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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1 für eine
Datenverschlüsselung
und Datenkomprimierung, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
9 und ein maschinenlesbares Medium gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
17. Ein solches System und Verfahren ist aus der
EP-0 793 366 bekannt, die sich auf
ein Informationsverarbeitungsverfahren bezieht, das ein Komprimieren
und Verschlüsseln
von Daten umfasst. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf
das gleichzeitige Verschlüsseln
und Komprimieren von Daten.
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HINTERGRUND
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Datenverschlüsseln ist
eine Sache von Individuen, Geschäften
und Regierungen nahezu seit der Entwicklung des geschriebenen Worts
gewesen. Neuerdings haben eine Datenspeicherung und eine Datenübertragung über öffentliche
Wege, wie das Internet, zu einem zunehmenden Wunsch geführt, Daten
speichern und übertragen
zu können,
ohne dass sie von anderen, die nicht einer gewählten Gruppe zugehören, erkannt
werden können.
Die sich immer weiter entwickelnde Computertechnik hat jedoch zu modernen
Computersystemen geführt,
die fähig
sind, Kodes und Verschlüsselungsschemata
mit zunehmender Geschwindigkeit zu entschlüsseln oder zu "knacken". Somit ist eine
sichere Verschlüsselung zunehmend
schwierig geworden.
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Da
zusätzlich
die Welt das "Informationszeitalter" betreten hat, hat
sich die weitere Notwendigkeit der Datenkomprimierung ergeben. Große Mengen von
Information werden täglich
gespeichert und übertragen.
Die Speichervorrichtungen und die Kommunikationspfade haben jedoch
mit den Anforderungen der Benutzer an die Speicherung und Übertragung nicht
Schritt halten können.
Somit werden unter Verwendung verschiedener Komprimiertechniken
die Daten in einer kleineren Speichervorrichtung gespeichert oder
in einer kürzeren
Zeit übertragen
als nicht komprimierte Daten.
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Ein
Problem bei den aktuellen Komprimierungs- und Verschlüsselungsverfahren
ist jedoch die Geschwindigkeit. Jeder zusätzlich unternommene Verarbeitungsschritt,
wie die Komprimierung und/oder Verschlüsselung, erfordert von einem
Computersystem zusätzliche
Verarbeitungszeit. Somit ist zusätzlich
Zeit erforderlich, damit die gewünschte Speicherung
oder Datenübertragung
stattfinden kann.
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Somit
wird eine bessere Art für
das Komprimieren und Verschlüsseln
von Daten benötigt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
wird hier ein Verfahren und eine Vorrichtung für das simultane Verschlüsseln und
Komprimieren von Daten angegeben. Die vorliegende Erfindung identifiziert
einen Verschlüsselungsschlüssel und verwendet
den Verschlüsselungsschlüssel, um
einen Komprimierungsalgorithmus aus einem Satz von Komprimierungsalgorithmen
zu identifizieren. Die vorliegende Erfindung komprimiert dann die
Daten gemäß dem einen
Komprimierungsalgorithmus.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für das gleichzeitig Verschlüsseln und
Komprimieren von Eingangsdaten offenbart. Das Verfahren umfasst
das Identifizieren eines Verschlüsselungsschlüssels und
das Verwenden des Verschlüsselungsschlüssels, um
einen Wert für
eine Variable zu bestimmen. Dieser Wert identifiziert einen Komprimierungsalgorithmus
aus einem Satz von Komprimierungsalgorithmen, der durch einen Satz
von Werten für
die Variable definiert wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,
dass das Verfahren weiter einen Schritt der Komprimierung aller
Zeichen eines ersten Teils der Eingangsdaten gemäß dem einen Komprimierungsalgorithmus
umfasst, wobei der Schritt der Komprimierung alle Zeichen des ersten
Teils der Eingangsdaten mit dem einen Komprimierungsalgorithmus,
wie er durch den Verschlüsselungsschlüssel identifiziert
ist, komprimiert, und gleichzeitig alle Zeichen des ersten Teils der
Eingangsdaten ohne die Verwendung eines getrennten Verschlüsselungsalgorithmus
verschlüsselt.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung für das gleichzeitige
Verschlüsseln
und Komprimieren von Eingangsdaten offenbart. Diese Vorrichtung
umfasst einen Komprimierungssatz, der eine Vielzahl von Komprimierungsalgorithmen
einschließt,
die durch einen Satz von Werten für eine Variable in einem Komprimierungsalgorithmus
definiert werden, und sie ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung
weiter einen Comcryptor umfasst. Der Comcryptor umfasst Mittel,
um einen Komprimierungsalgorithmus aus der Vielzahl von Komprimierungsalgorithmen
basierend zum Teil auf der Verwendung eines Verschlüsselungsschlüssels, um
den Wert der Variable zu bestimmen, zu identifizieren, und um alle
Zeichen eines ersten Teils der Eingangsdaten gemäß dem einen Komprimierungsalgorithmus
zu komprimieren. Das Komprimieren aller Zeichen des ersten Teils
der Eingangsdaten mit dem einen Komprimierungsalgorithmus, wie er
durch den Verschlüsselungsschlüssel identifiziert
wurde, verschlüsselt
gleichzeitig alle Zeichen des ersten Teils der Eingangsdaten ohne
die Verwendung eines getrennten Verschlüsselungsalgorithmus.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein maschinenlesbares
Medium, auf dem eine Vielzahl von Anweisungen gespeichert sind,
offenbart. Die Vielzahl von Anweisungen sind ausgelegt, um durch
einen Prozessor ausgeführt
zu werden, um eine Funktion zu implementieren, um einen Verschlüsselungsschlüssel zu
identifizieren und den Verschlüsselungsschlüssel zu
verwenden, um einen Wert für
eine Variable zu bestimmen, wobei der Wert einen Komprimierungsalgorithmus
aus einem Satz von Komprimierungsalgorithmen, die durch einen Satz
der Werte der Variable definiert sind, identifiziert. Das maschinenlesbare
Medium ist dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion weiter einen Schritt
der Komprimierung aller Zeichen eines ersten Teils der Eingangsdaten
gemäß dem einen
Komprimierungsalgorithmus umfasst. Der Schritt der Komprimierung
komprimiert alle die Zeichen des ersten Teils der Eingangsdaten
mit einem Komprimierungsalgorithmus, wie er durch den Verschlüsselungsschlüssel identifiziert
ist, und verschlüsselt
gleichzeitig alle Zeichen des ersten Teils der Eingangsdaten ohne
die Verwendung eines getrennten Verschlüsselungsalgorithmus.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung ist beispielhaft und nicht eingrenzend in
den Figuren der begleitenden Zeichnungen dargestellt, in denen gleiche
Bezugszeichen ähnliche
Elemente bezeichnen.
