NO148133B

NO148133B - PROCEDURE FOR SYNCHRONIZING KEY DEVICES IN DATA TRANSMISSION SYSTEMS.

Info

Publication number: NO148133B
Application number: NO772469A
Authority: NO
Inventors: Edward Van Wijhe; Ekkehard Glitz
Original assignee: Licentia Gmbh
Priority date: 1976-07-15
Filing date: 1977-07-12
Publication date: 1983-05-02
Also published as: DE2631823A1; GB1532363A; DE2631823B2; FR2358789B1; CH617553A5; ATA500277A; FR2358789A1; DE2631823C3; NO148133C; AT355635B; NO772469L; NL7707323A

Description

Oppfinnelsen angår.en fremgangsmåte av den art som er angitt i innledningen til patentkrav 1. The invention relates to a method of the kind stated in the introduction to patent claim 1.

Nøkkelinnretninger for dataoverføringsanlegg inneholder vanligvis i senderinnretningen og i mottakerinnretningen en respektiv generator for frembringelse av en slumpliknende pulsrekke-følge som nøkkeltekst. Disse generatorer er likt oppbygd og må før begynnelsen av overføringen av en melding i det minste inn-stilles på samme grunnstilling. I mer høyverdige nøkkelinnretnin-ger kan generatorene dessuten før begynnelsen av en overføring være programmert slik at de avgir nøkkeltekster ifølge en bestemt av et større antall mulige dannelseslover. Key devices for data transmission systems usually contain in the transmitter device and in the receiver device a respective generator for generating a random pulse sequence as key text. These generators have the same structure and must at least be set to the same basic position before the beginning of the transmission of a message. In more high-quality key devices, the generators can also, before the start of a transmission, be programmed so that they emit key texts according to a specific one of a larger number of possible formation laws.

Når det, slik det ofte fordres, for hver melding skal benyttes en annen nøkkeltekst, er det nødvendig at senderen før hver melding overfører informasjoner til mottakeren over den benyttede nøkkel, at mottakerens generator forinnstilles i overensstemmelse med disse informasjoner og at den riktige forinnstilling kontrolleres. Dette forløp blir nedenfor betegnet som synkronisering. Synkroniseringen av generatorene for tilveiebringelse av en slumpliknende pulsrekkefølge forutsetter selvsagt at de i senderen og mottakeren tilstedeværende synkrongeneratorer først bringes i synkronisme. Fremgangsmåter for dette formål er tidligere kjent og er ikke gjenstand for den foreliggende oppfinnelse. When, as is often required, a different key text is to be used for each message, it is necessary that before each message the sender transmits information to the receiver via the key used, that the receiver's generator is preset in accordance with this information and that the correct preset is checked. This process is referred to below as synchronization. The synchronization of the generators to provide a random pulse sequence obviously requires that the synchronous generators present in the transmitter and the receiver are first brought into synchronism. Methods for this purpose are previously known and are not the subject of the present invention.

Vanligvis inneholder hvert ende- eller sluttsted en sender- og en mottakerinnretning. Her skal det med sender forstås det sluttsted som vil avsende en melding, og med mottaker skal forstås det sluttsted som denne melding er bestemt for. Typically, each endpoint or termination site contains a transmitter and a receiver device. Here, sender is to be understood as the destination that will send a message, and receiver is to be understood as the destination for which this message is intended.

Ut fra betegnelsen på det tyske utlegningsskrift Based on the designation in the German interpretation script

