DE69828091T2

DE69828091T2 - Verfahren zur Erzeugung einer Zufallszahl unter Verwendung eines Funksignals

Info

Publication number: DE69828091T2
Application number: DE69828091T
Authority: DE
Inventors: Benoît Sandre; Gabriel Fernandez
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1997-01-21
Filing date: 1998-01-14
Publication date: 2005-11-03
Anticipated expiration: 2018-01-15
Also published as: FR2758683A1; CN1132375C; EP0854624A1; JPH10308982A; US6094572A; CN1195936A; EP0854624B1; KR19980070614A; DE69828091D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Zufallszahl gründend auf dem Empfang eines Funksignals sowie eine Einrichtung zur Erzeugung einer Zufallszahl unter Verwendung eines von einem Funkempfänger ausgegebenen Signals.
Die Erfindung betrifft auch eine Telefonausrüstung und insbesondere ein schnurloses Telefon mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer Zufallszahl unter Verwendung eines von einem Funkempfänger ausgegebenen Funksignals.
Die deutsche Patentanmeldung DE 42 13 988 A1 , hinterlegt am 29. April 1992, beschreibt ein Verfahren zur Erzeugung einer Zufallszahl unter Verwendung der Amplitude eines örtlichen Funkrauschens. Die Amplitude des empfangenen Signals wird zuerst an einen Analog-Digital-Wandler und dann an einen Vergleicher geleitet, der einen binären Wert ausgibt. Dann werden mehrere so erhaltene binäre Werte angeordnet, um eine Zufallszahl zu bilden.
Dieses Verfahren ist aufgrund der Tatsache relativ kostspielig und komplex umzusetzen, dass ein Analog-Digital-Wandler verwendet wird.
Ziel der Erfindung ist es insbesondere, eine Lösung vorzuschlagen, die diese Nachteile nicht aufweist.
Dafür ist ein Verfahren zur Erzeugung einer Zufallszahl nach der Erfindung und wie im einleitenden Absatz beschrieben dadurch gekennzeichnet, dass es besteht aus:

– Mindestens eine Messung von mindestens einem Zeitintervall zur Trennung der Durchgänge des besagten Signals durch ein Referenzniveau vorzugeben, und
– die besagte Zufallszahl unter Verwendung von mindestens einem oder mehrerer der Teile der besagten Messungen zu bilden.

Ebenso ist eine Einrichtung zur Erzeugung einer Zufallszahl nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass sie enthält:

– Erste Mittel, um mindestens eine Messung von mindestens einem Zeitintervall zur Trennung der Durchgänge des Signals durch ein Referenzniveau vorzugeben, und
– zweite Mittel, um die besagte Zufallszahl unter Verwendung von mindestens einem oder mehrerer der Teile der besagten Messungen zu bilden.

