DE68921730T2 - Pseudozufallsreihengenerator. - Google Patents

Pseudozufallsreihengenerator.

Info

Publication number
DE68921730T2
DE68921730T2 DE68921730T DE68921730T DE68921730T2 DE 68921730 T2 DE68921730 T2 DE 68921730T2 DE 68921730 T DE68921730 T DE 68921730T DE 68921730 T DE68921730 T DE 68921730T DE 68921730 T2 DE68921730 T2 DE 68921730T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
register
arrangement according
output
registers
bits
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE68921730T
Other languages
English (en)
Other versions
DE68921730D1 (de
Inventor
Patrick Antoine
Jean-Jacques Quisquater
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philips Electronics NV filed Critical Philips Electronics NV
Application granted granted Critical
Publication of DE68921730D1 publication Critical patent/DE68921730D1/de
Publication of DE68921730T2 publication Critical patent/DE68921730T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00Television systems
    • H04N7/16Analogue secrecy systems; Analogue subscription systems
    • H04N7/167Systems rendering the television signal unintelligible and subsequently intelligible
    • H04N7/1675Providing digital key or authorisation information for generation or regeneration of the scrambling sequence
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F7/58Random or pseudo-random number generators
    • G06F7/582Pseudo-random number generators
    • G06F7/584Pseudo-random number generators using finite field arithmetic, e.g. using a linear feedback shift register
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/06Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols the encryption apparatus using shift registers or memories for block-wise or stream coding, e.g. DES systems or RC4; Hash functions; Pseudorandom sequence generators
    • H04L9/065Encryption by serially and continuously modifying data stream elements, e.g. stream cipher systems, RC4, SEAL or A5/3
    • H04L9/0656Pseudorandom key sequence combined element-for-element with data sequence, e.g. one-time-pad [OTP] or Vernam's cipher
    • H04L9/0662Pseudorandom key sequence combined element-for-element with data sequence, e.g. one-time-pad [OTP] or Vernam's cipher with particular pseudorandom sequence generator
    • H04L9/0668Pseudorandom key sequence combined element-for-element with data sequence, e.g. one-time-pad [OTP] or Vernam's cipher with particular pseudorandom sequence generator producing a non-linear pseudorandom sequence
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2207/00Indexing scheme relating to methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F2207/58Indexing scheme relating to groups G06F7/58 - G06F7/588
    • G06F2207/581Generating an LFSR sequence, e.g. an m-sequence; sequence may be generated without LFSR, e.g. using Galois Field arithmetic
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2207/00Indexing scheme relating to methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F2207/58Indexing scheme relating to groups G06F7/58 - G06F7/588
    • G06F2207/582Parallel finite field implementation, i.e. at least partially parallel implementation of finite field arithmetic, generating several new bits or trits per step, e.g. using a GF multiplier
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L2209/00Additional information or applications relating to cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communication H04L9/00
    • H04L2209/12Details relating to cryptographic hardware or logic circuitry
    • H04L2209/125Parallelization or pipelining, e.g. for accelerating processing of cryptographic operations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
  • Complex Calculations (AREA)
  • Two-Way Televisions, Distribution Of Moving Picture Or The Like (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Pseudozufallsreihengenerator mit zwei als Grundregister bezeichneten Schieberegistern, die mit Multiplikatoren versehen sind, wobei die Verschiebungen durch die Impulse eines Taktgebers gesteuert werden und die Register, deren Anfangsinhalt durch einen internen Schlüssel vorherbestimmt wird, miteinander verschaltet sind, das heißt, daß eine Verbindung zwischen dem Ausgang des einen und dem Eingang des anderen und umgekehrt besteht, wobei in eine dieser Verbindungen ein Modifikatorelement zwischengeschaltet ist.
  • Eine derartige Anordnung ist aus EP-A-0 119 972 bekannt. Die in diesem Dokument beschriebene Anordnung umfaßt mehrere Registerpaare, deren Ausgänge in einer logischen Schaltung verknüpft sind. Bei jedem Paar sind die Register miteinander verschaltet, wobei in die Schleife ein Modifikatorelement in Form eines Umschalters zwischengeschaltet ist, der dazu dient, daß entweder das Hauptregister mit sich selbst oder aber über das zweite Register verschaltet wird. Außerdem ist das zweite Register dadurch "gestört", daß es die Taktimpulse stoßweise in Abhängigkeit vom Zählen der Bits am Ausgang empfängt.
