DE4108130A1 - Verfahren und vorrichtung zur verschluesselung von daten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verschlüsselung von Daten insbesondere Geheimhaltungs­ techniken von, z. B., Dateien in externen Speichereinrich­ tungen von Computersystemen.

In letzter Zeit wurden Computersysteme immer größer dimen­ sioniert und in Netzwerken angeordnet, so daß eine stei­ gende Anzahl von Personen Zugang zu einem System besitzen. Demzufolge erwächst die Forderung eines sicheren Schutzes und einer sicheren Organisation von Daten in Dateien, was zu einem wichtigen technischen Problem auf diesem Gebiet geworden ist.

Mit diesem Hintergrund und mit Bezug auf eine externe Speichereinrichtung eines Computersystems, das die Auf­ nahme und die Wiedergabe von großen Datenmengen durch­ führt, wurden Geheimhaltungstechniken vorgeschlagen, die eine Verschlüsselung der Daten durchführen.

Die JP-A-54-87 032 beschreibt z. B. eine Datenver- und Datenentschlüsselung, die mit einem Verschlüsselungsgerät durchgeführt wird, das durch einen Datenkanal (Datenbus) an ein übergeordnetes System (Host) angeschlossen ist.

Bei dieser herkömmlichen Technik werden zum Verschlüsse­ lungsgerät des übergeordneten Systems übertragene Daten in vollständig bedeutungslose Daten verschlüsselt, basierend auf einem einen Schlüssel (Datenschlüssel) verwendenden Algorithmus. Die verschlüsselten Daten werden zu einer ex­ ternen Speichereinrichtung übertragen und auf ein Aufnah­ memedium geschrieben. Der Datenauslesevorgang, ein umge­ kehrter Vorgang zum oben beschriebenen, erfolgt durch eine Datenentschlüsselung auf seiten des übergeordneten Systems.

Ein Algorithmus zum Steuern der Datenver- und Datenent­ schlüsselung mit einem Schlüssel ist z. B. in der JP-A- 52-1 30 505 beschrieben. Durch die Übermittlung und den Emp­ fang des Schlüssels ist es möglich, daß ein die in einem System gebildeten und aufgenommenen verschlüsselten Daten tragendes Medium auf ein anderes System übertragen werden kann, so daß die verschlüsselten Daten vom anderen System ausgelesen und entschlüsselt werden können.

Im oben beschriebenen Stand der Technik werden die Daten jedoch bei einem Schreibvorgang zur externen Speicherein­ heit zum mit dem Datenkanal verbundenen Verschlüsselungs­ gerät übertragen und darin verschlüsselt. Nach der Ver­ schlüsselung werden die verschlüsselten Daten aus dem Ver­ schlüsselungsgerät ausgelesen und in die externe Speicher­ einheit eingelesen. Folglich entsteht das Problem, daß der Datenkanal und das an den Datenkanal angeschlossene Ver­ schlüsselungsgerät einen Engpaß der Dateneingabe-/Daten­ ausgabeverarbeitung bilden, so daß der Datendurchsatz, d. h. die Datenübertragungsgeschwindigkeit zwischen dem Datenkanal und verschiedenen externen, an den Datenkanal angeschlossenen Speichereinrichtungen, gesenkt wird.

Darüber hinaus können die verschlüsselten Daten, die mit einem von einem Schlüssel gesteuerten Algorithmus ver­ schlüsselt wurden, wie im genannten Stand der Technik be­ schrieben, von jeder Person oder jedem System, der oder dem der Inhalt des Schlüssels bekannt ist, durch ein Ent­ schlüsseln der Daten gelesen werden. Dadurch hängt die Si­ cherheit der mit einem einen Schlüssel verwendenden Algo­ rithmus verschlüsselten Daten ausschließlich von der Hand­ habung des Schlüssels ab. Folglich ist eine unabdingbare Bedingung für eine hochgradige Geheimhaltungssicherung eines mit einem Schlüssel arbeitenden Datenverschlüsse­ lungssystems, den Schlüssel z. B. durch eine Umwandlung in einen noch komplizierteren Code zu sichern.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Datenverschlüsse­ lungsverfahren und eine Datenverschlüsselungsvorrichtung für ein Informationsverarbeitungssystem zu schaffen, in dem eine sichere Geheimhaltung der zwischen einem überge­ ordneten System (Host) und einer externen Speicherein­ richtung übermittelten und empfangenen Daten ohne eine Verminderung des Systemdurchsatzes realisiert werden kann.

Weiterhin wird durch die Erfindung ein Dateiverschlüsse­ lungssystem geschaffen, in dem die Geheimhaltungseigen­ schaften des gesamten Systems dadurch verbessert werden, daß die Sicherheit eines Schlüssels zum Steuern des Daten­ verschlüsselungsalgorithmus gewährleistet wird.

