DE60020953T2

DE60020953T2 - Verfahren und vorrichtung zur effizienten längensteuerung eines schlüssels

Info

Publication number: DE60020953T2
Application number: DE60020953T
Authority: DE
Inventors: Joakim Persson; Ben Smeets; Mattias Hansson
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1999-04-26
Filing date: 2000-04-11
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2020-04-12
Also published as: WO2000065768A1; EP1171971B1; EP1171971A1; JP4668428B2; CN1282323C; JP2002543667A; AU4913000A; US6947560B1; BR0010029A; MY123139A; CN1332524C; AR023605A1; CO5300374A1; BR0010029B1; CN1558592A; CN1348646A; ATE298481T1; DE60020953D1

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verschlüsselung, und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines steuerbaren und sicheren Wegs zum Bestimmen eines Verschlüsselungsschlüssels zur Verwendung in einem Verschlüsselungsalgorithmus.
In Kommunikationssystemen werden Daten vor einer Übertragung oft verschlüsselt, um eine Privatheft und eine Datenunversehrheit bzw. Datenintegrität sicherzustellen. Die Verschlüsselung von Daten findet in einem Verschlüsselungsalgorithmus statt. Der Verschlüsselungsalgorithmus manipuliert oder codiert die Übertragungsdaten unter Verwendung von anderen Daten, mathematischen Operationen und/oder anderen Mitteln zum Durchführen einer solchen Verschlüsselung. Beispielsweise verwendet der Verschlüsselungsalgorithmus einen Datenparameter, der als Verschlüsselungsschlüssel bekannt ist, welcher hierin Variable K'_c genannt wird, bei seiner Initialisierungsprozedur. Der Verschlüsselungsschlüssel wird teilweise aus einem Verschlüsselungsschlüssel oder einem geheimen Schlüssel erzeugt, der hierin K_c genannt wird, wobei K_c sowohl der Empfangsvorrichtung als auch der Sendevorrichtung zum Verschlüsseln und zum Entschlüsseln der Daten bekannt ist.
Regierungen regeln Export-Kommunikationsteile und -vorrichtungen, die bei der Verschlüsselung und Übertragung von Daten verwendet werden, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, von Verschlüsselungs-Software und -Hardware. Solche Exportvorschriften unterscheiden sich zwischen verschiedenen Ländern. Insbesondere regeln Regierungen die maximale zulässige Schlüssellänge von Verschlüsselungsschlüsseln, die für die Vorrichtungen für den Export verfügbar sind. Die Anwender, die verschlüsselte Daten senden und empfangen, würden bevorzugten, den bestmöglichen, das heißt den längstmöglichen, Verschlüsselungsschlüssel zu verwenden, um die Sicherheit zu maximieren; jedoch sind diese Anwender durch Regierungsvorschriften bezüglich des Verschlüsselungsschlüssels beschränkt.
Es soll angenommen werden, dass eine aktuelle Technologie für Schlüssellängen des Verschlüsselungsschlüssels K_c sorgt, die zwischen 1 und 160 Bytes (8 und 1280 Bits) sind. Regierungen begrenzen typischerweise die maximal zulässige Verschlüsselungsschlüssellänge auf maximal 7 Bytes (56 Bits). Um über diese Verschlüsselungsschlüssellänge hinauszugehen, würde ein Hersteller eine Exportlizenz beantragen müssen. Kommunikationsvorrichtungen, wie z.B. zellulare Telefone, nutzen typischerweise die maximale Verschlüsselungsschlüssellänge, die für die bestimmte Vorrichtung unter den anwendbaren Exportvorschriften zugelassen ist. Die maximale Verschlüsselungsschlüssellänge sollte auf eine derartige Weise gespeichert werden, dass verhindert wird, dass Anwender den Parameter auf einfache Weise manipulieren, um eine Entsprechung zu Regierungsvorschriften sicherzustellen. Beispielsweise könnte dieser Parameter in einem NURLESE-Speicher (ROM) gespeichert werden. Jedoch ist es von einem Herstellungs-Standpunkt aus erwünscht, Kommunikationsvorrichtungen herzustellen, die in vielen unterschiedlichen Ländern funktionieren können, um dadurch eine Kundenanpassung zu vermeiden und einem Anwender zu erlauben, dieselbe Kommunikationsvorrichtung an unterschiedlichen geografischen Orten zu verwenden. Der Hersteller würde bevorzugen ein universelles Produkt mit einem standardisierten Verfahren einer Verschlüsselung herzustellen, die mit den unterschiedlichen Vorschriften übereinstimmt, die durch eine Vielfalt von Regierungen eingesetzt sind, und auch ein hohes Maß an Datensicherheit zur Verfügung stellt.
Gegenwärtig wird ein Verschlüsselungsschlüssel K'_c zusammen mit anderen öffentlichen Parametern, wie beispielsweise einem Mastertakt, bei der Initialisierung eines Verschlüsselungsschlüssels verwendet. Ein Verschlüsselungsschlüssel K'_c verwendet den Verschlüsselungsschlüssel K_c und eine öffentliche Zufallszahl, die RAND genannt wird, gemäß der folgen den Gleichung:
wobei für 1 1 ≤ L ≤ min {L^A _max, L^B _max} in Bytes gilt; und wobei RAND [L...15] die Bytes L bis 15 von RAND bezeichnet.
Für Beispielszwecke ist für die maximale verwendbare Verschlüsselungsschlüssellänge in Bytes L_max angenommen, dass sie 16 Bytes ist, obwohl andere Verschlüsselungsschlüssellängen verwendet werden könnten.
Wie es durch die obige Gleichung offenbart ist, wird der Verschlüsselungsschlüssel K'_c durch Anbringen einer Zufallszahl an das Ende des Verschlüsselungsschlüssels K_c erzeugt, um die gesamte Menge an verfügbaren Bytes für die Verschlüsselungsschlüssellänge zu vervollständigen, d.h. 16 Bytes in diesem Fall. Der Parameter L stellt die kleinere Verschlüsselungsschlüssellänge dar, die zwischen zwei Verschlüsselungsschlüssellängen L^A _max und L^B _max einer ersten Kommunikationsvorrichtung A und einer zweiten Kommunikationsvorrichtung B zugelassen ist, die unter unterschiedlichen Regierungsvorschriften hergestellt sind. Anders ausgedrückt ist die beim Berechnen des Verschlüsselungsschlüssels K'_c verwendete Verschlüsselungsschlüssellänge die kleinere der zwei Verschlüsselungsschlüssellängen, für die zugelassen ist, dass sie durch die erste und die zweite Kommunikationsvorrichtung A und B verwendet werden. Beide Vorrichtungen können verschlüsselte Kommunikationen mit der kleineren Schlüssellänge verwenden, aber nur eine Vorrichtung kann eine verschlüsselte Kommunikation mit der größeren Schlüssellänge verwenden.