  • Außerdem sind in anderen Dokumenten gleichartige Verfahren beschrieben. Das Dokument FR-A-1,532,396 beschreibt eine Anordnung mit zwei einfachen Schieberegistern, das heißt solchen ohne Multiplikatoren, die jeweils mit logischen Modifikatorelementen in einer Schleife, die von ihrem Ausgang zu ihrem Eingang geht, versehen sind, wobei der Ausgang eines Registers in dieser Schleife auf ein Modifikatorelement des anderen Registers einwirkt. Das Dokument EP-A-0 246 714 beschreibt die bekannte Anordnung, die die Grundlage der in den D2-MAC- und Eurocrypt- Normen verwendeten Verschlüsselung bildet und zwei mit Multiplikatoren versehene Register umfaßt, die keinerlei Verbindung untereinander haben und deren Ausgänge miteinander gemultiplext werden, so daß man eine Pseudozufallsreihe erhält.
  • Größere Probleme auf dem Gebiet von Pseudozufallsgeneratoren (Abkürzung PZG) sind:
  • - Die Beobachtbarkeit kann geringer sein. Darunter ist zu verstehen, daß es schwierig sein kann, durch Beobachtung der Ausgangssignale herauszufinden, wie der PZG funktioniert. Im Falle eines linearen Generators des Grads n genügt es, zwei aufeinanderfolgende Elemente 2n-1 einer Reihe zu beobachten, um den Generator vollständig zu charakterisieren. Bei nichtlinearen Generatoren müssen wesentlich mehr Elemente beobachtet werden.
  • - Man kann versuchen, die Struktur des PZG durch eine Echtzeit-Rechnersimulation von Multiplikator-Polynomen, ihrer Verknüpfungen und Verbindungen herauszufinden, indem man der Reihe nach unterschiedliche Strukturen ausprobiert. Diese Simulation muß ausreichend lang sein, damit sie nicht in die Praxis umgesetzt werden kann. Jedoch darf die eigentliche Anordnung nicht zu kompliziert in der Ausführung sein. Auch hier ist ein nichtlinearer Generator schwieriger zu simulieren.
  • - Die erhaltenen Reihen müssen ausreichend zufällig sein, das heißt, daß sie denselben Gesetzen wie eine wirkliche Zufallsreihe (wo beispielsweise der statistische Anteil von Bits mit 1 und mit 0 50% beträgt), gehorchen. Andererseits muß der Zyklus, das heißt die Zeit, vor der man nicht wieder eine identische Reihe findet (unter der Annahme, daß man die Inhalte nicht neu setzt), ausreichend lang sein. Bei linearen Generatoren kann die Zeit maximal und konstant sein, und die Reihen sind statistisch zufällig. Dagegen ist die Dauer eines Zyklus bei Nichtlinearitäten variabel, und es besteht die Möglichkeit einer Entartung, die zum Auftreten zu kurzer Zyklen und/oder von statistisch nicht zufälligen Reihen führt.
  • Die Erfindung hat zur Aufgabe, einen Pseudozufallsreihengenerator zu schaffen, der einen optimalen Kompromiß zwischen den gegensätzlichen Vorteilen linearer und nichtlinearer Generatoren darstellt. Sie verwendet lineare Generatoren, die durch nichtlineare Operatoren abgewandelt sind, die so gesteuert werden, daß sie nur zu einer geringen Entartung und auch nicht zu statistisch nicht zufälligen Eigenschaften führen.
  • Zu diesem Zweck ist in der erfindungsgemäßen Anordnung, die in den Ansprüchen festgelegt ist, das Modifikatorelement ein Gatter, das Nullen in mindestens einen Teil der Schleife einschleusen kann und das von einem Signal gesteuert wird, das von einem mit sich selbst verschalteten und von den ersten zwei Registern unabhängigen Schieberegister ausgegeben wird. Vorteilhafterweise umfaßt die Anordnung zwei von den ersten beiden unabhängige Register, und das Gatter ist ein UND-Gatter, das von einem Signal eines ODER-Gatters gesteuert wird, dessen Eingängen Bits von einem der beiden unabhängigen Register zugeführt werden.
  • Darüber hinaus wird die Komplexität noch gesteigert, ohne daß eine spürbare Entartung stattfindet, wenn jeweils eines der unabhängigen Register durch das andere modifiziert wird und wenn außerdem diese Modifikation durch Zwischenschalten mindestens eines nichtlinearen Elements, insbesondere eines Flipflop-Zählers, erfolgt.
  • Ein zweites wichtiges Merkmal der Anordnung ist, daß mindestens eines der beiden Grundregister durch Einführen von Bits aus einer Quelle außerhalb des zu modifizierenden Registers linear modifiziert wird. Man erschwert so die Beobachtung und behält dennoch die Vorteile linearer Generatoren bei.
  • Jedes Modifikator-Bit kann vorteilhafterweise aus einem UND-Gatter stammen, dessen Eingängen Bits aus zwei verschiedenen unabhängigen Registern zugeführt werden.
  • Vorteilhafterweise sind diese beiden unabhängigen Register die gleichen wie die, die das Modifikatorelement der Schleife der Grundregister steuern.
