DE978010C - Verfahren zur Umwandlung von Schlüsselfolgen - Google Patents

Description

und bei der Entschlüsselung

Die Zuordnung beim Entschlüsseln ist dieselbe wie beim Verschlüsseln, d. h., der Entschlüsselungsschlüssel ist gleich dem Verschlüsselungsschlüssel, und die Rückgewinnung des Klarzeichens aus dem Geheim- und Schlüsselzeichen beim Entschlüsseln ist eindeutig. Für die eindeutige Zuordnung gibt es die folgenden beiden Multiplikationsschemata:

und

Beide Zuordnungsmöglichkeiten sind gleichwertig. Die erste entspricht den Vorzeichenregeln bei der

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung von aus monopolaren Impulsen zweier verschiedener Amplituden oder aus bipolaren Impulsen gleicher Amplitude bestehenden primären Schlüsselfolgen mit mangelnder statistischer Gleichverteilung der beiden Impulsarten in aus Impulsen der gleichen beiden Impulsarten bestehenden sekundäre Schlüsselfolgen mit angenäherter statistischer Gleichverteilung der beiden Impulsarten.

In der Chiffrier-Technik werden zum Ver- und Entschlüsseln von Informationen, die in Form von Folgen aus binären Zeichen (z.B. + und —, 1 undO, algebraischen Multiplikation; die zweite ist zur ersten entgegengesetzt.

Zur Sicherheit der Verschlüsselung, d. h. zur Erschwerung einer unbefugten Entschlüsselung, ist es erforderlich, daß in den Schlüsselfolgen die beiden Zeichen bzw. die beiden Zustände annähernd gleich verteilt sind. Es kann aber bei der Herstellung der Schlüsselfolgen gelegentlich vorkommen, daß das Gleichgewicht zwischen beiden Zeichen bzw. beiden Zuständen gestört ist, d. h., daß das eine der beiden Zeichen oder der eine der beiden Zustände vorherrscht. Dies äußert sich darin, daß in einer solchen Schlüsselfolge mit einer gewissen Häufigkeit Teilfolgen auftreten, die nur aus dem vorherrschenden Zeichen bzw. Zustand bestehen. Durch die Überlage-

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Loch und Nichtloch) bzw. aus bipolaren Zuständen 40 rung einer Klarzeichenfolge mit einer Schlüssel-

(z. B. positives und negatives Potential) oder aus Zu- Zeichenfolge, die teilweise allein aus dem dominie-

ständen zweier verschiedener Intensitäten (z.B. Span- renden Zeichen besteht, werden die entsprechenden

nung und keine Spannung, Strom und kein Strom, Teilfolgen aus der Klarzeichenfolge entweder repro-

magnetisch und nichtmagnetisch) als sogenannte Klar- duziert oder in ihr Negativ umgewandelt, wodurch

folgen vorliegen, gleichartige Folgen, sogenannte 45 Anhaltspunkte für eine unbefugte Entschlüsselung

Schlüsselfolgen, verwendet, die Zeichen für Zeichen gewonnen werden können. Dies trifft insbesondere für

bzw. Zustand für Zustand mit den Zeichen bzw. Zuständen gleicher Abzählungsnummer der Klarfolge überlagert werden, derart, daß bei der Paarung verschiedenen Zeichen bzw. verschiedenen Zuständen das eine Zeichen bzw. der eine Zustand und gleichen Zeichen bzw. Zuständen das andere Zeichen bzw. der andere Zustand zugeordnet wird. Die Schlüsselfolgen, die die binären Zeichen bzw. Zustände in möglichst unregelmäßiger Reihenfolge enthalten sollen, können sinnvoll oder sinnlos, unperiodisch oder periodisch mit genügend langer Periode sein. Sie werden im allgemeinen durch Zufallsgeneratoren oder durch Schlüsselverlängerer unter Verwendung einer relativ Bildverschlüsselungen zu.

Zur Vermeidung dieses Nachteils werden erfindungsgemäß die Impulse der primären Schlüsselfolge mit den entsprechenden Impulsen (d. h. gleicher Abzählnummer) der alternierenden, abwechselnd aus der einen und anderen Impulsart bestehenden Folge mit an sich bekannten Mitteln und in an sich bekannter Weise paarweise gemäß einer der beiden Vernamschen Vorzeichenregeln gemischt, und die auf diese Weise erhaltene Mischfolge wird als sekundäre Schlüsselimpulsfolge zur Verschlüsselung von Klarfolgen verwendet.