Ein Problem bei der obigen Gleichung zum Erzeugen des Verschlüsselungsschlüssels K'_c besteht darin, dass es schwierig ist, sicherzustellen, dass die Hardware, die den Verschlüsselungsalgorithmus implementiert, nicht durch eine Software geändert wird, die die voreingestellten Werte von L_max unwirksam macht. Weiterhin kann der RAND-Parameter, der öffentlich ist, missbraucht werden, um eine effektive Schlüssellänge zu erreichen, die überhaupt nicht beschränkt ist, d.h. K'_c hat eine maximale Anzahl von effektiven Schlüsselbits.
Eine alternative Lösung besteht im Reduzieren des Raums, der für den Verschlüsselungsschlüssel K'_c vorgesehen ist, auf L Bytes im Speicher der Kommunikationsvorrichtung, um zu verhindern, dass die Software diese Länge ändert. Dies kann durch "Ausmaskieren" der gesamten Länge an verfügbaren Bytes minus L Bytes des Verschlüsselungsschlüssels K_c und durch Ignorieren der RAND erreicht werden. Beispielsweise würde in diesem Fall deshalb, weil für die maximale Verschlüsselungsschlüssellänge angenommen ist, dass sie 16 ist, 16 minus L Bytes "ausmaskiert" werden, oder anders ausgedrückt durch Nullen oder irgendeine andere feste Kette ersetzt werden. Der resultierende Verschlüsselungsschlüssel K'_c würde dann als K_c für die ersten L Bytes und aus Nullen oder irgendeiner anderen festen Kette für die nächsten 16 – L Bytes (128-8L Bits) bestehen.
Jedoch resultieren für kleine Bytewerte von L wenigstens zwei unerwünschte Konsequenzen aus dieser Lösung. Als Erstes vermischt der Verschlüsselungsalgorithmus während der Initialisierung des Verschlüsselungsalgorithmus den Verschlüsselungsschlüssel K'_c und bestimmt einen Startpunkt des Verschlüsselungsalgorithmus. Zum Erreichen einer starken Verschlüsselung würde es für die Vermischungsperiode aufgrund der "Nicht-Nicht-Zufälligkeit" der großen festen Kette in den 16 minus L Bytes, wobei L klein ist, verlängert zu werden. Da die Länge des "Zufalls"-Teils des Verschlüsselungsschlüssels kleiner wird, würde der Verschlüsselungsalgorithmus beim Bestimmen eines Startpunkts des Verschlüsselungsschlüssels zum Kompensieren der kleinen Länge von "Zufalls"-Bits, um eine bessere Verschlüsselung zu erreichen, idealerweise die Vermischungsperiode verlängern, oder eine Anzahl von Iterationen wird durchgeführt. Jedoch ist die Anzahl der Iterationen, die durchgeführt werden können, durch die strenge Zeitgabeanforderungseinstellung beim Schalten zwischen Senden/Empfangen begrenzt. Somit erzeugt dies ein Risiko einer schwachen Verschlüsselung.
Als Zweites würde eine nicht autorisierte Person, die versucht, die verschlüsselten Daten zu entschlüsseln, oder die einen "Verschlüsselungsangriff" durchführt, nur die ersten L Bytes des Verschlüsselungsschlüssels K_c betrachten oder analysieren müssen. Anderes ausgedrückt würde die nicht autorisierte Person nur die möglichen Kombinationen von Daten in L Bytes analysieren müssen, eher als die größere maximale nutzbare Verschlüsselungsschlüssellänge, in diesem Fall 16 Bytes, für kleine Werte von L. Dies erzeugt ein Risiko einer nicht autorisierten Entschlüsselung.
Verschiedene andere Dokumente beschreiben Techniken zum Manipulieren von Schlüsselsequenzen, die zu Verschlüsselungstechniken gehören. Beispielsweise beschreibt das US-Patent Nr. 5,278,905 von McNair Techniken für eine Schlüsselsequenzerzeugung, die zu einer Prozessorausnutzung passt, z.B. durch Zeitmultiplexen der Erzeugung und der Speicherung der Schlüsselsequenz mit dem Verschlüsselungsprozess selbst. Gleichermaßen beschreibt WO 97/05720 eine Technik zum Erzeugen eines Schlüssels, wobei der Verteilungsraum des kryptografischen Schlüssels zuerst reduziert wird, dann ein Schlüssel durch Erhöhen bzw. Vergrößern des Verteilungsraums des reduzierten Raumschlüssels erzeugt wird. Der Schlüssel mit Reduziertem-Vergrößertem-Raum wird dann zum Verschlüsseln von Information verwendet. Leute, die die verschlüsselte Information empfangen, die die spezifischen Verteilungsreduzierungs- und -erweiterungsprozeduren kennen, werden die empfangene Information mit einem stark reduzierten Arbeitsfaktor entschlüsseln können, und zwar aufgrund der Art, auf welche der Schlüssel erzeugt ist. Jedoch löst keines dieser Dokumente die oben in Zusammenhang mit der Anzahl von Startpunkten im Verschlüsselungsalgorithmus beschriebenen Probleme.
Allgemein empfängt ein guter Verschlüsselungsalgorithmus als seine Eingabe einen von beispielsweise 2^8L möglichen Startpunkten in einem binären System. Wo L 16 Bytes ist, würde ein guter Verschlüsselungsalgorithmus 2¹²⁸ mögliche Startpunkte in einem binären System empfangen. Jede der möglichen Kombinationen der 8L K'_c-Bits würde einen Startpunkt aus den 2^8L Startpunkten definieren. Eine nicht autorisierte Person, die versucht, verschlüsselte Daten zu entschlüsseln, würde bis zu 2^8L möglichen Kombinationen versuchen müssen, um dies durchzuführen. Weniger Startpunkte sind verfügbar, wo Regierungsvorschriften die Schlüssellänge beschränkt haben. Wenn beispielsweise eine Regierung eine Verschlüsselungsschlüssellänge auf ein Maximum von 5 Bytes (40 Bits) beschränkt, würde ein Verschlüsselungsalgorithmus eine reduzierte Anzahl von Startpunkten haben, das heißt 2⁴⁰ Startpunkte. Darüber hinaus beschränkt dann, wenn man den Raum oder den Speicher betrachtet, der zum Speichern aller möglicher 2^8L Startpunkte verfügbar ist, eine aktuelle Technologie typischerweise den gesamten verfügbaren Speicher auf einen spezifischen Bereich des Speichers zum Speichern der reduzierten Anzahl von Startpunkten und verwendet den übrigen Teil des Speichers nicht. Die übrigen Positionen sind konstant. Somit würde eine nicht autorisierte Person, die versucht, verschlüsselte Daten zu entschlüsseln, nur 2⁴⁰ Startpunkte analysieren müssen und die nicht autorisierte Person würde wissen, wo solche Startpunkte wo im Speicher angeordnet sind.