Des weiteren soll die Erfindung ein Dateiverschlüsselungs­ system schaffen, in dem durch Datenkompression eine lei­ stungsfähige Verwendung einer externen Speichereinrichtung und durch Datenverschlüsselung eine Gewährleistung der Datengeheimhaltungssicherheit miteinander vereinbar sind.

Darüber hinaus soll die Erfindung ein Dateiverschlüsse­ lungssystem schaffen, das die Handhabung des Datenschlüs­ sels und der durch diesen Datenschlüssel verschlüsselten Daten sicher und einfach durchführt.

Die Aufgabe wird gemäß einer Ausführungsform durch ein Datenverschlüsselungsverfahren eines Informationsverar­ beitungssystems mit einem hierarchisch übergeordneten System und einer externen Speichereinrichtung gelöst, das eine Datenübermittlung und einen Datenempfang zwischen der Speichereinrichtung und dem übergeordneten System durch­ führt. Dabei wird mindestens eine Datenver- und Datenent­ schlüsselung entsprechend eines Algorithmus durchgeführt, der von einem gewünschten Datenschlüssel gesteuert wird. Die Datenverschlüsselung und -entschlüsselung wird in der externen Speichereinrichtung, die Generierung, Verschlüs­ selung und Entschlüsselung des Datenschlüssels wird auf Seiten des übergeordneten Systems durchgeführt.

In einer anderen Ausführungsform enthält ein Datenver­ schlüsselungssystem ein übergeordnetes System, ein Ver­ schlüsselungsgerät, das an das übergeordnete System an­ geschlossen ist und eine externe Speichereinrichtung, die zumindest eine Datenver- und Datenentschlüsselungsfunktion von Daten, die zwischen der Speichereinrichtung und dem übergeordneten System übermittelt und empfangen werden, ausüben kann.

Gemäß des oben beschriebenen Datenverschlüsselungsver­ fahrens ist das übergeordnete System nicht an der schwie­ rigen Datenver- und Datenentschlüsselung beteiligt, so daß die Belastung des übergeordneten Systems durch die Daten­ ver- und Datenentschlüsselung stark reduziert wird und die Geheimhaltungssicherheit der in der externen Speicherein­ heit gespeicherten Daten gewährleistet ist, ohne den Durchsatz des gesamten Systems zu vermindern. Die Daten­ verschlüsselung und -entschlüsselung der zwischen der ex­ ternen Speichereinheit und dem übergeordneten System über­ tragenen und empfangenen Daten wird z. B. mittels Ver­ schlüsselungs- und Entschlüsselungsfunktionen durchge­ führt, die in der externen Speichereinrichtung vorgesehen sind, gemäß einem Algorithmus, der von einem gewünschten Datenschlüssel gesteuert wird. Die Ver- und Entschlüsse­ lung des Rohdatenschlüssels, der von der externen Spei­ chereinrichtung verwendet wird, wird durch das Verschlüs­ selungsgerät durchgeführt, das an das übergeordnete System angeschlossen ist. Folglich wird es für das übergeordnete System unnötig, sich an schwierigen Datenverarbeitungen, wie die Datenverschlüsselung und -entschlüsselung, zu be­ teiligen, so daß die Belastung des übergeordneten Systems durch die Datenver- und -entschlüsselung stark reduziert werden kann und die Geheimhaltungssicherheit der in der externen Speichereinrichtung gespeicherten Daten gewähr­ leistet ist, ohne den Durchsatz des gesamten Systems zu vermindern.

Darüber hinaus wird der Rohdatenschlüssel, der für die Datenverschlüsselung und -entschlüsselung verwendet wird und der Einfluß auf die Geheimhaltungssicherheit der Daten hat, in einen hochgradig komplizierten Code umgewandelt, so daß der Rohdatenschlüssel sicher gespeichert werden kann. Folglich wird die Geheimhaltungssleistung des gesam­ ten Systems in hohem Maße gesteigert.

Im allgemeinen geht die Datenredundanz durch eine Ver­ schlüsselung verloren. Bei der Erfindung jedoch werden die vom übergeordneten System zur externen Speichereinheit übertragenen Daten einer Datenkompression ausgesetzt, die in der externen Speichereinheit vor der Verschlüsselung der Daten stattfindet, so daß eine Verminderung der großen Datenmengen durch leistungsfähige Datenkompression durch­ geführt werden kann. Dies kann auf dieselbe Weise wie im Normalfall geschehen, d. h., wenn eine Datenverschlüsselung nicht durchgeführt wird, wobei die effiziente Ausnützung der externen Speichereinrichtung durch die Datenkompres­ sion und die Geheimhaltungssicherheit der Daten durch die Verschlüsselung miteinander in Einklang gebracht werden.

