NO316150B1 - Fremgangsmåte, apparat og innretning til chiffrering av melding mellom sammenknyttede nettverk - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte til chiffrenng av meldinger som oversendes mellom nettverk som er sammenknyttet via broer ved anvendelse av en forutbestemt nettverksprotokoll, hvori man chiffrerer meldingene mens meldingens "ledetekst"-parti bevares åpent, hvilket tillater at den sendes i vei via broen

Den foreliggende oppfinnelse vedrører også en innretning for kommunikasjon av datameldinger mellom minst to utstyrsenheter som er tilknyttet to forskjellige nettverk som er sammenknyttet via minst en bro ved anvendelse av en forutbestemt nettverksprotokoll

Den foreliggende oppfinnelse vedrører også et grensesnittapparat som skal anvendes for å kommunisere datameldinger mellom minst to forskjellige nettverk som er sammenknyttet via minst en bro ved anvendelse av en forutbestemt nettverksprotokoll, idet innretningen for hvert nettverk eller dets tilknyttede utstyr omfatter anordning for avlesning av et minnekort

Gjennom bro kan det passe å motta fra et nettverk eller en mellomliggende støttefunksjon som tillater overføring av meldingene

Bemerk også at en protokoll er et sett av konvensjoner eller regler som defi-nerer slikt som formatet, rekkefølgene, algontmen for påvisning av feil ved overføringen av de data som overføres etc

Når det gjelder dette, svarer en nettverksprotokoll til laget nettverksnivå 3 i ISO's lagkonstruksjon (standard X200) som er foreslått av ISO (engelsk språklige initialer for International Standardisation Organisation) Bemerk likeledes at nettverksnivåets rolle er å frembringe de prosedyrer og de funksjonelle midler som er nødvendige for utveksling av informasjon som leveres av transportlaget ifølge ISO Datapakkene sendes i vei i form av meldinger inneholdende "ledetekster" som er sammenføyd med de aktuelle data og utgjør flere segmenter som spesielt indikerer avsenderens og mottakerens adresser

Den foreliggende oppfinnelse finner en spesielt viktig, men ikke eksklusiv anvendelse innen området beskyttelse av tilgang til telematikknettverks-tjenestene

Det er allerede kjent innretninger som tillater å chiffrere data som overføres i sene på en lavhastighets-hnje, eksempelvis det ifølge rekomandosjonen CCITT V24 (totråds seneforbindelse RS 232) Slike innretninger forutsetter en integrert chiffrenng av de overførte datameldinger og deres ledetekster, uten hensyn til protokoll Denne type tiltak som spesielt er utviklet innen bankområdet, fungerer likeledes med microprosessorkort

Dette medfører ulemper Tiltaket er faktisk av begrenset verdi og tillater nærmere bestemt ikke sammenknytting og kommunikasjon av data mellom to nettverk i all hemmelighet, via ikke overvåkede broer

Computer Commumcation Review, Vol 19, nr 2, April 1989, New York, sider

32-48, S M Bellovm "Secunty Problems in the TCP/IP Protocol Suite" beskriver og analyserer sikkerhetsproblemer ved bruk av forskjellige protokoller relatert til TCP/IP protokollen, hvor det blant annet diskuteres bruk av kryptenngsmetoder for å sikre kommunikasjon I en av krypteringsmetodene blir det nevnt

kryptering av datadel av TCP-segment, hvor den krypterte delen blir beregnet for kontroll av datapakker

D W Davis et al "Secunty for Computer Networks", 1989, J Wiley, New York, beskriver en teori for frembringelse av krypterte meldinger, hvor det blant annet blir diskutert og gjennomgått effekten ved bruk av DESalgontme avsnitt 3 3-

WO 8910666 A1 besknver en metode for å sikre kommunikasjon i et nettverksystem Systemet omfatter et antall noder som benytter en forutbestemt nettverksprotokoll, hvor nettverksprotokollen har en pakkeformat inneholdende forskjellige felt som blant annet et mottakeradressefelt for identifisering av noder, et kontrollfelt for kontroll av pakkeformatinnhold og lengde og felter (106, 108, 114) innbefattende kryptering av data relatert til informasjonsinnhold, destinasjonsadresser og autentisenngsdata

Fremgangsmåten, innretningen og apparatet ifølge foreliggende oppfinnelsen kjennetegnes som beskrevet i de karakteriserende deler av hovedkrav 1, 7 og 12

Foretrukne utførelser av oppfinnelsen beskrives i underkravene

Den foreliggende oppfinnelse tar sikte på å frembringe en fremgangsmåte til chiffrenng av meldinger som overføres mellom sammenknytte nettverk, et apparat og en innretning som iverksetter en slik fremgangsmåte idet denne bedre enn de tidligere kjente fremgangsmåter besvarer de praktiske krav, spesielt idet den tillater en dataoverføring mellom utstyr som er forbundet med disse nettverk, på chiffrert måte, i all hemmelighet, alt ved å gjøre anvendelse av en fremgangsmåte som enkelt og med letthet kan tilpasses til eksisterende protokoller og utstyr

En slik chiffrenng tillater at dataoverføringen sikres mens hemmeligholdelsen beskyttes, på de nettverks- eller bropartier som er kjent for å være utrygge og som befinner seg mellom de to aktuelle nettverk