Zusammenfassung
Demgemäß ist zum Überwinden der oben angegebenen Probleme gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Kommunikationsvorrichtung zum Berechnen eines Verschlüsselungsschlüssels K'_c durch Manipulieren eines Verschlüsselungsschlüssels K_c zur Verwendung in einem Verschlüsselungsalgorithmus zur Verfügung gestellt, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: ein Speicherelement zum Speichern von einem oder mehreren Polynomen; eine Vielzahl von Schaltelementen, die jeweils einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang und einen Ausgang haben, wobei die ersten Eingänge der Schaltelemente mit dem Speicherelement verbunden sind; eine Vielzahl von Verzögerungselementen, die jeweils einen Eingang und einen Ausgang haben, wobei der Ausgang von einem der Verzögerungselemente mit den zweiten Eingängen der Schaltelemente verbunden ist; und wobei eine Vielzahl von Additionsfunktionen, die jeweils einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang und einen Ausgang haben, wobei die Ausgänge von jeder von allen außer einem der Verzögerungselemente mit einem entsprechenden ersten Eingang von einer der Vielzahl von Additionsfunktionen verbunden ist, die Ausgänge von jedem von allen außer einem der Schaltelemente mit einem entsprechenden zweiten Eingang von einer der Vielzahl von Additionsfunktionen verbunden sind, und die Eingänge von jedem von allen außer einem der Verzögerungselemente mit einem entsprechenden Ausgang der Vielzahl von Additionsfunktionen verbunden sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Verfügung gestellt, das durch eine Kommunikationsvorrichtung zum Berechnen eines Verschlüsselungsschlüssels K'_c(x) durchgeführt wird, um Daten zu verschlüsseln, welches Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Erhalten eines Verschlüsselungsschlüssels K_c(x); Bestimmen einer maximalen Verschlüsselungsschlüssellänge L; Bestimmen einer maximalen nutzbaren Verschlüsselungsschlüssellänge L_max Erhalten eines Polynoms g₁(x), Erhalten eines Polynoms g₂(x) zum Spreizen von Startpunkten des Verschlüsselungsschlüssels K'_c(x); und Berechnen des Verschlüsselungsschlüssels K'_c(x), wobei K'_c(x) = g₂ ^(L)(x)[K_c(x) mod g1^(L)(x)].
Zusätzlich stellt die vorliegende Erfindung eine Schnittstelle zwischen dem Generator des Verschlüsselungsschlüssels K_c in einem Kommunikationssystem und der Verschlüsselungsvorrichtung, die den Verschlüsselungsschlüssel beim Verschlüsseln von Daten verwendet, zur Verfügung. Die Schnittstelle liefert eine steuerbare und sichere Art zum Begrenzen der Schlüssellänge, um mit der durch Regierungsvorschriften eingestellten effektiven Schlüssellänge übereinzustimmen, indem sie eine Additions- oder Modulusfunktion bei der Berechnung des Verschlüsselungsschlüssels K'_c enthält.
Darüber hinaus sorgt die vorliegende Erfindung für eine Kommunikation zwischen zwei Vorrichtungen, die durch unterschiedliche Regierungen geregelt sind, die unterschiedliche maximale Verschlüsselungsschlüssellängen einstellen.
Weiterhin sorgt die vorliegende Erfindung für einen Verschlüsselungsschlüssel K'_c, wobei die "Zufälligkeit" über alle mögliche Kombinationen von Startpunkten für eine Eingabe in den Verschlüsselungsalgorithmus der Verschlüsselungsvorrichtung ausgebreitet ist.
Die obigen und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in einer Form durch eine Kommunikationsvorrichtung zum Bestimmen eines Verschlüsselungsschlüssels zur Verwendung bei einem Verschlüsselungsalgorithmus ausgeführt. Die Kommunikationsvorrichtung weist ein Speicherelement zum Speichern von einem oder mehreren Polynomen auf; eine Vielzahl von Schaltelementen, die jeweils einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang und einen Ausgang haben, wobei die ersten Eingänge des Schaltelements mit dem Speicherelement verbunden sind; eine Vielzahl von Verzögerungselementen, die jeweils einen Eingang und einen Ausgang haben, wobei der Ausgang eines Verzögerungselements mit den zweiten Eingängen des Schaltelements verbunden ist; und eine Vielzahl von Additions- oder Modulo-Funktionen, die jeweils einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang und einen Ausgang haben, wobei die ersten Modulo-Eingänge mit allen außer einem der Verzögerungselementausgänge verbunden sind, wobei die zweiten Modulo-Eingänge mit allen außer einem der Ausgänge des Schaltelements verbunden sind und wobei die Modulo-Ausgänge mit allen außer einem der Eingänge des Verzögerungselements verbunden sind. Die Verzögerungselemente können in der Form eines Schieberegisters sein.
Die obigen und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden auch in einer weiteren Form durch ein Verfahren zum Berechnen eines Verschlüsselungsschlüssels K'_c(x) zur Verwendung in einem Verschlüsselungsalgorithmus ausgeführt. Das Verfahren weist die Schritte zum Erhalten eines Verschlüsselungsschlüssels K'_c(x); zum Bestimmen einer maximalen Verschlüsselungsschlüssellänge L; zum Bestimmen einer maximalen verfügbaren Verschlüsselungsschlüssellänge L_max; zum Erhalten eines Polynoms g₁(x), wobei das höchste Ausmaß gleich L_max ist; zum Erhalten eines Polynoms g₂(x); zum Spreizen von Startpunkten des Verschlüsselungsschlüssels K'_c(x); und zum Berechnen des Verschlüsselungsschlüssels K'_c(x), wobei K'_c(x) = g₂ ^(L)(x)[K_c(x) mod g₁ ^(L)(x)].
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein vollständigeres Verstehen der vorliegenden Erfindung kann durch Bezugnahme auf die detaillierte Beschreibung und die Ansprüche abgeleitet werden, wenn sie in Zusammenhang mit den Figuren betrachtet werden, wobei:
1 zwei mobile Kommunikationsvorrichtungen, die Daten senden und empfangen, gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein Schema zum Berechnen eines Verschlüsselungsschlüssels K'_c gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ein Schieberegister gemäß dem Schema der 2 zu unterschiedlichen Zeitintervallen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
4 ein Blockdiagramm eines Verfahrens zum Berechnen eines Verschlüsselungsschlüssels K'_c gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der folgenden Beschreibung werden zu Zwecken einer Erklärung und nicht einer Beschränkung spezifische Details aufgezeigt, wie beispielsweise bestimmte Schaltungen, Schaltungskomponenten, Techniken, etc., um ein sorgfältiges Verständnis für die vorliegende Erfindung zur Verfügung zu stellen. Jedoch wird es einem Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich werden, dass die vorliegende Erfindung in anderen Ausführungsbeispielen ausgeführt werden kann, die von diesen spezifischen Details abweichen. In anderen Fällen sind detaillierte Beschreibungen von wohlbekannten Verfahren, Vorrichtungen und Schaltungen weggelassen, um die Beschreibung der vorliegenden Erfindung nicht zu verdunkeln.
