DE978059C - Verfahren und Anordnung zur reproduzierbaren Erzeugung einer Schluesselimpulsfolge - Google Patents

Description

Für verschiedenartige Anwendungen werden häufig sehr lange Ziffernfolgen benötigt, die insofern Zufallscharakter haben sollen, als die Verteilung von Ziffern oder von Zifferngruppen nicht einem erkennbaren Bildungsgesetz unterliegen soll. Bei der Benutzung elektrischer oder elektronischer Mittel ist es üblich, solche Ziffernfolgen als Impulsfolgen zu erzeugen. Da die Erzeugung von Impulsfolgen mit echter Zufallsverteilung sowohl verhältnismäßig aufwendig ist wie aber insbesondere naturgemäß nicht reproduzierbar sein kann, begnügt man sich in sehr vielen Anwendungsfällen mit der Erzeugung einer Impulsfolge mit nur Quasi-Zufallsverteilung, worunter verstanden wird, daß ein Bildungsgesetz in der Folge nicht erkennbar oder ίο zumindest nicht unmittelbar erkennbar ist. Bei Impulsfolgen endlicher Länge, und um solche handelt es sich in praxi stets, kann die Erzeugung einerseits wesentlich vereinfacht werden und muß andererseits vor allem auch reproduzierbar gestaltet werden. Das verwendete Verfahren darf dann z. B. auch eine periodische Impulsfolge liefern, solange die Länge der Periode größer ist als die ausgenutzte Länge der Impulsfolge. Es besteht dann die technische Aufgabe, eine Impulsfolge mit sehr großer Periodenlänge und mit Quasi-Zufallsverteilung zu erzeugen. Hierfür sind an sich bereits mehrere Verfahren bekannt. Ein wichtiges Anwendungsgebiet ist die Verschlüsselung von Fernschreibsignalen. Hierbei liegt der Text bekanntlich als eine Folge von Impulsgruppen mit je 5 Impulsen vor. Diese Impulsfolge wird vor der Aussendung mit einer anderen Impulsfolge, der Schlüsselimpulsfolge, nach einer bestimmten Regel gemischt. Die Schlüsselimpulsfolge wird dabei einem Lochstreifen entnommen, der sie in Form von Impulsgruppen mit je 5 Impulsen gespeichert enthält. Es wird nun häufig angestrebt, diesen Lochstreifen mit der Schlüsselimpulsfolge an dem Benutzungsorte selbst herzustellen. Dann muß aber selbstverständlich das angewendete Verfahren die Reproduzierbarkeit der Erzeugung sicherstellen, da sonst die Empfangsstation nicht im Besitze des Schlüsselstreifens wäre und also die übertragenen Nachrichten nicht entschlüsseln könnte. Ein bekanntes Verfahren zur reproduzierbaren Erzeugung solcher Schlüsselstreifen bildet die Schlüsselimpulsfolge durch Mischung zweier Impulsfolgen verhältnismäßig kurzer Dauer. Diese beiden Ursprungsimpulsfolgen haben eine Zufallsverteilung und liegen ebenfalls in Form von Lochstreifen vor. Die erzeugte Impulsfolge, die als Schlüsselimpulsfolge benutzt werden soll, hat dann bekanntlich eine Länge, die sich aus dem Produkt der Längen der beiden ursprünglichen Impulsfolgen als kleinstes gemeinsames Vielfaches ergibt. Bei teilerfremden Längen der beiden ursprünglichen Impulsfolgen kann dann bekanntlich die Periodenlänge der erzeugten Impulsfolge sehr groß sein. Wegen der Reproduzierbarkeit der Erzeugung des Schlüsselstreifens brauchen zwischen den miteinander verkehrenden Stationen nur die Lochstreifen mit den ursprünglichen Impulsfolgen ausgetauscht zu werden. Diese Lochstreifen haben eine um Größenordnungen kleinere Länge als die entsprechenden Schlüsselstreifen. Der notwendige Schlüsselstreifenaustausch wird durch dies bekannte Verfahren also schon recht erheblich vereinfacht.

Dennoch erscheint das genannte Verfahren verbesserungswürdig. Dieses anstrebend geht die Erfindung von der Aufgabenstellung aus, aus einem nicht sehr großen Vorrat an Impulsen eine möglichst lange Schlüsselimpulsfolge reproduzierbar zu erzeugen. Die erzeugte Schlüsselimpulsfolge soll dabei Quasi-Zufallsverteilung haben. Sie nutzt dabei die Erkenntnis aus, daß eine bessere Ausnutzung der vorgegebenen Menge von Impulsen möglich sein muß, als es mit dem bekannten Verfahren gegeben ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur reproduzierbaren Erzeugung einer Schlüsselimpulsfolge mit sehr großer Periodenlänge und mit Quasi-Zufallsverteilung, d. h. ohne innerhalb einer Periode erkennbares oder unmittelbares Bildungsgesetz, durch Ableitung aus zwei oder mehreren ursprünglichen Impulsfolgen, die durch Abtastung je einem Speicher entnommen werden, wobei die untereinander unterschiedlichen Kapazitäten dieser Speicher klein sind im Vergleich zu der Periodenlänge der erzeugten Impulsfolge.