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1 ist
ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung für die gleichzeitige Datenverschlüsselung und
Komprimierung gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
ein Flussdiagramm, das die Schritte zeigt, denen bei der gleichzeitigen
Verschlüsselung und
Komprimierung von Daten gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gefolgt wird;
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3 ist
ein Flussdiagramm, das die Schritte des Auswählens eines Move-forward-Komprimierungsalgorithmus
und der Komprimierung von Daten gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4a, 4b, 4c, 4d, 4e und 4f zeigen
ein Beispiel des Komprimierungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5a, 5b, 5c, 5d, 5e und 5f zeigen
ein anderes Beispiel des Komprimierungsverfahrens gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung; und
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6 zeigt
ein Hardwaresystem oder eine Maschine, wie sie mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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In
der folgenden Beschreibung werden verschiedene Aspekte der vorliegenden
Erfindung beschrieben. Fachleute werden jedoch verstehen, dass die
vorliegende Erfindung mit nur einigen oder allen Aspekten der vorliegenden
Erfindung in die Praxis umgesetzt werden kann. Für die Zwecke der Erläuterung
sind spezifischen Zahlen, Materialien und Konfigurationen angegeben,
um ein tiefes Verständnis der
vorliegenden Erfindung zu gewähren.
Fachleute werden jedoch auch erkennen, dass die vorliegende Erfindung
ohne diese spezifischen Details in die Praxis umgesetzt werden kann.
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Einige
Teile der folgenden detaillierten Beschreibungen sind anhand von
Algorithmen und symbolischen Darstellungen der Operationen mit Datenbits
in einem Computerspeicher angegeben. Diese algorithmischen Beschreibungen
und Darstellungen sind die Mittel, die von Fachleuten auf den Gebiet
der Datenverarbeitung verwendet werden, um die Substanz ihrer Arbeit
an andere Fachleute am effektivsten zu befördern. Ein Algorithmus wird
hier und allgemein als eine selbstkonsistente Sequenz von Schritten,
die zu einem gewünschten
Ergebnis führt,
begriffen. Die Schritte sind solche, die physikalische Manipulationen
von physikalischen Größen erfordern.
Gewöhnlicherweise
aber nicht notwendigerweise nehmen diese Größen die Form von elektrischen
oder magnetischen Signalen an, die gespeichert, übertragen, kombiniert, verglichen
und anderswie manipuliert werden können. Es hat sich zu Zeiten
als passend erwiesen, im Prinzip aus Gründen einer gemeinsamen Verwendung,
diese Signale als Bits, Werte, Elemente, Symbole, Zeichen, Ausdrücke, Zahlen
oder dergleichen zu bezeichnen. Man sollte jedoch im Gedächtnis behalten,
dass alle diese und ähnliche
Ausdrücke
mit den passenden physikalischen Größen verknüpft werden müssen und
bloß praktische
Bezeichnungen sind, die auf diese Größen angewandt werden. Wenn
es nicht anders angegeben ist, kann man aus den folgenden Diskussionen erkennen,
dass in der gesamten Erfindung sich Diskussionen, die Ausdrücke wie "Verarbeiten" oder "Berechnen" oder "Ausrechnen" oder "Bestimmen" oder "Anzeigen" oder dergleichen
verwenden, auf die Aktionen und Verfahren eines Computersystems oder
einer ähnlichen
elektronischen Rechenvorrichtung beziehen, die Daten manipuliert
und transformiert, die als physikalische (elektronische) Größen in den
Registern und Speichern des Computersystems dargestellt sind, in
andere Daten, die in ähnlicher Weise
als physikalische Größen in den
Speichern oder Registern oder anderer solcher Informationsspeicher, Übertragungs-
oder Anzeigevorrichtungen dargestellt sind.
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1 ist
ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung für die gleichzeitige Datenverschlüsselung und
Komprimierung gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt. Ein "Comcryptor" 100, ein Komprimierungssatz 105 und
ein optionaler Permutationssatz 110 sind dargestellt. Der
Comcryptor 100 führt
eine gleichzeitige Komprimierung und Verschlüsselung von Eingangsquellendaten 115 auf der
Basis eines Eingangsschlüssels 120 aus.
Das Ausgangssignal des Comcryptors 100 ist komprimiert
und verschlüsselt
und wird hier als "komprimierte
und verschlüsselte
(komkrypte)" Daten 125 bezeichnet.
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Der
Komprimierungssatz 105 umfasst mehrere Komprimierungsalgorithmen
für eine
Verwendung durch den Comcryptor 100. Gemäß einer
Ausführungsform
sind eine beträchtliche
Anzahl von Komprimierungsalgorithmen als Komprimierungssatz 105 verfügbar. Es
kann im Grunde jede Anzahl von Komprimierungsalgorithmen als Komprimierungssatz 105 verfügbar sein,
wobei jedoch typischerweise mindestens zwei Komprimierungsalgorithmen
als Komprimierungssatz 105 verfügbar sind. Es sollte angemerkt
werden, dass im allgemeinen die Komprimierung und Verschlüsselung
der vorliegenden Erfindung sicherer wird (das heißt, die
verschlüsselten
Daten sind ohne den Schlüssel
schwieriger zu dekodieren), wenn die Zahl der Komprimierungsalgorithmen,
die als Komprimierungssatz 105 verfügbar sind, zunimmt.
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Welche
von den mehreren Komprimierungsalgorithmen vom Comcryptor 100 verwendet
wird, hängt
vom Schlüssel 120 ab.
Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind mindestens einige der Komprimierungsalgorithmen,
die für den
Comcryptor 100 im Komprimierungssatz 105 erhältlich sind,
variable Bitstromkomprimierer. Ein variabler Bitstromkommprimierer
liefert eine Ausgabe, bei der verschiedene Eingangszeichen durch
verschiedene Anzahlen von Bits dargestellt werden. Somit werden
zwei unterschiedliche Zeichen, die komprimiert werden, unter Verwendung
einer verschiedenen Anzahl von Bits dargestellt, wie beispielsweise "0", um das Zeichen "e" darzustellen
und "1011011", um das Zeichen "z" darzustellen.