  • Während in der im Dokument EP-A-0 119 972 beschriebenen Anordnung die Pseudozufallsreihe sich aus einer logischen Verknüpfung von Bits mehrerer Registerpaare ergibt, erfolgt die Ausgabe der Pseudozufallsreihe parallel, indem gleichzeitig mehrere Bits aus verschiedenen Stufen eines der Grund-Schieberegister genommen werden. Man erhält somit eine sehr hohe Leistung, obwohl insgesamt nur vier Register verwendet werden.
  • Die Leistungen werden noch dadurch gesteigert, daß die Ausgangs-Bits anhand von Bits, die von einem oder mehreren unabhängigen Registern ausgegeben werden, linear modifiziert werden. Dies bietet den Vorteil, eine mögliche Analyse durch Korrelation aufgrund der Beobachtung der Ausgänge sehr zu erschweren.
  • Darüber hinaus wird auf dem Weg mindestens eines von dem oder den unabhängigen Registern ausgegebenen Bits vorteilhafterweise ein nichtlineares Element zwischengeschaltet.
  • Wenn die Anordnung zum Verschlüsseln einer Fernsehsendung verwendet wird, wird während bestimmter Zeiten, zu denen keine Zuführung von Codes erforderlich ist, ein Taktgeber mit einer höheren Frequenz angelegt, wodurch dann der Ausgang der Reihe maskiert wird, und die Zeit, während der dieser höherfrequente Taktgeber angelegt wird, wird ebenfalls pseudozufällig bestimmt. Dies bietet den Vorteil, daß die Anzahl der Taktimpulse wesentlich höher ist als die Zähl der beobachtbaren Ausgänge, wodurch die Beobachtbarkeit aufeinanderfolgender Zustände im umgekehrten Verhältnis abnimmt.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
  • Die einzige Figur zeigt ein Schaltbild der gesamten Anordnung.
  • Die Anordnung findet in einem verschlüsselten Fernsehsystem Anwendung, um ein pseudozufälliges Wort mit 8 Bits zu erzeugen, das beispielsweise eine Trennstelle in einer Bildzeile festlegt. Folglich sind für jede Zeile 8 Bits erforderlich, das heißt alle 64 Mikrosekunden. Gegenüber dem in der D2MAC-Paket-Norm vorgesehenen System, das einen Taktgeber mit der achtfachen Zeilenfrequenz umfaßt und pro Zeile 8 Bits seriell liefert, liefert das vorliegende System 8 Bits parallel und arbeitet - zumindest während der Zeiten, wo die Lieferung von Codes erforderlich ist - mit einem Taktgeber, der nur einen einzigen Impuls pro Zeile liefert. Im Unterschied zu dem im Dokument EP-A-0 119 972 beschriebenen System, wo die Taktimpulse semizufällig durch Gatter unterbrochen werden können, werden beim vorliegenden System alle Element gemeinsam und gleichmäßig vom Taktgeber aktiviert; daher ist es überflüssig, dieses in der Figur darzustellen.
  • Die Pseudozufallsfrequenzgeneratoren basieren auf der Verwendung von Schieberegistern mit einer Schleifenverbindung, die ein an die Reihenfolge des Ausgangs zu den zwischengeschalteten Modifikatorelementen gebundenes Bit jedesmal zwischen zwei Stufen des Registers zurückführt. Derartige Anordnungen können aus Multiplikatorregistern bestehen, wobei auf die mathematische Analogie Bezug genommen wird, nach der diese Register die Multiplikation einer Bitfolge seriell am Eingang mit einem Polynom durchführen.
  • Alle Register der vorliegenden Anordnung sind zu Beginn mit Wörtern geladen, die mittels eines Algorithmus erzeugt werden, der von einem internen Schlüssel stammt, welcher mit einer vom Sender übertragenen Ziffer verbunden ist. Dies ist jedoch nicht Bestandteil der Erfindung.
  • Die Anordnung basiert auf einem Multiplikatorregister 1, das als Grundregister bezeichnet wird und aus dem die Pseudozufallsreihe entnommen wird. Das entsprechende Polynom hat einen relativ hohen Grad, zum Beispiel im Bereich von 40 bis 70; der Grundzyklus ist also relativ lang. Dieses Register ist mit linearen, zwischen die Registerstufen geschalteten Modifikatoren ausgeführt (für den Speicher gibt es eine Variante, bei der die Modifikatoren in einem Rückführanschluß angeordnet sind). Unter "linearen Modifikatoren" versteht man, daß das Modifikatorbit auf ein in die Schleife integriertes Element aufgeschaltet wird, das eine Addition modulo 2 (Exklusiv ODER) ausführt.
  • Ein zweites Register 3 ist vorgesehen. Es wird als zweites Grundregister bezeichnet, weil es mit dem ersten gekoppelt ist. Dieses Register ist ebenfalls mit einem Multiplikator mit zwischen bestimmte Stufen geschalteten linearen Modifikatoren versehen. Es kann einen wesentlichen niedrigeren Grad haben, beispielsweise im Bereich von 5 bis 20.