Durch die Überlagerung der Schlüsselfolge mit

kurzen, unperiodischen Urschlüsselfolge gewonnen. 60 mangelnder Gleichverteilung mit der alternierenden Das zugeordnete Zeichen bzw. der zugeordnete Zeichenfolge wird die angenäherte Gleichverteilung Zustand wird als Geheimzeichen bzw. als Geheimzustand und die Folge aus den Geheimzeichen bzw.

-zuständen als Geheimfolge bezeichnet. Die Paarung der Klar- mit den Schlüsselzeichen ist kommutativ. Bedeutet die Notierung + das eine Zeichen bzw. den einen Zustand und die Notierung — das andere Zeichen bzw. den anderen Zustand und bezeichnet K der beiden Zeichen bzw. Zustände der neuen Schlüsselfolge erzwungen, denn die Teilfolgen der primären Schlüsselfolge, die nur aus dem dominierenden Zeichen bestehen, werden durch die Überlagerung mit der alternierenden Folge in alternierende Teilfolgen umgewandelt, womit das gestörte Gleichgewicht wiederhergestellt wird.

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An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung (—); das entspricht der Regel + ·+ = —. Ist nur

näher erläutert. am Ausgang eines Generators ein Impuls anwesend,

Fig. 1 zeigt ein Überlagerungsbeispiel mit der so zieht nur eines der beiden Relais A, B an, und nur

alternierenden Folge; einer der beiden Relaiskontakte a, b legt in die ge-

F i g. 2 zeigt eine bekannte Mischschaltung für 5 strichelt gezeichnete Stellung um. Die rechte Ausmonopolare Impulse und gangsklemme der Mischvorrichtung erhält dann posi-

F i g. 3 eine solche für bipolare Impulse. tives Potential. Das entspricht den beiden Regeln

In der ersten Spalte steht eine relativ kurze pri- + · — = 4- und — · + = +.

märe Schlüsselfolge aus Plus- und Minuszeichen, Die MischvorrichtungM1 in Fig. 2 ist eine Vawelche zu 70% aus Plus- und zu 30% aus Minus- io riante derMischvorrichtungMl. Die Relaiskontakte a zeichen besteht, so daß das Pluszeichen dominiert. und b liegen in ihrer Ruhestellung beide oben oder In der zweiten Spalte steht die mit dem Pluszeichen beide unten. Durch diese Anordnung der Relaiskonbeginnende alternierende Zeichenfolge, die genau zu takte werden die zu den erstgenannten entgegen-50% aus Plus- und zu 50% aus Minuszeichen be- gesetzten Vernamschen Mischregeln durchgeführt, die steht. In der dritten Spalte steht die sekundäre Über- 15 neben Ml notiert sind. Sie lauten
lagerungsfolge, deren Zeichen durch Multiplikation + · + = — ·— = + und + ■ — = — · + = — der nebeneinanderstehenden Zeichen der beiden und entsprechen den algebraischen Vorzeichenregeln ersten Folgen gemäß den algebraischen Vorzeichen- der Multiplikation, wobei das Multiplikationssymregeln der Multiplikation gewonnen wurden. Die bol (·) jedoch in gruppentheoretischer Bedeutung im Überlagerungsfolge — die neue Schlüsselfolge — ao Sinne einer Zuordnung aufzufassen ist.
enthält das Pluszeichen zu 48% und das Minus- In Fig. 3 ist der Fall berücksichtigt, daß beide zeichen zu 52%, so daß praktisch Gleichverteilung Generatoren bipolare Impulse gleicher Amplitude besteht. oder sogenannte Doppelstromschritte liefern.

In den F i g. 2 und 3 sind zwei Ausführungsbei- An den Ausgangsklemmen der beiden Generatoren spiele zur Durchführung des Verfahrens gemäß 25 SJG und A JG sowie des Kommutators £ können jetzt der Erfindung in Blockschaltbil'dern dargestellt. Sie wechselnde Polaritäten auftreten. Einmal an der linzeigen im wesentlichen bekannte Mischvorrich- ken Klemme plus und an der rechten Klemme minus tungen. und im anderen Fall an der linken Klemme minus

In beiden Figuren taktet der Taktgenerator TG den und an der rechten Klemme plus. Der erste Zustand,

Schlüsselimpulsgenerator SJG und den Generator 30 der als positiver Impuls oder Stromschritt bezeichnet