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Ein
Permutationssatz 110 umfasst mehrere Permutationsalgorithmen
für die
Verwendung durch den Comcryptor 100. Wie unten detaillierter
diskutiert werden wird, ist der Permutationssatz 110 und
die Verwendung der Permutation durch den Comcryptor 100 optional.
Gemäß einer
Ausführungsform
sind eine substantielle Anzahl von Permutationsalgorithmen als Permutationssatz 110 verfügbar. Praktisch jede
Zahl von Permutationsalgorithmen kann als Permutationssatz 110 verfügbar sein.
Welcher der mehreren Permutationsalgorithmen vom Comcryptor 100 verwendet
wird, hängt
vom Schlüssel 120 ab.
Jede aus einer großen
Vielzahl von konventionellen Permutationsalgorithmen kann als Permutationssatz 110 verfügbar sein,
wie solche, die auf der Luby-Rackoff-Permutation basieren. Für eine weitere
Diskussion der Luby-Rackoff-Permutation wird der Leser verwiesen
auf "How to construct
pseudorandom permutations from pseudorandom functions", M. Luby & C. Rackoff, SIAM
Journal an Computing, V. 17, Nr. 2 (1988), Seiten 373 bis 386.
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Der
Schlüssel 120 kann
ein Mehrbitschlüssel oder
ein Passwort sein. Der Schlüssel 120 kann
in numerischer, alphabetischer oder symbolischer Form oder als eine
beliebige Kombination daraus vorliegen. Alphanumerische Zeichen
und Symbole werden in eine Serie von Bits in irgend einer großen Vielzahl konventioneller
Arten, wie unter Verwendung einer ASCII-Kodierung, umgewandelt.
Somit kann ein Benutzer ein Wort, eine Zahl, einen Satz etc. wählen, die
er oder sie sich leicht als Schlüssel
merken kann, statt dass die Verwendung einer längeren Primzahl oder einem ähnlich umständlichen
Schlüssel
notwendig ist.
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Die
Quelldaten 115 sind die Eingangsdaten, die durch den Comcryptor 100 komprimiert
und verschlüsselt
werden. Die Quelldaten 115 können aus jedem Typ von Daten
bestehen, die reine Textdaten, Daten, die durch einen anderen Komprimierungs- oder
Verschlüsselungsalgorithmus
komprimiert oder verschlüsselt
sind, Bilddaten etc. einschließen.
In der dargestellten Ausführungsform
komprimiert und verschlüsselt
der Comcryptor 100 Quelldaten 115 auf Zeichen
für Zeichen.
In einer alternativen Ausführungsform
komprimier und verschlüsselt
der Comcryptor 100 Quelldaten 115 auf einer Mehrzeichenbasis.
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2 ist
ein Flussdiagramm, das die Schritte darstellt, denen beim gleichzeitigen
Verschlüsseln und
Komprimieren von Daten gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gefolgt wird. Es wird im Schritt 205 zunächst ein
Stück Daten
empfangen. In der dargestellten Ausführungsform ist jedes Stück von Daten
ein Mehrzeichenblock von Daten, wie ein Zweizeichenblock oder ein
Dreizeichenblock. In alternativen Ausführungsformen kann jedoch jedes
Stück von
Daten größer sein,
wie ein Satz, ein Absatz oder eine andere Gruppierung von Zeichen,
oder einfach jeder Mehrbitteil (beispielsweise 8-Bit oder 16-Bit)
von Eingangsdaten oder auch kleinre, wie ein einzelnes Zeichen.
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Nach
dem Empfang der Daten identifiziert der Comcryptor 100 auf
der Basis des Schlüssels
einen speziellen Komprimierungsalgorithmus, Schritt 210.
Der Comcryptor 100 komprimiert die Daten unter Verwendung
dieses speziellen Komprimierungsalgorithmus und wahlweise permutiert
er die Daten, Schritt 215. Wenn eine Permutation ausgeführt wird, so
wird der Schlüssel 120 als
ein Index in mehrere Permutationsalgorithmen verwendet, um somit
einen der Algorithmen auszuwählen.
Der Comcryptor 100 kann einzelne Bits des Schlüssels 120 verwenden, oder
er kann alternativ mehrere Bits des Schlüssels 120 verwenden,
um einen speziellen Permutationsalgorithmus zu identifizieren, analog
zur Auswahl eines speziellen Komprimierungsalgorithmus, wie das
unten detaillierter diskutiert werden wird. Die Auswahl eines Komprimierungsalgorithmus
und optional eines Permutationsalgorithmus auf der Basis des Schlüssels 120 ist
der Verschlüsselungsteil
der vorliegenden Erfindung. Der Comcryptor 100 gibt dann
die komprimierten Daten aus, Schritt 220. Somit kann man
sehen, dass unter Verwendung des Schlüssels, um einen speziellen
zu verwendenden Komprimierungsalgorithmus zu identifizieren, die
Daten gleichzeitig sowohl komprimiert als auch verschlüsselt wurden.
Somit sind die komprimierten Daten, die im Schritt 220 ausgegeben
werden, die komprimierten und verschlüsselten Daten.
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Somit
werden, wie man das in der Darstellung der 2 sieht,
die Quelldaten unter Verwendung eines einzigen kombinierten Verschlüsselungs- und
Komprimierverfahrens in einem einzigen Schritt sowohl verschlüsselt als
auch komprimiert. Durch das gleichzeitige Verschlüsseln und Komprimieren kann
die vorliegende Erfindung die Daten schneller komprimieren und verschlüsseln, als
dies getan werden kann, wenn man die Verschlüsselung und Komprimierung getrennt
ausführt.
Weiterhin liefert, wenn man die große Zahl von Komprimierungsalgorithmen betrachtet,
die als Komprimierungssatz 105 verfügbar ist, aus denen der Comcryptor 100 wählen kann, und
die Möglichkeit
den Komprimierungsalgorithmus für
jedes Stück
von Daten zu ändern,
der Comcryptor 100 ein sicheres Verschlüsselungsverfahren. Somit kann
die vorliegende Erfindung Daten komprimieren und eine sichere Verschlüsselung
in kürzerer
Zeit liefern.
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Die
Entkomprimierung und Entschlüsselung der
komprimierten und verschlüsselten
Daten wird ausgeführt,
indem die Umkehr der Schritte ausgeführt wird, die beim Komprimieren
und Verschlüsseln der
Daten verwendet wurden. Mit dem gegebenen Schlüssel und den komprimierten
und verschlüsselten
Daten kann eine Entkomprimier-Entschlüsselungs-Vorrichtung
den Komprimierungsalgorithmus identifizieren, der verwendet wurde,
um jedes Stück der
Daten zu komprimieren, und er kann so die Daten unter Verwendung
des passenden Dekomprimierungsalgorithmus entkomprimieren und entschlüsseln.
