EP1388230B1 - Verfahren und vorrichtung zum verschlüsseln eines diskreten signals sowie verfahren und vorrichtung zur entschlüsselung - Google Patents
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- EP1388230B1 EP1388230B1 EP02751172A EP02751172A EP1388230B1 EP 1388230 B1 EP1388230 B1 EP 1388230B1 EP 02751172 A EP02751172 A EP 02751172A EP 02751172 A EP02751172 A EP 02751172A EP 1388230 B1 EP1388230 B1 EP 1388230B1
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- H04K—SECRET COMMUNICATION; JAMMING OF COMMUNICATION
- H04K1/00—Secret communication
- H04K1/06—Secret communication by transmitting the information or elements thereof at unnatural speeds or in jumbled order or backwards
Definitions
- the present invention relates to encryption discrete signals, e.g. on the encryption of Language information, or the corresponding decryption.
- the encrypted No signals when listening without decryption of the monitoring device May cause harm.
- the encrypted signals should therefore, be so encrypted that when playing without decryption no crackling, cracking or other extreme Create dynamic jumps. While it is at encryption of music data often suffices, the quality of the unauthorized Restricting playback will be limited to speech content particular demanded that in unauthorized use the Rendering quality of the encrypted data a comprehensibility language information, such as interviews, Reports, etc., should no longer be allowed.
- the present invention is based on the finding that a very high security of encryption by introduction a temporal discontinuity can be achieved, and that the occurrence of errors in unauthorized processing thus prevents such encrypted signals and Ensures the compatibility with standard encodings that can be the change of chronological order after coding the discrete signal, i. in terms of encoded data blocks into which an encoder encodes the discrete signal coded, is performed.
- This way on the one hand prevents a decoder from receiving the encrypted signal receives, does not get into undefined states, as in the Encryption the temporal discontinuity in units of coded data blocks is generated. On the other hand, it prevents that in interaction with any coding method, such as.
- an encryption according to the present invention become the consecutive samples of a discrete Signal divided into successive blocks of time, which then in coded data blocks with a predetermined order be encoded. Subsequently, the predetermined order the coded data blocks according to a predetermined Changed interchanging rule.
- the present invention is the change of the predetermined order of the coded Data blocks in encryption by permuting a predetermined number of consecutive blocks of data achieved coded data blocks, for which purpose a permutation vector is generated as a substitution rule.
- the permutation can be coded with respect to consecutive groups Data blocks are carried out with the same size or length.
- another permutation vector may be used be generated and used.
- the generation of the permutation vectors takes on a predetermined at the decoding Way, whereby a correct decryption thereby it is ensured that in the decoding of the Reverse mutation corresponding to the groups of coded data blocks generated and used inverse permutation vectors become.
- the device 16 for encoding the time blocks into coded Data blocks receive the time blocks from the device 14 in FIG time sequence and then leads to the coding of the same by.
- the coding of a time block can either individually or isolated time block for time block or dependent performed by previous and subsequent time blocks for example, psychoacoustic models, e.g. the temporal and spectral occlusion, to be considered.
- the means 16 for coding the time blocks are the coded Data blocks to the writing device 20 in a predetermined, order dependent on the coding method out.
- the data blocks can either all be the same length or have different lengths, e.g. in the case that the data blocks have an MPEG2 / 4 AAC compliant structure.
- the device 18 generates the permutation vector of size N, which determines the substitution rule based on which permutes the coded data blocks of a permutation group are new for each permutation group.
- the production of a permutation vector is based on N pseudo-random numbers, generated by the pseudo-random number generator 30.
- the pseudo-random number generator 30 generates for generation each permutation vector of length N successively N pseudo-random numbers and outputs them to the sorter 34, where the counter 32 at the output of each pseudo-random number one Counter value increments and outputs to the Umordner 36, wherein the counter 32 starts with a value of 0 to start at the first Pseudo-random number to output a value of 1.
- the pseudo-random numbers generated by the pseudo-random number generator 30 are output, numbered parallel to the generation or with indices in the order of their generation Mistake.
- the generated by the pseudo-random number generator 30 Pseudo-random numbers together form a random number vector or a random number array of N pseudo-random numbers, while the numbers generated by counter 32 are an index vector or an index array that is rising from Numbers from 1 to N exist.
- the sorter 34 receives the random number vector and sort it with a suitable one Sorting method, for example, in ascending order.
