DE3731771A1

DE3731771A1 - Coding method using genuine random sequences

Info

Publication number: DE3731771A1
Application number: DE19873731771
Authority: DE
Inventors: Winfried Dipl Ing Schlotter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-09-22
Filing date: 1987-09-22
Publication date: 1988-09-29

Abstract

For encoding a binary plain text, a genuine random sequence is used, and the same is transmitted to the receiver along with the secret text as a concealed part of the latter, encoded using a secret code S. With the aid of the secret code S, which is the same for the sender and the receiver, it can be recovered at the receiver, enabling the latter to determine the plain text. The code S can be altered for each new secret text sequence by means of the previously transmitted random sequence.

Description

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, für die Verschlüs selung eines binären Klartextes eine echte Zufallsfolge zu benutzen und dieselbe als Bestandteil des Geheimtextes zum Empfänger mitzuübertragen, so daß dieser sie unter Verwen dung eines beim Sender und Empfänger gleichen geheimen Schlüssels zurückgewinnen kann und dadurch in die Lage versetzt wird, den Klartext zu ermitteln.The invention is based on the idea for the closures selection of a binary plaintext to a real random sequence use it as part of the ciphertext for To transmit the recipient so that he uses it a secret that is the same at the sender and receiver Can recover the key and thereby in the position is set to determine the plain text.

Auf diese Weise entfällt beim Sender wie auch insbesondere beim Empfänger die Notwendigkeit der Erzeugung von Quasi- Zufallsfolgen mit Hilfe von rückgekoppelten Schieberegi stern. Demgegenüber wird für die Übertragung allerdings die zweifache Übertragungsbitrate und damit die doppelte Kanal breite benötigt.In this way, there is no need for the transmitter, in particular the recipient needs to generate quasi- Random sequences with the help of feedback shift registers star. In contrast, however, for the transmission twice the transmission bit rate and thus twice the channel wide needed.

Zunächst wird beim Sender mit Hilfe einer Rauschquelle eine echte Zufallsfolge erzeugt und diese mittels eines Schiebe registers als binäre Zufallfsfolge (ZF) dargestellt (siehe Abb. 1).First, a real random sequence is generated at the transmitter with the help of a noise source and this is represented as a binary random sequence (ZF) using a shift register (see Fig. 1).

Diese binäre Zufallsfolge (ZF) wird nun mit dem ebenfalls als Binärfolge dargestellten Klartext (KT) modulo-2 addiert, woraus sich wiederum eine binäre Zufallsfolge ergibt, die einen Teil des zu übertragenden Geheimtextes (GT) bildet, in der Folge als Geheimtext 1 (GT 1) bezeichnet.This binary random sequence (ZF) is now added to the plain text (KT) modulo-2, which is also represented as a binary sequence, which in turn results in a binary random sequence that forms part of the secret text (GT) to be transmitted, subsequently as secret text 1 ( GT 1 ).

Außerdem wird die ursprüngliche Zufallsfolge (ZF) mit einem geheimen Schlüssel (S) modulo-2 addiert, woraus sich der 2. Teil des zu übertragenden Geheimtextes (GT 2) ergibt (siehe Abb. 2).In addition, the original random sequence (ZF) is added with a secret key (S) modulo-2, which results in the 2nd part of the secret text to be transmitted (GT 2 ) (see Fig. 2).

GT 1 und GT 2 bilden zusammen den Geheimtext GT. Um zu verhindern, daß ein Abhörer Kenntnis von beiden Teilfolgen erlangt und mittels modulo-2-Addition der beiden Folgen GT 1 und GT 2 die Zufallsfolge ZF eliminiert, erfolgt die Ver knüpfung zwischen GT 1 und GT 2 mit Hilfe des geheimen Schlüssels S nach folgendem Bildungsgesetzt: (siehe Abb. 3) GT 1 and GT 2 together form the secret text GT . In order to prevent a listener from gaining knowledge of both partial sequences and eliminating the random sequence ZF by means of modulo-2 addition of the two sequences GT 1 and GT 2, the link between GT 1 and GT 2 is made using the secret key S according to the following Educational law: (see Fig. 3)

Auf ein Bit der Folge GT 1 folgt unabhängig vom entsprechenden Bit des Schlüssels S bei einer 1 des Schlüssels S das Folge bit innerhalb der Folge GT 1 oder bei einer 0 des Schüssels S das letzte noch nicht übertragene Bit der Folge GT 2.A bit of the sequence GT 1 is followed, regardless of the corresponding bit of the key S, with a 1 of the key S, the sequence bit within the sequence GT 1 or with a 0 of the key S, the last bit of the sequence GT 2 which has not yet been transmitted.

Nach diesem Bit der Folge GT 2 werden solange die Folgebits der Folge GT 2 übertragen, bis gleich viele Bits der Folge GT 2 wie der Folge GT 1 übertragen sind, erst dann wird wieder das nächste Bit der Folge GT 1 übertragen.After this bit of the sequence GT 2, the sequence bits of the sequence GT 2 are transferred as long, are transferred to the same number of bits of the sequence GT 2 as a result, GT 1, until the next bit of the sequence GT 1 is transmitted again.