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In
der dargestellten Ausführungsform
wird jedes Bit des Schlüssels 120 verwendet,
um einen Komprimierungsalgorithmus für ein spezielles Zeichen der
Daten zu identifizieren. Gemäß einer
alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein einzelnes Bit verwendet, um
einen Komprimierungsalgorithmus für mehrere Zeichen der Daten zu
identifizieren. Beispielsweise könnte
der Schlüssel 120 einen
speziellen Komprimierungsalgorithmus identifizieren, der für einen
gesamten Block von Daten zu verwenden ist, beispielsweise einen
Absatz eines Textdokuments oder ein ganzes Textdokument.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung kann eine zusätzliche
Sicherheit durch einen weiteren Verschlüsselungsschlüssel
120 oder
komprimierte und verschlüsselte
Daten
125 erreicht werden. Beispielsweise können der
Schlüssel
120 oder komprimierte
und verschlüsselte
Daten
125 verschlüsselt
werden, bevor sie zur Entschlüsselungs- und
Entkomprimierungspartei übertragen
werden, unter Verwendung eines Mechanismus aus eine Vielzahl konventioneller
Verschlüsselungsmechanismen.
Es ist jedoch zu beachten, dass obwohl eine solche zusätzliche
Verschlüsselung
die Sicherheit der Datenübertragung
erhöht,
sie jedoch auch die Zeit erhöht,
die erforderlich ist, um die Daten zu komprimieren und zu verschlüsseln und
sie dann zu verschlüsseln,
als auch um die Daten beim Empfang zu entschlüsseln und dann zu entkomprimieren
und zu entschlüsseln.
Beispiele solcher zusätzlichen
Verschlüsselungsverfahren
umfassen solche, die man in den
US-Patenten 5,159,632 ,
5,271,061 und
5,463,690 finden kann, als auch andere
Verfahren, wie die wohlbekannten RSA-Algorithmen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst der Komprimierungssatz 105 der 1 mehrere
Variationen eines "Move-forward"-Komprimierungsalgorithmus.
Der Move-forward-Komprimierungsalgorithmus ist eine Modifikation
des wohl bekannten BSTW-Komprimierungsalgorithmus.
Bei einer Standard-BSTW-Komprimierung wird
ein Stapel von Zeichen, der den Eingangsdaten entspricht, vorgehalten,
wobei immer ein Zeichen zur Front des Stapels bewegt wird, wenn
es in den Eingangsdaten erscheint. Wenn man den Zustand des Stapels
am Ende des Komprimierungsverfahrens hat, so kann ein Dekomprimierer
die ursprünglichen Daten
wieder berechnen. Typischerweise umfasst der Stapel in einer BSTW-Komprimierung
256 Zeichen, die in einer ASCII-Kodierung verwendet werden. Für eine weitere
Diskussion der BSTW-Komprimierung wird der Leser auf Lelewer, D.
A., und Hirschberg, D. S., ACM Computing Surveys, 3, 19, September
1987, Seiten 261–296
verwiesen.
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Bei
der Move-forward-Komprimierung wird wie bei der BSTW-Komprimierung
ein Stapel von Zeichen, der den Eingangsdaten entspricht, vorgehalten,
wobei aber jedes Mal, wenn ein Zeichen in den Eingangsdaten erscheint,
es im Stapel an eine Position, die höher im Stapel ist als seine
aktuelle Position, aber nicht notwendigerweise an die Spitze des Stapels
bewegt. Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst der Stapel 256 Zeichen. Typische
Werte der Größe des Stapels
reichen von 256 bis 65536 Elementen, wobei jedoch alternative Ausführungsformen
größere oder
kleinere Stapelgrößen verwenden
können.
Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist jeder Eintrag oder jedes Element
im Stapel ein Mehrzeichenblock von Daten, wie "ed", "ing", "the", etc. Gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist jeder Eintrag oder jedes Element
im Stapel ein Einzeichenblock von Daten, wie "a", "b", "c" etc.
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Die
Gleichung für
das Bestimmen einer neuen Position im Stapel für ein Zeichen unter Verwendung
der Move-forward-Komprimierung
ist: x = y – z·ywobei
die Spitze des Stapels die Position 0 ist, x die neue Position im
Stapel für
das Zeichen ist, y die aktuelle Position des Zeichens im Stapel
ist, und z eine Variable ist, die von null bis eins reicht, die
anzeigt, wie weit nach vorn das Zeichen zu bewegen ist. Man kann
aus dieser Gleichung sehen, dass je größer der Wert von z ist, desto
weiter vorwärts
das Zeichen bewegt wird. Wie unten detaillierter diskutiert werden wird,
kann der Wert von z gemäß den Bits
des Schlüssels
dynamisch zugewiesen werden. Es sollte angemerkt werden, dass in
Abhängigkeit
von den Werten von y und z der Wert von x ein nicht ganzzahliger
Wert sein kann. Wenn x ein nicht ganzzahliger Wert ist, so wird
der Wert von x gemäß einer
Regel aus einer Vielzahl von Rundungsregeln gerundet. Beispielsweise
könnte
die ganzzahlige Basis von x verwendet werden, indem man den ganzzahligen
Teil nimmt und den Dezimalteil fallen lässt. In einer Implementierung
wird der Wert von x aufgerundet, wenn der Dezimalteil von x größer als
ein Schwellwert von 0,5 ist, und ansonsten abgerundet. Alternative
Implementierungen können
jedoch einen anderen Schwellwert verwenden, der zwischen null und
eins liegt.
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3 ist
ein Flussdiagramm, das die Schritte des Auswählens eines Move-forward-Komprimierungsalgorithmus
und des Komprimierens von Daten gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Der
Comcryptor 100 identifiziert zuerst einen speziellen Mehrzeichenblock
von Daten, Schritt 305. Der Comcryptor permutiert dann
optional den Mehrzeichenblock von Daten, Schritt 307. Dann
wird, wenn diese Option gewählt
wird, die Manipulation des Stapels unter Verwendung permutierter
Mehrzeichenblöcke
von Daten statt der ursprünglichen
Quelldaten ausgeführt.
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Der
Comcryptor 100 prüft
dann, ob sich der identifizierte Mehrzeichenblock im Stapel befindet, Schritt 310.