Zum Sicherstellen einer Entsprechung mit einer vorgeschriebenen Schlüssellänge und zum Verbessern der Verschlüsselung einer Datenübertragung zwischen zwei oder mehreren Vorrichtungen wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verschlüsselungsschlüssel K'_c gemäß der folgenden Formel bestimmt oder berechnet und in einen Verschlüsselungsalgorithmus eingegeben. K'c(x) = g2 (L)(x)[Kc(x) mod g1 (L)(x)] (Gl. 2)wobei:
L die maximale beschränkte Verschlüsselungsschlüssellänge in Bytes ist und
1 ≤ L ≤ min {L^A _max, L^B _max} und deg(g₁(x)) + deg(g₂(x)) ≤ wL für alle L Bytes gilt, wobei w eine Wortlänge in Bits ist.
Der Verschlüsselungsschlüssel K'_c ist oben für beispielhafte Zwecke in Ausdrücken eines Polynomausdrucks geschrieben.
Wie es in Gl. 2 offenbart ist, basiert die Verschlüsselungsschlüssel K'_c teilweise auf dem Verschlüsselungsschlüssel K_c. Der Verschlüsselungsschlüssel K_c kann auf irgendeine geeignete Weise erhalten werden, die nicht bekannt ist oder später entdeckt wird. Beispielsweise kann der Verschlüsselungsschlüssel K_c unabhängig zu einer Vorrichtung A und einer Vorrichtung B von einer dritten Vorrichtung kommuniziert werden, um eine Verschlüsselung und eine Entschlüsselung zu ermöglichen. Alternativ dazu kann die Vorrichtung A einen Verschlüsselungsschlüssel K_c gespeichert haben und kann diesen zur Vorrichtung B kommunizieren. Es soll angenommen sein, dass die aktuelle Technologie zulässt, dass eine Verschlüsselungsschlüssellänge zwischen 1 und 160 Bytes (8 und 1280 Bits) bezüglich der Länge ist. Jedoch haben die Regierungen, von welchen die Vorrichtung A und die Vorrichtung B exportiert werden, der maximalen Länge des Verschlüsselungsschlüssels bestimmte Beschränkungen auferlegt. Beispielsweise soll angenommen sein, dass die Vorrichtung A mit einer maximalen Schlüssellänge von 5 Bytes (40 Bits) kommunizieren kann und die Vorrichtung B mit einer maximalen Schlüssellänge von 7 Bytes (56 Bits) kommunizieren kann. Wenn einmal bestimmt ist, dass die Vorrichtung A wünscht, Daten zur Vorrichtung B zu senden, "handeln" die Vorrichtung A und die Vorrichtung B eine akzeptierbare maximale Schlüssellänge L "aus", mit welcher sie beide kommunizieren können. Insbesondere werden die Vorrichtung A und die Vorrichtung B Daten zu und voneinander senden und empfangen, die eine jeweilige maximale Schlüssellänge der Vorrichtung spezifizieren. Bei diesem Beispiel werden deshalb, weil L^A _max 40 Bits ist und L^B _max 56 Bits ist, die Vorrichtungen "übereinstimmen", mit einer maximalen Verschlüsselungsschlüssellänge L von der kleineren Schlüssellänge oder 40 Bits zu kommunizieren.
Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung die maximal mögliche Schlüssellänge auf das Minimum der maximalen Schlüssellängen zwischen den Vorrichtungen A und B beschränkt. Die Schlüssellängenbeschränkung ist in der Verschlüsselung durch die Additions- oder Modulo-Funktion und die Auswahl des Polynoms g₁(x) implementiert.
Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann g₁(x) als das folgende Polynom dargestellt werden:
wobei w gleich einer Wortlänge ist und L gleich einer Anzahl von Worten eines Verschlüsselungsschlüssels ist.
Das Polynom g₁(x) wird so erzeugt, dass das höchste Ausmaß des Polynoms dasjenige der maximal zulässigen Schlüssellänge in Bits sein wird. Beispielsweise dann, wenn die Wortlänge 8 Bits ist und die Anzahl von Worten 5 ist, wird das höchste Maß des Polynoms g₁(x) 40 sein. Somit könnte das Polynom g₁(x) beispielsweise wie folgt sein: g1(x) = Ax40 + Bx39 + Cx38 + ... + Dx + E, A ≠ 0 (Gl. 4 )
Die Additions- oder Modulo-Operation stellt sicher, dass die Schlüssellänge wL Bits ist, da das maximale Ausmaß des Rests Eins weniger als das höchste Maß bzw. als der höchste Grad des Nenners nicht übersteigen kann. Bei diesem Beispiel wird die Berechnung der Operation K_c(x) mod g₁ ^(L)(x) ein Ergebnis ergeben, bei welchem der höchste Grad, der möglich ist, Eins weniger als 40, d.h. 39, ist. Das Ergebnis hat 40 Bits, die mit der maximalen zulässigen Schlüssellänge übereinstimmen.
Auf das Polynom g₁(x) kann beispielsweise von einer Tabelle aus zugegriffen werden, die ein geeignetes Polynom g₁(x) für ein gegebenes L identifiziert. Diese Tabelle ist vorzugsweise in der Hardware angeordnet, so dass die verfügbaren Polynome g₁(x) sicher sind. Die Polynome g₁(x) sind somit vor einer Beeinflussung geschützt, um eine Entsprechung mit Regierungsvorschriften sicherzustellen. Es wird erkannt werden, dass eine Tabelle eine Art zum Speichern oder zum Erhalten der Polynome g₁(x) ist, aber dass andere Arten, die im Stand der Technik bekannt sind, auch verwendet werden können.
Wie es oben diskutiert ist, empfängt ein guter Verschlüsselungsalgorithmus als seine Eingabe einen von 2^8L möglichen Startpunkten in einem binären System, wobei L die maximal mögliche Verschlüsselungsschlüssellänge in Bytes ist. Jede der möglichen Kombinationen der 8L K'_c Bits würde einen Startpunkt aus den 2^8L Startpunkten definieren. Eine nicht autorisierte Person, die versucht, verschlüsselte Daten zu entschlüsseln, würde bis zu 2^8L möglichen Kombinationen versuchen müssen, um dies durchzuführen.