  • Während jedes dieser zwei Register auf übliche Weise mit sich selbst verschaltet ist, ist der Rückführanschluß bei beiden ausgeschaltet, und das andere Register wird eingeschaltet. So wird der Ausgang 2 des Registers 3 mit dem Eingang 26 des Registers 1 und der Ausgang 4 des letzteren mit dem Eingang 27 des Registers 3 verbunden. Außerdem wird der Ausgang 2 dem Eingang 26 über ein UND-Gatter 5 mit zwei Eingängen zugeführt, das Nullen in den in der Figur rechts dargestellten Teil der Schleife einschleusen kann.
  • Der zweite Eingang des UND-Gatters wird von einem Signal gesteuert, das von zwei von den beiden ersten Registern unabhängigen Schieberegistern 33,34 ausgegeben wird.
  • Diese beiden Register 33 und 34 sind jeweils mit sich selbst verschaltet, wobei der Ausgang 20 des Registers 33 zu seinem Eingang 7 und der Ausgang 9 des Registers 34 ebenso zu seinem Eingang 14 geschlossen ist.
  • Die Register 33 und 34 haben beispielsweise niedrigere Grade als die des Grundpolynoms und liegen nahe beieinander im Bereich von 25 bis 35.
  • Am Ausgang 9 des Registers 34 ist ein Flipflop-Zähler 10 angeschlossen, der ein nichtlineares Element darstellt. Man bezeichnet hier als Flipflop einen Zähler, dessen Ausgang seinen Zustand ändert (Kippeffekt), wenn eine festgelegte Zahl von Bits von 1 an seinem Eingang gezählt wurde. Alle Flipflop-Zähler der Anordnung sind von Beginn an eingeschaltet. Der Ausgang des Flipflops 10 wird mit dem Ausgang 20 des Registers 33 in einem "Exklusiv ODER"-Gatter verknüpft, dessen Ausgang an den Eingang 7 des Registers 33 angelegt wird. Eine symmetrische Anordnung erhält man durch den Flipflop-Zähler 11 zwischen dem Ausgang 20 des Registers 33 und dem Eingang 14 des Registers 34. So modifizieren sich die beiden Register 33 und 34 gegenseitig, und die Zähler stören von Zeit zu Zeit die Reihe. Ist der Zähler ein Zähler des Typs n, so erhält man im Mittel alle 2n Takte eine Invertierung der zukünftigen Bits der Reihe. Die Zähler 10 und 11 haben ungleiche und niedrige Zählwerte, beispielsweise zwischen 4 und 12.
  • Darüber hinaus ist in den Eingang eines der Zähler, hier des Zählers 11, ein Inverter 35 geschaltet. Dieser dient dazu, daß einer der Zähler jeweils 0 und der andere 1 zählt, um eine mögliche Selbstsperrung zu verhindern: sind zuviele Nullen vorhanden, kippt der Zähler 11 und ändert die Abfolge der Reihe.
  • Der zweite Eingang des UND-Gatters 5, das zwischen die Grundregister 3 und 1 geschaltet ist, ist mit dem Ausgang eines ODER-Gatters 8 verbunden. Ein Eingang dieses Gatters 8 ist mit dem Eingang 7 des Registers 33 verbunden, und der andere Eingang ist mit dem Ausgang 9 des Registers 34 verbunden. Natürlich können sie ebensogut als Variante mit irgendeiner anderen Stufe dieser Register verbunden sein, ohne daß sich dadurch das Funktionsprinzip wesentlich verändert.
  • An den Eingängen des ODER-Gatters 8 stehen Reihen an, in denen die 1 und die 0 gleich wahrscheinlich sind. Aufgrund der ODER-Funktion sind die Bits am Ausgang des Gatters 8 zu drei Vierteln 1 (statistisch). Aufgrund dieser Tatsache ist das UND-Gatter 5 im Mittel nur während eines Viertels der Zeit geschlossen; auf diese Weise sind die Reihen wenig modifiziert, und man läuft daher nicht Gefahr, lange Reihen von Nullen zu erhalten.
  • Ein Element 28, das eine Zahl liefert, die man durch Zählen von Fernseh- Einzelbildern erhält, gibt Bits aus, die in den Kern des Registers 3 geladen werden und auf die lineare Modifikatoren (ohne Abbildung) einwirken; die daraus resultierende Modifikation dient dazu, zu verhindern, daß das Ausgangssignal periodisch das gleiche ist, wenn man periodisch den gleichen Anfangsschlüssel wieder eingibt.
  • Das Register 1 wird ebenfalls modifiziert, aber auf komplexere Weise. Das Register umfaßt fünf lineare Modifikatoren (die nicht abgebildet sind, um die Figur nicht zu komplizieren, da ihre Anordnung bekannt ist), denen jeweils ein Modifikatorbit von einem UND-Gatter 21 bis 25 zugeführt wird.