Wenn sich der Mehrzeichenblock nicht im Stapel befindet, dann werden
die eigentlichen Zeichen des Blocks ausgegeben, Schritt 315.
Wenn sich jedoch der identifizierte Mehrzeichenblock im Stapel befindet,
dann wird der Ort des Blocks im Stapel identifiziert, Schritt 320,
und der Ort wird als die komprimierte Darstellung des Mehrzeichenblocks
von Daten ausgegeben, Schritt 325.
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In
der dargestellten Ausführungsform
wird ein Kodierer auf Entropiebasis verwendet, um die ausgegebenen
Stapelorte und die eigentlichen Zeichen des Blocks, wenn sich der
Mehrzeichenblock nicht im Stapel befindet, zu kodieren. Der Kodierer auf
Entropiebasis liefert die variable Bitstromausgabe, wobei niedrigere
numerische Stapelorte weniger Bits erfordern. Beispielsweise erfordert
der Wert "0" in den ausgegebenen
Stapelorten weniger Bits als der Wert "255" in
den ausgegebenen Stapelorten. Jedes Schema aus einer großen Vielzahl
von konventionellen Kodierschemata auf Entropiebasis kann verwendet
werden, wie beispielsweise die wohl bekannte Huffmann Kodierung.
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Der
Comcryptor 100 identifiziert dann das Schlüsselbit,
das dem identifizierten Mehrzeichenblock entspricht, Schritt 330,
und prüft,
ob das Schlüsselbit
null ist, Schritt 335. Wenn das Schlüsselbit null ist, so bewegt
der Comcryptor 100 dann den Mehrzeichenblock ein Viertel
des Weges im Stapel nach oben, Schritt 340. Wenn das Schlüsselbit
jedoch nicht null ist, dann wird der Mehrzeichenblock die halbe
Strecke im Stapel nach oben bewegt, Schritt 345. Das Verfahren
wiederholt dies dann mit dem nächsten
Mehrzeichenblock, Schritt 305.
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In
der dargestellten Ausführungsform
entsprechen verschiedene Mehrzeichenblöcke von Quelldaten 115 verschiedene
Bits des Schlüssels 120.
Typischerweise umfassen die Quelldaten 115 viele Mehrzeichenblöcke von
Daten, wie ein Bild oder ein Textdokument. Die Quelldaten 115 umfassen
im allgemeinen mehr Mehrzeichenblöcke als es Bits im Schlüssel 120 gibt,
so dass ein einziges Bit des Schlüssels 120 mehreren
Blöcken
von Quelldaten 115 entspricht. Der erste Mehrzeichenblock
der Daten 115 entspricht einem vorbestimmten Bit des Schlüssels 120,
wie dem ersten Bit. Der zweite Mehrzeichenblock von Daten 115 entspricht
dann dem nächsten
Bit des Schlüssels 120,
das das zweite Bit ist, wenn das vorbestimmte Bit das erste Bit
ist. Diese Sequenz setzt sich fort, bis zum Ende des Schlüssels 120,
wobei sich an diesem Punkt das Verfahren zum Beginn des Schlüssels 120 herumwendet.
Wenn beispielsweise der Schlüssel 120 ein
128-Bit-Schlüssel ist,
dann entspricht der 129-te Mehrzeichenblock der Quelldaten 115 dem
ersten Bit des Schlüssels 120.
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In
einer alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden mehrere Bits des Schlüssels 120 verwendet,
um den Komprimierungsalgorithmus für einen speziellen Mehrzeichenblock zu
identifizieren, statt dass nur ein einzelnes Bit verwendet wird.
Durch die Verwendung mehrerer Bits nimmt die Anzahl von Komprimierungsalgorithmen, die
verwendet werden könnten,
um einen speziellen Mehrzeichenblock zu komprimieren, zu. Wenn beispielsweise
ein Vier-Bit-Teil des Schlüssels 120 verwendet
wird, um einen speziellen Komprimierungsalgorithmus zu identifizieren,
würde es
24 oder 16 verschiedene Komprimierungsalgorithmen
geben, die für
jeden der Mehrzeichenblöcke
verwendet werden könnten.
Beispiele dieser verschiedenen Komprimieralgorithmen umfassen Variationen
des Move-forward-Algorithmus, wie Move forward um eine Hälfte, ein
Drittel, ein Viertel, ein Fünftel,
ein Sechstel etc.
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Es
sollte angemerkt werden, dass wenn mehrere Bits des Schlüssels 120 verwendet
werden, um den Komprimierungsalgorithmus für einen speziellen Mehrzeichenblock
zu identifizieren, sich dann diese Sätze von mehreren Bits überlappen
können. Beispielsweise
könnten
die Bits 1, 2, 3 und 4 verwendet werden, um den Komprimierungsalgorithmus
für den
ersten Mehrzeichenblock zu identifizieren, die Bits 2, 3, 4 und
5 könnten
verwendet werden, um den Komprimierungsalgorithmus für den zweiten
Mehrzeichenblock zu identifizieren, etc. Alternativ können die
Sätze der
mehreren Bits nicht überlappend
sein. Beispielsweise könnten
die Bits 1, 2, 3 und 4 verwendet werden, um den Komprimierungsalgorithmus
für den
ersten Mehrzeichenblock zu identifizieren, die Bits 5, 6, 7 und
8 könnten
verwendet werden, um den Komprimierungsalgorithmus für den zweiten
Mehrzeichenblock zu identifizieren, etc.
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In
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung tritt eine weitere Permutation der Ausgabedaten
im Schritt 325 auf. Beispielsweise können die ausgegebenen Bytes
vom Schritt 325 mit Bytes vom Schlüssel und Bytes vom identifizierten Ort
oder beiden in Form einer Exklusiv-Oder-Verknüpfung verknüpft werden.
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In
den unten stehenden Beispielen der 4a–4f und 5a–5f ist
das Komprimierungsverfahren unter Verwendung eines Stapels einzelner
Zeichen statt von Mehrzeichenblöcken
dargestellt. Es ist zu beachten, dass dies nur aus Gründen einer
einfacheren Erläuterung
folgt, und dass das Verfahren analog auf Mehrzeichenblöcke von Daten
angewandt werden kann.
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Die 4a, 4b, 4c, 4d und 4f zeigen
ein Beispiel des Komprimierungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Im dargestellten Beispiel ist der Quelldatenstrom "FACED" und der Schlüssel wird
durch den Bitstrom "0011" dargestellt. Für eine leichtere
Erläuterung
sind die Stapel 400, 410, 420, 430, 440 und 450 der 4a, 4b, 4c, 4d, 4e und 4f jeweils
auf sieben Zeichen begrenzt worden. Es ist zu beachten, dass diese
Begrenzung nur aus Gründen
einer leichteren Erläuterung
erfolgt, und dass der Stapel eine beliebige Anzahl von Zeichen enthalten
kann.