Die der Erfindung eigenen Vorteile werden dadurch erreicht, daß die Inhalte der einzelnen Speicher im Verlaufe des Abtastvorganges nach logischen Funktionen verändert werden. Durch die Anwendung dieses Erfindungsgedankens kann etwa dasselbe erreicht werden, als wenn beim zuvor beschriebenen bekannten Verfahren die Längen der ursprünglichen Impulsfolgen vervielfacht würden.

Die Erfindung schlägt weiter vor, daß die Veränderungen der Speicherinhalte von logischen Funktionen der Augenblickswerte jeweils mindestens zweier, vorzugsweise aller, ursprünglichen Impulsfolgen gesteuert werden.

Als im allgemeinen ausreichend und die praktische Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wesentlich vereinfachend wird besonders vorgeschlagen, daß die Veränderungen der Inhalte der Speicher die jeweils gerade abgetasteten Zellen dieser Speicher betreffen. Wenn eine Zelle eines Speichers verändert werden soll, so muß sie mit der übrigen Apparatur irgendwie gerade in Verbindung stehen. Andererseits ist ja auch eine gerade abgetastete Zelle mit der übrigen Apparatur gerade irgendwie verbunden. Daraus erklären sich die möglichen Vereinfachungen, die mit diesem Vorschlag gegeben sind.

Gewisse in der Elektronik für andere Aufgaben gut bewährte Speicher haben eine Anordnung zur Wiedereinspeicherung. Die einzelnen Zellen eines solchen Speichers werden zur Abtastung an sich gelöscht. Die Permanenz des Speicherinhaltes wird durch die Wiedereinspeicherung erreicht. Die entnommene Information wird sofort nach dem Abfragevorgang wieder in dieselbe Zelle eingespeichert. Um auch solche Speicher für die Erfindung nutzbar zu machen, wird vorgeschlagen, als Speicher solche mit je einer Anordnung zur Wiedereinspeicherung, vorzugsweise sogenannte Speichermatrizen mit ferromagnetischen Kernen als Speicherelementen, zu verwenden, bei denen die Veränderung des Speicherinhaltes durch Beeinflussung des Vorganges der Wiedereinspeicherung erfolgt. Die Beeinflussung der Wiedereinspeicherung stellt ein besonders einfaches und zuverlässiges Mittel zur gesteuerten Veränderung des Inhaltes eines Speichers dar.

Ausgehend von der weiteren Erkenntnis, daß Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wesentlich vereinfacht werden können, ohne daß andererseits Nachteile oder wesentliche Nachteile in Kauf zu nehmen sind, insbesondere die Periodenlänge der erzeugten Impulsfolge nicht etwa verkürzt zu werden braucht, wird weiter vorgeschlagen, daß die Abtastschemata der einzelnen Speicher zeitlich unverändert bleiben, insbesondere also auch von den Augenblickswerten der ursprünglichen Impulsfolgen und der erzeugten Impulsfolge unabhängig sind.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sei noch die Abbildung herangezogen. Sie zeigt als Ausführungsbeispiel das verallgemeinerte Schaltbild einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung. Es sind drei Matrizenspeicher 1,2 und 3 vorhanden. In ihnen sind drei ursprüngliche Impulsfolgen gespeichert. Diese drei Speicher werden unter Steuerung von einem gemeinsamen nicht dargestellten Taktgeber abgefragt, und so werden die drei ursprünglichen Impulsfolgen A, Bund Cerzeugt. In einer logischen Schaltung 7 wird ein Ausgangswert als logische Funktion der Augenblickswerte der drei Impulsfolgen A, B und C gebildet. Am Ausgang der Anordnung steht die zeitliche Folge dieser Funktionswerte als Ausgangsfolge T zur Verfügung. Sie stellt die reproduzierbar erzeugte Impulsfolge sehr großer Periodenlänge dar. Wenn die Anordnung auf diese bekannten Merkmale beschränkt wäre und also von der Erfindung keinen Gebrauch machen würde, wäre die Periodenlänge der Ausgangsfolge T als kleinstes gemeinsames Vielfaches der Längen der ursprünglichen Folgen A, B und C gegeben. Die verwendeten Matrizenspeicher haben ferromagnetisehe Speicherkerne als Speicherelemente. Sie bedürfen also der Wiedereinspeicherung. In den Informationsfluß der Wiedereinspeicherung ist nun bei jedem der drei Speicher ein Tor eingeschaltet. Je nach dem ihm zugeführten Steuerbefehl läßt jedes dieser drei Tore 4,5 und 6 entweder die Information ungehindert passieren oder verändert sie, wobei hier als Veränderung die Vorzeichenumkehr angenommen ist. Die für die Erfindung kennzeichnende Veränderung der Speicherinhalte wird aiso sehr einfach durch die entsprechenden Steuerbefehle an die Tore 4, 5 und 6 bewirkt. Diese Steuerbefehle werden aus den Augenblickswerten der drei ursprünglichen Impulsfolgen A, B und C gebildet. Zu diesem Zweck ist eine logische Schaltung 8 vorhanden.