Entsprechend der Erfindung reicht es folglich aus, z. B. einen Vergleicher zu verwenden, um ein Signal in repräsentativen Zeiträumen der Durchgänge des besagten Funksignals durch das besagte Referenzniveau auszugeben, und eine Uhr, die eine Messung des Zeitintervalls ausgibt, welcher zwei Flanken des besagten Funksignals voneinander trennt.
Insbesondere wenn das Verfahren nach der Erfindung in einer Telefonausrüstung eingesetzt wird, die mit einem Funkempfänger und einem Prozessor ausgerüstet ist, reicht es aus, ein Uhrregister des besagten Prozessors für die Messung der Zeitintervalle zu verwenden, die zwei Umschaltungen eines Ports des besagten Prozessors voneinander trennen, über den man das von dem besagten Vergleicher ausgegebene Signal befördert.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform, insbesondere wenn das Verfahren nach der Erfindung in einem schnurlosen Telefon eingesetzt wird, wird eine Zufallszahl aus n binären Elementen unter Verwendung von p binären Elementen gebildet, die aus n/p Messungen von Zeitintervalle entnommen wurden, und die besagten p binären Elemente sind p die binären Elemente geringen Stellenwerts der besagten n/p Messungen.
Denn da die Funkumgebung, in der sich die Einrichtung befindet, nicht vorhersehbar ist, kann das verwendete Funksignal als zufällig betrachtet werden. Doch wenn das Nutzsignal ein Sprachsignal ist, hat der Funkempfänger eine zwischen 300 Hz und 3000 Hz enthaltene Bandbreite. Die gemessenen Zeitintervalle sind demnach zwischen 0,15 ms und 1,5 ms enthalten, was bedeutet, dass sie nicht völlig zufällig sind. Diese Ausführungsform ermöglicht die Verbesserung der zufälligen Wesensart der erhaltenen Zahl mit der Ausführung mehrerer Messungen und unter Berücksichtigung nur des unbedeutendsten Teils jeder dieser Messungen.
Die Erfindung und weitere Details werden anhand der folgenden Beschreibung hinsichtlich der beigefügten Zeichnungen besser verstanden und ersichtlich, die als nicht erschöpfende Beispiele gegeben werden und von denen:
1 ein schnurloses Telefon nach der Erfindung darstellt,
2 ein Beispiel eines für die Umsetzung der Erfindung verwendeten Signals darstellt,
3 ein Organigramm darstellt, welches die verschiedenen Schritte eines Verfahrens zur Erzeugung einer Zufallszahl nach der Erfindung gruppiert.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Zufallszahl unter Verwendung eines am Ausgang eines Funkempfängers ausgegebenen Funksignals. Sie eignet sich somit besonders vorteilhaft für jede mit einem Funkempfänger ausgestattete Einrichtung und insbesondere für eine schnurlose Telefonausrüstung wie auf 1 dargestellt, z. B. zur Erzeugung eines Identifizierungskodes.
Denn in einem Mobiltelefon, das aus einer Basiseinheit und einer mobilen Einheit gebildet wird, die miteinander über eine Funkverbindung kommunizieren, wird vor dem Aufbau jeder Funkverbindung zwischen der Basiseinheit und der mobilen Einheit ein gegenseitiger Identifizierungsmechanismus in die Wege geleitet, um jede Piraterie der Telefonleitung zu vermeiden. Dieser Mechanismus besteht aus dem Austausch eines nur der Basiseinheit und der mobilen Einheit bekannten Identifizierungskodes, der zuvor zufällig ausgewählt wurde. Aus der französischen Patentanmeldung Nr. 2559008 ist die Erzeugung eines Identifizierungskodes in der Basiseinheit auf zufällige Weise und die Verwendung von Mitteln zur Paarung der mobilen Einheit mit der Basiseinheit zur Übertragung des erzeugten Identifizierungskodes an die mobile Einheit bekannt.
1 zufolge enthält eine schnurlose Telefonausrüstung 1 nach der Erfindung eine Basiseinheit 2 und eine mobile Einheit 3. Die Basiseinheit 2 ist über ein Kabel 4 mit einer Telefon-Wandesteckdose verbunden und mit einer Antenne 5 ausgestattet. Die Antenne 5 ist über einen Sende/Empfangs-Duplexer 6 mit einem Sender 7 und einem Empfänger 8 verbunden. Ein Ausgang 9 des Empfängers 8 ist über einen Vergleicher 12 mit einem Eingang 10 eines Mikroprozessors 11 verbunden. Und ein Eingang 13 des Senders 7 ist mit einem Ausgang 14 des Mikroprozessors 11 verbunden.
Ebenso ist die mobile Einheit 3 mit einer Antenne 15 ausgestattet, die über einen Sende/Empfangs-Duplexer 16 mit einem Sender 17 und einem Empfänger 18 verbunden ist. Ein Ausgang 19 des Empfängers 18 ist über einen Vergleicher 22 mit einem Eingang 20 eines Mikroprozessors 21 verbunden 22. Und ein Eingang 23 des Senders 17 ist mit einem Ausgang 24 des Mikroprozessors 21 verbunden 21.
Auf 2a wurde als Beispiel ein von einem der Funkempfänger 8 oder 18 ausgegebenes Signal S1 dargestellt. Dieses Signal S1 wird an einen der Vergleicher 12 oder 22 geleitet, um mit einem Referenzniveau REF verglichen zu werden. Das am Ausgang des besagten Vergleichers verfügbare Signal S2 ist auf 2b dargestellt. Dabei handelt es sich um ein logisches Signal, dessen Flanken dem Durchgang des Signals S1 durch das Referenzniveau REF entsprechen. Dieses Signal S2 wird an einen der Eingänge 10 oder 20 des Mikroprozessor 11 oder 21 geleitet.
Das Verfahren nach der Erfindung besteht aus Messungen mit Hilfe eines Uhrregisters des Mikroprozessors 11 oder 21 der Zeitintervalle zwischen zwei Umschaltungen des Ports 10 oder 20, d. h. zwischen zwei Durchgängen des Signals S1 durch das Referenzniveau REF.
Die Funkumgebung, in der sich die Einrichtung befindet, ist von Natur aus nicht vorhersehbar; allerdings hängt jedoch, wie dies bereits erklärt wurde, die Zeit, zwischen zwei Umschaltungen von der Bandbreite des Empfängers ab. Für die Verbesserung der Qualität der erhaltenen Zufallszahl macht man folglich mehrere präzise Messungen der besagten Zeitintervalle und behält nur den am wenigsten signifikanten Teil der erhaltenen Ergebnisse bei. Als Beispiel für den Erhalt einer Zufallszahl von 20 binären Elementen macht man 5 Messungen von Zeitintervallen u1, u2, u3, u4 und u5, und man verwendet die 4 binären Elemente mit dem geringsten Stellenwert jeder dieser 5 Messungen.
Auf 3 wurden in der Form eines Organigramms die verschiedenen Schritte eines Verfahrens zur Erzeugung einer Zufallszahl nach der Erfindung dargestellt. In Feld 30 wartet der Mikroprozessor 11 oder 21 auf eine jeweilige Umschaltung an seinen Port 10 oder 20. Sobald eine solche Umschaltung stattfindet wird die Funktionsweise in Feld 31 fortgesetzt. In Feld 31 werden eine Variable i und ein Uhrregister CLK des Mikroprozessors auf Null initialisiert.
Dann in Feld 32 wartet der Mikroprozessor erneut auf eine Umschaltung an seinen Port 10 oder 20. Wenn diese Umschaltung stattfindet, wird die Funktionsweise in 33 fortgesetzt. In Feld 33 wird der Inhalt des Uhrregisters CLK gelesen, und die p binären Elemente geringen Stellenwerts werden an p Positionen einer Variablen RAND gespeichert. Dann in Feld 34 wird der Zähler i um eine Einheit erhöht. Und in Feld 35 wird das Uhrregister CLK neu initialisiert. Solange der Wert des Zählers i zu n/p unterschiedlich ist, wird die Funktionsweise in Feld 32 weitergeführt. Wenn i=n/p, endet sie in Feld 36.