Durch das komplizierte Verschlüsseln des Datenschlüssels in dem Verschlüsselungsgerät auf der übergeordneten Systemseite können der Datenschlüssel und die mit dem Da­ tenschlüssel verschlüsselten Daten in der externen Spei­ chereinrichtung sicher auf demselben Aufnahmemedium ge­ speichert werden, so daß die Verwaltung des Datenschlüs­ sels und der mit dem Datenschlüssel verschlüsselten Daten sicher und einfach durchgeführt werden kann.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an­ hand der Zeichnungen näher beschrieben; es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Dateiverschlüsselungs­ systems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Funktionsablaufs des Datenverschlüsselungsverfahrens und des -systems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 3 ein Blockdiagramm eines Funktionsablaufs des Dateiverschlüsselungsverfahrens und des -systems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Beispiel des Dateiverschlüsselungsverfahrens und des Dateiverschlüsselungssystems beschrieben.

Unter Bezug auf Fig. 1 wird zuerst die Konfiguration einer Ausführungsform des Dateiverschlüsselungssystems beschrie­ ben.

Im folgenden wird als Beispiel für eine externe Speicher­ einrichtung des Dateiverschlüsselungssystems ein Magnet­ band-Subsystem beschrieben. In einem Informationsverar­ beitungssystem, wie z. B. in einem Computersystem, ist das hierarchisch übergeordnete System (Host) 1 durch eine zen­ trale Prozessoreinheit (CPU), usw., gebildet. Das überge­ ordnete System 1 ist an einen nicht gezeigten Datenkanal angeschlossen, der die Datenein-/ausgabe von/zu der Peri­ pherie des übergeordneten Systems 1 steuert. Ein Magnet­ bandgerät 12 ist mit diesem Datenkanal durch eine Magnet­ band-Steuervorrichtung 2 verbunden.

Die Magnetband-Steuervorrichtung 2 steuert die Übermitt­ lung und den Empfang von Informationen zwischen dem über­ geordneten System 1 und dem Magnetbandgerät 12. Das Ma­ gnetbandgerät 12 führt eine Informationsaufnahme/-wieder­ gabe auf/von einem nicht gezeigten Aufnahmemedium, z. B. einem Magnetband, durch.

Ein Datenschlüssel-Verschlüsselungsgerät 11 ist mit dem übergeordneten System 1 durch den nicht gezeigten Datenka­ nal verbunden und arbeitet wie später beschrieben.

Die Magnetband-Steuervorrichtung 2 enthält einen Mikropro­ zessor 9, der die gesamte Steuerung gemäß einem in einem Steuerspeicher 10 gespeicherten Programm durchführt, eine Datenkanalschnittstellen-Steuereinheit 3, die als Slave des übergeordneten Systems 1 arbeitet und die Übermitt­ lung/Empfang von Informationen zu/von dem übergeordneten System 1 steuert, und eine Geräteschnittstellen-Steuerein­ heit 7, die die Übermittlung/Empfang von Informationen zu/von dem Magnetbandgerät 12 steuert.

Weiterhin ist, wenn erforderlich, zwischen der Datenkanal­ schnittstellen-Steuereinheit 3 und der Geräteschnittstel­ len-Steuereinheit 7 eine Kompressionsschaltung 4 zum Durchführen einer Kompression/Expansion von zwischen dem übergeordneten System 1 und dem Magnetbandgerät 12 über­ mittelten und empfangenen Daten vorgesehen, sowie ein Puf­ fer 6 zum temporären Speichern der Daten.

Der Puffer 6 ist z. B. durch einen Halbleiterspeicher ge­ bildet und ist zwischen dem mit einer hohen Geschwindig­ keit arbeitenden übergeordneten System 1 und dem mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit arbeitenden Magnetband­ gerät 12 angeordnet, so daß der Puffer 6 eine bekannte Funktion für unterschiedlich schnell arbeitende Systeme ausübt (unterschiedliche Speicherhierarchie), so daß die zwischen dem übergeordneten System 1 und dem Magnetband­ gerät 12 übermittelten und empfangenen Daten vorübergehend gespeichert werden, wodurch der große Geschwindigkeitsun­ terschied zwischen dem übergeordneten System 1 und dem Magnetbandgerät 12 zur Steigerung der Datenübertragung zwischen beiden ausgeglichen wird.

In diesem Fall ist ein Verschlüsselungsadapter 5 und ein Datenschlüsselspeicher 8 zwischen der Kompressionsschal­ tung 4 auf der Datenkanalschnittstellen-Steuereinheitseite und dem Puffer 6 auf der Geräteschnittstellen-Steuerein­ heitseite vorgesehen, wobei der Verschlüsselungsadapter 5 Zugriff zum Datenschlüsselspeicher 8 besitzt.

Der Verschlüsselungsadapter 5 führt die Ver- und Ent­ schlüsselung der zwischen dem übergeordneten System 1 und dem Magnetbandgerät 12 übermittelten und empfangenen Daten gemäß einem gewünschten Algorithmus durch, wobei der Algo­ rithmus durch einen Rohdatenschlüssel gesteuert wird, der, wie später beschrieben, im Datenschlüsselspeicher 8 ge­ setzt wird.