Beispielsweise dann, wenn L gleich 16 Bytes ist, empfängt ein guter Verschlüsselungsalgorithmus als seine Eingabe einen von 2¹²⁸ möglichen Startpunkten in einem binären System. Jede der möglichen Kombinationen der 128 K'_c Bits würde einem Startpunkt aus den 2¹²⁸ Startpunkten definieren. Eine nicht autorisierte Person, die versucht, verschlüsselte Daten zu entschlüsseln, würde bis zu 2¹²⁸ möglichen Kombinationen versuchen müssen, um dies durchzuführen.
Bei dem obigen Beispiel mit der Vorrichtung A und der Vorrichtung B würde ein Verschlüsselungsalgorithmus aufgrund des kleineren Werts von L eine reduzierte Anzahl von Startpunkten haben, das heißt 2⁴⁰ Startpunkte. Eine gegenwärtige Technologie beschränkt typischerweise den gesamten verfügbaren Speicher (in diesem Fall 2⁴⁰ mögliche Startpunkte auf einen spezifischen Bereich des Speichers zum Speichern der reduzierten Anzahl von Startpunkten und verwendet den übrigen Teil des Speichers nicht. Die übrigen Positionen sind konstant. Somit würde bei diesem Beispiel unter der gegenwärtigen Technologie eine nicht autorisierte Person, die versucht, verschlüsselte Daten zu entschlüsseln, nur 2⁴⁰ Startpunkte analysieren müssen, und die nicht autorisierte Person würde wissen, wo solche Startpunkte wo im Speicher angeordnet sind.
Anders ausgedrückt würde dann, wenn der Verschlüsselungsschlüssel K'_c(x), der nur aus K_c(x) mod g₁ ^(L)(x) resultierte, K'_c(x) in einem spezifischen Teil eines Speichers gemäß einer gegenwärtigen Technologie gespeichert sein. Die anderen Bits würden Null order irgendeine andere feste Kette sein. Die Startpunkte würden dann in einer spezifischen Untergruppe von allen möglichen Startpunkten angeordnet sein. Zum Erhöhen der Stärke der Verschlüsselung ist es jedoch von Vorteil, die Startpunkte über alle möglichen Bits ausgebreitet bzw. gespreizt zu haben.
Eine Hamming-Distanz ist ein Wert, der die Anzahl von unterschiedlichen Bits in zwei Datenketten berücksichtigt. Je größer die Hamming-Distanz unter den möglichen Startpunkten ist, um so besser ist die Verschlüsselung. Wenn die Startpunkte immer in einer spezifischen Untergruppe von Positionen angeordnet sind, wird die Hamming-Distanz und somit die Verschlüsselung, schlecht sein. Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung, wodurch die Startpunkte eher auf eine effektivere Weise ausgebreitet bzw. gespreizt werden, als dass sie auf eine spezifische Untergruppe von Bits begrenzt werden, so dass die minimale Distanz zwischen den Startpunkten größer wird.
Dieses Konzept eines Vergrößerns des Abstands bzw. der Distanz oder eines "Spreizens" ist im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise verwendet eine Fehlerkorrekturcodierung dieses Konzept für eine andere Anwendung. Somit wird zum Ausspreizen der Startpunkte über den möglichen Bitbereich das Ergebnis der Operation K_c(x) mod g₁ ^(L)(x) mit einem Polynom g₂(x) multipliziert, wobei ein beispielhaftes Polynom g₂(x) wie folgt ist:
wobei w gleich einer Wortlänge ist, L gleich einer Anzahl von Worten des Verschlüsselungsschlüssels ist und L_max gleich einer maximalen Anzahl von Worten ist, die im Verschlüsselungsschlüssel nutzbar sind.
Die Multiplikation von g₂(x) mit dem Ergebnis von K_c(x) mod g₁ ^(L)(x) wird das Ergebnis von K_c(x) mod g₁ ^(L)(x) über den gesamten Bitbereich "spreizen". Das geeignete Polynom g₂(x) wird basierend auf einem gegebenen L ausgewählt werden, wie es gegenwärtig im Stand der Technik bekannt ist. Das bedeutet, dass für unterschiedliche Schlüssellängen L unterschiedliche Koeffizienten des Polynoms g₂(x) ausgewählt werden, um erwünschte Hamming-Distanzen effektiver zu erreichen. Für kleine Werte von L könnte eine Gruppe von Koeffizienten gewünschte Hamming-Distanzen erreichen, während für große Werte von L eine andere Gruppe von Koeffizienten geeigneter sein würde, um erwünschte Hamming-Distanzen zu erreichen. Im binären Fall kann g₂(x) als ein Generatorpolynom eines BCH-Fehlerkorrekturcodes gefunden werden. Die Polynome g₂(x) können entweder in einer Tabelle gespeichert werden, die sich auf geeignete Polynome g₂(x) für ein gegebenes L bezieht. Diese Tabelle kann dieselbe Tabelle sein, in welcher g₁(x) gespeichert ist, oder eine andere Tabelle. Die Polynome g₂(x) können in einer Hardware oder in einer Software der Verschlüsselungsvorrichtung gespeichert sein. Es wird erkannt werden, dass eine Tabelle eine Art zum Speichern von wiederzugewinnenden Polynomen g₂(x) ist, dass aber andere Arten, die im Stand der Technik bekannt sind, auch verwendet werden können. Alternativ können die Polynome g₂(x) aus einem Speicher bei irgendeiner anderen Stelle erhalten werden, d.h. nicht innerhalb der Verschlüsselungsvorrichtung angeordnet.
K'_c(x) resultiert aus dieser Multiplikation. K'_c(x) ist eine Eingabe zu einem Verschlüsselungsalgorithmus zur Verwendung beim Verschlüsseln von Daten.
1 zeigt mobile Kommunikationsvorrichtungen 100, 102, die Daten voneinander senden und empfangen, gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtungen 100, 102 können irgendeine Art einer hart verdrahteten oder einer drahtlosen Vorrichtung sein, einschließlich, ohne eine Beschränkung, eines zellularen Telefons oder eines Computers.
2 zeigt eine detaillierte Ansicht der Kommunikationsvorrichtung 200. Die Kommunikationsvorrichtung 200 enthält ein Speicherelement 202, eine Vielzahl von Schaltelementen, wie beispielsweise UND-Gatter 204, eine Vielzahl von Verzögerungselementen 206 und eine Vielzahl von Additions- oder Modulo-Funktionen 208.