  • Zwischen den Aufschaltpunkten liegt eine bestimmte Zahl von Registerstufen. Die Punkte, an denen die Modifikatorbits aufgeschaltet werden, sind so angeordnet, daß sich dazwischen Registerblocks befinden, deren Grade verschieden und soweit wie möglich zueinander prim sind. Wenn beispielsweise das normale Register den Grad 67 hat, kann zwischen dem Ausgang 4 und dem Aufschaltpunkt für das aus dem Gatter 21 austretende Bit ein Block des Grads 19, danach ein Block des Grads 13 zwischen den Anlegepunkten der Gatter 21 und 22, danach ein Block des Grads 11 zwischen den Anlegepunkten der Gatter 22 und 23, ein Block des Grads 7 zwischen den Anlegepunkten der Gatter 23 und 24 und ein Block des Grads 17 zwischen den Anlegepunkten der Gatter 24 und 25 vorgesehen werden, wobei der Ausgang des Gatters 25 selbst direkt an den Eingang des Registers angelegt wird.
  • Die Summe der Grade der Teilblocks, 19 + 13 + 7 + 11 + 17, ist gleich 67, was in diesem Fall der Grad des Registers ist. Die Grade der Blocks sind alle unterschiedlich und zueinander prim. Andere Grade des Registers, für die man keine Werte finden konnte, die alle zueinander prim sind, können dennoch nicht a priori ausgeschlossen werden.
  • Jedes der UND-Gatter 21 bis 25 hat zwei Eingänge. Bei jedem Gatter ist einer der Eingänge mit einem Zwischenausgang des Registers 33 und der andere mit einem Zwischenausgang des Registers 34 verbunden. Als Zwischenausgang wird eine Verzweigung zwischen zwei Stufen im Inneren (nicht abgebildet) eines Registers bezeichnet. Auf viele Ein- oder Ausgänge der Register wird nicht einzeln Bezug genommen, um die Figur nicht zu komplizieren, wobei Pfeile ausreichen, um anzuzeigen, ob es sich um Ausgänge oder um Eingänge handelt.
  • Im vorliegenden Fall werden aus folgendem Grund vorzugsweise UND- Gatter gewählt: mit am Eingang gleich wahrscheinlichen Reihen von 1 und 0 gibt jedes der UND-Gatter 21 bis 25 nur für ein Viertel der Bits (statistisch) 1 aus. Da fünf Modifikatoren vorhanden sind, hat man 5/4 Modifikationsmöglichkeiten, das heißt beinahe eine Möglichkeit pro Takt.
  • Vorzugsweise sind die Eingänge eines Gatters mit Zwischenausgängen sehr unterschiedlicher Rangzahl im Register 33 und 34 verbunden. Beispielsweise kann ein Gatter mit dem Ausgang der Rangzahl 5 des Registers 33 und dem Ausgang der Rangzahl 26 des Registers 34 verbunden sein. Natürlich gibt es eine sehr große Zahl von gleichwertigen Möglichkeiten, und daher ist es nicht nötig, für jedes UND-Gatter anzugeben, mit welcher Rangzahl von Registern es verbunden ist. Die Zwischenausgänge sind vorzugsweise nicht äquidistant.
  • Die zwei Register 33, 34 können folglich die beiden Register 3, 1 auf mehrere Arten beeinflussen. Hingegen gibt es keinerlei Rückverbindung von den Registern 3, 1 zu den Registern 33, 34. Diese sind also unabhängig von den Grundregistern.
  • Im Register 1 sind fünf Zwischenausgänge 15 bis 19 vorgesehen, die eine Pseudozufallsreihe von fünf Bits parallel ausgeben.
  • Wie bereits erwähnt, wären acht Bits wünschenswert. Es sind hier aber nur fünf Ausgänge vorhanden. Die Analyse durch Korrelation wäre einfacher, wenn man über eine größere Zahl von Anschlüssen verfügen würde, die gewissermaßen ein "Einstiegsschacht" in das Register sind. Daher entnimmt man nur fünf Bits und erweitert sie danach auf acht. Diese Erweiterung ist nicht Bestandteil der Erfindung.
  • Die Entnahmepunkte der Pseudozufallsreihe, die mit den Anschlüssen 15 bis 19 verbunden sind, einerseits und die Aufschaltpunkte der Modifikatorbits, die mit den Ausgängen der Gatter 21 bis 25 verbunden sind, andererseits sind versetzt angeordnet; das heißt, wenn man die Blocks, deren Grade zueinander prim sind - wie weiter oben beschrieben -, betrachtet, liefert jeder eines der Ausgangssignale, das zwischen zwei seiner Stufen abgenommen wurde.