In dieser Ausführungsform werden, wenn erforderlich, die zum Speichern durch das Magnetbandgerät 12 vom übergeord­ neten System 1 übertragenen Daten einmal durch die Kom­ pressionsschaltung 4 komprimiert, dann durch den Ver­ schlüsselungsadapter 5 verschlüsselt und anschließend zum Magnetbandgerät 12 durch den Puffer 6 und die Geräte­ schnittstellen-Steuereinheit 7 geschrieben.

Wenn im Gegensatz dazu die durch das Magnetbandgerät 12 gespeicherten verschlüsselten Daten ausgelesen werden, werden die verschlüsselten Zieldaten vom Magnetbandgerät 12 in den Puffer 6 durch die Geräteschnittstellen-Steuer­ einheit 7 gelesen, von dem Verschlüsselungsadapter 5 ent­ schlüsselt, von der Kompressionsschaltung 4 expandiert, wenn erforderlich, und anschließend zum übergeordneten System 1 durch die Datenkanalschnittstellen-Steuereinheit 3 übertragen.

Unter Bezug auf die Fig. 2 und 3 wird im folgenden der Funktionsablauf des Dateiverschlüsselungssystems dieses Ausführungsbeispiels beschrieben.

Zuerst wird ein Beispiel der Schreiboperation vom über­ geordneten System 1 zum Magnetbandgerät 12 erläutert.

Das übergeordnete System 1 erzeugt einen Rohdatenschlüs­ sel, der für die Magnetband-Steuervorrichtung 2 zur Ver-/ Entschlüsselung der zwischen dem übergeordneten System 1 und dem untergeordneten Magnetbandgerät 12 übermittelten und empfangenen Daten nötig ist. Das übergeordnete System 1 gibt den generierten Rohdatenschlüssel zum Datenschlüs­ sel-Verschlüsselungsgerät 11 weiter und weist letzteres zur Durchführung einer Datenverschlüsselung an.

Die Generierung des Rohdatenschlüssels ist nicht auf das übergeordnete System 1 beschränkt; der Rohdatenschlüssel kann auch im Datenschlüssel-Verschlüsselungsgerät 11 auf­ grund einer Anweisung des übergeordneten Systems 1 gene­ riert werden.

Aufgrund des Empfangs der Anweisung führt das Datenschlüs­ sel-Verschlüsselungsgerät 11 eine komplizierte und hoch­ gradige Verschlüsselung des Rohdatenschlüssels durch und erzeugt dadurch den verschlüsselten Datenschlüssel.

Anschließend liest das übergeordnete System 1 den ver­ schlüsselten Datenschlüssel aus dem Datenschlüssel-Ver­ schlüsselungsgerät 11 über einen nicht gezeigten Daten­ kanal oder ähnliches aus und gibt eine Anweisung an das Magnetbandgerät 12 durch die Magnetband-Steuervorrichtung 2 weiter, so daß das Magnetbandgerät 12 den verschlüssel­ ten Datenschlüssel z. B. in dem Header des nicht gezeigten Magnetbandmediums, das im Magnetbandgerät 12 angeordnet ist, vor den normalen Datenaufzeichnungsbereich schreibt.

Des weiteren gibt das übergeordnete System 1 den Rohdaten­ schlüssel zur Magnetband-Steuervorrichtung 2 weiter und gibt zur gleichen Zeit eine Anweisung an den Mikropro­ zessor 9 der Magnetband-Steuervorrichtung aus, so daß der Mikroprozessor 9 den Rohdatenschlüssel in den Datenschlüs­ selspeicher 8 schreibt.

Darüber hinaus kann ein generierter Rohdatenschlüssel, der zur Magnetband-Steuervorrichtung 2 übermittelt werden soll, durch das Datenschlüssel-Verschlüsselungsgerät 11 derart verschlüsselt werden, daß der verschlüsselte Code vom Verschlüsselungsadapter 5 der Magnetband-Steuervor­ richtung 2 entschlüsselt werden kann, so daß der Rohdaten­ schlüssel im Datenschlüsselspeicher 8 nach einer vollstän­ digen Entschlüsselung in der Magnetband-Steuervorrichtung 2 gesetzt werden kann.

Nachdem die Magnetband-Steuervorrichtung 2 den empfangenen Rohdatenschlüssel in den Datenschlüsselspeicher 8 ge­ schrieben hat, sendet das übergeordnete System 1 Schreib­ daten an die Datenkanalschnittstellen-Steuereinheit 3 der Magnetband-Steuervorrichtung 2 über einen nicht gezeigten Datenkanal.