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Wie
dargestellt ist, ist das erste Zeichen des Quelldatenstroms "F". Das Zeichen "F" weist
einen Ort von 5 im Stapel 400 auf, so dass der Comcryptor 100 den
Wert 5 ausgibt. Das erste Zeichen im Quelldatenstrom entspricht
dem ersten Bit des Schlüssels, das
eine "0" ist. Wenn man der
obigen Ausführungsform
der 3 folgt, so zeigt das Schlüsselbit "0" an, dass
das Zeichen ein Viertel des Weges im Stapel nach oben zu bewegen
ist. Ein Viertel von 5 ist 1,25, was auf einen ganzzahligen Wert
von 1 gerundet wird. So wird das Zeichen "F" um
1 Ort im Stapel auf die Position 4 nach oben bewegt, wie das im
Stapel 410 der 4b dargestellt
ist.
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Das
nächste
Zeichen des Quelldatenstroms ist "A".
Das Zeichen "A" weist einen Ort
von 0 im Stapel 410 auf, so dass der Comcryptor 100 den
Wert 0 ausgibt. Das zweite Zeichen im Quelldatenstrom entspricht
dem zweiten Bit des Schlüssels, das
eine "0" ist. Das Schlüsselbit,
das eine "0" ist, zeigt an, dass das
Zeichen ein Viertel des Weges nach oben im Speicher zu bewegen ist.
Ein Viertel von 0 ist 0, so dass das Zeichen "A" 0
Orte im Stapel zur Position 0 bewegt wird, wie das im Stapel 420 der 4c dargestellt
ist.
-
Das
nächste
Zeichen des Quelldatenstroms ist "C".
Das "C" weist einen Ort
von 2 im Stapel 420 auf, so dass der Comcryptor 100 den
Wert 2 ausgibt. Das dritte Zeichen im Quelldatenstrom entspricht dem
dritten Bit des Schlüssels,
das eine "1" ist. Wenn man der
obigen Ausführungsform
der 3 folgt, so zeigt das Schlüsselbit mit dem Wert "1" an, dass das Zeichen die Hälfte des
Weges nach oben im Stapel zu bewegen ist. Eine Hälfte von 2 ist 1. Somit wird das
Zeichen "C" einen Ort im Stapel
an die Position 1 nach oben bewegt, wie das im Stapel 430 der 4d dargestellt
ist.
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Das
nächste
Zeichen des Quelldatenstroms ist "E".
Das "E" weist einen Ort
von 5 im Stapel 430 auf, so dass der Comcryptor 100 den
Wert 5 ausgibt. Das vierte Zeichen im Quelldatenstrom entspricht dem
vierten Bit des Schlüssels,
das eine "1" ist, was anzeigt,
dass das Zeichen die Hälfte
des Weges im Stapel nach oben zu bewegen ist. Eine Hälfte von
5 ist 2,5, was auf einen ganzzahligen Wert von 3 gerundet wird,
so dass das Zeichen "E" 3 Orte im Stapel
an die Position 2 nach oben bewegt wird, wie das im Stapel 440 der 4e angegeben
ist.
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Das
letzte Zeichen des Quelldatenstroms ist "D".
Das "D" hat einen Ort von
4 im Stapel 440, so dass der Comcryptor 100 den
Wert 4 ausgibt. Da der Schlüssel
nur vier Bits hat, so geht das fünfte
Zeichen im Quelldatenstrom um den Schlüssel herum und entspricht dem
ersten Bit des Schlüssels,
das eine "0" ist. Die "0" zeigt an, dass das Zeichen ein Viertel des
Weges im Stapel nach oben zu bewegen ist. Ein Viertel von 4 ist
1, so dass das Zeichen "D" einen Ort im Stapel
zur Position 3 bewegt wird, wie das im Stapel 450 der 4f dargestellt
ist.
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Wie
oben diskutiert wurde, werden die ausgegebenen Stapelorte (5, 0,
2, 5 und 4) auch unter Verwendung eines Kodierers auf Entropiebasis
kodiert, um einen variablen Bitstrom komprimierter und verschlüsselter
Daten auszugeben.
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Die 5a, 5b, 5c, 5d und 5f zeigen
ein anderes Beispiel des Komprimierungsverfahrens gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Im dargestellten Beispiel ist der Quelldatenstrom "FACED" und der Schlüssel wird
durch den Bitstrom "1100" dargestellt. Für eine leichtere
Erläuterung
sind die Stapel 500, 510, 520, 530, 540 und 550 der 5a, 5b, 5c, 5d, 5e und 5f jeweils
auf sieben Zeichen begrenzt worden. Es ist zu beachten, dass diese
Begrenzung nur aus Gründen
einer leichteren Erläuterung
erfolgt, und dass der Stapel eine beliebige Anzahl von Zeichen enthalten
kann.
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Wie
dargestellt ist, ist das erste Zeichen des Quelldatenstroms "F". Das Zeichen "F" weist
einen Ort von 5 im Stapel 500 auf, so dass der Comcryptor 100 den
Wert 5 ausgibt. Das erste Zeichen im Quelldatenstrom entspricht
dem ersten Bit des Schlüssels, das
eine "1" ist. Wenn man der
obigen Ausführungsform
der 3 folgt, so zeigt das Schlüsselbit "1" an, dass
das Zeichen eine Hälfte
des Weges im Stapel nach oben zu bewegen ist. Eine Hälfte von
5 ist 2,5, was auf einen ganzzahligen Wert von 3 gerundet wird.
So wird das Zeichen "F" um 3 Orte im Stapel
auf die Position 2 nach oben bewegt, wie das im Stapel 510 der 5b dargestellt
ist.
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Das
nächste
Zeichen des Quelldatenstroms ist "A".
Das Zeichen "A" weist einen Ort
von 0 im Stapel 510 auf, so dass der Comcryptor 100 den
Wert 0 ausgibt. Das zweite Zeichen im Quelldatenstrom entspricht
dem zweiten Bit des Schlüssels,
das eine "1" ist. Das Schlüsselbit,
das eine "0" ist, zeigt an, dass das
Zeichen eine Hälfte
des Weges nach oben im Speicher zu bewegen ist. Eine Hälfte von
0 ist 0, so dass das Zeichen "A" 0 Orte im Stapel
zur Position 0 bewegt wird, wie das im Stapel 520 der 5c dargestellt
ist.