  • Eine letzte Schutzmaßnahme, um die Beobachtbarkeit noch weiter zu verringern, besteht darin, die aus dem Register 1 entnommene Reihe linear durch die an den Zwischenausgängen der zwei unabhängigen Register 33, 34 entnommenen Bits zu modifizieren. Hierzu werden an den fünf Anschlüssen 15 bis 19 lineare Modifikatoren, das heißt "Exklusiv-ODER"-Gatter, die jeweils von einem Ausgang des Registers gesteuert werden, aufgeschaltet. Diese Modifikatoren sind durch ein eingekreistes +- Zeichen gekennzeichnet. Eine Modifikatorengruppe 32 ist dem Register 34 und eine Gruppe 30 dem Register 33 zugeordnet. Die hier verwendeten Zwischenausgänge der Register 33, 34 sind nicht die gleichen wie die mit den Gattern 21 bis 25 verbundenen. Diese beiden Gruppen von Ausgängen können beispielsweise ebenfalls versetzt angeordnet sein.
  • Außerdem ist in jeden Ausgangsanschluß des Registers ein Flipflop-Zähler 12 oder 13 geschaltet. All diejenigen, die demselben Register zugeordnet sind, haben vorzugsweise verschiedene und zueinander prime Zählwerte wie zum Beispiel 2, 5, 7, 9, 13 oder 3, 5, 7, 11, 13 usw. Jeder Zählerausgang steuert vier Gatter und modifiziert daher vier von den fünf Anschlüssen 15-19. Jedesmal ist der nicht modifizierte Anschluß ein anderer: beispielsweise modifiziert beim Register 34 der in der Figur ganz links dargesteflte erste Ausgang nicht den Anschluß 15, der zweite Ausgang nicht den Anschluß 16 usw., der fünfte Ausgang ganz rechts nicht den Anschluß 19. Folglich ist die Modifikation linear.
  • Während bestimmter Zeiten, wenn keine Codes erforderlich sind, beispielsweise während der Bildrückläufe, wird ein höherfrequenter Taktgeber angelegt. Diesen Taktgeber (ohne Abbildung) kann man beispielsweise durch Multiplikation der Zeilenfrequenz mittels eines Phasenregelkreis-Oszillators erhalten.
  • Die Ausgänge sind während der Bildrückläufe maskiert, um die Beobachtung der Reihe während dieser Zeiten zu verhindern.
  • Um die Anlegedauer des höherfrequenten Taktgebers zu bestimmen, setzt man einen Rückwärtszähler mit einer Pseudozufallszähl. Diese erhält man durch Entnahme einiger Bits aus dem PZG. Danach zählt der Rückwärtszähler mit der Taktfrequenz rückwärts bis Null, woraufhin der höherfrequente Taktgeber abgeschaltet wird und man auf den Beginn des Bilds wartet, um es mit dem Zeilenfrequenz-Taktgeber aufzuteilen.
  • Mit der oben beschriebenen Struktur und der Art der Anordnung der Nichtlinearitäten (nämlich der UND-Gatter und Flipflop-Zähler) ist das System sehr komplex, und dennoch ist die Gefahr der Entartung gering.

Claims (19)

1. Pseudozufallsreihengenerator mit zwei ersten, als Grundregister bezeichneten Schieberegistern (1,3), die mit Multiplikatoren versehen sind, wobei die Verschiebungen durch die Impulse eines Taktgebers gesteuert werden und die beiden ersten Register, deren Anfangsinhalt durch einen internen Schlüssel vorherbestimmt wird, miteinander verschaltet sind, das heißt, daß eine Verbindung zwischen dem Ausgang des einen (2) und dem Eingang des anderen (26) und umgekehrt (4,27) besteht, wobei in eine dieser Verbindungen ein Modifikatorelement (5) zwischengeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Modifikatorelement ein Gatter (5) ist, das Nullen in einen Teil der Schleife einschleusen kann und von einem Signal gesteuert wird, das von mindestens einem zweiten mit sich selbst verschalteten und von den beiden ersten Registern unabhängigen Schieberegister (33) ausgegeben wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein zweites (33) und ein drittes Register (34) umfaßt, die beide von den beiden ersten Registern unabhängig sind, und daß das Gatter (5) ein UND-Gatter ist, das von einem von einem ODER-Gatter (8) ausgegebenen Signal gesteuert wird, dessen Eingängen Bits zugeführt werden, die jeweils vom zweiten (33) und vom dritten Register (34) stammen.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite (33) und das dritte Register (34) sich gegenseitig modifizieren.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenseitige Modifizierung des zweiten (33) und des dritten Registers (34) durch Zwischenschalten mindestens eines nichtlinearen Elements (10,11) erfolgt.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtlineare Element ein Flipflop-Zähler ist.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Flipflop- Zähler (10, 11) vorhanden sind und daß ein Inverter (35) mit einem der Zähler (11) in Reihe geschaltet ist.