Wenn z. B. eine Datenkompression durchgeführt wird, werden Daten, die von der Datenkanalschnittstellen-Steuereinheit 3 empfangen werden, zur Kompressionsschaltung 4 gemäß einer Anweisung des Mikroprozessors 9 übertragen, so daß die Daten einer Kompressionsverarbeitung gemäß einem ge­ wünschten Algorithmus ausgesetzt werden.

Anschließend werden die komprimierten Daten zum Verschlüs­ selungsadapter 5, gemäß einer Anweisung des Mikroprozes­ sors 9, übertragen, so daß die Daten gemäß einem gewünschten Algorithmus, der durch den Rohdatenschlüssel gesteuert wird, verschlüsselt werden, wobei der Rohdaten­ schlüssel in dem Datenschlüsselspeicher 8, wie oben be­ schrieben, gesetzt wurde.

Auf diese Weise werden die Daten aufeinanderfolgend einer Kompressionsverarbeitung und einer Verschlüsselung ausge­ setzt und werden aufeinanderfolgend auf ein nicht gezeig­ tes Magnetbandmedium geschrieben, das in dem Magnetbandge­ rät 12 angeordnet ist, und zwar über den Puffer 6 und die Geräteschnittstellen-Steuereinheit 7.

Nach Abschluß der vorbestimmten Schreibverarbeitung der Daten gibt das übergeordnete System 1 eine Anweisung an die Magnetband-Steuervorrichtung 2 aus, so daß der Roh­ datenschlüssel zurückgesetzt wird; der Mikroprozessor 9 der Magnetband-Steuervorrichtung 2 führt anschließend ein Löschen des Rohdatenschlüssels im Datenschlüsselspeicher 8 durch.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines Funktionsablaufs des über­ geordneten Systems 1, des Datenschlüssel-Verschlüsselungs­ geräts 11 und der Magnetband-Steuervorrichtung 2, während einer Datenschreibverarbeitung, wobei die Funktionsvor­ gänge miteinander korrelieren.

Ein Beispiel des Lesevorgangs der verschlüsselten und auf dem Magnetbandmedium des Magnetbandgeräts 12 gespeicherten Daten durch das übergeordnete System 1 ist im folgenden beschrieben.

Zuerst gibt das übergeordnete System 1 eine Anweisung an die Magnetband-Steuervorrichtung 2 zum Lesen des Headers des im Magnetbandgerät 12 angeordneten Magnetbandmediums aus, auf dem der verschlüsselte Datenschlüssel, wie oben beschrieben, gespeichert wurde.

In Reaktion auf diese Anweisung liest der Mikroprozessor 9 der Magnetband-Steuervorrichtung 2 den verschlüsselten Datenschlüssel vom Magnetbandmedium. Der verschlüsselte Datenschlüssel wurde, z. B. während dem vorhergehenden Auf­ nahmevorgang, auf das Magnetbandmedium des Magnetbandge­ räts 12 geschrieben.

Anschließend überträgt das übergeordnete System 1 den ver­ schlüsselten Datenschlüssel, der in die Magnetband-Steuer­ vorrichtung 2 eingelesen wurde, zum Datenschlüssel-Ver­ schlüsselungsgerät 11, durch den nicht gezeigten Daten­ kanal, und gibt eine Anweisung an das Datenschlüssel-Ver­ schlüsselungsgerät 11 aus, so daß letzteres den verschlüs­ selten Datenschlüssel zum Erzeugen eines Rohdatenschlüs­ sels entschlüsselt.

In Reaktion auf diese Anweisung entschlüsselt das Daten­ schlüssel-Verschlüsselungsgerät 11 den verschlüsselten Da­ tenschlüssel, wodurch ein Rohdatenschlüssel erzeugt wird.

Der auf diese Weise erzeugte Rohdatenschlüssel wird wie­ derum durch den nicht gezeigten Datenkanal, gemäß einer An­ weisung des übergeordneten Systems 1, zur Magnetband- Steuervorrichtung 2 übertragen, die diesen Rohdatenschlüs­ sel in den Datenschlüsselspeicher 8 schreibt.

Darüber hinaus kann der verschlüsselte Datenschlüssel, wenn der verschlüsselte Datenschlüssel in der Magnetband- Steuervorrichtung 2 in einen Rohdatenschlüssel entschlüs­ selt werden soll, durch das Datenschlüssel-Verschlüsse­ lungsgerät 11 derart entschlüsselt werden, daß der sich ergebende Code im Verschlüsselungsadapter 5 der Magnet­ band-Steuervorrichtung 2 entschlüsselt werden kann, so daß der Rohdatenschlüssel in den Datenschlüsselspeicher 8 ge­ schrieben werden kann, nach einer vollständigen Entschlüs­ selung in den Rohdatenschlüssel in der Magnetband-Steuer­ vorrichtung 2.

Anschließend gibt das übergeordnete System 1 eine Anwei­ sung zum Einlesen der verschlüsselten und auf dem im Ma­ gnetbandgerät 12 befindlichen Magnetbandmedium aufgenom­ menen Daten an die Magnetband-Steuervorrichtung 2 aus.