Idet den nettverksprotokoll som benyttes med fordel er Internett Protokollen (IP), kjennes fremgangsmåten til chiffrenng ved at man chiffrerer meldingen mens IP-ledetekstene bevares åpne og at samtidig som de aktuelle data chiffreres, chiffreres i det minste et parti av ledeteksten svarende til de anvendte TCP- eller UDP-transpotrprotokoller

Som kjent er IP-protokollen ett dellag av nettverkslaget (lag 3) i ISO's lagkonstruksjon Internettlaget konverterer enhver nettverkstjeneste til en datagramtjeneste og uniformerer således nettverkene for transportfaget (ISO-konstruksjonens lag 4)

TCP- og UDP-protokollene er protokoller for lagtransport TCP (engelsk språklige initialer for Transmission Controll Protocol) leverer en tjeneste kalt virtuell krets og benytter et frikjenningssystem for feilsøkingen UDP (engelsk språklige initialer for User Diagram Protocol) leverer når det gjelder denne en støtte til transaksjonsprotokollene og utfører ikke de samme kontroller som

TCP

I en fordelaktig utførelsesform er det kryptosystem som benyttes til chiffrenng av meldingene systemet DES (engelsk språklige initialer for Data Encryption Standard) Det dreier seg om et krypto&ystem som svarer til en amerikansk norm og benytter en nøkkel på 56 bits

Med fordel benyttes DES-systemet i CBC-modus

DES (Data Encryption Standard) og dennes funksjonsmodus CBC (Cipher Block Chaining) er beskrevet i de følgende standarder

"Data Encryption Standard", Federal Information Processing Standards Publication 46, National Bureau of Standards, U S Department of Commerce, januar 1977,

"DES Modees of Operation", Federal Information Processing Standards Publication 81, National Bureau of Standards, U S Department of Commerce, desember 1980

Interessen for CBC-modus henger i det vesentlige sammen med det faktum at dersom en rekke identiske verdier chiffreres, er ikke de chiffrerte resultater for hver identisk verdi de sammen

Likeledes fordelaktig chiffrerer man helheten av en datamelding, på samme måte som det tilsvarende TCP- eller UDP-ledetekstparti, for å oppnå en bits kjede av en lengde som er delelig med 64

I en fordelaktig utførelsesform ifølge oppfinnelsen kjennetegnes fremgangsmåten ved at det chiffrerte TCP- eller UDP-ledetekstparti omfatter det parti som kalles "checksum"

TCP-/UDP-checksum er en konrollsum som av den som sender meldingen beregnes i følge den algoritme som er beskrevet i RFC793-normen som funksjon av de data som skal overføres og som er lagt til inn i meldingen RFC (engelsk språklige initialer for Request For Comments) er dokumenter som utgitt av InternettActives Board, som hovedsakelig fungerer som en standard, og som kan anskaffes hos Government System Inc , Network Information Center, 14200 Park Meadow Drive, Suite 200, Chantilly, VA 22021 USA

Mottakeren beregner på nytt denne kontrollsum som funksjon av de mottatte data Dersom den verdi som finnes adskiller seg fra den som er overført i meldingen, konkluderer mottaket med at det mottatte budskap ikke er gyldig Det dreier seg altså om en kontroll av helheten Chiffrenngsapparatet chiffrerer og dechiffrerer med fordel denne kontrollsum for å gjøre en ondsinnet endring av budskapet umulig og dette skjer takket være den nye beregning av en korrekt kontrollsum, som således bedragers var modifisert Dersom dette var tilfelle, ville den (uunngåelig) dechiffrering av kontroll gjøres dennes verdi ukorrekt og bevirke at mottakeren forkaster meldingen

Denne fremgangsmåte garanterer altså meldingenes integritet vis-a-vis risikoen for uvilje

Oppfinnelsen foreslår likeledes en fremgangsmåte til behandling av meldinger som oversendes mellom utstyr som tilhører minst to sammenknytte nettverk som hver for seg inneholder minst en utstyrsenhet som er autorisert til å sende og motta meldinger som er chiffrert ifølge den i det foregående beskrevne fremgangsmåte til chiffrenng, idet utstyrsenheten kjennetegnes ved at behandlingen av en melding omfatter de følgende etapper verifisenng av tilstedeværelsen av et minnekort for autentifisenng av operatøren for det første utstyr,

verifisering av den protokoll som benyttes mellom de to utstyrsenheter, og hvorvidt protokollen er den forutbestemte nettverksprotokoll (eksempelvis TCP/IP-protokollen eller UDP/IP-protokollen) søking etter en nøkkel som henger sammen med senderutstyret og en nøkkel som henger sammen med mottakerutstyret,

dersom nøklene eksisterer, chiffrenng av den melding som skal sendes, og overføring av sendingen, i motsatt fall forkastelse av meldingen, verifikasjon av tilstedeværelsen av et minnekort for autentisering av operatøren på den andre utstyrsenhet,

verifikasjon av den protokoll som benyttes mellom de to utstyrsenheter, og dersom protokollen er den forutbestemte nettverksprotokoll (eksempelvis TCP/IP eller UDP/IP) søking etter en nøkkel som henger sammen med senderutstyret og en nøkkel som henger sammen med mottakerutstyret,

dersom de to nøkler eksisterer, dechiffrering av den mottatte melding, i motsatt fall forkastelse av meldingen