- the sorter 34 is coupled to the reorderer 36 to to allow the reorderer 36 to receive the information from the counter 32 received index vector parallel to the sorting of the random number vector reorders.
- the reordered or permuted Index array generated by the reorderer 36 represents the Exchange rule for the N coded data blocks, which will be read next by the readout device, and is by the Umordner 36 as Permutationsvektor to the Read-out device 26 issued the same as before to define the reading order with respect to the corresponding buffer 22 or 24 used.
- the device 38 has one to the device 12 of the encryption device of Fig. 1 similar arrangement, and consists of a writing device 42, a buffer 1 44, a buffer 2 46, a read-out device 48 and means 50 for generating an inverse Permutation vector leading to the device 18 of the Encryption device of Fig. 1 has similar construction and therefore for clarity in Fig. 2 is not shown in more detail.
- the writing device 42 receives at one input the coded data blocks stored in the encrypted form, and is at two outputs with an input of the latch 44 and the buffer 46 connected.
- the readout device comprises three Inputs, one of which is connected to an output of the device 50 for generating an inverse permutation vector and the others both with an output of the latch 44th or 46 are connected.
- An output of the read-out device 48 is connected to the decoder 40 to the decoded data blocks in a predetermined order, i. in the for decoding according to the respective coding procedure provided sequence, issue.
- the decoder 40 comprises means 52 for decoding the coded data blocks that are read by the read-out device 48 and a subsequent to the device 52 Means 54 for forming the successive ones Samples, wherein the means 54, the time signal, for example to a digital / analog converter (not shown) or the like outputs.
- the writing device 42 receives the coded data blocks, which are in encrypted form, and give the same in the order in which they are transmitted to a current one the latches 44 and 46, which are like the encryption device of Fig. 1 interact as an exchange buffer. While the writing device 42 one of the two Latches 44 and 46 successively with N coded data blocks fills, read the reading device 48 the other Cache. While filling a cache with the coded data blocks in the transmission order happens, reading out the other cache executed in permutated order by the Inverse permutation vector depends on the device 50 is generated.
- An inverse permutation vector means herein that is generated by the inverse permutation vector Exchange rule the permutations made by the decryption device of FIG. 1 at a respective interchange or permutation group of N coded blökken have been reversed.
- the device 50 generates the inverse permutation vectors per read operation, for example by means of a same arrangement of facilities as they are 18 in Fig. 1 is shown, wherein the device 50, however, from the permutation vector as generated by means 18 becomes an inverse by a suitable means Permutationsvektor generated by, for example, by the Permutation vector fixed permutation rule on one Vector is applied as indicated by the counter (see 32 in Fig. 1) is output, i. a vector of ordered numbers from 1 to N.
- the device 52 decodes the coded data blocks and Outputs time blocks with a predetermined order.
- the device 54 receives the time blocks and forms from them the consecutive samples that make up the time signal exists, and gives the same example to an analog / digital converter (not shown).
- FIGS. 3 and 4 describes an explicit embodiment in which a discrete signal through the device of Figure 1 in an encrypted Signal encoded and the latter by the Device of Fig. 2 is decrypted, in addition Reference is made to FIGS. 1 and 2.
- FIG. 3 schematically illustrates an encryption process according to FIG of the present invention.
- At 60 is a succession of samples 62 showing the time signal and the form discrete signal, as is the encryption device of Fig. 1 is supplied.
Landscapes
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Description
- Fig. 1
- ein Blockschaltbild einer Verschlüsselungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 2
- ein Blockschaltbild einer Entschlüsselungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 3
- eine schematische Skizze, die ein exemplarisches Ausführungsbeispiel einer Verschlüsselung zeigt; und
- Fig. 4
- eine schematische Skizze, die ein exemplarisches Ausführungsbeispiel einer Entschlüsselung zeigt.
Claims (15)
- Verfahren zum Verschlüsseln eines diskreten Audiosignals, das aus aufeinanderfolgenden Abtastwerten (62) besteht, mit folgenden Schritten:Einteilen der aufeinanderfolgenden Abtastwerte (62) in aufeinanderfolgende Zeitblöcke (66);Kodieren der aufeinanderfolgenden Zeitblöcke (66), Zeitblock für Zeitblock, durch Transformation, von dem Zeitbereich in den Frequenzbereich, in kodierte Datenblöcke (70) mit einer vorbestimmten Reihenfolge; undÄndern der vorbestimmten Reihenfolge der kodierten Datenblöcke (70) gemäß einer vorbestimmten Vertauschungsvorschrift (76, 80).