7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurh gekennzeichnet, daß mindestens eines der zwei ersten Register (1) linear durch Aufschaltung von Bits (21-25) aus einer Quelle außerhalb des ersten zu modifizierenden Registers modifiziert wird.
8. Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschaltpunkte der Modifikatorbits so angeordnet sind, daß zwischen ihnen Blocks des ersten zu modifizierenden Registers (1) liegen, deren Grade verschieden und soweit wie möglich zueinander prim sind.
9. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese Quelle außerhalb des ersten zu modifizierenden Registers aus dem zweiten (33) und/oder dritten Register (34) besteht.
10. Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Modifikatorbit von einem UND-Gatter (21-25) ausgegeben wird, dessen Eingängen ein Bit aus dem zweiten Register (33) und ein Bit aus dem dritten Register (34) zugeführt wird.
11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die zum Verschlüsseln einer Fernsehsendung verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eines der beiden ersten Register (1,3) durch eine Zahl (28) modifiziert wird, die aus dem Zählen der Einzelbilder des Fernsehbilds erhalten wird.
12. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pseudozufallsreihe parallel (15-18) ausgegeben wird, indem mehrere Bits auf einmal verschiedenen Stufen eines der ersten Schieberegister (1) entnommen werden.
13. Anordnung nach Anspruch 8 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmepunkte der Pseudozufallsreihe (15-18) einerseits und die Aufschaltpunkte der Modifikatorbits (21-25) andererseits versetzt angeordnet sind.
14. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsbits mit Bits, die vom zweiten (33) oder dritten Register (34) ausgegeben werden, linear modifiziert werden (32).
15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsbits zweimal (32+30) mit Bits, die vom zweiten (33) und dritten Register (34) ausgegeben werden, modifiziert werden.
16. Anordnung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß in den Weg mindestens eines vom zweiten und/oder dritten Register ausgegebenen Bits ein nichtlineares Element (12, 13) zwischengeschaltet ist.
17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtlineare Element ein Flipflop-Zähler ist.
18. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die zum Verschlüsseln eines Fernsehbilds verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein höherfrequenter Taktgeber während bestimmter Zeiten, zu denen keine Zuführung von Codes erforderlich ist, angelegt wird, wobei der Ausgang während dieser Zeit maskiert wird.
19. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der höherfrequente Taktgeber während einer Zeit angelegt wird, die ebenfalls pseudozufällig bestimmt wird.
DE68921730T 1988-12-30 1989-12-20 Pseudozufallsreihengenerator. Expired - Fee Related DE68921730T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8817499A FR2641921B1 (fr) 1988-12-30 1988-12-30 Dispositif generateur de sequence pseudo-aleatoire

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE68921730D1 DE68921730D1 (de) 1995-04-20
DE68921730T2 true DE68921730T2 (de) 1995-09-14

Family

ID=9373636

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE68921730T Expired - Fee Related DE68921730T2 (de) 1988-12-30 1989-12-20 Pseudozufallsreihengenerator.

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5079733A (de)
EP (1) EP0377241B1 (de)
JP (1) JPH02226911A (de)
DE (1) DE68921730T2 (de)
FR (1) FR2641921B1 (de)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5187676A (en) * 1991-06-28 1993-02-16 Digital Equipment Corporation High-speed pseudo-random number generator and method for generating same
US5210770A (en) * 1991-09-27 1993-05-11 Lockheed Missiles & Space Company, Inc. Multiple-signal spread-spectrum transceiver
SE470242B (sv) * 1992-05-12 1993-12-13 Ericsson Telefon Ab L M Anordning för generering av slumptal
US5222142A (en) * 1992-06-22 1993-06-22 Hughes Aircraft Company Sequence generator
FR2694471A1 (fr) * 1992-07-29 1994-02-04 Philips Electronics Nv Procédé pour modifier des séquences pseudo-aléatoires et dispositif servant à embrouiller ou à désembrouiller des informations.