In Reaktion auf diese Anweisung sendet der Mikroprozessor 9 der Magnetband-Steuervorrichtung 2 eine Datenauslese­ anweisung an die Geräteschnittstellen-Steuereinheit 7.

Die vom Magnetbandgerät 12 ausgelesenen Daten werden in dem Puffer 6 gespeichert und danach liest der Verschlüsse­ lungsadapter 5 die durch den Verschlüsselungsadapter 5 verschlüsselten Daten aus und entschlüsselt die verschlüs­ selten Daten gemäß eines Algorithmus, der durch den Roh­ datenschlüssel, der in den Datenschlüsselspeicher 8 ge­ schrieben wurde, gesteuert wird.

Wenn die derart entschlüsselten Daten die Daten sind, die einer Kompressionsverarbeitung ausgesetzt wurden, z. B. während des Aufnahmevorgangs, so leitet der Mikroprozessor 9 anschließend die entschlüsselten Daten durch die Kom­ pressionsschaltung 4, so daß die entschlüsselten Daten einer Expansionsverarbeitung derart ausgesetzt werden, daß die komprimierten Daten in nicht komprimierte Daten zu­ rückverwandelt werden.

Die zurückverwandelten Daten werden zum übergeordneten System 1 durch die Datenschnittstellen-Steuereinheit 3, gemäß einer Anweisung des übergeordneten Systems 1, ge­ sandt.

Durch den Abschluß des Dateneinlese-Funktionsablaufs vom Magnetbandmedium des Magnetbandgeräts 12 durch das überge­ ordnete System 1 wird der Rohdatenschlüssel, der in den Datenschlüsselspeicher 8 der Magnetband-Steuervorrichtung 2 geschrieben wurde, durch die Magnetband-Steuervorrich­ tung 2 zurückgesetzt oder löscht, gemäß einer Anweisung des übergeordneten Systems 1.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel eines Funktionsablaufs des über­ geordneten Systems 1, des Datenschlüssel-Verschlüsselungs­ geräts 11 und der Magnetband-Steuervorrichtung 2, während der Dateneinleseverarbeitung von dem Magnetbandgerät 12, und zwar unter der Bedingung, wobei Funktionsvorgänge mit­ einander korrelieren.

Wie oben beschrieben, gemäß dem Datenverschlüsselungsver­ fahren und dem Datenverschlüsselungssystem dieser Ausfüh­ rungsform, wird die Verschlüsselung von aufzunehmenden/ab­ zuspielenden Daten auf/von einem Magnetbandmedium eines Magnetbandgeräts 12 durch den Verschlüsselungsadapter 5 und den Datenschlüsselspeicher 8 durchgeführt, die in der Magnetband-Steuervorrichtung 2 vorgesehen sind, in Abhän­ gigkeit eines gewünschten Algorithmus, der durch einen im Datenschlüsselspeicher 8 gesetzten Rohdatenschlüssel ge­ steuert wird. Infolgedessen ist es nicht notwendig, daß das übergeordnete System 1 an der schwierigen Verarbeitung der Ver-/Entschlüsselungsdaten teilnimmt, so daß ein An­ steigen der Belastung des übergeordneten Systems 1 durch die Geheimhaltungssicherheit der Daten vermieden werden kann.

Dadurch kann eine hochgradige Datensicherheit (Geheimhal­ tung) ohne eine Verminderung z. B. des Durchsatzes im über­ geordneten System 1 erreicht werden.

Weiterhin, da die Ver-/Entschlüsselung des Rohdatenschlüs­ sels, der für die Steuerung der Ver/Entschlüsselung der Daten des Magnetbandgeräts 2 verwendet wird, unabhängig in dem Datenschlüssel-Verschlüsselungsgerät 11, das mit dem übergeordneten System 1 verbunden ist, durchgeführt wird, ist es möglich, den Rohdatenschlüssel sicher zu handhaben, was zum Erhalten der Datensicherheit (Geheimhaltung) wich­ tig ist. Des weiteren wird eine sichere Handhabung des Rohdatenschlüssels durch die Anwendung einer noch kompli­ zierteren und hochgradigen Datenverarbeitung des Rohdaten­ schlüssels im Vergleich zur Datenverarbeitung der normalen Daten gewährleistet, ohne jede Möglichkeit der Durchsatz­ reduzierung des übergeordneten Systems 1, wodurch ein Dateiverschlüsselungssystem mit einem hohen Sicherheits­ grad und Geheimhaltungs-Sicherheitsleistung verwirklicht wird.