Claims

Verfahren zur Erzeugung einer Zufallszahl (RAND) gründend auf dem Empfang eines Funksignals (S1), dadurch gekennzeichnet, dass es besteht aus: – Mindestens eine Messung (u1, u2, u3, u4, u5) von mindestens einem Zeitintervall zur Trennung der Durchgänge des besagten Signals durch ein Referenzniveau (REF) vorzugeben, und – die besagte Zufallszahl unter Verwendung von mindestens einem oder mehrerer der Teile der besagten Messungen zu bilden.
Verfahren zur Erzeugung einer Zufallszahl von n binären Elementen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Zufallszahl aus p binären Elementen gebildet wird, die aus n/p Messungen von Zeitintervallen entnommen werden.
Verfahren zur Erzeugung einer Zufallszahl nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten p binären Elemente die p binären Elemente geringen Stellenwerts der besagten n/p Messungen sind.
Einrichtung zur Erzeugung einer Zufallszahl (RAND) unter Verwendung eines von einem Funkempfänger (8; 18) ausgegebenen Funksignals (Si), dadurch gekennzeichnet, dass sie enthält: – Erste Mittel (12, 10; 22, 20), um mindestens eine Messung (u1, u2, u3, u4, u5) von mindestens einem Zeitintervall zur Trennung der Durchgänge des Signals durch ein Referenzniveau (REF) vorzugeben, und – zweite Mittel (11; 21), um die besagte Zufallszahl unter Verwendung von mindestens einem oder mehrerer der Teile der besagten Messungen zu bilden.
Einrichtung zur Erzeugung einer Zufallszahl von n binären Elementen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Zufallszahl aus p binären Elementen gebildet wird, die aus n/p Messungen von Zeitintervallen entnommen werden.
Einrichtung zur Erzeugung einer Zufallszahl nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten p binären Elemente die p binären Elemente geringen Stellenwerts der besagten n/p Messungen sind.
Telefonausrüstung (3; 2) mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer Zufallszahl nach einem der Ansprüche 4 bis 6.
Schnurloses Telefon (1) mit mindestens einer Basiseinheit (2) und einer mobilen Einheit (3), die mit Paarungsmitteln ausgestattet sind, um einen gemeinsamen Identifizierungskode auszutauschen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der besagten Einheiten eine Einrichtung zur Erzeugung einer Zufallszahl nach einem der Ansprüche 4 bis 6 enthält.