US5276738A (en) 1992-12-17 1994-01-04 Bull Hn Information Systems Inc. Software data protection mechanism
US5852665A (en) * 1995-04-13 1998-12-22 Fortress U & T Ltd. Internationally regulated system for one to one cryptographic communications with national sovereignty without key escrow
IL113375A (en) * 1995-04-13 1997-09-30 Fortress U & T Ltd Internationally regulated system for one to one cryptographic communications with national sovereignty without key escrow
DE19757370C2 (de) * 1997-12-22 2000-03-23 Siemens Ag Verfahren zur taktilen Erzeugung pseudo-zufälliger Datenworte
JPH11340799A (ja) * 1998-05-28 1999-12-10 Oki Electric Ind Co Ltd M系列発生回路、m系列の発生方法及びpn系列発生回路
JP2002533826A (ja) * 1998-12-25 2002-10-08 サムソン・エレクトロニクス・カンパニー・リミテッド 疑似ランダムコードシーケンス発生器
US6457147B1 (en) 1999-06-08 2002-09-24 International Business Machines Corporation Method and system for run-time logic verification of operations in digital systems in response to a plurality of parameters
US6430586B1 (en) * 1999-06-08 2002-08-06 International Business Machines Corporation Controllable bit stream generator
US6590929B1 (en) 1999-06-08 2003-07-08 International Business Machines Corporation Method and system for run-time logic verification of operations in digital systems
FR2810477B1 (fr) * 2000-06-14 2002-07-26 Commissariat Energie Atomique Generateur de jeux repetitifs de sequences d'etalement
KR100805343B1 (ko) * 2000-11-15 2008-02-20 인도오스트 인베스트먼츠 피티와이 엘티디 시프트 레지스터의 업데이트 방법
US6691142B2 (en) * 2001-01-09 2004-02-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Pseudo random address generator for 0.75M cache
JP5560711B2 (ja) * 2007-08-30 2014-07-30 日本電気株式会社 最適擬似ランダム系列決定方法、位置検出システム、位置検出方法、送信装置及び受信装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1532396A (fr) * 1967-05-12 1968-07-12 Lignes Telegraph Telephon Appareillages électroniques destinés à la génération de séquences pseudo-aléatoires de signaux à quatre niveaux
US4023026A (en) * 1975-12-15 1977-05-10 International Telephone And Telegraph Corporation Pseudo-random coder with improved near range rejection
SE435979B (sv) * 1983-03-14 1984-10-29 Ericsson Telefon Ab L M Anordning for kryptering/dekryptering av digitala meddelanden
DE3580679D1 (de) * 1984-02-06 1991-01-03 British Broadcasting Corp Binaere pseudo-zufalls-reihengeneratoren.
US4785410A (en) * 1985-06-05 1988-11-15 Clarion Co., Ltd. Maximum length shift register sequences generator
US4864525A (en) * 1986-07-11 1989-09-05 Clarion Co., Ltd. Maximum length shift register sequence generator
JP2577923B2 (ja) * 1987-07-31 1997-02-05 クラリオン株式会社 擬似ランダム雑音符号発生器

Also Published As

Publication number Publication date
DE68921730D1 (de) 1995-04-20
JPH02226911A (ja) 1990-09-10
FR2641921B1 (fr) 1991-03-15
EP0377241B1 (de) 1995-03-15
FR2641921A1 (fr) 1990-07-20
EP0377241A1 (de) 1990-07-11
US5079733A (en) 1992-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE68921730T2 (de) Pseudozufallsreihengenerator.
DE2715631C2 (de) Verschlüsselung und Absicherung von Daten
DE2510278C2 (de) Pseudozufalls-Wortgenerator
DE69033174T2 (de) Verschlüsselungssystem unter Verwendung von Binärdatenblöcken
DE69635651T2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Datenumwandlung
DE60032321T2 (de) System zur Erzeugung einer Bitfolge
DE69932740T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur kryptographischen datenverarbeitung
EP0012974B1 (de) Verfahren zur Chiffrierung von Datenblöcken einer vorgegebenen Länge
DE102004042826B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Datenverschlüsselung
DE112008001707T5 (de) Finite-Feld-Operationen verwendender kryptographischer Zufallszahlengenerator
DE10130122A1 (de) Verzögerungsregelkreis
DE102009007246A1 (de) Pseudozufallszahlengenerator und Verfahren zum Erzeugen einer Pseudozufallszahlenbitsequenz
DE2058285B2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur chiffrierten Übermittlung von Informationen
DE2840552A1 (de) Digitales uebertragungssystem
DE3722907A1 (de) Maximallaengen-schieberegister-folgegenerator
DE60004409T2 (de) Schaltung und Verfahren zur Zufallszahlerzeugung
DE1180558B (de) Digitales Rechengeraet zur Erzeugung einer Schluesselimpulsfolge fuer die Verschluesselung von Nachrichtensignalen
EP1342153B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum erzeugen einer pseudozufallsfolge mittels diskretem logarithmus
DE102004013480A1 (de) Zufallszahlengenerator und Verfahren zum Erzeugen von Zufallszahlen
DE69707717T2 (de) Modulo-arithmetischer koprozessor mit einer schaltung für die division ganzer zahlen
DE1257843B (de) Einrichtung zur Erzeugung von Schluesselimpulsfolgen
DE3878666T2 (de) Integrierte schaltung fuer digitale rechenvorgaenge zur faltung oder aehnlichen rechenverfahren.
DE19910729C1 (de) Zufallszahlengenerator sowie Verfahren zur Erzeugung von Zufallszahlen
DE10227618A1 (de) Logikschaltung
DE2514875C3 (de) Anordnung mit einer vorbestimmten Übertragungskennlinie

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee