CH641300A5 - Einrichtung zur pruefung und sicherstellung der unversehrtheit von uebertragenen daten. - Google Patents

Description

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PATENTANSPRÜCHE der Klartext-Datennachricht folgenden Beglaubigungsfeldes

1. Einrichtung sowohl zur Beglaubigung ausgesendeter sowie in Abhängigkeit von der Vergleichseinrichtung in der Nachrichten, als auch zur Prüfung der Nachrichtentreue von Empfangseinrichtung gibt und an die Übertragung ein Zei-über eine Datenübertragungsleitung übertragenen Nachrich- chen angehängt wird, das das Ergebnis des Vergleichs der ten, welche in eine Datenübertragungsleitung eingeschaltet 5 Vergleichseinrichtung anzeigt.

werden kann und ein Beglaubigungsfeld an eine über die Da- 11. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich-

tenübertragungsleitung (4-8,4-14) übertragene Klartext-Da- net, dass sie Mittel aufweist, um die Klartext-Datennachricht tennachricht anhängt und eine Empfangseinrichtung für die auf die Datenübertragungsleitung in Abhängigkeit von einer Klartext-Datennachricht aus der Datenübertragungsleitung Klartext-Datennachricht ohne anhängendem Beglaubigungs-sowie eine Verschlüsselungseinrichtung (2-2,2-8) für die io feld zu geben und an die Übertragung ein Zeichen anzuhän-Klartext-Datennachricht aufweist, wobei ein Beglaubigungs- gen, das anzeigt, dass die empfangene Klartext-Datennachfeld (AF) erzeugt wird, und welche einen Speicher für das Be- rieht kein anhängendes Beglaubigungsfeld enthielt, glaubigungsfeld sowie eine Sende-Einrichtung enthält, die mit der Empfangseinrichtung und dem Beglaubigungsfeldspei-

eher verbunden ist und die Klartext-Datennachricht mit dem is anhängenden Beglaubigungsfeld auf die Übertragungsleitung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrich-gibt. tung sowohl zur Beglaubigung ausgesendeter Nachrichten,

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, als auch zur Prüfung der Nachrichtentreue von über eine Da-dass die Verschlüsselungseinrichtung einen Schlüsselbitgene- tenübertragungsleitung übertragenen Nachrichten.

rator für ein Byte von Schlüsselbits aufweist, der die vor der 20 Das Bedürfnis nach Kontrolle der Richtigkeit von überKlartext-Datennachricht empfangenen Klartext-Daten aus- tragenen Daten steigt mit zunehmender Verwendung von wertet, und einen Schlüsselbit-Speicher (9-34) sowie ein Ex- Übertragungskanälen zur Übertragung von Daten zwischen klusiv-ODER-Gatter (2-8) besitzt, in welchem jedes Bit eines verarbeiteten Systemen, zwischen Ein- und Ausgabestellen Bytes der Klartext-Datennachricht in der Empfangseinrich- und davon entfernten Datenbanken, sowie zwischen mit den-tung mit dem entsprechenden Bit aus dem Schlüsselbit-Byte 25 selben oder verschiedenen Rechnern verbundenen Endstellen, verknüpft wird. Das Bankwesen bedarf immer dringender Mittel, um die feh-

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, lerfreie Überweisung von Verrechnungen zu gewährleisten, dass der Schlüsselbit-Generator ein Schlüsselrückkopplungs- Ähnliche Bedürfnisse treten im Geschäfts- und Regierungsregister (2-4) sowie eine Algorithmuseinheit (2-2) aufweist, wesen auf. Es kann angenommen werden, dass dieses Bedürf-wobei das Byte höherer Ordnung des Schlüsselrückkopp- 30 nis nach Prüfung der Richtigkeit von übertragenen Daten mit lungsregisters seinen Eingang vor dem Ausgang des Exklusiv- vermehrter Verwendung von Übertragungskanälen zwischen ODER-Gatters (2-8) aufnimmt und die Algorithmus-Einheit entfernten Orten weiter ansteigen wird.

das Eingabe-Byte aus den Daten aus dem Schlüsselrückkop- Es ist das allgemeine Ziel der Erfindung, ohne Änderung plungsregister zur Erzeugung der Schlüsselbits empfangt. an bestehenden Schaltungen und vorhandener «software»,

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,35 eine Verschlüsselungsanlage zu schaffen, welche die Prüfung dass der Beglaubigungsfeldspeicher (15-12) seinen Eingang der Richtigkeit übertragener Nachrichten ermöglicht, und aus dem Schlüsselbitspeicher empfängt. zwar sowohl bei einfacher Übertragung, wie auch innerhalb

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, eines mehr als zwei Endpunkte aufweisenden Netzwerkes, dass ein Teil des Beglaubigungsfeldspeichers jedesmal dann Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt in der Schaffung eiersetzt wird, wenn ein Byte an Schlüsselbits erzeugt wird. 40 ner Verschlüsselungsanlage, welche zwischen einem Daten-

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, satz und einer endseitigen oder zentralen Verarbeitungsein-dass eine Detektor-Einrichtung vorgesehen ist, die das Ende heit geschaltet werden kann, um zu prüfen, ob die erhaltene der Klartext-Datennachricht feststellt. Nachricht genau gleich der Ausgesandten ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt in der Schaffung ei-dass der Sender eingerichtet ist, um in Abhängigkeit von der 45 ner Verschlüsselungsanlage, welche die Richtigkeit einer Feststellung des Empfangsendes der Klartext-Datennachricht Nachricht dadurch zu kontrollieren gestattet, dass sie dem das Beglaubigungsfeld an das Ende der zu sendenden Klar- Nachrichtentext ein Signaturfeld anhängt zwecks Übertra-text-Datennachricht anzuhängen. gung über einen Nachrichtenkanal.

8. Einrichtung nach Anspruch 6, mit welcher von einer Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung eine Verschlüsse-zweiten, gleichen, in der Datenübertragungsleitung eingefüg- 50 lungsanlage zu schaffen, welche die Richtigkeit einer Nachten Einrichtung übermittelte Daten empfangen werden kön- rieht prüft, und sowohl von einem in der Anlage gespeicher-nen und auf Nachrichtentreue prüf bar sind, dadurch gekenn- ten Schlüssel, wie auch von vorangehend empfangenen Daten zeichnet, dass sie Daten, die von einer zweiten Einrichtung abhängig ist.

übertragen werden, aufnehmen kann, wobei eine weitere De- Im folgenden soll die Erfindung durch Beschreibung von tektoreinrichtung vorgesehen ist, die den Empfang eines Be- 55 Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnung näher er-glaubigungsfeldes nach Feststellung des Endes der Klartext- läutert werden.