1 216 921 "Fremgangsmåte for synkronisering av chifrering og de-chifrering av pulsformede, binært kodede meldinger, ved hvilken meldingens klartekstpulser og nøkkelpulser blandes på sendesiden", kunne man slutte at det der kunne dreie seg om den samme oppgave og om en med den foreliggende løsning sammenliknbar løsning. Ved hjelp av den i det nevnte utlegningsskrift beskrevne fremgangsmåte skal det imidlertid ved hjelp av korrelasjonsfaktorer, som oppnås ut fra de under pauser i informasjonsoverføringen mottatte og de lokalt frembragte nøkkelpulsrekkefølger, oppnås en mer-. nøy-aktig og forstyrrelsessikker synkronisering av trinntaktene. 1 216 921 "Method for synchronizing the encryption and decryption of pulse-shaped, binary-coded messages, in which the message's plaintext pulses and key pulses are mixed on the sending side", one could conclude that it could be about the same task and about one with the present solution comparable solution. With the help of the method described in the aforementioned explanatory document, however, with the help of correlation factors, which are obtained from the key pulse sequences received during breaks in the information transmission and the locally produced key pulse sequences, a more-. precise and interference-proof synchronization of the step rates.

I det foreliggende tilfelle besto oppgaven i å tilveie-bringe en fremgangsmåte ved hjelp av hvilken det etter utført trinntaktsynkroni.sering fra senderen bevirkes at nøkkeltekstgene-ratoren i mottakeren forinnstilles og/eller programmeres på samme måte som nøkkeltekstgeneratoren i senderen, og den oppnådde synkronisering, dvs. den faseriktige synkronisme for begge generatorer, kan kontrolleres før overføringen av meldingen. In the present case, the task consisted in providing a method by means of which, after performed step-by-step synchronization from the transmitter, it is effected that the key text generator in the receiver is preset and/or programmed in the same way as the key text generator in the transmitter, and the achieved synchronization, i.e. the phase-correct synchronism of both generators can be checked before the transmission of the message.

For å løse denne oppgave er det tilveiebrakt en fremgangsmåte som utmerker seg ved de i patentkrav 1 angitte, karak-teriserende trekk. De ytterligere krav angår hensiktsmessige enkeltheter for gjennomføring av fremgangsmåten. In order to solve this task, a method has been provided which is distinguished by the characterizing features stated in patent claim 1. The further requirements concern appropriate details for carrying out the method.

De i kravene nevnte stikkord (engelsk: "unique word" = enestående ord) er ord med på en slik måte oppbygd innhold og en sådan lengde at de med stor sannsynlighet kan skjelnes på sikker måte fra andre ord i en pulsrekkefølge. The key words mentioned in the requirements (English: "unique word" = unique word) are words with content structured in such a way and of such a length that they can with great probability be reliably distinguished from other words in a pulse order.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen skal beskrives nærme-re i det følgende i forbindelse med et flytskjema for et eksempel på en anordning for utførelse av fremgangsmåten. The method according to the invention will be described in more detail in the following in connection with a flowchart for an example of a device for carrying out the method.

Forutsetningsvis blir synkrongeneratorene i sender og i mottaker før begynnelsen av fremgangsmåten synkronisert med hver-andre i overensstemmelse med en av de for dette formål kjente metoder. Synkrongeneratorene og de til disse tilordnede synkroni-seringsinnretninger er vanligvis bestanddeler av de på begge sider mellom nøkkelinnretningene og overføringsstrekningen anordnede dataoverføringsapparater, eksempelvis de såkalte modemer, fra hvilke nøkkelinnretningene overtar takten. Presumably, the synchronous generators in the transmitter and in the receiver are synchronized with each other before the beginning of the method in accordance with one of the methods known for this purpose. The synchronous generators and the synchronizing devices assigned to them are usually components of the data transmission devices arranged on both sides between the key devices and the transmission line, for example the so-called modems, from which the key devices take over the beat.

Nøkkelinnretningene inntar først en grunnstilling GSt, f.eks. etter at ingen informasjoner er blitt tilført til disse i løpet av en forutbestemt tidsvarighet. The key devices first assume a basic position GSt, e.g. after no information has been added to them during a predetermined period of time.

Disse innledende forløp er ikke gjenstand for oppfinnelsen . These initial stages are not the subject of the invention.