- Vorrichtung zum Verschlüsseln eines diskreten Audiosignals, das aus aufeinanderfolgenden Abtastwerten (62) besteht, mit
einer Einrichtung (14) zum Einteilen der aufeinanderfolgenden Abtastwerte (62) in aufeinanderfolgende Zeitblöcke (66);
einer Einrichtung (16) zum Kodieren der aufeinanderfolgenden Zeitblöcke (66), Zeitblock für Zeitblock, durch Transformation, von dem Zeitbereich in den Frequenzbereich, in kodierte Datenblöcke (70) mit einer vorbestimmten Reihenfolge; und
einer Einrichtung (12) zum Ändern der vorbestimmten Reihenfolge der kodierten Datenblöcke (70) gemäß einer vorbestimmten Vertauschungsvorschrift (76, 80). - Vorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der die Einrichtung (16) zum Kodieren angepaßt ist, um eine psychoakustische Kodierung durchzuführen.
- Vorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, bei der die Einrichtung (12) zum Ändern der vorbestimmten Reihenfolge der kodierten Datenblöcke (70) gemäß einer vorbestimmten Vertauschungsvorschrift (76, 80) ferner folgendes Merkmal aufweist:eine Einrichtung (12) zum Permutieren einer vorbestimmten Anzahl von aufeinanderfolgenden dekodierten Datenblöcke (70) gemäß der vorbestimmten Vertauschungsvorschrift (76, 80).
- Vorrichtung gemäß Anspruch 4, bei der die vorbestimmte Vertauschungsvorschrift ein Permutationsvektor (76, 80) der Länge N ist, wobei N der vorbestimmten Anzahl von aufeinanderfolgenden der kodierten Datenblöcke (70) entspricht, wobei die Vorrichtung ferner folgendes Merkmal aufweist:eine Einrichtung (18) zum Erzeugen des Permutationsvektors mit
einer Einrichtung (30) zum aufeinanderfolgenden Erzeugen von N Pseudozufallszahlen;
einer Einrichtung (32) zum Zuordnen jeder der N Pseudozufallszahlen einer Zahl zwischen 1 und N gemäß der Reihenfolge der Erzeugung der N Pseudozufallszahlen;
einer Einrichtung (34) zum Sortieren der N Pseudozufallszahlen; und
einer Einrichtung (36) zum Umordnen der N zugeordneten Zahlen parallel zu der Sortierung der N Pseudozufallszahlen, um den Permutationsvektor (76, 80) zu erhalten. - Vorrichtung gemäß Anspruch 4 oder 5, bei der die Einrichtung (12) zum Permutieren angepaßt ist, um mehrere aufeinanderfolgende Gruppen von aufeinanderfolgenden kodierten Datenblöcken (70) zu permutieren, und die ferner folgende Merkmale aufweist:einen Ausgangspuffer (28);einen ersten und einen zweiten Zwischenspeicher (22, 24);eine Einrichtung (20) zum abwechselnden Speichern der aufeinanderfolgenden Gruppen von aufeinanderfolgenden kodierten Datenblöcken (70) in einen des ersten beziehungsweise zweiten Zwischenspeichers (22, 24); undeine Einrichtung (26) zum Auslesen des Speicherinhalts des anderen des ersten beziehungsweise zweiten Zwischenspeichers (22, 24), in dem die abwechselnde Speicherung nicht erfolgt, während der abwechselnden Speicherung in den einen des ersten beziehungsweise zweiten Zwischenspeichers (22, 24) und Ausgeben des Speicherinhalts an den Ausgangspuffer (28) gemäß einer der Vertauschungsvorschrift entsprechenden Reihenfolge.
- Vorrichtung gemäß Anspruch 6, bei der die Vertauschungsvorschrift für zumindest zwei der Gruppen einen unterschiedlichen Permutationsvektor aufweist.
- Verfahren zum Entschlüsseln eines verschlüsselten Audiosignals, das eine Mehrzahl von kodierten Datenblöcken in einer Reihenfolge aufweist und einem diskreten Signal, das aus aufeinanderfolgenden Abtastwerten besteht, in verschlüsselter Form entspricht, mit folgenden Schritten:Ändern der Reihenfolge der kodierten Datenblöcke gemäß einer vorbestimmten Vertauschungsvorschrift (90, 94);Dekodieren der kodierten Datenblöcke in der geänderten Reihenfolge, Datenblock für Datenblock, durch Transformation, von dem Frequenzbereich in den Zeitbereich, in aufeinanderfolgende Zeitblöcke mit vorbestimmter Reihenfolge; undBilden der aufeinanderfolgenden Abtastwerte aus den aufeinanderfolgenden Zeitblöcken.