Det er spesielt hensiktsmessig om nøkkel anvendes for å oppfange en spesifikk datagruppe som er forutbestemt eller kan beregnes ved en forutbestemt algoritme, og som utelukkende er ment for autoriserte brukere

Hver av chiffrenngs- og dechiffrenngsetappene benytter en nøkkel For at dechiffreringen skal kunne utføres med fremgang, bør den benytte dechiffreringsnøkkel som henger sammen med den chiffrenngsnøkkel som er benyttet

I tilfellet med en såkalt symetnsk chiffrenngsalgontme, slik som DES, bør nøklene for chiffrenng og for dechiffrering være identiske Det benyttes en konvensjon som tillater deduksjon av denne parnøkkel (nøkkel tilknyttet senderutstyret, nøkkel tilknyttet mottakerutstyret) Denne konvensjonen kan eksempelvis være å velge den nøkkel som er tilknyttet senderutstyret, eller endog å benytte resultatet av en matematisk funksjon som nøkkelpar

I tilfellet med en såkalt asymmetrisk chiffrenngsalgontme, er nøklene for chiffrenng og dechiffrering altså ulike, selv om de er avhengig av hverandre Konvensjonen skal tillate deduksjon av et par chiffrenngsnøkler (nøkkel tilknyttet senderutstyret, nøkkel tilknyttet mottakerutstyret), som er forskjellig fra det første, ifølge den samme konvensjon

Ifølge oppfinnelsen foreslås likeledes en kommunikasjonsinnretning for datameldinger mellom minst to utstyrsenheter som er tilknyttet to forskjellig nettverk som er sammenknyttet via minst en bro som benytter en forutbestemt nettverksprotokoll (eksempelvis internettprotokollen (IP)) kjennetegnet ved at innretningen, for hvert nettverk eller dettes tilknyttede utstyr, omfatter anordning til avlesning av et minnekort og et grensesnittapparat omfattende meldingschiffrenngsanordning som er innrettet for å chiffrere data og i det minste delvis de ledetekster som svarer til transportprotokollen (eksempelvis TCP eller UDP) for meldingene, og overføringsanordning for de chiffrerte meldinger, idet de chiffrerte meldingers ledetekster bevares åpne hvilket tillater at de sendes i vei via broen,

anordning for identifikasjon av autonserte nett eller utstyrsenheter, som er tilknyttet grensesnittapparatet,

anordning som er innrettet for å dechiffrere chiffrerte meldinger, gi respons på signaler som genereres av avlesingsanordnmgen fra minnekortet og fra anordningen for identifikasjon av nettene eller utstyrsenhetene

Grensesnittapparatet vil kunne være tilknyttet direkte eller via et beskyttet nett, enten til utstyr av typen post eller \\\ utstyr av typen tjenestegiver

Utstyr av typen post er eksempelvis en klassisk PC-mikrodatamaskin som er utstyrt med et ETHERNET-kort eller en UNIX arbeidsstasjon Innretningen autoriserer da bare kommunikasjon i chiffrert modus fra denne post med den eller de autoriserte tjenestegivere eller poster hvis referanser er innført i grensesnittapparatet

Et grensesnittapparat som er tilknyttet en utstyrsenhet av typen tjenestegiver tillater derimot at denne tjenestegiver kommunikerer i chiffrert modus med poster eller med andre tjenestegivere som er innregistrert i grensesnittapparatet, og eksempelvis i uchiffrert modus med alt annet utstyr

I en fordelaktig utførelsesform kan denne sistnevnte mulighet hindres ved en spesifikk konfigurasjon av innretningen

Ifølge oppfinnelsen foreslås likeledes et grensesnittapparat som innretning for kommunikasjon av den i det foregående beskrevne type datameldinger idet apparatet omfatter

anordning for meldingschiffrenng som er innrettet for å chiffrere data og i det minste delvis de ledetekster som svarer til transportprotokollen (eksempelvis TCP eller UDP) for meldingene,

anordning for overføring av de chiffrerte meldinger, idet ledeteksten (eksempelvis IP) forde chiffrerte meldinger besvares åpent, hvilket tillater at de sendes i vei via broen,

anordningen for identifikasjon av de autoriserte nett eller utstyrsenheter som er knyttet til grensesnittapparatene,

anordning som er innrettet for å dechiffrere de chiffrere meldinger, gi respons til signaler som genereres avlesningsanordnigen da minnekortet og nettenes eller utstyrsenhetenes anordning for identifikasjon

Med fordel er apparatet nærmere bestemt innrettet for å være tilknyttet til en utstyrsenhet av typen tjenestegiver

Den foreliggende oppfinnelse kan lettere forstås ved gjennomlesning av den følgende beskrivelse av spesielle utførelsesformer som fremlegges som inne begrensende eksempler