Nøkkelkjenn<et>egneneSKZ blir samtidig tilført til sendersidens generator for slumpliknende pulsrekkefølge, i det følgende kalt nøkkelgenerator, og under forutsetning av det første stikkord KW1 overført til mottakeren. • Stikkordene KW1 ... 4 er, i det minste i et lengre tids-rom, uforanderlige og kan tas fra et konstantminne. The key feature SKZ is simultaneously supplied to the transmitter side's random pulse sequence generator, hereinafter called the key generator, and, subject to the first key word KW1, transmitted to the receiver. • The keywords KW1 ... 4 are, at least for a longer period of time, immutable and can be taken from a constant memory.

Opptreden av stikkordene i en pulsrekkefølge blir på i og for seg kjent måte fastslått ved hjelp av en korrelasjonsmottaker. Hvert av de benyttede stikkord tjener enten som kjennetegn for betydningen av den etterfølgende pulsrekkefølge eller innleder et ytterligere fremgangsmåtetrinn. The occurrence of the key words in a pulse sequence is determined in a manner known per se by means of a correlation receiver. Each of the key words used either serves as a characteristic for the meaning of the subsequent pulse sequence or initiates a further method step.

Nøkkelkjennetegnene er inneholdt i et flersifret ord i hvilket et kjent antall sifferplasser betegner en bestemt av en rekke grunnøkler som er lagret i nøkkelinnretningene. De ytterligere sifre i det som nøkkelkjennetegn overførte ord danner en i klartekst overført, iblant vekslende tilleggsnøkkel. The key characteristics are contained in a multi-digit word in which a known number of digits designate a particular one of a number of basic keys stored in the key devices. The additional digits in the word transmitted as a key characteristic form a transmitted in plain text, sometimes alternating additional key.

De i sendersidens og mottakersidens nøkkelgenerator inn-matede nøkkelkjennetegn bevirker på ensartet måte en forinnstilling og en programmering av begge nøkkelgeneratorer som nå begge synkront og faseriktig avgir selve nøkkelteksten som er avhengig av grunnøkkelen og tilleggsnøkkelen. The key characteristics fed into the sender-side and receiver-side key generators uniformly cause a preset and a programming of both key generators, which now both synchronously and phase-correctly emit the key text itself, which is dependent on the basic key and the additional key.

Ved hjelp av det nevnte fremgangsmåtetrinn prøves om de to nøkkelgeneratorer løper synkront. For dette formål avgir senderen et andre stikkord KW2 i ch.ifrert eller kodet form KW2 VS til mottakeren i hvilken det på nytt dechifreres eller dekodes. Dersom det opprinnelige^andre stikkord KW2 derved på nytt oppnås, og i en ved hjelp av en forsinkelseskopling Tl fastlagt tidsavstand fra opptreden av det første stikkord KW1, er dette et tegn på at de to nøkkelgeneratorer løper synkront. Avgjørelseskoplingen El, som tilføres utgangssignalene fra en korrelasjonsmottaker som fastslår det andre stikkord KW2, og fra forsinkelseskoplingen Tl, avgir da over sin "ja"-utgang et signal som bevirker overføring av det tredje stikkord KW3 fra mottakeren tilbake til senderen. Dersom derimot dette stikkord ikke fastslås eller konstateres etter dekoding av det i kodet form overførte andre stikkord KW2, må det antas at det fremdeles ikke består noen synkronisme mellom sendersidens og mottakersidens nøkkelgenerator. Avgjørelseskop-lingen El avgir da over sin "nei"-utgang et signal som kopler mottakersidens nøkkelinnretning tilbake til sin grunnstilling. Det blir da ikke tilbakesendt noe tredje stikkord til senderen. With the help of the aforementioned method step, it is tested whether the two key generators run synchronously. For this purpose, the transmitter transmits a second key word KW2 in scrambled or coded form KW2 VS to the receiver in which it is again deciphered or decoded. If the original second key word KW2 is thereby obtained again, and in a time interval determined by means of a delay coupling Tl from the occurrence of the first key word KW1, this is a sign that the two key generators run synchronously. The decision coupling El, which is fed to the output signals from a correlation receiver which determines the second key word KW2, and from the delay coupling Tl, then emits a signal via its "yes" output which causes the transmission of the third key word KW3 from the receiver back to the transmitter. If, on the other hand, this key word is not established or ascertained after decoding the second key word KW2 transmitted in coded form, it must be assumed that there is still no synchronism between the transmitter-side and receiver-side key generators. The decision coupling El then emits a signal via its "no" output which switches the receiving side's key device back to its basic position. No third keyword is then returned to the sender.