Datennachricht festzustellen gestattet. Die genannten Ziele vorliegender Erfindung werden

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, durch die im Anspruch 1 definierte Einrichtung erreicht.

dass eine Vergleichseinrichtung mit der Empfangseinrichtung Diese Einrichtung kann sowohl senden wie empfangen, und dem Beglaubigungsfeldspeicher verbunden ist, und auf 60 und ist voll mit einem Duplexbetrieb verträglich. Aus einer erden Empfang des Beglaubigungsfeldes nach dem Ende der sten Richtung empfangene Klartextdaten werden in genau Klartext-Datennachricht anspricht und den Inhalt des Be- der Form, in welcher sie empfangen wurden, wieder in den glaubigungsfeldspeichers mit dem Inhalt des Beglaubigungs- Übertragungskanal eingelesen. Beim Empfangen des Klartexfeldes vergleicht, das auf das Ende der Klartext-Datennach- tes wird dieses mit durch einen Algorithmus gelieferten Daten rieht folgt. kombiniert, wobei das Ergebnis des Algorithmus sowohl von

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich- vorgängig empfangenen Daten, wie von einem durch den Be-net, dass die Klartext-Datennachricht auf die Datenübertra- nützer eingelesenen einmaligen Schlüssel abhängt. Die ver-gungsleitung in Abhängigkeit vom Empfang des auf das Ende schlüsselten Daten werden in ein Ziffer-Rückkopplungsregi-

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ster eingelesen. Dieses Register liefert von dem Algorithmus benötigte Daten zur Verschlüsselung von später empfangenen Klartextteilen. Die erzeugten, verschlüsselten Daten werden von der Vorrichtung nicht als Ausgangsdaten ausgesandt. Anstatt dessen wird bei Feststellung des Endes der Klartext- 5 nachricht die innere Verarbeitung abgeschlossen, und es werden sechzehn der im Algorithmus befindlichen verschlüsselten Datenbits der ausgehenden Nachricht angehängt, um als Signaturfeld zu wirken, und zwar in Form von vier hexadezimalen Zeichen. io

Es wirkt der Algorithmus nur als Verschlüsseier, und sowohl das Sende-, wie auch das Empfangsgerät verarbeiten die empfangenen Daten auf dieselbe Art und Weise. Da sowohl dem Sende-, wie auch dem empfangsseitigen Gerät derselbe Klartext zugeführt wird, sind die intern erzeugten, verschlüs- is selten Texte identisch. Wenn das Empfangsgerät das Ende der Klartextnachricht feststellt, wird das aus sechzehn Bits bestehende, an die empfangene Klartextnachricht angehängte, Signaturfeld mit den entsprechenden sechzehn verschlüsselten Bits verglichen, welche sich im Algorithmus des Empfangsge- 20 rätes befinden. Die Identität beider Felder zeigt die Richtigkeit der Nachricht an, d.h. die Identität der empfangenen Nachricht mit der Ausgesandten.

Nach Bestimmung der Richtigkeit der empfangenen Nachricht übermittelt das Empfangsgerät die empfangene 25 Klartextnachricht wieder an den Übertragungskanal, unter Auslassung des Signaturfeldes. Anstelle dieses Signaturfeldes hängt das Empfangsgerät ein Kennzeichen an die Klartext-nachricht an, um die Richtigkeit der empfangenen Daten anzuzeigen, d.h. ob die empfangene Nachricht identisch zur 30 Ausgesandten ist oder nicht. Falls ein Klartext ohne angehängtes Signaturfeld empfangen wird, fügt das Empfangsgerät an die Klartextnachricht ein Zeichen an, welches anzeigt,

dass die empfangene Nachricht kein Identifikationsfeld aufwies. Das übertragene Kennzeichen wird von der Endstelle, 35 welche die Nachricht vom Empfangsgerät erhält, dazu benutzt, um die Richtigkeit der vorangehenden Nachricht zu prüfen. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockdiagramm der in der bevorzugten Ausführung der Erfindung verwendeten Standard-Verschlüsselung, 40

Fig. 2 ein Funktionsdiagramm der im Verschlüsselungs-Signaturprüfungsgerätes verwendeten Verschlüsselungsmethode,

Fig. 3 ein Funktionsdiagramm des als Verschiebungs-Ko-dezähler verwendeten Rückkoppelungsregisters, 45

Fig. 4 typische Netzwerke mit zwei und mehr Endstellen, welche das SE/AD zur Ring-Verschlüsselung verwenden,

Fig. 5 ein typisches Nachrichtenübertragung-Netzwerk mit mehreren Knoten und einer Reihe von Gliedern, die sowohl Endstellen wie Verarbeitungsstellen aufweisen, 50

Fig. 6 ein Blockdiagramm eines als Ring-Verschlüsseler wirkenden SE/AD,

Fig. 7 den als Bit-Fluss Ver/Entschlüssseler ausgeführten SE/AD, welcher als Ring-Verschlüsseler arbeitet,

Fig. 8 die Modem-Verzögerungskompensations-Schal-tung, welche bei Empfang und auch Übertragungsoperationen verwendet wird,

Fig. 9 ein Blockdiagramm der Funktion des SE/AD beim Arbeiten als selektiver Verschlüsseier im Zweipunktverkehr,

Fig. 10 die an Kontrollzeichen durchgeführte Verschiebung,

Fig. 11 ein Blockdiagramm der Funktion des, in irgendeinem Zweipunktverkehr arbeitenden, SE/AD als Byte-Fluss-Ver/Entschlüsseler,

Fig. 12 den Nachrichtenfluss in einem Nachrichtennetz- 65 werk, welches den SE/AD als selektiven Zweipunktverschlüs-seler verwendet,

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Fig. 13 ein vereinfachtes Blockdiagramm der senderseiti-gen Verarbeitungsfunktionen,

Fig. 14 ein vereinfachtes Blockdiagramm der empfangsseitigen Verarbeitungsfunktionen,

Fig. 15 die Verwendung des SE/AD ausschliesslich als Prüfungsgerät, sowohl sende- wie auch empfangsseitig,

Fig. 16 den Nachrichtenfluss in einem Übertragungsnetzwerk, welches Geräte zur Signaturprüfung im Zweipunktverkehr verwendet,

Fig. 17 den Nachrichtenfluss in einem Übertragungsnetzwerk, welches den Fluss selektiv verschlüsselter Nachrichten und denjenigen von Signaturplatten in einem System vereinigt, welches beide Funktionsweisen kombiniert.

In der Beschreibung und in den sie begleitenden Zeichnungen werden folgende Ausdrücke und Bezeichnungen durchgehend nach Massgabe folgender Definitionen verwendet:

Algorithmus: Ein vorgeschriebener Satz von wohl bestimmten Regeln oder Verfahren, um ein Problem in einer endlichen Anzahl Schritte zu lösen.

Signatur: Der Vorgang, der darin besteht einer Klartextnachricht mittels eines Verschlüsselungssystems Prüfzeichen beizugeben, wobei diese Prüfzeichen durch Verschlüsselung der ganzen Klartextnachricht erzeugt werden.

Ziffer-Rückkoppelung: Ein Verfahren bei welchem der erzeugte Schlüssel von der vorhergehenden Zahl abhängt.

Verschlüsselter Text: Die unverständliche Form der Information, welche sich durch Verschlüsselung eines Klartextes mittels eines Kryptographiersystemes ergibt.

Kryptographiersystem: Die Gesamtheit der Dokumente, Geräte und Vorrichtungen, deren Zusammenwirkung ein Mittel zur Verschlüsselung bildet. (Die Bezeichnung «Verschlüsselung» soll im folgenden auch den umgekehrten Vorgang der «Entschlüsselung» umfassen).

Verschlüsselungseinheit: Derjenige Teil einer Verschlüsselungseinrichtung, in welchem die eigentliche Ver- und Entschlüsselung stattfindet.

Entschlüsselung (Entzifferung): Die Umformung eines verschlüsselten Textes in den entsprechenden Klartext mittels eines Kryptosystems.

Verschlüsselung (Verzifferung): Die Umwandlung eines Klartextes in eine unverständliche Form mittels eines Kryptosystems.

Durchgehende selektive Verschlüsselungs-Signatur: Verschlüsselung der Signatur in Zweipunkt- und Mehrpunktnetzwerken, zum Schutz der Daten in den Kommunikationskanälen, sowohl wie innerhalb der Nachrichtenweichen oder Konzentrierschaltungen.

Sinnlose Daten: Durch Veränderung eines oder mehrerer Ziffernbits erzeugte unverständliche Information.

Schlüssel: Von einer Kryptoeinheit in Abhängigkeit der Schlüsselvariablen erzeugte Bits, welche mit einem Klartext verbunden werden, um eine unverständliche Information zu erzeugen, d.h. einen verschlüsselten Text. Umgekehrt können diese Bits mit einem verschlüsselten Text kombiniert werden, um den ursprünglichen Klartext herzustellen.

Schlüsselvariable: Symbol oder Folge von solchen (oder von elektrischen oder mechanischen Gegenstücken zu Symbolen), welche die Ver- und Entschlüsselungsvorgänge steuern (beispielsweise ein Bitmuster von endlicher Länge).

Übertragungsverschlüsselung: Verschlüsselung in einem Zweipunkt- oder Mehrpunktnetzwerk, zum Schutz der Daten innerhalb der Übertragungskanäle.

Richtigkeit der Nachricht: Eine Nachricht, in welcher die Daten beim richtigen Empfänger genau in der Form erhalten wären, in welcher sie vom Absender abgeschickt wurden, d.h. frei von jeder Änderung und äusserem Eingriff.

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Geheime Nachricht: Eine Nachricht, in welcher die Daten für jeglichen Beobachter oder Zuhörer unverständlich sind, und zwar von dem Augenblick an, in welchem sie die Quelle verlassen bis zu ihrer Ankunft an der richtigen Endstelle.

Klartext: Verständlicher Text oder Signale mit einer Bedeutung, welcher ohne Anwendung irgendeiner Entschlüsselung abgelesen oder verstanden werden können.

Wahlweise Verschlüsselung: Die Verschlüsselung gewisser, durch bestimmte Zeichen abgegrenzte Klartextteile in einer unverständlichen Form mittels eines Kryptiersystems.

Stochasticher Einsatz: Eine zufallige Mitfolge, die als Ein-gangsgrösse für die Algorithmen sowohl der sende- wie auch der empfangsseitigen Kryptiereinheit verwendet wird, und zwar zur Initialisierung derselben.

Datenverschlüsselungs-Standard: Das Datenverschlüsse-lungs-Standard (DES) ist ein von National Bureau of Standards herausgegebener Algorithmus, welcher in Federai Information Processing Standards Publication (FIPS Pub) 46 vom 15. Januar 1977 herausgegeben wurde, und zur Verwendung als Industrienorm vorgesehen ist. Es ist für Datenverarbeitung in Blocks von 64 Bit vorgesehen. Die Schlüsselvariable ist 56 Bit lang, und wird vor Beginn des Ver/Entschlüs-selungsvorganges in den Algorithmus eingespeichert. Im Verschlüsselungsmodus erzeugt der Algorithmus für je 64 Bit Klartext 64 Bit verschlüsselten Textes. Wenn umgekehrt im Entschlüsselungsmodus diese 64 Bits verschlüsselten Textes am Eingang eingegeben werden, dann erzeugt der Algorithmus die ursprünglichen 64 Bit des anfanglichen Klartextes. Es wird hier ausdrücklich auf diese Datenverschlüsselungsnorm Bezug genommen. Eine zusätzliche Beschreibung der Datenverschlüsselungsnorm ist in den U.S. Patenten Nos. 3 796 830 und 3 798 359 zu finden.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm der Datenverschlüsselungsnorm; wie gezeigt, wird die Dateneingabe und die Datenausgabe in Bytes zu je 8 Bit durchgeführt. Die Schlüsseleingabe geschieht in Bytes zu je 8 Bit: 7 Bit zusätzlich eines Paritätszeichens. Die Parität wird im Schlüsselspeicherregister nicht gespeichert.

Es werden vierundzwanzig Maschinentakte benötigt, um die Dateneingabe durchzuführen. Während dieses Zeitraumes ist simultan eine Datenausgabe erhältlich. Sechzehn Iterationen, mit einem Zeitbedarf von zwei Takten pro Iteration, benötigen zusätzlich 32 Takte, so dass ein vollständiger Lade-und Durchführungszyklus des Algorithmus 56 Takte benötigt. Bei einer Taktfrequenz von 1,2288 MHz weist der Algorithmus Zyklen von 45,6 |x Sekunden auf.