Das Speicherelement 202 speichert ein Polynom g₁(x). Das Speicherelement 202 kann eine Nachschautabelle oder irgendeine andere Anordnung von gespeicherter Information sein. Das Speicherelement 202 kann auch ein Polynom g₂(x) speichern. Alternativ kann g₂(x) bei irgendeiner anderen Stelle innerhalb der Kommunikationsvorrichtung 200 gespeichert sein oder kann von irgendeiner anderen Stelle extern dazu, aber zugreifbar darauf, der Kommunikationsvorrichtung 200 erhalten werden. Für beispielhafte Zwecke wird das Speicherelement 202 hierin derart beschrieben, dass es sowohl g₁(x) als auch g₂(x) speichert. Die Funktionen g₁(x) und g₂(x) sind Polynome mit spezifizierten Koeffizienten, z.B. denjenigen, die oben beschrieben sind.
Die Schaltelemente oder UND-Gatter 204 haben jeweils einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang und einen Ausgang. Das Speicherelement 202 ist mit den ersten Eingängen der UND-Gatter 204 verbunden. Jedes Verzögerungselement 206 hat einen Eingang und einen Ausgang. Die Verzögerungselemente 206 können als Schieberegister implementiert sein. Der Ausgang von einem der UND-Gatter 204a ist mit dem Eingang eines ersten Verzögerungselements 206a verbunden. Die Modulo-Funktionen 208 haben jeweils einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang und einen Ausgang. Die Ausgänge der übrigen UND-Gatter 204 sind mit ersten Eingängen der Modulo-Funktionen 208 verbunden. Die Ausgänge von allen Verzögerungselementen 206, außer für ein letztes Verzögerungselement 206b, sind mit den zweiten Eingängen der Modulo-Funktionen 208 verbunden. Der Ausgang des letzten Verzögerungselements 206b ist mit dem zweiten Eingang der UND-Gatter 204 verbunden. Die Ausgänge der Modulo-Funktionen 208 sind mit den Eingängen aller Verzögerungselemente 206 außer dem ersten Verzögerungselement 206a verbunden.
Für beispielhafte Zwecke soll ein binäres Schema der Einfachheit halber angenommen sein; jedoch werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass die vorliegende Erfindung gleichermaßen auf andere Symboldarstellungen anwendbar ist.
Anfänglich werden die Kommunikationsvorrichtungen 100, 102, wie sie in 1 gezeigt sind, zwischen sich selbst "verhandeln" oder "kommunizieren", um die maximale Verschlüsselungsschlüssellänge L zu bestimmen, die beide Vorrichtungen 100, 102 verwenden können, um zu kommunizieren, wie es oben diskutiert ist. Die Vorrichtungen 100, 102 könnten beispielsweise eine jeweilige maximale Verschlüsselungsschlüssellänge für jede Vorrichtung austauschen. Die Vorrichtungen 100, 102 "stimmen" dann über eine maximale Verschlüsselungsschlüssellänge L "überein", indem die kleinere der zwei Verschlüsselungsschlüssellängen ausgewählt wird, die für jede Vorrichtung erforderlich sind, wenn sich die Verschlüsselungsschlüssellängen L unterscheiden.
Nimmt man wieder Bezug auf 2, ist der erste Eingang der UND-Gatter 204 das binäre Polynom g₁(x) vom Speicherelement 202. Die ersten Koeffizienten w(L_max-L) sind Null und die letzten Koeffizienten wL können Zahlen von Nicht-Null sein. In diesem Fall ist w gleich der Wortlänge für alle w ≥ 1, ist L gleich der "ausgehandelten" Anzahl von Worten des Verschlüsselungsschlüssels für alle L ≥ 1, ist L_max gleich der maximalen Anzahl von nutzbaren Worten im Verschlüsselungsschlüssel für alle L_max ≥ 1. Der zweite Eingang der UND-Gatter 204 wird auf Null initialisiert. Somit ist der Ausgang der UND-Gatter 204 für jedes Gatter entsprechend den ersten w(L_max-L) Bits Null. Für die letzten wL Bits sind die Ausgänge der UND-Gatter 204 eine Funktion der Koeffizienten des Polynoms g₁(x) für jedes Gatter entsprechend den letzten Koeffizienten wL. Wenn der Koeffizient für g₁(x) 0 ist, wird sich das UND-Gatter 204 öffnen. Gegensätzlich dazu wird sich das UND-Gatter 204 dann schließen, wenn der Koeffizient für g₁(x) 1 ist.
Die Verzögerungselemente 206 werden mit den Koeffizienten des Verschlüsselungsschlüssels K_c(x) initialisiert (wie es im Schieberegister 306a der 3 gezeigt ist). Diese Koeffizienten sowie die Ausgänge der UND-Gatter 204 werden in Exklusiv-Oder-Funktionen 208 eingegeben. (Dies gilt für den binären Fall. In Fällen, die andere als binär sind, werden diese Koeffizienten in eine andere geeignete Additionsfunktion eingegeben.) Die anfänglichen Eingänge der UND-Gatter 204 sind eine Kette von Nullen und der Koeffizienten g₁(x), wie es oben beschrieben ist. Die Ausgänge der Exklusiv-Oder-Funktionen 208 werden in alle UND-Gatter 206 eingegeben, außer für das erste UND-Gatter 206a. Der Ausgang des letzten Verzögerungselements 206b wird in die zweiten Eingänge von allen UND-Gattern 204 rückgekoppelt. Dieser Prozess wird dann wiederholt, wenn die Daten verschoben werden, und zwar gemäß verfügbaren Zyklen, Taktimpulsen oder anderen Zeitgabemechanismen.
Der Verschlüsselungsschlüssel K_c(x) ist anfangs in den Verzögerungselementen 206 (oder einem Register, wie es bei 306a in 3 gezeigt ist) angeordnet. Wie es oben beschrieben ist, werden Berechnungen unter Verwendung des Verschlüsselungsschlüssels K_c(x) durchgeführt. Der Verschlüsselungsschlüssel K_c(x) wird aus den Verzögerungselementen 206 herausgeschoben. Der Ausgang des letzten Verzögerungselements 206b wird in die UND-Gatter 204 bei denjenigen Positionen eingegeben, wo die UND-Gatter 204 geschlossen sind. Nach der Beendigung von w(L_max-L) Verschiebungen enthalten die Verzögerungselemente 206 das Ergebnis der Exklusiv-Oder-Funktion K_c(x) mod g₁ ^(L)(x) in den letzten wL Räumen (wie es im Schieberegister 306b in 3 gezeigt ist. Wie es oben angegeben ist, stellt diese Berechnung sicher, dass die maximale Schlüssellänge des Verschlüsselungsschlüssels K_c(x) die Regierungsvorschriften für die maximale zugelassene Schlüssellänge nicht übersteigt.