Dersom mottakelsen av det tredje stikkord KW3 ikke konstateres på sendersiden i en av forsinkelseskoplingen T2 bestemt tidsavstand fra utsendelse av det andre stikkord KW2, avgir av-gjørelseskoplingen E2 over sin "nei"-utgang et signal som også kopler sendersidens nøkkelinnretning tilbake til sin grunnstilling. If the reception of the third key word KW3 is not ascertained on the transmitter side in a time interval determined by the delay link T2 from the sending of the second key word KW2, the decision link E2 emits a signal via its "no" output which also connects the transmitter side's key device back to its basic position.

Ved riktig erkjent tredje, stikkord KW3 på sendersiden avgir avgjørelseskoplingen E2 over sin "ja"-utgang et signal som bevirker overføring av et fjerde stikkord KW4 som innledning for overføring av meldingen N i den chifrerte eller kodede form Nvs, som deretter i mottakeren kan dechifreres eller dekodes riktig til den opprinnelige form N. På mottakersiden er det fastslåtte tidspunkt for opptreden av det ytterligere stikkord KW4 med et signal på avgjørelseskoplingens E3 "ja"-utgang tegnet for begynnelsen av den kodede melding. If the third key word KW3 is correctly recognized on the transmitter side, the decision coupling E2 emits a signal via its "yes" output which causes the transmission of a fourth key word KW4 as a prelude to the transmission of the message N in the encrypted or coded form Nvs, which can then be deciphered in the receiver or is correctly decoded to the original form N. On the receiving side, the determined time for the appearance of the additional key word KW4 with a signal on the decision coupling E3 "yes" output is the sign for the beginning of the coded message.

Når mottakeren på riktig måte har dekodet det i kodet form overførte, andre stikkord KW2 og har utsendt det tredje stikkord KW3 tilbake til senderen, kan dette stikkord der opptre i for-vrengt og ikke lenger gjenkjennbar form. Da blir først sendersidens nøkkelinnretning tilbakesatt til sin grunnstilling, men imidlertid bortfaller også overføringen av det fjerde stikkord KW4 fra sender til mottaker. Dersom mottakelsen av det fjerde stikkord KW4 ikke konstateres på mottakersiden innenfor en av forsinkelseskoplingen T3 fastlagt tidsavstand fra utsendelsen av det tredje stikkord KW3, avgir avgjørelseskoplingen E3 på sin "nei"-utgang et signal som nå også tilbakekopler mottagersidens nøkkel-innretning til grunnstillingen. When the receiver has correctly decoded the second key word KW2 transmitted in coded form and has sent the third key word KW3 back to the transmitter, this key word can appear there in a distorted and no longer recognizable form. Then the transmitter side's key device is first reset to its basic position, but however the transmission of the fourth key word KW4 from transmitter to receiver also ceases. If the reception of the fourth key word KW4 is not ascertained on the receiving side within a time interval determined by the delay coupling T3 from the sending of the third key word KW3, the decision coupling E3 emits a signal on its "no" output which now also switches the receiving side's key device back to the basic position.

Når både sendersidens og mottakersidens nøkkelinnretnin-ger på nytt er blitt satt tilbake til sin grunnstilling, blir de angitte trinn gjentatt. When both the transmitter-side and the receiver-side key devices have been reset to their basic position, the indicated steps are repeated.