Fig. 2 zeigt ein Funktionsdiagramm der in der selektiven Signaturverschlüsselung (SE/AD) verwendeten Verschlüsselungstechnik. Die Arbeitsweise der Algorithmuseinheit (DES) 2-2 ist weiter oben beschrieben, und wird nur zur Verdeutlichung der notwendigen Anschlüsse gezeigt. In diesem Zusammenhang wird der Algorithmus nur im Verschlüsselungsmodus verwendet, und wird als ein Schlüsselgenerator gebraucht. Diese Technik beruht auf dem Prinzip, dass ein mittels exklusiven ODER mit dem Schlüssel kombinierter Klartext einen verschlüsselten Text liefert, und dass umgekehrt ein verschlüsselter, mittels exklusiven ODER mit dem Schlüssel kombinierter Text den ursprünglichen Klartext wiederherstellen wird.

Es wurde der Algorithmus vorgesehen, um mit Eingabe-daten-Blocks von 64 Bit zu arbeiten; es kann jedoch mit jeder Anzahl von Eingangsbit bis hinauf zu diesem Maximum von 64 Bit funktionieren, d.h. den notwendigen Zyklus von 16 Iterationen durchführen. Wie in Fig. 2 gezeigt, führt der Algorithmus 2-2 für jedes Dateneingangsbit einen Zyklus durch. Jedesmal wenn ein Dateneingangsbit in das 64 Bit aufweisende Eingangsregister 2-4 übertragen wird, wird der gesamte Inhalt dieses Registers 2-4 in den Algorithmus 2-2 transferiert. Obwohl bei jedem Zyklus 64 Schlüsselbits erzeugt werden, und am Ausgang erhältlich sind, wird nur ein einziges Schlüsselbit verwendet, und die weiteren 63 Schlüsselbits werden ignoriert. Innerhalb der gestrichelten Linien ist in Fig. 2 auch ein 8 Bit Ausgangsregister 2-6 gezeigt. Wenn die Ein-gangsgrösse in den Algorithmus aus einem einzigen Zeichen, oder aus 8 Bit bestehendem Byte, besteht und durch den Zyklus geführt wird, dann kann am Ausgang ein aus 8 Schlüsselbits bestehendes Byte erzeugt werden. Es muss beachtet werden, dass bei feststehender Schlüsselvariable für ein gegebenes Muster 64 Eingangsbits in den Algorithmus stets ein bestimmtes Muster von 64 ausgehenden Schlüsselbits erzeugt wird.

Im oberen Teil der Fig. 2 ist ein 64 Bit Schieberegister zu sehen, welches als Ziffern-Rückkopplungsregister 2-4 bezeichnet wird. Wenn bei der Übertragung jedes eingegebene Bit des Klartextes durch das exklusive ODER 2-8 durch exklusive ODER Kombination mit einem Schlüsselbit kombiniert wird, dann wird das sich daraus ergebende verschlüsselte Bit gleichzeitig als Ausgangssignal abgegeben und in das Ver-schlüsselungs-Rückkopplungsregister 2-4 eingelesen. Demzufolge bestehen die Eingangsgrössen der Algorithmuseinheit 2-2, welche Schlüsselbits erzeugen, aus den letzten 64 Bit der ausgehenden Reihe von verschlüsselten Bits.

Im Empfangsmodus arbeitet das System auf ähnliche Weise. In diesem Fall besteht das Eingangssignal in die Einheit aus derselben Reihe von verschlüsselten Bits, wie sie am Ausgang des Senders erzeugt wurde. Da diese Information entschlüsselt werden muss, wird die Folge der verschlüsselten Bits wie gezeigt direkt in das Verschlüsselungs-Rückkopp-lungsregister 2-4 eingelesen. Demnach besteht das Eingangssignal in den Algorithmus 2-2 aus den letzten 64 eingegangenen, verschlüsselten Bits. Durch die inverse Operation einer exklusiven ODER Kombination der verschlüsselten Bits mit denselben Schlüsselbits, wie sie im Sender erzeugt wurden, wird der ursprüngliche Klartext als Ausgangssignal des Empfängers geliefert.

Damit der Ver- und Entschlüsselungsvorgang fehlerfrei vor sich geht, d.h. ohne Erzeugung sinnloser Daten, muss das Bitmuster in dem Verschlüsselungs-Rückkopplungsregister 2-4 sowohl des Senders wie auch des Empfingers beim Erzeugen des Schlüsselbits gleich sein, damit:

- im Sender das Schlüsselbit aus dem eingegangenen Klartextbit gebildet wird, und

- im Empfänger aus dem eingegangenen verschlüsselten Bit das entsprechende Bit des Klartextes gebildet wird.

Das Verfahren um sicherzustellen, dass Sender und Empfänger synchronisiert sind, besteht darin, das Verschlüsse-lungs-Rückkopplungsregister 2-4 des Senders zufällig auf irgendein Bitmuster festzulegen, und dem ausgehenden verschlüsselten Text diese 64 vorbestimmten Bits voran zu stellen. Dann speichert der Empfänger die 64 ersten empfangenen Bits in seinem Verschlüsselungs-Rückkopplungsregister 2-4, wo sie eine Ureinstellung bilden bevor der Algorithmus dazu übergeht, dieselben Schlüsselbits zu erzeugen, welche dann mit den eingehenden Daten kombiniert werden. Dieser Initialisierungsvorgang wird als veränderliche Füllung bezeichnet.

Die variable Füllung bezieht sich auf das Bitmuster, oder Füllung, welches in das Verschlüsselungs-Rückkopplungsre-gister 2-4 sowohl des Senders wie des Empfängers eingesetzt wird, bevor im Sender eingehender Klartext, und im Empfänger verschlüsselter Text verarbeitet wird.

Wenn es nicht im Übertragungsmodus arbeitet, funktioniert das Verschlüsselungs-Rückkopplungsregister 2-4 des Senders als ein 49 Bit Verschiebungskodezähler, welcher von der in Fig. 3 gezeigten Rekursion X8 = X4, © X5(l getrieben wird. Die Voreinstellung des Verschiebungskodezählers ist

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der von der vorhergehenden Übertragung übriggebliebene des Algorithmus 2-2 kombiniert, um verschlüsselte Textaus-

verschlüsselte Rest. Dadurch wird sichergestellt, dass die Vor- gangssignale zu erzeugen. In gewissen Anlagen, in welchen einstellung des Zählers ebenfalls zufälliger Art ist. Geheimhaltung unwichtig ist, oder in welchen aus betrieb-

Immer wenn eine veränderliche Füllung verlangt wird, liehen Gründen ein Klartext verlangt wird, kann ein Verfah-

kehrt das Verschlüsselungs-Rückkopplungsregister 2-4 des s ren zur Sicherung der Vollständigkeit und Richtigkeit der

Senders in seiner normalen Funktionsweise zurück: die Kode- Nachricht verwendet werden, welches als Signatur bezeichnet

Verschiebungszählung wird unterdrückt; die algorithmische wird.