AJG, der die alternierende Impulsfolge liefert. An werden möge, möge mit (+) notiert werden. Der

den Ausgang des Generator SJG ist das Relais A und zweite Zustand, der als negativer Impuls oder Strom-

an den Ausgang des Generators AJG ist das Relais B schritt bezeichnet werden möge, möge mit (—) notiert

angeschlossen. In F i g. 2 ist der Fall dargestellt, daß werden.

beide Generatoren monopolare Impulse zweier ver- 35 Die Relais A und B sind jetzt polarisierte Relais,

schiedener Amplituden, deren eine Null ist, liefern, deren Anker α und b in den ausgezogen gezeichneten

d. h. also an- und abwesende Impulse einer Polarität Stellungen den Zustand (—) und in den gestrichelt

oder sogenannte Einfachstromschritte. gezeichneten Stellungen den Zustand (+) an den Ein-

Die Mischvorrichtung Ml zeigt die Zusammen- gangen der Relais A und B kennzeichnen sollen. An schaltung der Relaiskontakte α und b über eine 4° den Ausgang der Mischvorrichtung Ml bzw. Ml ist Stromquelle nach einer der beiden Vernamschen das gewöhnliche Hilfsrelais C geschaltet. Es hat zwei Vorzeichenregeln, die neben der Mischvorrichtung Kontakte C₁ und c₂, die in dem Kommutatorstromnotiert ist. Die Abwesenheit eines Impulses möge kreis K liegen. Die ausgezogen gezeichneten Stellunmit (—) und die Anwesenheit mit (+) bezeich- gen dieser Kontakte entsprechen der Ruhelage des net werden. Die gezeichneten Stellungen der Re- 45 Relais C, d. h. wenn dieses stromlos ist, die gestrilaiskontakte sollen die Ruhestellungen sein, d. h. chelt gezeichneten Stellungen dem stromführenden wenn die Relais A und B stromlos sind, also weder Zustand. Durch diese bekannte Schaltungsanordnung in SJG noch in AJG ein Impuls anwesend ist. Die können die Vernamschen Mischregeln bei Doppellinke Ausgangsklemme der Mischvorrichtung Ml strombetrieb durchgeführt werden, wie leicht einzuliegt am negativen Pol der Stromquelle und ist ge- 5° sehen ist.

erdet. Bei der gezeichneten Ruhestellung der Relais- In der Praxis kann der Kommutator K in die

kontakte, die der Abwesenheit (—) von Impulsen an Mischschaltung M1 bzw. Ml einbezogen werden; die

den Ausgängen der beiden Impulsgeneratoren ent- Schaltungen sind nur der Übersichtlichkeit halber

spricht, ist die rechte Klemme ohne Potential (—); räumlich getrennt gezeichnet worden,

das entspricht der Regel —·— = —. Ist in beiden 55 Bei höheren Impulserzeugungsgeschwindigkeiten,

Generatoren je ein Impuls anwesend (+), so ziehen bei denen die elektromechanischen Relais wegen ihrer

beide Relais A und B an, und die Relaiskontakte α Trägheit nicht mehr mitmachen, können in bekannter

und b legen in die gestrichelt gezeichneten Stellungen Weise trägheitslose elektronische Schalter verwendet

um. Dabei bleibt die rechte Klemme ohne Potential werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Umwandlung von aus monopolaren Impulsen zweier verschiedener Amplituden oder aus bipolaren Impulsen gleicher Amplitude bestehenden primären Schlüsselfolgen mit mangelnder statistischer Gleichverteilung der beiden Impulsarten in aus Impulsen der gleichen beiden Impulsarten bestehenden sekundäre Schlüsseifolgen mit angenäherter statistischer Gleichverteilung der beiden Impulsarten, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse der primären Schlüsselfolge mit den entsprechenden Impulsen (d. h. gleicher Abzählnummer) der alternierenden, abwechselnd aus der einen und anderen Impulsart bestehenden Folge mit an sich bekannten Mitteln und in an sich bekannter Weise paarweise gemäß einer der beiden Vernamschen Vorzeichenregeln gemischt werden, und daß die auf diese Weise erhaltene Mischfolge als sekundäre Schlüsselimpulsfolge zur Verschlüsselung von Klarfolgen verwendet wird.

   das Vorzeichen des Klarzeichens, S das des Schlüsselzeichens und G das des Geheimzeichens, wird ferner die Paarung als symbolische Multiplikation (wie in der Gruppentheorie üblich) dargestellt, so ist bei der Verschlüsselung
   — Λ. -O — O " Λ