Weiterhin ist es möglich, da die Datenkompression vor der Datenverschlüsselung in der Magnetband-Steuervorrichtung 2 erfolgt, die Daten mit einer hohen Kompressionsrate zu komprimieren. Diese Kompressionsrate ist gleich der des Normalfalls, bevor die Datenredundanz durch Verschlüsse­ lung verlorengeht, so daß eine effiziente Verwendung des Magnetbandmediums des Magnetbandgeräts 12 durch die Daten­ kompression und eine hohe Datensicherheit (Geheimhaltung) möglich ist.

Durch die komplizierte Verschlüsselung des Rohdatenschlüs­ sels durch das Datenschlüssel-Verschlüsselungsgerät 11 kann der verschlüsselte Rohdatenschlüssel und die auf der Basis des Rohdatenschlüssels verschlüsselten Daten sicher auf ein und demselben Aufnahmemedium gespeichert werden.

Dadurch kann die Handhabung des Datenschlüssels sicher und einfach durchgeführt werden, z. B. wenn eine große Daten­ menge für eine lange Zeitperiode nach der Verschlüsselung gespeichert wird, wenn die verschlüsselten Daten durch Datenübermittlung und Datenempfang in mehreren spezifi­ zierten Informationsverarbeitungsvorrichtungen verwendet werden, usw.

Im vorangehenden wurde die Erfindung mit Bezug auf einige Ausführungsformen beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsformen beschränkt.

So ist z. B. die externe Speichereinrichtung nicht auf ein Magnetband-Subsystem beschränkt.

Ebenso ist die Konfiguration des Magnetband-Subsystems zur Durchführung der Datenverschlüsselung/-entschlüsselung nicht auf das in den vorangehenden Ausführungsformen Be­ schriebene beschränkt.

Im folgenden sind vorteilhafte Merkmale der Erfindung kurz zusammengefaßt. Das erfindungsgemäße Datenverschlüsse­ lungsverfahren eines Informationsverarbeitungssystems mit einem übergeordneten System und einer externen Speicher­ einrichtung, das die Übermittlung und den Empfang von Daten zwischen der Speichereinrichtung und dem übergeord­ neten System durchführt, besitzt die Eigenschaft, daß mindestens eine Verschlüsselung und eine Entschlüsselung der Daten in der externen Speichereinrichtung durch einen Algorithmus, der durch einen gewünschten Datenschlüssel gesteuert wird, erfolgt. Die Generierung, Verschlüsselung und Entschlüsselung des Datenschlüssels wird auf der über­ geordneten Systemseite durchgeführt. Infolgedessen ist es nicht nötig, daß das übergeordnete System an dem schwieri­ gen Prozeß der Datenverschlüsselung/-entschlüsselung teil­ nimmt, so daß die Arbeitslast des übergeordneten Systems für die Datensicherheit stark reduziert werden kann und die Geheimhaltung der in der externen Speichereinrichtung gespeicherten Daten, ohne den Durchsatz des gesamten Systems zu senken, gesichert ist.

Gemäß der Erfindung enthält das Dateiverschlüsselungssy­ stem ein übergeordnetes System, ein Verschlüsselungsgerät und eine externe Speichereinrichtung mit mindestens einer Verschlüsselungs- und Entschlüsselungsfunktion für Daten, die zwischen der Speichereinrichtung und dem übergeordne­ ten System übermittelt und empfangen werden. Durch die Verschlüsselungs- und Entschlüsselungsfunktionen, die in der externen Speichereinrichtung vorgesehen sind, wird eine Ver- und Entschlüsselung von Daten vollzogen, die zwischen der Speichereinrichtung und dem übergeordneten System übermittelt und empfangen werden und durch das Ver­ schlüsselungsgerät, das an das übergeordnete System ange­ schlossen ist, zur Verschlüsselung und Entschlüsselung eines in der externen Speichereinrichtung verwendeten Roh­ datenschlüssels ist es für das übergeordnete System nicht mehr notwendig, an dem schwierigen Ver- und Entschlüsseln von einer großen Datenmenge teilzunehmen, so daß die Ar­ beitslast des übergeordneten Systems bezüglich der Daten­ geheimhaltung stark reduziert werden kann und die Daten­ geheimhaltung der in der externen Speichereinrichtung ge­ speicherten Daten ohne eine Verminderung des Durchsatzes des gesamten Systems gesichert werden kann.

Weiterhin kann durch eine Umwandlung des Rohdatenschlüs­ sels in einen hochgradig komplizierten Code, durch das Verschlüsselungsgerät, das mit dem übergeordneten System verbunden ist, der Rohdatenschlüssel sicher gespeichert und die Geheimhaltungsleistung des gesamten Systems ver­ bessert werden, wobei der Rohdatenschlüssel für die Daten­ verschlüsselung und -entschlüsselung in der externen Spei­ chereinrichtung verwendet wird, was die Leistungsfähigkeit der Datengeheimhaltung beeinflußt.