Einheit 2-2 wird wieder aktiviert; und das Register 2-4 wird Bei der Verwendung von Signaturen werden Klartextda-

mit der gewählten Eingangsdatenrate betrieben. Die eingege- ten als solche gesendet, es wird ihnen jedoch ein Signaturfeld bene Klartextdatenzeile wird in Markierungsstellung festge- 10 zugeführt, welches verschlüsselte Kontrollzeichen enthält,

halten und durch exklusives ODER mit den Schlüsselbits Diese verschlüsselte Kontrollzeichen, nämlich vier hexadezi-

kombiniert, welche in Abhängigkeit des im Verschlüsselungs- male Stellen, werden erzeugt, indem die vollständige Klar-

Speicheregister 2-4 enthaltenen zufälligen Bitmusters erzeugt textnachricht auf gleiche Weise wie beim Verschlüsseln verar-

werden. Es wird ein Abstandszeichen in die ausgehende Da- beitet, und als vier Bytes übertragen wird.

tenleitung eingegeben, und die Verarbeitung geht wie weiter 15 Im unteren rechten Teil der Fig. 2 ist ein Schalter 2-10 ge-

oben beschrieben für eine vorbestimmte Anzahl von Bits wei- zeigt, zusammen mit einer Methode für externe Steuerung ter. Das bedeutet, dass ein verschlüsselter Text erzeugt und als 2-12. Wenn sie für Signatur verwendet werden, arbeiten so-

veränderliche Füllung am Ausgang des Senders abgegeben, wohl die sendeseitige wie die empfangsseitige Ver/Entschlüs-

und als Eingangssignal zum Verschlüsselungs-Rückkopp- selungsvorrichtung im Übertragungsmodus. Eingehender lungsregister 2-4 zurückgeführt wird. Nach Übertragung der 20 Klartext wird mittels derselben algorithmischen Berechnun-

vorbestimmten Anzahl von Bits, werden die übriggebliebenen gen verarbeitet, wie beim Verschlüsseln; jedoch wird der so er-

Bitstellungen im Verschlüsselungs-Rückkopplungsregister zeugte verschlüsselte Text nicht als Ausgangssignal abgege-

2-4 auf Null zurückgesetzt, und es beginnt die Einheit die ein- ben. Infolge äusserer Steuerung 2-12 wird der Schalter 2-10

gehenden Klartextdaten, wie vorgängig beschrieben, zu verar- gesetzt, um den eingehenden Klartext zu übertragen, während beiten. 25 dieser Klartext gleichzeitig über das Verschlüsselungs-Rück-

Das Funktionieren der Empfangseinheit wird durch die kopplungsregister 2-4 dem Algorithmus 2-2 zugeführt wird.

Feststellung eines Überganges von Markierung zu Abstand Am Ende der Klartextnachricht wird der Schalter 2-10 in die ausgelöst. Nach diesem Übergang werden eingehende Daten, obere Lage gebracht, und der Überbleibsel (Schlüsselbits)

wie vorgängig beschrieben, verarbeitet. Es wird jedoch die wird an die Nachricht angehängt.

Ausgabe von Daten überbrückt. Die ankommende veränder- 30 Empfangsseitig geht dieselbe Verarbeitung des eingehenliche Füllung wird für eine bestimmte Anzahl von Bits in das den Klartextes vor sich. Am Ende der Klartextnachricht ver-Verschlüsselungs-Rückkopplungsregister 2-4 eingelesen, und gleicht das Empfangsgerät den im Algorithmus 2-2 übrigge-nachdem dies vollendet ist, wird der übrige Teil des Ver- bliebenen Zeichensatz mit den empfangenen verschlüsselten schlüsselungs-Rückkopplungsregisters 2-4 auf Null zurück- Kontrollzeichen. Identität beider Zeichensätze bedeutet, dass gesetzt. 35 die empfangene Nachricht identisch derjenigen ist, welche

Zu diesem Zeitpunkt enthält das empfangsseitige Ver- sendeseitig ausgegeben wurde.

schlüsselungs-Rückkopplungsregister 2-4 dasselbe Bitmu- Demnach kann, wie in Fig. 2 gezeigt, das Ausgangssignal ster, wie dasjenige welches dann im sendeseitigen Verschlüsse- des übertragenden Datensicherungsgerätes durch den, von lungs-Rückkopplungsregister 2-4 enthalten war, als es anfing der äusseren Steuerung 2-12 abhängigen, Schalter 2-10 um-

die eingehenden Klartextdaten zu verarbeiten. Demzufolge 40 geschaltet werden, um entweder den eingegebenen Klartext,

wird der Empfänger in diesem Zeitpunkt anfangen die einge- oder den in der Einheit davon abgeleiteten verschlüsselten henden verschlüsselten Textdaten so zu verarbeiten, dass an Text zu erhalten. Die Funktionsweise der algorithmischen seinem Ausgang die ursprünglichen Klartextdaten erzeugt Einheit 2-2 bleibt in beiden Fällen wohl definiert, da sie un-

werden. abhängig vom extern gesteuerten Schalter 2-10 ist.

Wie weiter oben erläutert, erzeugt der Algorithmus 2-2 45 Zusätzlich zum eben beschriebenen Signaturverfahren, für eine gegebene Folge von 64 Eingangsbits und eine feste gestattet eine Erweiterung der Schaltersteuerung 2-12 die Er-Schlüsselvariable stets dieselbe Folge von 64 Schlüsselbits am zeugung einer Mischung von Klartext und verschlüsseltem Ausgang. Da bei dem gerade beschriebenen Vorgang dieselbe Text als übertragene Nachricht, und damit die Verwendung Folge von Bits das Eingangssignal in die Algorithmen 2-2 so- des Datensicherungsgerätes als ein selektives Verschlüssewohl des Senders wie auch des Empfängers bildet, wird der 50 lungsgerät. Die algorithmische Berechnung wird durchge-beim Sender eingegebene Klartext am Ausgang des Empfän- hend am eingehenden Klartext durchgeführt, aber das Ausgers treu wiedergegeben, solange beide synchron arbeiten. gangssignal wird zwischen Klartext und verschlüsseltem Text Umgekehrt wird, wenn aus irgendeinem Grunde die Bitfolgen hin und her geschaltet, nach Massgabe der äusseren Steuern dem Verschlüsselungs-Rückkopplungsregister 2-4 nicht rung 2-12.