Besknvelsen henviser til vedlagte tegninger hvori

Figur 1 viser en innretning for kommunikasjon mellom utstyrsenheter som tilhører flere ulike nettverk, idet nettverkene er sammenknyttet via broer som gjør anvendelse av internettprotokollen, iføge en utførelsesform av oppfinnelsen Figur 2 viser blokkdiagrammet for et grensesnittapparat ifølge den utførelsesform av oppfinnelsen som mest detaljert er beskrevet hen Figur 3 viser for fullstendighetens skyld en post som tillater programmering av minnekort som kan anvendes sammen med oppfinnelsen Figur 4-5 viser det kjente prinsipp som benyttes i kryptosystemet DES og som er iverksatt i den fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen som er mest detaljert beskrevet hen Figur 6, 7, 8, 9,10 og 11 viser en påminnelse om oppbygningen av et IP/TCP-eller IP/UDP-Ethernetinnslag (figur 6, av en Ethernetledetekst (figur 7), av en isoledetekst (figur 8), av en IP-ledetekst (figur 9), av en TCP-ledetekst (figur 10 og av en UDP-ledetekst (figur 11)

I figur 11 er det vist en innretning 1 for kommunikasjon ifølge en spesiell utførelsesmodus av oppfinnelsen, mellom utstyr som tilhører flere nettverk

Et første nettverk 2 som kvalifiserer til sikkert nettverk, omfatter eksempelvis en første beskyttet tjenestegiver 3, en andre beskyttet tjenestegiver 4, og en arbeidspost som er kalt privilegert arbeidspost 5

Et første grensesnittapparat 6 er forbundet med nettverk 2 ved en Ethernetforbindelse 7 Dette er innrettet for å filtrere meldinger som er ment for de beskyttede tjenestegiver 3 og 4 og som ankommer fra det ikke sikre nettverk 8, og for å autorisere disse beskyttede tjenestegiverens tilgang til de privilegerte arbeidsposter 9 og 10

Apparatet 6 er likeledes forbundet med det ikke sikre nettverk 8 ved hjelp av en Ethernetforbindelse 11, eksempelvis via et rauter (un routeur) 12, eller ved hjelp av en annen utstyrsenhet som gjør seg nytte av et Ethernetgrensesnitt av typen DTE (i ISO 8802 3-standardens betydning)

En slik kopling er den for en bro, idet det med grensesnittapparatet 6 er forutsett en MAU/MAU-adapter (ikke vist) som altså er plassert innkoplet på den kabel som går ut av Ethernet

Mau-adapteren (MAU er engelskspråklige initialer for Medium Access Unit) er i seg selv kjent og utfører nærmere bestemt funksjonene med koding og dekoding av data, synkronisering og gjenkjenning av innslag

De usikre nettverk 8 omfatter eksempelvis en ubeskyttet tjenestegiver 13 og en upnviligert arbeidspost 14 Den er via routerne 15 og 16 forbundet med to nettverk 17 og 18

Det første nettverk 17 er beskyttet Det er utstyrt med et andre grensesnittapparat 19 som er forbundet med nettverket 17 ved Ethernetforbindelse på en liknende måte som det man har sett i det foregående Nettverket 17 omfatter nærmere bestemt den privilegerte arbeidspost 9 I dette tilfellet er apparatet 19 altså forbundet med et nettverk (nettverk 17) som kan være privilegert

Nettverket 18 er tilknyttet nettverk 8 via rauter 16 ved hjelp av Ethernetforbmdelsen 21, som i det foregående

Det omfatter posten 10 som er i grensesnitt med resten av nettverket 18 ved hjelp av et grensesnittapparat 22 I dette tilfellet er altså utelukkende posten 10 privilegert

Minnekortene 23, 24, 25 er for øvng forutsatt å skulle validere grensesnittapparatene 6,19 og 22

Likeledes gjøres de følgende bemerkninger under henvisning til figur 1

posten 5 kan ha tilgang til de beskyttede tjenestegivere 3 og 4 siden de ikke er separert av noe grensesnittapparat Den har derimot ikke tilgang til tjenestegiver 13 (dersom denne er aktiv)

grensesnittapparatet 6 sikrer de to beskyttede tjenestegiverens 3 og 4 tilgang vis-a-vis postene 14, 9 og 10

grensesnittapparatet 19 (hhv 22) tillater for arbeidsposten 9 (hhv 10) tilgang til tjenestegiverne 3 og/eller 4 dersom det kjenner disse tjenestegiverens 3 og/eller 4 nøkkel

Nå skal det beskrives et grensesnittapparat ifølge den heri aller mest foretrukne utførelsesform

Som man har sett det, er grensesnittapparatene altså i dette tilfellet utstyrsenheter som tilføres til nettverk for å sikre tilgangen til en eller flere tjenestegiver

Hver grensesnittapparat omfatter en kortleser for mikroprosessor, en grensesnittoperatør som er satt sammen av et tastatur med seksten taster og en meldingsgiver (affischeur), og to Ethernetgrensesnitt av typen DTE (i ISO 8802 3-standardens betydning) En MAU/MAU-adapterkasse tillater at grensesnittapparatet plasseres innkoplet på den utgående kabel (den blå Ethernetkabel)

I den utførelsesform ifølge oppfinnelsen som er mer særskilt beskrevet hen, er grensenittsapparatets rolle å sikre kommunikasjonenes integritet og konfidensialitet ved anvendelsen av protokollene DoD IP/TCP og IP/UDP som er beskrevet i standardene RFC 791, RFC 768, RFC 1122, RFC 1166, RFC 1042 (bemerk at RFC er de engelskspråklige initialer for Request For Comments) Dersom og utelukkende dersom en habilitetsprosedyre som gjør anvendelse av et mikroprosessorkort her vært utført korrekt, og dersom kortet befinner seg i grensesnittapparatets leser Et beskyttet register inne i grensesnittapparatet omfatter de DES-nøkler som henger sammen med sendernes IP-adresser