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Das
nächste
Zeichen des Quelldatenstroms ist "C".
Das "C" weist einen Ort
von 3 im Stapel 520 auf, so dass der Comcryptor 100 den
Wert 3 ausgibt. Das dritte Zeichen im Quelldatenstrom entspricht dem
dritten Bit des Schlüssels,
das eine "0" ist. Wenn man der
obigen Ausführungsform
der 3 folgt, so zeigt das Schlüsselbit mit dem Wert "0" an, dass das Zeichen ein Viertel des
Weges nach oben im Stapel zu bewegen ist. Ein Viertel von 3 ist
0,75, was auf einen ganzzahligen Wert von 1 gerundet wird. Somit wird
das Zeichen "C" einen Ort im Stapel
an die Position 1 nach oben bewegt, wie das im Stapel 530 der 5d dargestellt
ist.
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Das
nächste
Zeichen des Quelldatenstroms ist "E".
Das "E" weist einen Ort
von 5 im Stapel 530 auf, so dass der Comcryptor 100 den
Wert 5 ausgibt. Das vierte Zeichen im Quelldatenstrom entspricht dem
vierten Bit des Schlüssels,
das eine "0" ist, was anzeigt,
dass das Zeichen ein Viertel des Weges im Stapel nach oben zu bewegen
ist. Ein Viertel von 5 ist 1,25, was auf einen ganzzahligen Wert
von 1 gerundet wird, so dass das Zeichen "E" 1
Ort im Stapel an die Position 4 nach oben bewegt wird, wie das im Stapel 540 der 5e angegeben
ist.
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Das
letzte Zeichen des Quelldatenstroms ist "D".
Das "D" hat einen Ort von
5 im Stapel 540, so dass der Comcryptor 100 den
Wert 5 ausgibt. Da der Schlüssel
nur vier Bits hat, so geht das fünfte
Zeichen im Quelldatenstrom um den Schlüssel herum und entspricht dem
ersten Bit des Schlüssels,
das eine "1" ist. Die "1" zeigt an, dass das Zeichen eine Hälfte des
Weges im Stapel nach oben zu bewegen ist. Eine Hälfte von 5 ist 2, 5, was auf
einen ganzzahligen Wert von 3 gerundet wird, so dass das Zeichen "D" 3 Orte im Stapel zur Position 2 bewegt
wird, wie das im Stapel 550 der 5f dargestellt
ist.
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Wie
oben diskutiert wurde, werden die ausgegebenen Stapelorte (5, 0,
3, 5 und 5) auch unter Verwendung eines Kodierers auf Entropiebasis
kodiert, um einen variablen Bitstrom komprimierter und verschlüsselter
Daten auszugeben.
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Somit
verwendet der Comcryptor 100 der 1, wie das
in den 3, 4a bis 4f und 5a bis 5f dargestellt
ist, die Bits des Schlüssels 120,
um einen speziellen Komprimierungsalgorithmus aus dem Komprimierungssatz 105 für die Zeichen
der Quelldaten 115 zu identifizieren. In den Beispielen
der 4a bis 4f und 5a bis 5f sind
im Komprimierungssatz 105 nur zwei Komprimierungsalgorithmen
verfügbar.
Diese Beispiele wurden auf zwei Komprimierungsalgorithmen begrenzt,
um die Erläuterung
zu erleichtern; alternative Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung umfassen wesentlich größere Zahlen
von Komprimierungsalgorithmen.
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Weiterhin
werden in der Ausführungsform der 3, 4a bis 4f und 5a bis 5f die
Werte der Bits des Schlüssels 120 verwendet,
um den Wert einer Variablen in einem Move-forward-Komprimierungsalgorithmus
zu identifizieren. In einer alternativen Ausführungsform wird der gesamte
Schlüssel
verwendet, um einen speziellen Algorithmus aus dem Komprimierungssatz 105 zu identifizieren,
der für
alle Quelldaten 115 zu verwenden ist. Somit würde ein
m-Bit-Schlüssel einen
von 2m Komprimierungsalgorithmen aus dem
Komprimierungssatz 105 eindeutig identifizieren.
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6 zeigt
ein Hardwaresystem oder eine Maschine, wie sie mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. In der dargestellten
Ausführungsform
umfasst das Hardwaresystem 600 einen Prozessor 602 und
einen Cache-Speicher 604, die in der angegebenen Weise miteinander
gekoppelt sind. Zusätzlich
umfasst das Hardwaresystem 600 einen Eingabe/Ausgabe(E/A)-Bus 606 hoher
Leistung und einen Standard-E/A-Bus 608. Eine Host-Brücke 610 koppelt den
Prozessor 602 mit dem E/A-Bus 606 hoher Leistung,
wohingegen die E/A-Busbrücke 612 die
zwei Busse 606 und 608 miteinander koppelt. Mit
dem Bus 606 sind eine Netz/Kommunikations-Schnittstelle 624,
ein Systemspeicher 614 und ein Videospeicher 616 gekoppelt.
Eine Anzeigevorrichtung 618 ist wiederum mit dem Videospeicher 616 gekoppelt.
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Mit
dem Bus 608 sind ein Massenspeicher 620, eine
Tastatur und Zeigevorrichtung 622 und E/A-Anschlüsse 626 gekoppelt.
Gemeinsam sollen diese Elemente eine breite Kategorie von Hardwaresystemen
darstellen, die in nicht einschränkender Weise
allgemeine Computersysteme auf der Basis der PowerPC® Prozessorfamilie
von Prozessoren, die von Motorola, Inc. aus Schaumburg, Illinois
erhältlich
sind, oder der Pentium® Prozessorfamilie, die von
Intel Corporation aus Santa Clara, Kalifornien erhältlich sind,
einschließen.
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Diese
Elemente 602 bis 626 führen ihre konventionellen Funktionen,
die aus dem Stand der Technik bekannt sind, aus. Insbesondere wird
die Netz/Kommunikationsschnittstelle 624 verwendet, um
eine Kommunikation zwischen dem System 600 und einem Netz
einer großen
Vielzahl konventioneller Netze, wie dem Ethernet, einem Token-Ring,
dem Internet, etc. zu liefern. Es sollte verständlich sein, dass die Schaltung
der Schnittstelle 624 vom Typ des Netzes, mit dem das System 600 gekoppelt
ist, abhängt.