Når det gjelder det utførlig beskrevne eksempel kan de fire stikkord KW1 - KW4 være innbyrdes like. Deres betydning gir seg ut fra ordenstallet for deres rekkefølge og det riktige tidspunkt for stikkordenes opptreden, hvilket er bestemt av forsinkel-sestidene for forsinkelseskoplingene Tl - T3. Ved større løpeti-der mellom endestedene og/eller høyere trinnhastigheter kan tidsbetingelsene ved innbyrdes like stikkord vanskeliggjøre synkroniseringen. Tidsbetingelser og dermed også forsinkelseskoplingene kan bortfalle når de enkelte stikkord er innbyrdes forskjellige. In the case of the example described in detail, the four key words KW1 - KW4 can be mutually similar. Their significance is based on the ordinal number for their order and the correct time for the cue words to appear, which is determined by the delay times for the delay couplings Tl - T3. In the case of longer running times between the end points and/or higher step speeds, the timing conditions of mutually similar keywords can make synchronization difficult. Time conditions and thus also the delay couplings can be omitted when the individual keywords are mutually different.

Forskjellige stikkord kan på enkel måte tilveiebringes ve'! at hvert stikkord sammensettes av flere innbyrdes forskjellige deiord, idet de forskjellige delord er ombyttet i rekkefølge i de forskjellige stikkord. Different key words can be provided in a simple way ve'! that each key word is composed of several mutually different words, the different part words being interchanged in order in the different key words.

Ved den nødvendigvis store lengde av stikkordene med eksempelvis 50 bits er sannsynligheten for at enkelte tegn i disse skal forvrenges ved overføringen, forholdsvis stor. Korrelasjons-mottagerne for erkjennelse av stikkordenes opptreden kan derfor være innrettet for det formål at de karakteriserer et stikkord som riktig mottatt også når faktisk bare en på forhånd gitt andel av tegnet er blitt riktig mottatt. For dette formål blir stikkordene oppdelt i delord og antall riktig mottatte delord fastslås. Due to the necessarily large length of the key words with, for example, 50 bits, the probability that certain characters in these will be distorted during transmission is relatively high. The correlation receivers for recognition of the behavior of the cues can therefore be designed for the purpose of characterizing a cue as correctly received even when in fact only a predetermined proportion of the sign has been correctly received. For this purpose, the key words are divided into sub-words and the number of correctly received sub-words is determined.

Disse delord kan være like de i det foregående avsnitt nevnte delord, men hvert delord kan imidlertid i grensetilfelle bestå av et eneste tegn. These sub-words can be the same as the sub-words mentioned in the preceding paragraph, but each sub-word can, however, in borderline cases consist of a single character.

Claims

1. Procedure for synchronizing key devices on the transmitter and receiver side in data transmission facilities, in which the transmitter-side and receiver-side devices are controlled by a respective sync generator, these sync generators being synchronized at the beginning of each transmission, and in which the key text in the transmitter-side and in the receiver-side devices is provided using of respective, equally structured, programmable generators for random pulse sequences, characterized in that a first keyword initiates the transfer of characteristics for the used key from transmitter to receiver, that the generator for random pulse sequences on the receiver side is preset and/or programmed in accordance with the received key characteristics , that a second key word is transmitted in coded form from sender to receiver and decoded therein, that when a second key word is correctly received, a third key word is transmitted back from receiver to sender, that the sender, after correct reception of the third e key word, with the help of a fourth key word initiates the transmission to the receiver of the coded message to be transmitted, and that the receiver, if the second key word is not correctly received or coded correctly, or if the fourth key word is not received, and the sender, if not or not correctly received third cue, is switched back to a basic position and then repeats the indicated steps.

2. Method according to claim 1, characterized in that the key words are mutually similar and that the meaning assigned to them is only given from the ordinal number of their occurrence.

3. Method according to claim 1, characterized in that the key words are composed of a series of at least partly different sub-words, and that the order of the sub-words within the key word determines the meaning assigned to it.

4. Method according to claim 2 or 3, characterized in that the received key word is divided into several sub-words, that the individual sub-words are tested with regard to their correctness, and that in the case of a predetermined number of correctly received sub-words, receipt of a sufficiently complete key word is assumed.