Behandlingsprinsippet for innslagene i grensesnittapparatet er, når habilitets-prosedyren er korrekt, oppgitt i det følgende

når et IP-datagram som transporterer en TCP- eller UDP-protokoll er mottatt (normalt åpen) i grensesnittet 30 (se figur 1, og dersom de nøkler som er forbundet med senderens og mottakerens IP-adresser er funnet, chiffreres et parti av dette datagrams brukerdata sammen med en DES-algontme ved

anvendelse av en nøkkel som er forbundet med senderens IP-adresse Dernest sendes datagrammet over grensesnittet 31

når et IP-datagram som transporterer en TCP- eller UDP-protokoll er mottatt (normalt chiffrert) over grensesnittet 31, og dersom senderens og mottakerens nøkler tilknyttet IP-adressene er funnet, dekrypteres et parti av dette datagrams brukerdata ved hjelp av en DES-algontme ved anvendelse av en nøkkel som er knyttet til senderens IP-adresse (den samme nøkkel som ble anvendt ved chiffrenng) Datagrammet sendes deretter over grensesnittet 30 de IP-TCP- eller IP/UDP-datagram som mottas over den ene eller den annen av grensesnittene (30 eller 31), som har en IP-senderadresse eller en IP-mottakeradresse for hvilke ingen nøkkel kan finnes, blir forkastet eller videresendt som funksjon av en konfigurasjonsparameter "X"

de øvrige datagram (hverken IP/TCP eller IP/UDP som mottas over den ene eller den andre av grensesnittene (30 eller 31 blir videresendt over det andre grensesnitt uten behandling

I det tilfellet hvor habtlitetsprosedyren ikke er korrekt utført eller dersom det ikke foreligger noe kort i leseren, vil en konfigurasjonsparameter "Y" beslutte å videresende alle innslag som er mottatt fra et grensesnitt over det annet (såkalt arbeidspostmodus) uten behandling

å forkaste alle mottatte IP/TCP- og IP/UDP-innslag De øvrige innslag blir videresendt uten behandling

Grensesnittapparatet bør altså

sikre sikkerhetsfunksjonene,

være i grensesnitt overfor omgivelsene,

være initialisert fra og med installasjonen,

sikre modifikasjon av bestemte data (administrasjon)

Figur 2 viser et blokkdiagram av grensesnittapparatet 6, 19 eller 22 som nærmere besknves hen, uten at dette skal føre til noen begrensning

Grensesnittapparatet omfatter et eksempelvis metallisk deksel 32, to Ethernetgrensesnitt 33 og 34 av typen DTE, med to femten punkters hunkontakter 35 og 36 (vist ved 30 og 31 på figur 1), en 220 V 50 Hz strømtilførsel vist ved 37 på figur 2, med avbryter og sikring (ikke vist), et seksten tasters tastatur 38, en to linjer meldingsgiver på tyve tegn 39, en kontakt 40 for mikroprosessorkort, en forgreningskabel (ikke vtst), en femtentråders Ethernet forbindelseskabel som motsvarer ISO 8802 3-standarden (ikke vist) og en eller flere prosessorer eller koprosessorer med tilhørende minne og tilknyttede penferienheter betegnet 41 til 52 på figur 2

Mikroprosessorkortet er eksempelvis det kort som fremstilles av det franske selskap Bull under kataloghenvisningen BULL CAM CP8 maske 4

Likeledes og eksempelvis omfatter grensesnittapparatet en mikroprosessor 41 av typen INTEL 80960CA som rettes for å styre de to Ethernetgrensesnitt 33 og 34 og en mikroprosessor 42 av type INTEL 80C186 som benyttes for å styre brukergrensesnittene 43 og 44

Det forutsettes to koprosessorer DES 45 og 46 av typen CRYPTECH CRY12C102P, som fabnkeres av det belgiske selskap CRYPTECH, 510-512 Chaussee de Louvain, Boks 18, B-1930 Zaventem, Belgia for chiffrenng og dechiffrering av meldingene Hver koprosessor er direkte tilknyttet til prosessorens 80960CA buss og betraktes som en perifenenhet

To supplerende koprosessorer (ikke vist) av typen INTEL 82596CA er tilknyttet INTEL-prosessoren 80960CA for å styre grensesnittene 33 og 34

Dialogen mellom en koprosessor og 80960CA-prosessoren gjennomføres ved hjelp av et felles minne 47 Endelig forutsettes likeledes korttidsminner (RAM) 48, 49 og langtidsminner (EPROM) 50, 51 og dessuten en klokkemodul 52

Et batteri 53 og en innretning 54 for påvisning av åpning av dekselet 32 fullfører grensesnittapparatet ifølge den utførelsesmodus av oppfinnelsen som er mest detaljert beskrevet hen

Figur 3 viser for fullstendighetens skyld en post som tillater programmering av minnekortene på en måte som i seg selv er kjent

Posten omfatter en IBM PC/AT-kompatibel mikrodatamaskin 30 til hvilken det er tilknyttet to mikroprosessorkotrlesere/-innkodere 61 og 62, eksempelvis av den type som fremstilles av det franske selskap Bull under kataloghenvisning TLP 224 fra BULL CP8, og en skriver 63