identisch sind, das Ausgangssignal des Empfängers durchein- 55 Das selektive Verschlüsselungs-Signaturgerät kann in ander geraten. Falls dies jedoch nur ein vorübergehender Zu- zwei Grundarten funktionieren, wobei die Wahl des jeweili-stand ist, wird das Durcheinander nach höchsten 64 Bit auf- gen Betriebsmodus durch eine interne Verbindung bestimmt hören, da die Eingangssignale für beide Verschlüsselungs- wird. Wenn es im Ketten-Verschlüsselungsmodus verwendet Rückkopplungsregister 2-4 von demselben Funktionspunkt wird, arbeitet das Gerät bitweise und ist für Zeichenkodes bezogen werden. Demnach bietet die Verwendung dieser Ver-60 und Übertragungsprotokolle durchlässig. In jedem der durch-schlüsselungs-Rückkopplungs-Funktionsweise eine Methode gehenden Modems reagiert das Gerät auf Übertragungspro-zur automatischen Neusynchronisierung des Senders und des tokolle und Zeichenkodes. Innerhalb der durchgehenden BeEmpfängers unter normalen Betriebsbedingungen. triebsraten kann zwischen der Verwendung des Gerätes zur

Bis anhin hat die Beschreibung das selektive Verschlüsse- selektiven Verschlüsselung, für die Signatur, oder für selektive lungs-Signaturgerät nur als eine Verschlüsselungseinheit be- Verschlüsselung mit Signatur gewählt werden.

trachtet. Im Sender werden die eingehenden Klartextbits, Das selektive Verschlüsselungs-Signaturgerät arbeitet im oder Bytes, mittels exklusivem ODER mit den Schlüsselbits Verkettungs-Verschlüsselungsmodus in zwei- oder mehrendi-

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gen Netzwerken, um Daten während der Übertragung zu schützen. Fig. 4 zeigt typische zwei- und mehrendige Netzwerke, die das Gerät im Verkettungs-Verschlüsselungsmodus verwenden.

Im verketteten Verschlüsselungsmodus ist ein selektives s Verschlüsselungs-Signaturgerät an je einem Ende der Verbindung eingebaut, und ist für die verwendeten Daten-Übertragungsverfahren durchlässig. Das Gerät verschlüsselt und entschlüsselt Daten bitweise. Verschlüsselte Daten werden stets auf dem Verbindungskanal zwischen der Erzeugungs- und io der Empfangsstelle übertragen, wodurch sowohl die Vollständigkeit wie die Geheimhaltung der Nachricht gesichert sind, da die Information für unbefugte Abhörer unverständlich ist und nicht unbemerkt abgeändert werden kann.

In der bevorzugten Ausführung sind folgende wählbare 15 Verbindungen für synchronen oder asynchronen Betrieb vorgesehen:

2-adrige oder 4-adrige Übertragungsleitungen bis zu 19,2 K bps halb Duplex bis zu 9,6 K bps voller Duplex. 20

Das Interface zur Daten-Endstation (DTE) ist stets EIA STD RS-232-C/CCITT V.24 und V.28. Das internationale Äquivalent von EIA STD RS-232-C ist CCITT V.24 (Funktionsbedingungen) und V.28 (elektrische Signal-Charakteristik). Es kann im bevorzugten Ausführungsbeispiel einer von 25 drei Interfaces für die Daten-Übertragungseinrichtung (DCE) gewählt werden:

EIA STD RS-232-C/CCITT V.24 und V.28 A-BDI, Burroughs Direct Interface MIL-STD-188C. 30

Eine genauere Beschreibung der Funktionsweise als Verbindungsverschlüsselung wird weiter unten, unter der entsprechenden Bezeichnung gegeben.

Das selektive Verschlüsselungs-Signaturgerät arbeitet in jeder der durchgehenden Betriebsarten sowohl in Zweipunkt- 35 wie auch in Mehrpunkt-Netzwerken, um Daten innerhalb der Daten-Übertragungswege, der Nachrichtenweichen, und der Konzentrierer zu schützen. In dieser Betriebsart werden Nachrichten am Ursprungsort verschlüsselt oder signiert, und nicht entschlüsselt bis die Nachricht ihren endgültigen Be- 40 stimmungsort erreicht hat. Die Korrektheit der Nachricht und gegebenenfalls die Geheimhaltung derselben ist gesichert, während die Daten durch das Netzwerk hindurchgehen. Dieses Verfahren wird als durchgehende Verschlüsselung oder Signatur bezeichnet, und verlangt, dass der Vorspann der 45 Nachricht, welcher den Bestimmungsort, die Priorität und andere Netzwerk bedingte Information enthält, unverschlüsselt bleibt. Demzufolge muss bei dieser Betriebsart die Sicherheitseinrichtung auf das Daten-Übertragungsprotokoll des Netzwerkes reagieren.

In der bevorzugten Ausführung ist das selektrive Verschlüsselungs-Signaturgerät kompatibel mit dem «Grundlegenden Übertragungsverfahren», Bezeichnung 1284 9006 der Burroughs Corporation, und dem «Binären, Synchronen Übertragungsverfahren», Bezeichnung 1284 9002 der Burroughs Corporation. Als nächstes wird die Verarbeitung innerhalb dieses Verfahrens beschrieben. Da die Verfahren charakterorientiert sind, ist das Gerät auf Bytes von 8 Bit zugeschnitten, und kann als eine Verschlüsselungs/Entschlüsse-lungseinheit für eine Zeichenfolge betrachtet werden. Die 60 Verfahrensweise ist dieselbe, wie bei der Verbindungsver-schlüsselung, abgesehen davon, dass Daten ein- und aus-gangsseitig in Bytes zu 8 Bit angehäuft werden. Die Arbeitsweise der algorithmischen Einheit 2-2 im Gerät geschieht charakterweise, so dass das Gerät in durchgehender Arbeitsweise schneller funktionieren kann als bei der Ketten-Verschlüsselung, welche bitweise arbeitet.

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Fig. 5 zeigt einen typischen Übertragungsnetzwerk-Auf-bau, mit mehrfachen Knoten und eine Anzahl von Gliedern, welche eine Mischung von Endstellen und Verarbeitungsstellen aufweisen. In diesem gemischten Aufbau sind nur diejenigen Endstellen mit einem selektiven Verschlüsselungs-Signaturgerät ausgerüstet, welche eine Datensicherung benötigen. In jedem dieser Geräte kann wahlweise ein Schlüsselvaria-blenspeicher vorgesehen sein, um eine bestimmte Schlüsselvariable für vorbestimmte Endstellen und Verarbeitungsstellen bestimmen zu können. Die Nachrichtenweichen und Konzen-tratore geben alle Nachrichtendaten genauso weiter, wie sie sie empfangen haben.