Durch die Durchführung einer Datenkompression in der ex­ ternen Speichereinrichtung vor der Verschlüsselung der von dem übergeordneten System zugeführten Daten, d. h. bevor die Datenredundanz durch die Verschlüsselung verlorgenge­ gangen ist, kann eine große Datenmenge durch die effektive Datenkompression vermindert werden, auf die gleiche Weise wie wenn eine Verschlüsselung nicht durchgeführt worden wäre, so daß eine effektive Verwendung der externen Spei­ chereinrichtung durch die Datenkompression und die Sicher­ heit der Geheimhaltungseigenschaften der Daten miteinander in Einklang gebracht werden.

Dadurch, daß das Verschlüsselungsgerät auf Seiten des übergeordneten Systems die komplizierte hochgradige Ver­ schlüsselung des Datenschlüssels durchführt, können der verschlüsselte Datenschlüssel und die auf der Basis des Datenschlüssels verschlüsselten Daten in der externen Speichereinrichtung sicher und einfach auf demselben Auf­ nahmemedium gespeichert werden. Dadurch können der Daten­ schlüssel und die durch den Datenschlüssel verschlüsselten Daten sicher und einfach gehandhabt werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Datenverschlüsselung, insbesondere von Dateien eines Informationsverarbeitungssystems, mit einem hierarchisch übergeordneten System (1) und einer externen Speichereinrichtung (2, 12), das eine Datenübertragung und einen Datenempfang zwischen der externen Speichereinrich­ tung (2, 12) und dem übergeordneten System (1) durchführt, mit folgenden Schritten:

• - Durchführen mindestens einer Ver- und Entschlüsselung der Daten durch einen von einem gewünschten Datenschlüs­ sel gesteuerten Algorithmus in der externen Speicherein­ richtung (2, 12), und
• - Generierung, Verschlüsselung und Entschlüsselung des Datenschlüssels auf seiten des übergeordneten Systems (1).

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ver- und Entschlüsselung eines Rohdatenschlüssels durch ein Verschlüsselungsgerät (11) und eine Ver- und Ent­ schlüsselung der auf dem Rohdatenschlüssel basierenden Daten durch die externe Speichereinrichtung (2).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein unvollständiges Entschlüsseln des Rohdatenschlüssels während der Entschlüsselung des Rohdatenschlüssels im Ver­ schlüsselungsgerät (11), so daß der Rohdatenschlüssel durch eine Entschlüsselungsfunktion in der externen Spei­ chereinrichtung (2) aufbrechbar ist und eine endgültige Entschlüsselung des Rohdatenschlüssels in der externen Speichereinrichtung (2) durchgeführt werden kann.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, gekennzeichnet durch ein Verschlüsseln und Aufnehmen der von dem überge­ ordneten System (1) übertragenen Daten, wobei die Ver­ schlüsselung nach einer Datenkompression erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, gekennzeichnet durch eine Verschlüsselung des Datenschlüssel im Ent­ schlüsselungsgerät (11), wobei der verschlüsselte Daten­ schlüssel und die durch den Datenschlüssel verschlüsselten Daten auf dem gleichen Aufnahmemedium gespeichert werden.

6. Vorrichtung zur Datenverschlüsselung, insbesondere von Dateien eines Informationsverarbeitungssystems, umfassend:

• - ein hierarchisch übergeordnetes System (1),
• - ein Verschlüsselungsgerät (11), das mit dem übergeordne­ ten System (1) verbunden ist, und
• - eine externe Speichereinrichtung (2, 12) mit Mitteln (3-10) zum Durchführen mindestens einer Ver- und Ent­ schlüsselung von Daten, die zwischen dem übergeordneten System (1) und der externen Speichereinrichtung (2, 12) übertragen und empfangen werden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlüsselungsgerät (11) die Ver- und Entschlüs­ selung eines Rohdatenschlüssels und die Mittel (3-10) der externen Speichereinrichtung (2, 12) die Ver- und Ent­ schlüsselung der auf dem Rohdatenschlüssel basierenden Daten durchführen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verschlüsselungsgerät (11) eine unvoll­ ständige Entschlüsselung durchführt, während der Ent­ schlüsselung des Rohdatenschlüssels im Verschlüsselungsge­ rät (11), so daß der Rohdatenschlüssel durch eine Ent­ schlüsselungsfunktion der externen Speichereinrichtung (2, 12) entschlüsselt werden kann, die endgültige Entschlüsse­ lung des Rohdatenschlüssels erfolgt in der externen Spei­ chereinrichtung (2, 12).

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das übergeordnete System (1) Daten übermittelt, die verschlüsselt und aufgenommen werden, wobei die Verschlüsselung nach der Datenkompression er­ folgt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das übergeordnete System (1) einen durch das Verschlüsselungsgerät (11) verschlüsselten Daten­ schlüssel bereitstellt, der mit den durch den Datenschlüs­ sel verschlüsselten Daten auf demselben Aufnahmemedium ge­ speichert wird.