Det som nå skal beskrives er funksjonen for innretningen ifølge oppfinnelsen under nærmere henvisning til figurene 1 til 3 og særskilt til figur 1 samt til kommunikasjonene mellom nettverket 18 og nettverket 2

Brukeren av post 10 (nettverk 18) identifiseres ved sitt mikroprosessorkort 25 De parametre som verifiseres er de følgende

identifikasjon av bæreren

korttype

Identifikasjon av bæreren søkes eksempelvis i en liste på 100 identifikatorer, som er satt opp ved installasjonstidspunktet Denne liste kan modifiseres av en operatør som er autorisert av grensesnittapparatet 22

Den validitetsdato som leses i kortet 25 sammenliknes med grensesmttapparatets 22 dato Med fordel, for å unngå tidsinnstilling hver gang spenningen slås på, har grensesnittapparatet en klokkemodul 52 som er sikret med batteri 53

Kortets validitetsdato tas opp av leseren/innkoderen (eksempelvis 61) når kortet lages

Brukeren bir i så fall autentifisert ved dennes kode som foreligger på mikroprosessorkortet 25

Identifikasjonen og autentiseringen utføres lokalt i grensesnittapparatet 22 Hvis dette er vellykket, blir grensesnittapparatet aktivt frem til at kortet trekkes ut Dersom en eneste parameter er ugyldig, forblir grensesnittapparatet inaktivt

Grensesnittapparatet 6 som er tilknyttet tjenestegiverne 3 og 4 identifiserer deretter arbeidsposten 10 takker være dens IP-adresse Denne adresse er faktisk unik

Dette samme grensesnittapparat 6 autentifiserer arbeidsposten 10 ved at den mottatte melding dechiffreres

Dechiffrenngsnøkkelen gjenfinnes i et register utfra senderens IP-adresse (i dette tilfellet arbeidspost 10) Grensesnittsapparatet 6 som er tilknyttet til tjenestegiverne 3 og 4 har altså tilstrekkelig mange dechiffrenngstilfeller til at det finns arbeidsposter som er autorisert for å ha tilgang til tilknyttede tjenestegivere Disse nøkler og disse adresser blir tatt opp ved grensesnittapparatets 6 installasjon

Chiffrenngskoden gjenfinnes i et register utfra senderens IP-adresse (tjenestegiver 3 eller 4 i dette tilfellet) Grensesnittapparatet 6 som er tilknyttet tjenestegiverne 3 og 4 har altså tilstrekkelig med chiffrenngsnøkler til at det finns tjenestegivere tilknyttet til dette grensesnittapparat Disse nøkler og disse adresser blir likeledes satt opp ved grensesnittapparatets 6 installasjon Algoritmen for behandling av et mottatt innslag oppgis i den følgende tabell Det kan være fortsatt en hurtigbuffer på en til tre nøkler på en måte som i seg selv er kjent, for å unngå unødig søking når flere datagram med samme adresse ankommer etter hverandre

Identifikasjonen og autentiseringen av tjenestegiveren kan utføres på en måte som likner den som er beskrevet i det foregående i tilfellet med identifikasjon og autentisering av arbeidsposten

Grensesnittapparatet 22 som er tilknyttet til arbeidsposten 10 identifiserer tjenestegiveren 3 (eller 4) takket være dens IP-adresse, idet denne adresse er unik

Dette samme grensesnittapparat 22 autentiserer tjenestegiveren ved at den dechiffrerer den mottatte melding

Dechiffreringsnøkkelen gjenfinnes i et register utfra tjenestegiversenderens 3 (eller 4) IP-adresse Grensesnittapparatet 22 som er tilknyttet arbeidsposten 10 har altså tilstrekkelig med dechiffrermgsnøkler til at det fins beskyttede tjenestegivere til hvilke det kan ha tilgang (to her) Også her blir disse nøkler og disse adresser satt opp ved grensesnittapparatet 22 installasjon Algoritmen er den samme som tidligere

På samme måte kan det forutsettes en hurtigbuffer på en type nøkler for å unngå unyttig søking idet flere datagram med samme adresse ankommer etter hverandre

Når det gjelder meldingenes hemmeligholdelse, sikres denne av chiffrenng av sendingen og dechiffrering av mottakelsen ved anvendelse av DES algoritmen (Data Encryption Standard) i CBC-modus

DES algoritmen er symetnsk med hemmelige nøkler Den nøkkel som benyttes for å chiffrere et innslag er tilknyttet senderens IP-adresse

Slik det er vist bygger interessen for CBC-modus på det faktum at to påfølgende identiske verdisener ikke gir to identiske chiffrerte verdier

For å unngå forfalske omstilling (replay i engelsk språklig terminologi) av en utveksling av chiffrert melding som oppfanges ved passiv avlytting, forutsettes det med fordel en tidsdatenng av chiffreringens og dechiffreringens initialvektor, en vektor som er nødvendig for CBC-modus Tidsdatenngen sikres ved en klokkeinnretning som foreligger i hver utstyrsenhet

Anderledes uttrykt varierer initialvektoren som funksjon av tiden

Som påminnelse gjengis i det følgende under henvisning til figurene 4 og 5 prinsippet for chiffrenng av en melding ved anvendelse av DES-algontmen