Wie in Fig. 5 gezeigt, hat nicht jede Endstellen-Einrichtung ein selektives Verschlüsselungs-Signaturgerät. Dennoch wird der Datenfluss zwischen allen Endstellen im Netzwerk aufrecht erhalten, da das Gerät nur für diejenigen Nachrichten verschlüsselt oder signiert, für welche im Gerät ein, entweder zum Ursprungsort oder zum Bestimmungsort gehöriger variabler Schlüssel gespeichert ist. Falls dieser variable Schlüssel nicht im Gerät gespeichert ist, wird letzteres für die eingegebene Nachricht durchlässig sein, und sie genauso weitergeben, wie sie empfangen wurde.

In der bevorzugten Ausführung sind folgende wählbare Verbindungen für vollen oder halben Duplex-Betrieb vorgesehen:

2- oder 4-adrige Übertragungsleitung

Synchroner Datenfluss bis zu 63 K bps

Asynchroner Datenfluss bis zu 19,2 K bps.

Das DTE Interface ist ein EIA Standard RS-232-C.

Es kann eines von drei Ausgang-Interfaces zum DCE gewählt werden:

EIA Standard RS-232-C

A-BDI, Burroughs Corporation Direct Interface Standard

MIL-STD-188C

Im übrigen Teil der Beschreibung sind eingehende Beschreibungen all dieser durchgehenden Arbeitsweisen aufgeführt.

In der vorgezogenen Ausführungsweise ist das selektive Verschlüsselungs-Signaturgerät kompatibel mit dem «BASIC Übertragungsverfahren» (Burroughs Corporation Standard 1284 9006) und mit dem «Binären, Synchronen Daten-Über-tragungsverfahren» (Burroughs Corporation Standard 1284 9022), und kann in Netzwerken, welche diese Verfahren verwenden, einfach aufgeproppt werden. Dem Fachmann werden jedoch sofort andere Ausführungsarten einfallen, welche mit anderen Daten-Übertragungsverfahren kompatibel wären.

Im Übertragungsmodus reagiert das Gerät auf Nachrichten, welche mit einem Kopfanfangszeichen (SOH) beginnen, und der Text der Nachricht ist durch Textanfangszeichen (STX) und Textendzeichen (ETX) begrenzt. Das Gerät ist für Klartexte, welche diese Form nicht aufweisen, durchlässig. Eine weitere formale Einschränkung der Nachricht besteht darin, dass es zur Initialisierung des Verschlüsselungs-Signa-turverfahrens nötig ist, dass die auf SOH folgende zwei Zeichenfolgen die Adresse AD1-AD2 der Empfangsstelle enthalten muss, d.h. «SIE SIND». Wenn die für diese Adresse notwendige Schlüsselvariable nicht im Gerät gespeichert ist, dann wird die eingegebene Nachricht, so wie sie von der ursprünglichen Verarbeitungsstelle oder vom DTE empfangen wurde, weitergegeben.

Für Anlagen mit Einzelendstellen und nur einer Schlüsselvariable, arbeitet das Gerät eher mit der Endadresse «ICH BIN» als mit der Adresse des Bestimmungsortes.

Analog ist das Gerät im Empfangsmodus für alle Nachrichten durchlässig, ausser solchen die mit SOH beginnen und

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einen durch STX und ETX Zeichen begrenzten Nachrichten- Es vereint die durchgehende selektive Verschlüsselung mit text enthalten. Es wird jedoch das Entschlüsselungs-Signatur- Signatur die Möglichkeiten der durchgehenden selektiven verfahren im Empfänger durch die Anwesenheit eines gülti- Verschlüsselung und diejenigen der Signaturverwendung,

gen Identifikationsfeldes ausgelöst, welches die Adresse AD3 Das Verfahren ist dasselbe wie mit einer selektiven Verschlüs-

-AD4 des Ursprungsortes enthält, d.h. «ICH BIN». Falls die s seiung und einem an die Nachricht angehängten Signaturfeld.

Nachricht kein Identifikationsfeld enthält, oder falls die Dadurch wird die Nachrichtensicherheit in Systemen gewähr-

Schlüsselvariable des Ursprungsortes nicht im Gerät gespei- leistet, in denen der letzte Teil der Nachricht in Klartext ge-

chert ist, wird die empfangene Nachricht als vom DCE emp- sandt wurde.

fangen weitergeleitet. Das Identifikationsfeld wird weiter unten besprochen. 10 Kettenverschlüsselung

Fig. 6 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Gerätes, das

Es ist zu bemerken, dass in der bevorzugten Ausführung, Kettenyerschlüsselung arbeitet. Das Gerät ist für vollen sowohl im Übertragungs- wie im Empfangsmodus, alle Duplex-Betrieb vorgesehen, mit unabhängigen Ubertra-

Nachrichten ausser den oben Beschriebenen so weiter geleitet 1S lnd Empfangsteilen, wobei sowohl die Ubertragungs-

werden, wie sie empfangen wurden. Dies gilt auch für Prüf- 5 dîe Empfangsstation je ein 64 Bit Verschlusselungs-Ruck-

grössen des Übertragungsverfahrens, insbesondere Wahlfol- kc,Pplungsregjster6-2 4 aufweisem Em einzelnes DES Algo-

gen oder Bestätigungen. Die spezielle Verarbeitung von Steu- fhmusmodul^ö undemAlgorithmussteuerungsrnodu erzeichen, d.h. Zeichen mit einer «0» in den Bits 6 und 7, wird 6"8 Werde"in E?Z<f be™tz 'um gleichzeitig eine Ubertra-

weiter unten im einzelnen beschrieben. 20 gUngS"und eine Empfangsfunktion auszufuhren.

Bei Blockübertragungen wird ETB behandelt, wie wenn es ein ETX wäre. Es werden auch die Nullierungsfolgen ITB Wie gezeigt, wird ein äusseres hexadezimales Schlüsselein-

und ENQ vom Gerät nicht beachtet. stellungsgerät verwendet, um die Schlüsselvariable direkt in

Bei einem durchgehenden selektiven Verschlüsselungs vor- das Algorithmusmodul 6-6 einzugeben, bevor das Gerät begang ist die N achrichtensicherung zwischen der Ursprungs- 2s triebsbereit ist.