Nach der Beendigung von w(L_max-L) Verschiebungen wird g₂(x) in die UND-Gatter 204 eingegeben. Gegensätzlich zu g₁(x) ist g₂(x) ein Polynom, bei welchem die ersten w(L_max-L) Koeffizienten Zahlen von Nicht-Null sein können und die letzten wL Koeffizienten Nullen sind. Der obige Prozess dauert für wL weitere Verschiebungen an. Die aus den Exklusiv-Oder-Funktionen resultierenden wL Bits sind nun über dem Bereich "gespreizt" worden. Das Ergebnis in den Verzögerungselementen 206 (wie es im Schieberegister 210c in 3 gezeigt ist) ist ein Verschlüsselungsschlüssel K'_c(x), der dann in einen geeigneten Verschlüsselungsalgorithmus zum Verschlüsseln von Daten eingegeben werden kann.
Für beispielhafte Zwecke soll angenommen sein, dass w gleich 8 ist, L gleich 5 ist und L_max gleich 16 ist. Der Einfachheit halber soll wieder ein binäres Schema angenommen sein.
Nimmt man wieder Bezug auf 2, ist die erste Eingabe für die UND-Gatter 204 das binäre Polynom g₁(x) vom Speicherelement 202. Die ersten w(L_max-L) oder 88 Koeffizienten sind Null und die letzten wL oder 40 Koeffizienten können Zahlen von Nicht-Null sein. Die zweiten Eingänge der UND-Gatter 204 werden auf Null initialisiert. Somit ist der Ausgang der UND-Gatter 204 für jedes Gatter entsprechend den ersten 88 Bits Null. Für die letzten 40 Bits sind die Ausgänge der UND-Gatter 204 eine Funktion der Koeffizienten des Polynoms g₁(x) für jedes Gatter entsprechend den letzten 40 Bits. Wenn der Koeffizient für g₁(x) 0 ist, wird sich das UND-Gatter öffnen. Gegensätzlich dazu wird sich das UND-Gatter schließen, wenn der Koeffizient für g₁(x) 1 ist.
Die Verzögerungselemente 206 werden mit den Koeffizienten des Verschlüsselungsschlüssels K'_c(x) initialisiert. Diese Koeffizienten sowie die Ausgaben der UND-Gatter 204 werden in Exklusiv-Oder-Funktionen 208 eingegeben. (Die anfänglichen Eingänge der UND-Gatter 204 sind eine Kette von Nullen und der Koeffizienten von g₁(x), wie es oben beschrieben ist). Die Ausgaben der Exklusiv-Oder-Funktionen 208 werden in alle UND-Gatter 206 eingegeben, außer für das erste UND-Gatter 206a. Die Ausgabe des letzten Verzögerungselements 206b wird in die UND-Gatter 204 bei denjenigen Positionen eingegeben, wo die UND-Gatter 204 geschlossen sind. Dieser Prozess wird dann wiederholt, wenn Daten verschoben werden.
Der Verschlüsselungsschlüssel K_c(x) ist anfänglich in 128 Verzögerungselementen 206 (oder in einem 128-Bit-Schieberegister, wie es bei 306a in 3 gezeigt ist) angeordnet. Wie es oben beschrieben ist, werden Berechnungen unter Verwendung des Verschlüsselungsschlüssels K_c(x) durchgeführt. Der Verschlüsselungsschlüssel K_c(x) wird aus dem Verzögerungselement 206 nach außen geschoben. Die Ausgabe des letzten Verzögerungselements 206b wird in die UND-Gatter 204 eingegeben. Nach der Beendigung von 128-40 oder 88 Verschiebungen enthalten die Verzögerungselemente das Ergebnis der Exklusiv-Oder-Funktion K_c(x) mod g₁ ^(L)(x) in den letzten 40 Räumen.
Die Koeffizienten von g₂(x) werden dann in die UND-Gatter 204 eingegeben. Der obige Prozess dauert für 40 weitere Verschiebungen oder eine Gesamtheit von 128 Verschiebungen an. Die aus der Exklusiv-Oder-Funktion resultierenden 40 Bits sind nun über den Bereich "gespreizt" worden. Das Ergebnis in den Verzögerungselementen 206 (oder im Schieberegister 206c, wie es in 3 gezeigt ist) ist ein Verschlüsselungsschlüssel K'_c(x), welcher dann in einen geeigneten Verschlüsselungsalgorithmus zum Verschlüsseln von Daten eingegeben werden kann.
4 zeigt ein Blockdiagramm eines Verfahrens 400 zum Berechnen des Verschlüsselungsschlüssels K'_c, um Daten gemäß der vorliegenden Erfindung zu verschlüsseln. Das Verfahren 400 enthält den Schritt zum Erhalten eines Verschlüsselungsschlüssels K_c(x) 402. Wie es oben beschrieben ist, kann der Verschlüsselungsschlüssel K_c(x) auf irgendeine Anzahl von Wegen erhalten werden, die im Stand der Technik bekannt sind. Als Nächstes wird der Schritt zum Bestimmen einer maximalen Verschlüsselungsschlüssellänge L durchgeführt, 404. Die maximale Schlüssellänge ist typischerweise ein Wert in Bytes. Die Vorrichtungen, die zu kommunizieren wünschen, werden bezüglich der maximalen Verschlüsselungsschlüssellänge, mit welcher jede Vorrichtung kommunizieren kann, Information austauschen oder "verhandeln". Typischerweise wird die maximale Schlüssellänge auf die größte ausgehandelte verfügbare Schlüssellänge eingestellt werden, mit welcher beide Vorrichtungen kommunizieren können. Dann wird dann Polynom g₁(x) gemäß dem Schritt 406 erhalten. Dann wird das Polynom g₁(x) mit dem Verschlüsselungsschlüssel K_c(x) gemäß der Funktion K_x(x) mod g₁(x) mathematisch manipuliert, um ein erstes Ergebnis zu erreichen. Dann wird ein Polynom g₂(x) gemäß einem Schritt 408 erhalten. Der Schritt 408 spreizt die Startpunkte oder vergrößert die Hamming-Distanz des Verschlüsselungsschlüssels K'_c(x). Ein geeignetes Polynom g₂(x) wird basierend auf den Ergebnissen des Schritts 404 ausgewählt. Schließlich kann der Verschlüsselungsschlüssel K'_c(x) gemäß dem Schritt 410 berechnet werden, wobei K'_c(x) = g₂ ^(L)(x)[K_x(x) mod g₁ ^(L)(x)] gilt.