- Vorrichtung zum Entschlüsseln eines verschlüsselten Audiosignals, das eine Mehrzahl von kodierten Datenblöcken in einer Reihenfolge aufweist und einem diskreten Signal, das aus aufeinanderfolgenden Abtastwerten besteht, in verschlüsselter Form entspricht, mit
einer Einrichtung (38) zum Ändern der Reihenfolge der kodierten Datenblöcke gemäß einer vorbestimmten Vertauschungsvorschrift (90, 94);
einer Einrichtung (52) zum Dekodieren der kodierten Datenblöcke in der geänderten Reihenfolge, Datenblock für Datenblock, durch Transformation, von dem Frequenzbereich in den Zeitbereich, in aufeinanderfolgende Zeitblöcke mit vorbestimmter Reihenfolge; und
einer Einrichtung (54) zum Bilden der aufeinanderfolgenden Abtastwerte aus den aufeinanderfolgenden Zeitblöcken. - Vorrichtung gemäß Anspruch 9, bei der die Einrichtung (52) zum Dekodieren angepaßt ist, um eine inverse modifizierte diskrete Cosinustransformation durchzuführen.
- Vorrichtung gemäß Anspruch 9 oder 10, bei der die Einrichtung (38) zum Ändern der Reihenfolge der kodierten Datenblöcke gemäß einer vorbestimmten Vertauschungsvorschrift ferner folgendes Merkmal aufweist:eine Einrichtung (38) zum Permutieren einer ersten vorbestimmten Anzahl von aufeinanderfolgenden kodierten Datenblöcken gemäß der vorbestimmten Vertauschungsvorschrift.
- Vorrichtung gemäß Anspruch 11, bei der die vorbestimmte Vertauschungsvorschrift ein Permutationsvektor (76, 80) der Länge N ist, wobei N der vorbestimmten Anzahl von aufeinanderfolgenden der kodierten Datenblöcke (70) entspricht, wobei die Vorrichtung ferner folgendes Merkmal aufweist:eine Einrichtung (50) zum Erzeugen des Permutationsvektors mit
einer Einrichtung zum aufeinanderfolgenden Erzeugen von N Pseudozufallszahlen;
einer Einrichtung zum Zuordnen jeder der N Pseudozufallszahlen einer Zahl zwischen 1 und N gemäß der Reihenfolge der Erzeugung der N Pseudozufallszahlen;
einer Einrichtung zum Sortieren der N Pseudozufallszahlen;
einer Einrichtung zum Umordnen der N zugeordneten Zahlen parallel zu der Sortierung der N Pseudozufallszahlen, um einen permutierten Vektor zu erhalten; und
einer Einrichtung zum Anwenden des permutierten Vektors als eine Permutationsvorschrift auf einen geordneten Vektor von Zahlen von 1 bis N, um den Permutationsvektor zu erhalten. - Vorrichtung gemäß Anspruch 11 oder 12, bei der die Einrichtung (38) zum Permutieren angepaßt ist, um mehrere aufeinanderfolgende Gruppen von aufeinanderfolgenden von kodierten Datenblöcken (70) zu permutieren, und die ferner folgende Merkmale aufweist:einen ersten und einen zweiten Zwischenspeicher (44, 46);eine Einrichtung (42) zum abwechselnden Speichern der Gruppen von aufeinanderfolgenden kodierten Datenblöcken (70) in einen des ersten und zweiten Zwischenspeichers (44, 46); undeine Einrichtung (48) zum Auslesen des Speicherinhalts des anderen des ersten und zweiten Zwischenspeichers (44, 46), in dem die abwechselnde Speicherung nicht erfolgt, während der abwechselnden Speicherung in den anderen in des ersten und zweiten Zwischenspeichers (44, 46) und Ausgeben des Speicherinhalts an die Einrichtung (52) zum Dekodieren gemäß einer der Vertauschungsvorschrift entsprechenden Reihenfolge.
- Vorrichtung gemäß Anspruch 13, bei der die Vertauschungsvorschrift für zumindest zwei der Gruppen einen unterschiedlichen Permutationsvektor aufweist.
- Vorrichtung gemäß Anspruch 9 oder 13, bei dem das Audiosignal Sprachinformationen enthält.
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