Die verwendeten Speicherkernmatrizen haben den Vorteil, eine sehr hohe Abfragegeschwindigkeit zuzulassen. Die gesamte Anlage kann daher auch sehr schnell arbeiten, insbesondere wesentlich schneller, als wenn sie von Lochstreifen ausginge. Diese Speicher haben den weiteren Vorteil der Löschbarkeit. Damit sind sie einmal wiederverwendungsfähig und zum anderen entfällt die Notwendigkeit einer Vernichtung, wie sie bei der Anwendung auf Verschlüsselungen im Interesse der Geheimhaltung in der Regel zu fordern wäre. An die Stelle der Vernichtung tritt hier einfach die Löschung. Die Anwendung der Erfindung ermöglicht es, mit verhältnismäßig sehr kurzen ursprünglichen Impulsfolgen auszukommen. Es genügen daher auch Speicherkernmatrizen verhältnismäßig geringer Kapazität. An Stelle der Speicherkernmatrizen könnten auch andere Speicher verwendet werden, z. B. Magnettrommelspeicher, ohne daß das verallgemeinerte Schaltbild der Anordnung zu ändern wäre.
Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung werden die Impulse der erzeugten Impulsfolge einzeln nacheinander gebildet, wobei jeder einzelne Impuls eine logische Funktion der jeweiligen Augenblickswerte mindestens zweier, mehrerer oder aller ursprünglichen Impulsfolgen ist und diese logische Funktion sich zeitlich nicht ändert. Für gewisse Anwendungszwecke, insbesondere dann, wenn eine Folge von Impulsgruppen als Ergebnis verlangt wird, ist es vorteilhaft, wenn die Impulse der erzeugten Impulsfolge gruppenweise gebildet werden, wobei die gleichzeitig gebildeten Impulse einer Gruppe bestimmte logische Funktionen der jeweiligen Augenblickswerte der ursprünglichen Impulsfolgen sind und diese logischen Funktionen sich zeitlich nicht ändern und wobei die Anzahl der Impulse

jeder Impulsgruppe kleiner oder gleich der Anzahl der ursprünglichen Impulsfolgen ist. Dies ist z. B. bei der Anwendung auf Fernschreibverschlüsselungen von Vorteil. Dort werden Impulsgruppen von je fünf Impulsen benötigt. Es ist dann aber nicht etwa erforderlich, auch fünf ursprüngliche Impulsreihen zu verwenden. Im Beispiel der Abbildung betrifft dieser Vorschlag die Ausbildung der logischen Schaltung 7, die als Ergebnis dann nicht nur eine logische Funktion, sondern mehrere, z. B. fünf, liefert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur reproduzierbaren Erzeugung einer Schlüsselimpulsfolge mit sehr großer Periodenlänge und mit Quasi-Zufallsverteilung, d.h. ohne innerhalb einer Periode erkennbares oder unmittelbar erkennbares Bildungsgesetz, durch Ableitung aus zwei oder mehreren ursprünglichen Schlüsselimpulsfolgen, die durch Abtastung je einem Speicher entnommen werden, wobei die untereinander unterschiedlichen Kapazitäten dieser Speicher klein sind im Vergleich zur Periodenlänge der erzeugten Impulsfolge, dadurch gekennzeichnet, daß die Inhalte der einzelnen Speicher im Verlauf des Abtastvorganges nach logischen Funktionen verändert werden.

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderungen der Speicherinhalte von logischen Funktionen der Augenblickswerte jeweils mindestens zweier, vorzugsweise aller, ursprünglichen Impulsfolgen gesteuert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderungen der Inhalte der Speicher die jeweils gerade abgetasteten Zellen dieser Speicher betreffen.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastschemata der einzelnen Speicher zeitlich unverändert bleiben, insbesondere also auch von den Augenblickswerten der ursprünglichen Impulsfolgen und der erzeugten Impulsfolge unabhängig sind.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse der erzeugten Impulsreihe einzeln nacheinander gebildet werden, wobei jeder einzelne Impuls eine logische Funktion der jeweiligen Augenblickswerte mindestens zweier, mehrerer oder aller ursprünglichen Impulsfolgen ist und daß diese logische Funktion sich zeitlich nicht ändert.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse der erzeugten Impulsfolge gruppenweise gebildet werden, wobei die gleichzeitig gebildeten Impulse einer Gruppe bestimmte logische Funktionen der jeweiligen Augenblickswerte der ursprünglichen Impulsfolgen sind, daß diese logischen Funktionen sich zeitlich nicht ändern und daß die Anzahl der Impulse jeder Impulsgruppe kleiner oder gleich der Anzahl der ursprünglichen Impulsfolgen ist.

7. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Speicher solche mit je einer Anordnung zur Wiedereinspeicherung, vorzugsweise sogenannte Speicherkernmatrizen mit ferromagnetischen Kernen als Speicherelementen, verwendet sind, bei denen die Veränderung des Speicherinhaltes durch Beeinflussung des Vorganges der Wiedereinspeicherung erfolgt.