Et åpent budskap P følger Senderen begynner ved å omskrive meldingen P i

binær form, hvor den for dette benytter et hvilket som helst binært alfabet Den kapper deretter meldingen i blokker på 64 bits og utfører den samme operasjon på hver blokk som figuren 4 viser Hver transponenng er en enkel "blanding" av de 64 bits

Prinsippet for de seksten gjentakelser som benyttes i DES-chiffrenng er vist i figur 5 De 32 høyrebits Di+1 oppnås ved å tilføye (operasjon eller eksklusivt), de 32 venstrebits Gi som beregnes utfra Ki-nøkkelen og de 32 Di-bits

Mottaker bør kjenne den 45-bits K-nøkkel og benytte eksakt den samme algoritme fra den krypterte blokk av for å dechiffrere dem Mottakeren oppnår da budskapet åpent

Chiffrenngen {dechiffreringen) utføres på datafeltet og likeledes på et parti av TCP- eller UDP-ledeteksten De ledetekstfelter som benyttes avhenger av størrelsen på feltet med data, siden DES-algoritmen i CBC-modus arbeider med ord på 64-bits

Som en påminnelse er på figurene 6 til 11 vist de elementer som utgjør et Ethernet/I P/TCP- eller UDP-innslag

Figur 6 viser et Ethemet-innslags generelle format 70

Dette innslag omfatter i det vesentlige et forord 71, et SFD-felt (engelsk språklige initialer for Start Frame Dehmiter) 72, en Ethernet-ledetekst 73, en ISO 8802 2-ledetekst (henvisning 74), en IP-ledetekst 75, en TCP- eller UDP-ledetekst 76, data 77 og et FCS-felt (engelsk språklige initialer for Frame Check Sequence) 78

ISO-ledeteksten 74 er ikke nødvendigvis tilstede Faktisk forsvinner den dersom verdien på feltet "type eller lengde" i Ethernet-ledeteksten 73 er større enn verdien 1518 i desimalmodus

Figur 7 viser korrekt uttrykt Ethernet-ledeteksten 73 og figur 8 viser ISO 8802 2-ledeteksten (henvisning 74) IP-ledeteksten 75 er gjengitt på figur 9 Figurenes 7, 8 og 9 ledetekster oversendes åpent i fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse Figurene 10 og 11 viser hhv ledetekstene TCP 80 og UDP81

Bare disse ledeteksters nedre partier, hhv 82 og 83, og med fordel de partier på de førstnevnte som kalles "checksum" 84 og 85 blir chiffrert

Slik det fremkommer av seg selv og slik det resulterer av det foregående, vedrører den foreliggende oppfinnelse likeledes alle de varianter av fremgangsmåtene og innretningene som er beskrevet og som befinner seg innen rammen av det som er ekvivalent

Nærmere bestemt kan den grunnleggende fremgangsmåte som består av å chiffrere en meldings "data"-parti mens meldingens "ledetekst"-parti forblir åpent slik at meldingen kan sendes i vei, benyttes sammen med andre protokolltyper, og spesielt med den nettverksprotokoll som er spesifisert av den internasjonale standard "Connectionless Network Protocol" IS08473 For å gjøre dette tar man i betraktning lengden på ledetekstfeltene IEEE8802 2 og CLNS IS08473 for å bestemme begynnelsen på chiffrenngs-/dechiffrenngssonen i hver melding under anvendelse av IS08473-protokollen

Claims (14)

1 Fremgangsmåte til chiffrenng av meldinger som oversendes mellom nettverk som er sammenknyttet via broer ved anvendelse av en forutbestemt nettverksprotokoll, hvori man chiffrerer meldingene mens meldingens "ledeteksf-parti bevares åpent, hvilket tillater at den sendes i vei via broen, karakterisert ved at den forutbestemte nettverksprotokoll er tnternett(IP)-protokollen, man chiffrerer meldingene mens IP-ledetekstene (75) bevares og samtidig som data (77) chiffreres, chiffreres mmst ett parti (82, 83, 84, 85) av de ledetekster (76, 80, 81) som svarer ti! de TCP- eller UDP-transportprotokoller som benyttes

2 Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved det cryptosystem som benyttes for chiffrenng av meldingene er DES-systemet, man chiffrerer data i sin helhet på samme måte som det tilsvarende parti, delvis eller helt, av TCP- eller UDP-ledeteksten, for oppnå en bits-kjede av en lengde som er delelig med 64

3 Fremgangsmåte i samsvar med krav 2, karakterisert ved at DES-systemet benyttes i CBC-modus, i det den initialvektor som er nødvendig for denne modus modifiseres som funksjon av tiden for å unngå forfalsket omstilling

4 Fremgangsmåte i følge krav 2 eller 3, karakterisert ved at det chiffrerte parti (82, 83) av TCP- eller UDP-ledeteksten omfatter det parti som kalles "checksum" (84, 85)