Die vorliegende Erfindung ist oben unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben worden. Jedoch werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise wird, obwohl die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung beschreibt, bei welchen die maximale Verschlüsselungsschlüssellänge L 5 Bytes ist und die maximale nutzbare Verschlüsselungsschlüssellänge L_max 16 Bytes ist, es erkannt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht so auf diese Längen beschränkt ist. Zusätzlich wird es auch erkannt werden, dass die Daten, die gesendet und empfangen werden, nicht auf irgendeinen bestimmten Typ von Daten beschränkt sind. Sie können Sprachdaten, geschriebene Daten oder andere Daten bilden. Sie können binär sein, ASCII oder irgendeine andere Form von Daten. Zusätzlich können die Daten über irgendwelche Medien, die nun bekannt sind, übertragen werden, wie beispielsweise Drähte oder Luftwellen oder später entdeckte.

Claims

Kommunikationsvorrichtung (200) zum Berechnen eines Verschlüsselungsschlüssels K'_c durch Manipulieren eines Verschlüsselungsschlüssels K_c zur Verwendung in einem Verschlüsselungsalgorithmus, wobei die Vorrichtung (200) folgendes aufweist: ein Speicherelement (202) zum Speichern von einem oder mehreren Polynomen; eine Vielzahl von Schaltelementen (204), die jeweils einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang und einen Ausgang haben, wobei die ersten Eingänge der Schaltelemente (204) mit dem Speicherelement (202) verbunden sind; eine Vielzahl von Verzögerungselementen (206), die jeweils einen Eingang und einen Ausgang haben, wobei der Ausgang von einem der Verzögerungselemente (206) mit den zweiten Eingängen der Schaltelemente verbunden ist; und dadurch gekennzeichnet, dass sie folgendes aufweist: eine Vielzahl von Additionsfunktionen (208), die jeweils einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang und einen Ausgang haben, wobei: die Ausgänge von jedem von allen außer einem der Verzögerungselemente (206) mit einem entsprechenden ersten Eingang von einer der Vielzahl von Additionsfunktionen (208) verbunden sind, die Ausgänge von jedem von allen außer einem der Schaltelemente (204) mit einem entsprechenden zweiten Eingang von einer der Vielzahl von Additionsfunktionen (208) verbunden sind, und die Eingänge von jedem von allen außer einem der Verzögerungselemente (206) mit einem entsprechenden Ausgang der Vielzahl von Additionsfunktionen (208) verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schaltelemente (204) UND-Gatter sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Speicherelement ein Polynom g₁(x) speichert, wobei folgendes gilt:
und wobei w eine Wortlänge ist und L eine Anzahl von Worten des Verschlüsselungsschlüssels ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Speicherelement ein Polynom g₂(x) speichert, wobei folgendes gilt:
und wobei w eine Wortlänge ist, L eine Anzahl von Worten im Verschlüsselungsschlüssel ist und L_max die maximale Anzahl von nutzbaren Worten im Verschlüsselungsschlüssel K'_c ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Verzögerungselemente anfangs mit dem Verschlüsselungsschlüssel K_c(x) geladen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Polynom g₁(x) erste w(L_max-L) Koeffizienten gleich einer festen Kette hat.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Polynom g₂(x) letzte wL Koeffizienten gleich einer festen Kette hat.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die letzten wL Bits der Verzögerungselemente nach w(L_max-L) Verschiebungen ein Ergebnis von K_c(x) mod g₁(x) speichern.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Verzögerungselemente nach zusätzlichen wL Verschiebungen den Verschlüsselungsschlüssel K'_c speichern.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verzögerungselemente ein Schieberegister sind.
Verfahren, das durch eine Kommunikationsvorrichtung durchgeführt wird, zum Berechnen eines Verschlüsselungsschlüssels K'_c(x), um Daten zu verschlüsseln, welches Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Erhalten (402) eines Verschlüsselungsschlüssels K_c(x); Bestimmen (404) einer maximalen Verschlüsselungsschlüssellänge L; Bestimmen einer maximalen nutzbaren Verschlüsselungsschlüssellänge L_max; Erhalten (406) eines Polynoms g₁(x), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Erhalten (408) eines Polynoms g₂(x) zum Spreizen von Anfangspunkten des Verschlüsselungsschlüssels K'_c(x); und Berechnen (410) des Verschlüsselungsschlüssels K'_c(x), wobei K'_c(x) = g₂ ^(L)(x)[K_c(x) mod g₁ ^(L)(x)] gilt.
Verfahren nach Anspruch 11, das weiterhin den folgenden Schritt aufweist: Auswählen des Polynoms g₂(x) basierend auf L.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei folgendes gilt:
und wobei ein höchster Grad des Polynoms g₁(x) gleich wL ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei folgendes gilt:
Verfahren nach Anspruch 14, wobei erste w(L_max-L) Koeffizienten von g₁(x) gleich einer festen Kette sind.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei letzte wL Koeffizienten von g₂(x) gleich einer festen Kette sind.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Berechnungsschritt unter Verwendung einer Vielzahl von UND-Gattern, die jeweils einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang und einen Ausgang haben, einer Vielzahl von Verzögerungselementen und einer Vielzahl von Additionsfunktionen durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Initialisieren der Verzögerungselemente mit dem Verschlüsselungsschlüssel K_c(x); Initialisieren der ersten Eingänge der UND-Gatter zu den g₁(x)-Polynomkoeffizienten; und Initialisieren der zweiten Eingänge der UND-Gatter zu Null.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Verzögerungselemente ein Schieberegister sind.
System zum Kommunizieren von verschlüsselten Daten zwischen zwei Kommunikationsvorrichtungen, das folgendes aufweist: eine erste Kommunikationsvorrichtung (100) mit einer ersten Verschlüsselungsschlüssellänge L^A _max; und eine zweite Kommunikationsvorrichtung (102) mit einer zweiten Verschlüsselungsschlüssellänge L^B _max; und eine Einrichtung zum Bestimmen einer maximalen Verschlüsselungsschlüssellänge L, wobei 1 ≤ L ≤ min {L^A _max, L^B _max} gilt, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kommunikationsvorrichtung eine Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1 aufweist.
System nach Anspruch 20, wobei die Verzögerungselemente anfangs mit dem Verschlüsselungsschlüssel K_c(x) geladen sind.
System nach Anspruch 20, wobei die Einrichtung zum Erhalten von Polynomen g₁(x) und g₂(x) ein Wiedergewinnen der Polynome aus einem Speicherelement enthält, das innerhalb der ersten Kommunikationsvorrichtung enthalten ist.
System nach Anspruch 22, wobei folgendes gilt:
System nach Anspruch 23, wobei folgendes gilt:
System nach Anspruch 24, wobei die letzten wL Bits der Verzögerungselemente nach w(L_max-L) Verschiebungen die Ergebnisse von K_c(x) mod g₁(x) speichern.
System nach Anspruch 25, wobei die Verzögerungselemente nach zusätzlichen wL Verschiebungen den Verschlüsselungsschlüssel K'_c(x) speichern.
System nach Anspruch 20, wobei die Verzögerungselemente ein Schieberegister sind.