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Der
Massenspeicher 620 wird verwendet, um einen permanenten
Speicher für
die Daten und Programminstruktionen zu liefern, um die oben beschriebenen
Funktionen der Komprimierung und Verschlüsselung auszuführen, wohingegen
der Systemspeicher 614 verwendet wird, um einen temporären Speicher
für die
Daten- und Programminstruktionen zu liefern, wenn diese vom Prozessor 602 ausgeführt werden.
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Die
E/A-Anschlüsse 620 sind
ein oder mehrere serielle und/oder parallele Kommunikationsanschlüsse, die
verwendet werden, um eine Kommunikation zwischen zusätzlichen peripheren
Vorrichtungen, die mit dem Hardwaresystem 600 gekoppelt werden,
zu liefern.
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Man
kann erkennen, dass verschiedene Komponenten des Hardwaresystems 600 anders
angeordnet werden können.
Beispielsweise kann der Cache 604 sich mit dem Prozessor 602 auf
einem Chip befinden. Weiterhin kann es sein, dass gewisse Implementierungen
der vorliegenden Erfindung nicht alle obigen Komponenten benötigen oder
einschließen.
Beispielsweise kann es sein, dass der Massenspeicher 620,
die Tastatur- und Zeigevorrichtung 622 und/oder die Anzeigevorrichtung 618 und
der Videospeicher 616 nicht im System 600 enthalten
sind. Zusätzlich
können
die peripheren Vorrichtungen, die gekoppelt mit dem Standard-E/A-Bus 608 gezeigt
sind, mit dem E/A-Bus 606 hoher Leistung gekoppelt werden;
zusätzlich
kann es sein, dass in einigen Implementierungen nur ein einziger
Bus existiert und die Komponenten des Hardwaresystems 600 mit
dem einzigen Bus gekoppelt sind. Weiterhin können zusätzliche Komponenten in das
System 600 eingeschlossen werden, wie zusätzliche
Prozessoren, Speichervorrichtungen oder Speicher.
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In
einer Ausführungsform
ist der Comcryptor 100 der 1 als eine
Serie von Softwareroutinen, die von einem Hardwaresystem 600 der 6 zum Ablaufen
gebracht werden, implementiert. Diese Softwareroutinen umfassen
eine Vielzahl von Serien von Instruktionen, die von einem Prozessor
in einem Hardwaresystem auszuführen
sind, wie dem Prozessor der 6. Zu Beginn
sind die Serien der Instruktionen auf einer Speichervorrichtung,
wie einem Massenspeicher 620, gespeichert. Es ist zu erkennen, dass
die Serien von Instruktionen auf jedem konventionellen Speichermedium
gespeichert werden können,
wie einer Diskette, einer CD-ROM, einem Magnetband, einer DVD (DVD
wird aktuell als eine Abkürzung
für eine
digitale Bildplatte verwendet; wobei es aber so erscheint, als ob
die Verwendung sich auf eine digitale Vielseitigkeitsplatte geändert hat,
um die Fähigkeit
der DVD-Technik zu zeigen, für
andere Daten als Video verwendet zu werden), einer Laserplatte,
einem ROM, einem Flash-Speicher etc. Es ist auch erkennbar, dass
die Serie von Instruktionen nicht lokal gespeichert werden muss
und sie von einer entfernten Speichervorrichtung, wie einem Server
auf einem Netz, über
die Netz/Kommunikationsschnittstelle 624 empfangen werden
kann.
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Die
Instruktionen werden von der Speichervorrichtung, wie dem Massenspeicher 620,
in den Speicher 614 kopiert, und dann wird auf sie vom
Prozessor 602 zugegriffen und sie werden von diesem ausgeführt. In
einer Implementierung sind diese Softwareroutinen in der Programmiersprache
C++ geschrieben. Es ist jedoch erkennbar, dass diese Routinen in
jeder Sprache einer Vielzahl von Programmiersprachen implementiert
sein können.
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In
alternativen Ausführungsformen
ist die vorliegende Erfindung in diskreter Hardware oder Firmware
implementiert. Beispielsweise ist in einer alternativen Ausführungsform
eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) mit den
oben beschriebenen Funktionen der vorliegenden Erfindung programmiert.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist jeder der Komprimierungsalgorithmen,
die für
die Verwendung durch den Comcryptor 100 im Komprimierungssatz 105 der 1 verfügbar sind,
ein verlustloser Komprimierungsalgorithmus. Bei der verlustlosen
Komprimierung wird die "Größe" des Datenblocks,
der komprimiert wird, reduziert, ohne irgend einen Verlust von Daten.
Das heißt,
der Datenblock kann komprimiert, gespeichert oder übertragen
und dann dekomprimiert werden, und der dekomprimierte Datenblock
wird identisch dem ursprünglichen
Datenblock sein. In alternativen Ausführungsformen umfasst der Komprimierungssatz 105 verlustbehaftete
Komprimierungsalgorithmen. Bei der verlustbehafteten Komprimierung
wird die Größe des Datenblocks
reduziert, und ein gewisser Datenverlust tritt auf. Somit wird sich
ein Datenblock, der komprimiert, gespeichert oder übertragen und
dann dekomprimiert wird, leicht vom ursprünglichen Datenblock unterscheiden.
Obwohl die verlustbehaftete Komprimierung einen gewissen Datenverlust
verursacht, ist dieser Datenverlust bei gewissen Typen von Daten,
wie Bilddaten, für
den Benutzer typischerweise nicht evident.
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In
den Diskussionen oben wurden Ausführungsformen beschrieben, die "Move-forward"-Komprimierungsalgorithmen
verwenden. Es sollte angemerkt werden, dass alternative Ausführungsformen verschiedene
Typen von Komprimierungsalgorithmen umfassen können, oder eine Kombination
von Move-forward-Komprimierungsalgorithmen und anderen Typen von
Komprimierungsalgorithmen.
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Somit
ist ein Verfahren und eine Vorrichtung für das gleichzeitige Verschlüsseln und
Komprimieren von Daten beschrieben worden. Während viele Änderungen
und Modifikationen der vorliegenden Erfindung von einem Fachmann
erkannt werden, nachdem er die vorangehende Beschreibung gelesen
hat, sollte verständlich
sein, dass die speziellen Ausführungsformen,
die in illustrierender Weise gezeigt und beschrieben wurden, auf
keinen Fall als begrenzend verstanden werden sollen. Bezugnahmen
zu Details spezieller Ausführungsformen
sollen den Umfang der Ansprüche
nicht begrenzen.