2,5 7,4 8,4

19 20 25 26

Wenn das zusätzliche Austausch-Status-Zeichen vorgesehen ist, ergibt sich eine zusätzliche Verzögerung von einem Zeichen.

Sendebetrieb

Der Sendebetrieb für das Berechtigungsvergabegerät ist der gleiche wie vorstehend für das Wahlverschlüsselungsgerät beschrieben, mit der Ausnahme, daß das AF vor dem ETX-Zeichen wie F i g. 13 eingefügt ist.

Die Bestimmungsadresse, das Identifikationsfeld, die Zeichenparität und das Blockprüfzeichen sind sämtlich wie oben für den Sendebetrieb in dem Ende-Endc-Wahl-Verschlüsselungsbetrieb beschrieben wurde.

Berechtigungsvergabefeld

Wenn das senkende Gerät ein ETX als Eingangszeichen feststellt, schaltet der Ausgang des Gerätes auf den AF-Generator. Vier hexadezimale Ziffern werden mit einem Format von 100 XXXX übertragen, wobei XXXX eine hexadezimale Ziffer ist. Bit 8 ist das Zeichenparitätsbit. Das ETX wird sofort nach dem AF übertragen.

Empfangsbetrieb

Der Empfangsbetrieb für das Berechtigungsvergabegerät ist der gleiche wie vorstehend für den Wahlverschlüsselungsmodus beschrieben, mit der Ausnahme der Verifikation und des Abstreifens des AF-Feldes von der Eingabenachricht, wie Fig. 14 zeigt.

Berechtigungsvergabefeld

Da keine Begrenzung vorhanden ist, die den Beginn des AF-Feldes markiert, fügt der Empfänger eine zusätzliche Vier-Zeichenverzögerung in die ankommende Nachricht ein, ehe die Verarbeitung beginnt, wie Fig. 14 zeigt. Wenn am Eingang ein ETX-Zeichen festgestellt wird, bilden die unmittelbar vorhergehenden vier Zeichen das AF-FeId. Jetzt sperrt das Empfangsgerät die weiteren Eingänge für das Schlüsselrückkopplungsregister und vergleicht den in dem Algorithmusmodul verbleibenden Rest (d.h. die gleichen 16 aus 64 Bits, die vom sendenden Gerät benutzt worden sind und in den vier ankommenden Hexadezimalziffern als das AF enthalten sind), mit den ankommenden AF-Zeichen. Ein genauer Obereinstimmungsvergleich sichert die Nachrichtenunversehrtheit und das AF-FeId wird von der ankommenden Nachricht abgestreift bzw. weggenommen, und das ETX wird an die Datenendeinrichtung übertragen. Nicht-Identität aktiviert die Austauschschaltung.

Die Zeichenparität und das Blockprufzeichen werden in der gleichen Weise behandelt wie das für den Empfangsbetrieb im Ende-Ende-Wahlverschlüsselungsmodus beschrieben wurde. Der Austauschstatus wird ebenfalls wie vorstehend für einen Empfangsbetrieb in dem Ende-Ende-Wahlverschlüsijlungsmodus beschrieben behandelt, mit der Ausnahme, daß die Anzeige mit einer ODER-Funktion verknüpft wird, um auch einen richtigen oder unrichtigen AF-Status anzuzeigen.

Zusatz-Austausch-Status

Eines von drei Zeiche, kann · ahlweise an die an die Empfangs-DTE gesandte Nachricht angehängt werden, um den AF-Status anzuzeigen.

ASCII »(« (III 1011) zeigt ein gültiges AF an: ASCII »{« (101 1011) zeigt ein ungültiges AF an: ASCII» + « (010 1011) zeigt kein AF (IF) an.

Ende-Ende-Wahlverschlüsselung mit Berechtigungsvergabe

Dieser Betriebsmodus verbindet die Möglichkeiten der Wahlverschlüsselung und der Berechtigungsvergabe, um eine Nachrichten-Unversehrtheit in Einrichtungen sicherzustellen, bei denen Teile der Nachricht in offenem Text oder in Klartext übertragen werden.

Das Gerät arbeitet im wesentlichen im Wahlverschlüsselungsmodus, bei dem gewählte Abschnitte der Nachricht in offenem Text gesandt werden, mittels der Sieuerzeichensequenz. wie sie bei der Erörterung des Ende-Ende-Wahlverschlüsselungsmodus beschrieben wurde, jedoch mit der zusätzlichen AF-Felderzeugung und einer Behandlung, wie sie bei der Erörterung der Ende-Ende-Berechtigungsvergabeoperation beschrieben worden ist.

Fig. 17 zeigt den Nachrichtenstrom in einem Übertragungsnetzwerk, das den Wahlverschlüsselungs-Nachrichtenstrom (Fig. 12) und den Berechtigungsverfabenachrichtensirom (Fig. 16) in einem System verbindet, das beide Operationsmoden enthalt. Funktionell nrheitet das Gerät wie bei dem Ende-Ende-Wahlverschlüsselungsmodus beschrieben, wobei zusätzlich das AF vorhanden ist, das in dem Ende-Ende-Berechtigungsvcrgabemodus beschrieben wurde.

Ziisat/möglichkeiten und die Beschreibung der swichronen Arbeitsweise, der asynchronen Arbeitsweise, dor Stenerzoichenübersetzung. der Mehrfach-Schlüs selvariablen, des Schlüsselvariablen-Speicherzusatzes, der Byte-Stromverschlüsselung/Entschlüsselung und des Nachrichtenstroms sind die gleichen wie oben bei der Erörterung des Ende-Ende-Wahlverschlüsselungsmodus angegeben wurde. Die Beschreibung für die Svstemverzögerung für ein Ende-Ende-Berechtigungsvergabemodus ist auch auf den Ende-Ende-Wahlverschlüsselungsmodus mit Berechtigungsvergabemodus anwendbar.

to Der Sendebetrieb ist der gleiche wie für den Ende-Ende-Wahlverschlüsselungsmodus, der oben beschrieben worden ist, wobei zusätzlich das AF vorhanden ist, wie im Ende-Ende-Berechtigungsvergabemodus beschrieben. Das vereinfachte Blockdiagramm

ü aus Fig. 13 ist anwendbar, wenn der gestrichelte Abschnitt für die AF-Erzeugung vorhanden und vorgesehen ist

Der Empfangsbetrieb ist der gleiche wie der oben für den Ende-Ende-Modus beschrieben worden ist. wobei außerdem das AF-FeId abgestreift wird und die Verzögerung wie bei dem Ende-Ende-Berechtigungsvergabemodus beschrieben auftritt. Das in Fig. 14 dargestellte vereinfachte Blockdiagramm ist anwendbar, wenn der gestrichelte Abschnitt für das Abstreifen des AF vorgesehen ist und eine Vier-Zeichen-Verzögerung zugefügt wird.

Die Erörterung rter folgenden Aspekte für den Sende- und Empfangsbetrieb, die oben bei der Erörterung des Ende-Ende-Wahlverschlüsselungsmodus gegeben wor den ist. ist auch auf diesen Betriebsmodus direkt anwendbar: Besijnmungsadresse. Identifikationsfeld. Steuerzeichensequenzen. Austauschstatus. Zeichenparität und Blockzeichenprüfung. Insgesamt wurde ein Gerät beschrieben, das in eine Übertragungsleitung eingefügt werden kann und die Unversehrtheit einer Nachricht innerhalb eines signifikanten Abschnittes vorhandener Übertragungsnetzwerke sicherstellt. Am Senderende empfängt das Gerät Offentext-Nachrichten bzw. Klartext-Nachrichten aus der Übertragungsleitung, erzeugt ein Berechtigungsvergabefeld durch Verschlüsseln der empfangenen Klartext-Nachricht und überträgt erneut die empfangene Klartext-Nachricht mit anhängendem Berechtigungsvergabefeld auf die Übertragungsleitung.

Empfängerende nimmt das Gerät Nachrichten aus der Übertragungsleitung auf. erzeugt ein Berechtigungsvergabefeld durch Verschlüsseln des Klartextabschnittes der empfangenen Nachricht und vergleicht das erzeugte Berechtigungsvergabefeld mit dem an dem

SO Klartextabschnitt der empfangenen Nachricht anhängenden Berechtigungsvergabefeld. Wenn die beiden Berechtigungsvergabefelder identisch sind, ist die Ulartext-Nachricht exakt so empfangen worden, wie sie gesendet wurde, und das Empfangsgerät wird dann den Klartextteil der empfangenen Nachricht an das Empfangs-Endgerät übertragen und ein Zeichen anhängen, das die Unversehrtheit der Nachricht anzeigt. In ähnlicher Weise wird das Empfangsgerät dann, wenn die beiden Berechtigungsvergabefelder sich unterschei den. an das Empfangs-Endgerät den Klartextteil der empfangenen Nachrieht mit einem anhängenden Statuszeichen übertragen, das den während der Übertragung des Klartextabschnittes der Nachricht aufgetretenen Fehler anzeigt. Wenn eine Nachricht ohne anhängendes Berechtigungsvergabefeld empfangen wird, übertrügt das Empfangsgerät die empfangenen Klartext-Nachrichten mit einem anhängenden Zeichen, eins anzeigt. daß der Unversehrtheitsstatus der empfangenen Nach-

rieht unbekannt ist.

Die deutsch beschrifteten und englisch beschrifteten Zeichnungen hüben selbständigen Offenbarungsgehalt und stellen eine Ergänzung der textlichen Erläuterung insofern dar_T »Ils im Text nicht im einzelnen angegebene Merkmale der¹ Erfindung auch Bestandteile der Erfindung sind, wenn sie nur aus den Zeichnungen zu erkennen sind.

Der vorstehende Lsitungsabsehnius-Verschlösselungsmodus ist gleichbedeutend mit dem Ketten-Verschlüsselungsmodus, beide Begriffe bezeichnen das Identische (link encryption mode).

Hierzu 15 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Prüfung und Sicherstellung der Unversehrtheit von über Datenßbertragungsleitungen übertragenen Klartext-Datennachrichten, an die ein Echtheitsfeld angehängt ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Empfangseinrichtung für die KJartext-Datennachricht aus der Datenübertragungsleitung (4-8, 4-14) vorgesehen ist, die eine to Verschlüsselungseinrichtung (2-2, 2-8) für die Klartext-Datennachricht aufweist wobei beim Verschlüsseln der Klartext-Datennachricht das Echtheitsfeld (AF) erzeugt wird und daß ein Speicher für das Echtheitsfeld (AF) sowie eine Sendeeinrichtung M vorgesehen ist die mit der Empfangseinrichtung und dem Echtheitsfeldspeicher verbunden ist und die Klartext-Datennachricht mit dem anhängenden Echtheitsfeld (AF) auf die Übertragungsleitung (4-8, 4-14) zuriirksendet

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Verschlüsselungseinrichtung einen Schlüsselbitgenerator für ein Byte von Schlüsselbits aufweist, der die vor der Klartext-Datennachricht empfangenen Klartext-Daten auswertet und einen Schlüsselbit-Speicher (9-34) sowie ein Exklusiv-ODER-Gatter (2-8) besitzt in welchem jedes Bit eines Bytes der Klartext-Datennachricht in der Empfangseinrichtung mit dem entsprechenden Bit aus dem Schlüsselbit- Byte verknüpft wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daii der Schlüsselbit-Generator ein Schlüsselrückkopplungsreg-äter (2·,) sowie eine Algorithmuseinheit (2-2) aufweist wobei das Byte höherer Ordnung des Schlüsselrückkt vplungsregisters seinen Eingang vor dem Eingang des Exklusiv-ODER-Gatters (2-8) aufnimmt und die Algorithmus-Einheit das Eingabe-Byte aus den Daten aus dem Schlüsselrückkopplungsregister zur Erzeugung der Schlüsselbits empfängt.

4. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Echtheitsfeldspeicher (15-12) seinen Eingang aus dem Schlüsselbitspeicher empfängt.

5. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Echtheitsfeldspeichers jedesmal dann ersetzt wird, wenn ein Byte an Schlüsselbits erzeugt wird.

6. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Detektor-Einrichtung vorgesehen ist, die das Ende der Klartext-Dbtennachricht feststellt

7. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender in Abhängigkeit von der Feststellung des Empfangsendes der Klartext-Datennachricht das Echtheitsfeld an das Ende der zu sendenden Klartext-Datennachricht anhängt.

8. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie Daten, die von einer zweiten Einrichtung übertragen werden, aufnehmen kann, wobei die zweite Einrichtung in die Übertragungsleitung eingeschaltet ist, und wobei eine weitere Detektoreinrichtung vorgesehen ist, die den Empfang eines Echtheitsfeldes nach Feststellung des Endes der Klartext-Datennachricht festzustellen gestattet.

9. Einrichtung nach einem der vorstehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vergleichseinrichtung mit der Empfangseinrichtung und dem Echtheitsfeldspeicher verbunden ist und auf den Empfang des Echtheitsfeldes nach dem Ende der Klartext-Datennachricht anspricht und den Inhalt des Echtheitsfeldspeichers mit dem Inhalt des Echtheitsfeldes vergleicht das auf das Ende der Klartext-Datennachricht folgt

10. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Klartext-Datennachricht auf die Datenübertragungsleitung in Abhängigkeit vom Empfang des auf das Ende der Klartext-Datennachricht folgenden Echtheitsfeldes sowie in Abhängigkeit von der Vergleichseinrichtung in der Empfangseinrichtung gibt und an die Übertragung ein Zeichen angehängt wird, das das Ergebnis des Vergleichs der Vergleichseinrichtung anzeigt

11. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Klartext-Datennachricht auf die Datenübertragungsleitung in Abhängigkeit von einer Kiartext-Datennachricht ohne anhängendem Echtheitsfeld gegeben wird und an die Übertragung ein Zeichen angehängt wird, das anzeigt daß die empfangenen Klartext-Datennachricht kein anhängendes Echtheitsfeld enthielt