5 Fremgangsmåte til behandling av meldinger som overføres mellom utstyr (3, 4, 9,10) som tilhører minst to sammenknytte nettverk (2,17,18) som hver for seg omfatter minst en utstyrsenhet som er autonsert til å sende og motta meldinger som er chiffrert ved chiffrenngsfremgangsmåten ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at behandlingen av en melding omfatter de følgende etapper venfisenng av tilstedeværelsen av et minnekort (23, 24, 25) for autentisering av operatøren på den første utstyrsenhet (3, 4, 9,10), at den forutbestemte nettverksprotokoll er Internett (IP)-protokollen, idet de ledetekster som i det minste delvis chiffreres sammen med data svarer til meldingenes TCP- eller UDP-transportprotokoll, verifisering av den protokoll som benyttes mellom de to utstyrsenheter, og hvor vidt protokollen er den forutbestemte protokoll, søking etter en nøkkel som er knyttet til senderutstyret og en nøkkel som er knyttet til mottakerutstyret, dersom de to nøkler eksisterer, chiffrenng av den melding som skal sendes, og overføring av meldingen, i motsatt fall forkastelse av meldingen, verifisering av tilstedeværelsen av et minnekort for autentisering av operatøren på den andre utstyrsenhet, verifisering av den protokoll som benyttes mellom de to utstyrsenheter, og hvorvidt protokollen er den forutbestemte protokoll, søking etter en nøkkel som er tilknyttet senderutstyret og en nøkkel som er tilknyttet mottakerutstyret, dersom de to nøkler eksisterer, dechiffrering av den mottatte melding, i motsatt fall forkastelse av meldingen

6 Anvendelse av fremgangsmåten i samsvar med ett av de foregående krav til beskyttelse av tilgang til tjenestegiver (3, 4) for telematikknettverk

7 Innretning (1) for kommunikasjon av datameldinger mellom minst to utstyrsenheter (3, 4, 9,10) som er tilknyttet to forskjellige nettverk (2,17,18) som er sammenknyttet via minst en bro (8) ved anvendelse av en forutbestemt nettverksprotokoll, karakterisert ved at innretningen, for hvert nettverk {2,17) eller dets tilknyttede utstyr (10) omfatter et grensesnittapparat (16, 19, 22) omfattende anordning (41, 42, 45, 46) for chiffrenng av meldinger idet anordningen er innretningen for å chiffrere data og i det minste delvis de ledetekster som svarer til meldingenes transportprotokoll, anordning (41, 42, 33, 34) for overføring av de chiffrerte meldinger, mens de chiffrerte meldingers ledetekster bevares åpne, hvilket tillater at de sendes i vei ved hjelp av broen, anordning (41, 42, 48, 49, 50, 51) for identifikasjon av autoriserte nettverk eller utstyrsenheter som er tilknyttet grensesnittapparatene, at den forutbestemte nettverksprotokoll er lnternett(IP)-protokollen, idet de ledetekster som i det minste delvis chiffreres sammen med data svarer til meldingenes TCP- eller UDP-transpotrprotokoll

8 Innretning i samsvar med krav 7, karakterisert ved at den likeledes inneholder anordning (41, 42, 45, 46) som er innrettet for å dechiffrere de chiffrerte meldinger, gi respons på signaler som generes av leseanordningen for minnekort og av anordningen for identifikasjon av nettverkene og utstyrsenhetene

9 Innretning i samsvar med krav 7 eller 8, karakterisert ved at den likeledes omfatter anordning (61, 62) for avlesning av et minnekort (23, 24, 25)

10 Innretning i samsvar med et av kravene 7 til 9, karakterisert ved at grensesnittapparatet er innrettet for å være tilknyttet til ekte eller via et beskyttet nettverk, eller til en utstyrsenhet av typen post, eller til en utstyrsenhet av typen tjenestegiver

11 Innretning i samsvar med ett av kravene 7 til 10, karakterisert ved at grensesnittapparatet er innrettet for enten å autorisere eller inhibere tilknytningen

12 Grensesnittapparat (6,19, 22) som skal anvendes for å kommunisere datameldinger mellom minst to forskjellige nettverk som er sammenknyttet via minst en bro ved anvendelse av en forutbestemt nettverksprotokoll, idet innretningen for hvert nettverk eller dets tilknyttede utstyr omfatter anordning for avlesning av et minnekort, karakterisert ved at apparatet omfatter anordning (41, 42, 45,46) for chiffrenng av meldinger idet anordningen er innrettet for å chiffrere data og minst delvis de ledetekster som svarer til meldingenes transportprotokoll, anordning (41, 42, 33, 34) for å overføre de chiffrerte meldinger, mens de chiffrerte meldingers ledetekster bevares åpne, hvilket tillater at de sendes i vei via broen, anordning for å identifisere (41, 42, 48,49, 50, 51) autoriserte nettverk eller utstyrsenheter som er tilknyttet grensesnittapparatene, anordning (41, 42, 45, 46) som er innrettet for å dechiffrere de chiffrerte meldinger, i respons til signaler som genereres av anordningen (61, 62) for avlesing av minnekortet og anordning for identifikasjon av nettverkene eller utstyrsenhetene, at den forutbestemte nettverksprotokoll er lnternett(IP)-protokollen, idet de ledetekster som i det minste delvis chiffreres sammen med data svarer til meldingenes TCP- eller UDP-transportprotokoll

13 Apparat i samsvar med krav 12, karakterisert ved at det er innrettet for å være tilknyttet en utstyrsenhet av typen tjenestegiver

14 Anvendelse av et grensesnittapparat i samsvar med et av kravene 12 eller 13 i et kommunikasjonsnettverk som gjør anvendelse av Internett(IP)-protokollen