Das darauf folgende Bit des Geheimtextes GT ist bei einer 1 des Schlüssel S wieder das nachfolgende Bit der Folge GT 1 und bei einer 0 des Schlüssels S wieder das letzte noch nicht übertragene Bit der Folge GT 2, usw.The subsequent bits of the ciphertext GT is at a one of the key S again the following bit of the sequence GT 1 and at a 0 Key S again the last not yet transmitted bit of the sequence GT 2, etc.

Auf diese Weise ergibt sich die Geheimtextfolge GT (siehe Abb. 4). In this way, the secret text sequence GT is obtained (see Fig. 4).

Die Geheimtextfolge GT wird beim Empfänger mit Hilfe des dort ebenfalls vorhandenen gleichen geheimen Schlüssels S analog dem beschriebenen Bildungsgesetz auf der Sendeseite (siehe Abb. 3) wieder in die beiden Teilfolgen GT 1 und GT 2 zerlegt (siehe Abb. 5).The ciphertext sequence GT at the receiver with the help of the also present there the same secret key S to the law of formation described by analogy to the transmitting side (see Fig. 3) again divided into the two partial sequences GT 1 and GT 2 (see Fig. 5).

Danach werden die Teilfolgen GT 1 und GT 2 beim Empfänger modulo-2 addiert und es ergibt sich eine Binärfolge, die der mathematischen Beziehung KT⊕S genügt. Nach einer weiteren modulo-2-Addition dieser Folge mit dem geheimen Schlüssel S ergibt sich beim Empfänger der Klartext KT (siehe Abb. 6).Then the partial sequences GT 1 and GT 2 are added at the modulo-2 receiver and a binary sequence results which satisfies the mathematical relationship KT ⊕ S. After a further modulo-2 addition of this sequence with the secret key S , the plain text KT is obtained at the receiver (see Fig. 6).

Der Möglichkeit, den geheimen Schlüssel S durch Ausprobieren zu ermitteln, kann dadurch begegnet werden, daß derselbe ausreichend lang und für jede Teilnehmer-Teilnehmer- Beziehung unterschiedlich gewählt wird und darüber hinaus hinreichend oft gewechselt bzw. bei jeder neuen Geheimtext folge mittels der zuvor übertragenen Zufallsfolge ZF neu ab geleitet wird, so daß auch eine bitweise Berechnung des abgeleiteten neuen Schlüssels S nur bei Kenntnis der voll ständigen Zufallsfolge ZF möglich ist.The possibility of determining the secret key S by trying it out can be countered by choosing the same key sufficiently long and differently for each subscriber-subscriber relationship and, moreover, changing it sufficiently often or following each new ciphertext by means of the previously transmitted random sequence ZF is redirected from, so that a bit-wise calculation of the derived new key S is only possible if the complete random sequence ZF is known.

Die gerätemäßige Ausbildung des Verfahrens ergibt sich aus Abb. 7.The device-specific design of the process is shown in Fig. 7.

Danach besteht das Sendeteil im wesentlichen aus der Rausch quelle 1, den Schieberegistern 2, 3 und 4 für die Zufallsfol ge ZF, den Schlüssel S und den Klartext KT, den modulo-2- Addierern 5 und 6 sowie dem vom Schlüssel S gesteuerten Multiplexer 7.Thereafter, the transmission part consists essentially of the noise source 1 , the shift registers 2, 3 and 4 for the random ZF ZF , the key S and the plain text KT , the modulo-2 adders 5 and 6 and the multiplexer 7 controlled by the key S. .

Das Empfangsteil besteht aus dem vom Schlüssel S gesteuerten Demultiplexer 8 sowie den modulo-2-Addierern 9 und 10.The receiving part consists of the demultiplexer 8 controlled by the key S and the modulo-2 adders 9 and 10 .

Die Synchronisierung zwischen Sender und Empfänger kann sich auf die Markierung des Beginns der Geheimtextfolge GT be schränken.The synchronization between transmitter and receiver can be limited to marking the beginning of the secret text sequence GT .

Claims

1. Key method for encryption of binary plaintext using real random sequences, characterized in that the random sequence (ZF) used for encryption is secured to the recipient with the help of a multiplexer controlled by a secret key (S) as part of the secret text, so that this is put in a position to recover the plain text solely on the basis of the knowledge of the secret key (S) .

2. Multiplexer according to claim 1, characterized in that the plain text encrypted with the help of a real random sequence (ZF) as part of the ciphertext to be transmitted with a second ciphertext portion, namely the random sequence (ZF) secured by means of a secret key (S) Dependency on the secret key (S) is mixed so that it is not possible to separate the two parts of the ciphertext without knowing the secret key (S) .