stelle und der Empfangsstelle gewährleistet, unabhängig von Bei synchroner Arbeitsweise, mit ständiger Übertragungs-der Anzahl Knoten, welche die Nachricht durchläuft. Es ist möglichkeit, läuft das Gerät durchgehend mit der vorgewähl-bei dieser Betriebsart die Sicherheit der N achricht durch den ten Bitzahl pro Sekunde, unabhängig vom Zustand der Erzeuger der Nachricht bestimmt. Wie weiter oben erklärt, Dateneingangsleitung vom DTE. Pro Bit werden die Eingestattet die im selektiven Verschlüsselungs-Signaturgerät 30 gangsdaten und die Schlüsselbits mit dem exklusiven ODER-verwendete Technik das Hin- und Herschalten des Daten- Tor 6-12 kombiniert, und das sich ergebende verschlüsselte ausgangssignals zwischen verschlüsseltem Text und Klartext, Bit wird in das Speicherregister 6-2 für zu übertragende ver-zwar infolge externer Steuerung. Diese Steuerung wird durch schlüsselte Zeichen eingelesen. Das verschlüsselte Bit wird das erzeugende DTE bewerkstelligt. Im Prinzip beginnt das auch in ein flip-flop Übertragungsregister 6-14 eingelesen, Gerät den Verschlüsselungsvorgang bei Feststellung eines 35 welches den RS-232-C Ausgangs-Interface 6-16 zum Daten-STX, und beendet diesen Vorgang bei Feststellung eines system steuert. Umgekehrt wird das vom Ausgangs-Interface ETX. Jedes Zeichen wird verschlüsselt, und das verschlüsselte 6-16 empfangene verschlüsselte Datenbit in das Empfangs-Zeichen als Ausgangssignal übertragen, wobei mit dem ersten speicherregister 6-4 für verschlüsselte Zeichen eingelesen, und auf STX folgenden Zeichen begonnen wird, und weitergefah- ebenfalls mittels des exklusiven ODER-Tores 6-18 mit einem ren wird bis zum letzten Zeichen vor ETX. 40 Schlüsselbit kombiniert, wonach das sich ergebende Klartext-

Es kann das Gerät in dieser Betriebsart auch so gesteuert bit in ein flip-flop Empfangsspeicherregister 6-20 eingelesen werden, dass es auf eine Reihe von, durch das DTE gelieferte, wird, welches das RS-232-C Eingabe-Interface 6-22 zum

Kontrollfolgen reagiert. Diese Kontrollfolgen bestehen aus DTE steuert.

einem oder zwei Zeichen, welche den Verschlüsselungsmodus . , , , ,

, -, • , un e I • . x* i Wie im vorhergehenden erklart, wird die Eingabe eines fe-

des Gerätes em- oder ausschalten. Es kann jede Menge sol- 45 64 Bitmustersfin den Algorithmus bei konstanter pty H n T ÌT Anfang, STXund dem Ende, Schmsselvariable stets ein konstantes Muster von 64 ausge-ETX, der Nachricht eingesetzt werden. Demzufolge kann das , , Schlüsselbits erzeugen Bei der Kettenverschlüsseluns

Gerät wahlweise gewisse Teile der Nachricht selektiv ver- henfn bChlUSSelblt ^zeugen Bei der^Kettenverscniusseiu^

,... , , , ... „ , iti .. . »y. wird nur ein einziges dieser Bit verwendet, und alle anderen 63

belassen Ubertragende TeXttClle m KIartCXt Bit werden vernachlässigt. Es wird das in den Algorithmus

50 6-6 einzulesende Bitmuster stets dadurch erhalten, dass nach

In Übertragungsnetzwerken, welche durchgehende Signa- Bedarf der ^ dej Verschlüsselungsspeicherregisters für turvorgänge verwenden, soll die Nachricht im Klartext vorlie- Übertragung 6-2^ oder desjenigen fur Empfang 6-4 emgege-gen, wenn sie die verschiedenen Knoten des Netzwerkes bef wird" Wenn die selektiven Verschlusselungs-Signaturge-

durchläuft. Bei diesem Verfahren ist die Nachrichtensicher- 5s beifn Enden der Kette synchronisiert sind d.h. wenn heit gewährleistet, indem dem Nachrichtentext ein Signatur- die m den Verschlusselungsspeicherregistern von feld (AF) angehängt wird. Der Betrieb in diesem Modus ver- Bender und Empfanger dieselben sind geschehen Ver- und wendet dieselbe Verschlüsselungstechnik wie bei der durchge- Entschlüsselung in kontinuierlicher Weise.

hendenselektiven VerschlüsseKmg nur dass die ganze einge- ßeim ^ vollem Duplex_Betrieb wird das alg0_

gebene Datennachricht, von STX bis ETX, im Klartext über- 60 rithmische Modul 6_6 bitweise aPbwechselnd geteilt. Der In-tragen wird, anstatt den erzeugten verschlüsselten Text zu ^ der übertragungs. und Empfangs-Verschlüsselungsspei-ubertragen. Nachdem das letzte eingegebene Datenzeichen im che ister ^_2 4 abwechSelnd mittels der Übertragungs-Klartext ubertragen wurde wird ein Tei des Überbleibsels ^ E { ^ und Algorithmenkontrolle 6-8 Tdle in d.h von Schlusselbits welches sich im Algorithmus befindet, den Algorithmusmodul 6_6 eingelesen, so dass das passende an die Nachricht angehängt, um ein Signaturfeld ™ Wden 65 Schlüsselbit zur richtigen Zeit sowohl für den eingehenden Dieses Signaturfeld besteht aus 16 Schlusselbits, welche als 4 Klartext> wie auch für den empfangenen verschlüsselten Text Bytes zu je 8 Bit übertragen werden. Das Format dieser Bytes erzeugt wird ist weiter unten angegeben.

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Derselbe Vorgang findet bei halbem Duplex-Betrieb statt, abgesehen davon, dass die Übertragungs- und Empfangs-Verschlüsselungs-Rückkopplungsregister 6-2,4 je nach Bedarf, in Abhängigkeit der Nachrichten verwendet werden. Bei dieser Betriebsart geht allen Nachrichten eine variable Füllung voraus, um die ursprüngliche Synchronisation zu erreichen. Dieses wird weiter unten besprochen.

In der bevorzugten Ausführung und bei verketteter Verschlüsselung, kann das Gerät in allen Arten von Datenübertragungsdiensten verwendet werden, inklusiv: Festzweck oder privater Übertragungsdienste, zwei-adriges oder vieradriges Zweipunkt- oder Mehrpunktnetzwerk. Es kann auch in einem geschalteten zwei-adrigen oder vier-adrigen Netzwerk verwendet werden, jedoch ohne automatische Wahl- und Antwortsmöglichkeit.

Bei synchroner Arbeitsweise wird das Gerät normalerweise durch das DCE getaktet. Eine interne Verbindung ist vorgesehen, um wahlweise den Takt vom DTE abzuleiten.

Bei halbem Duplex-Betrieb können synchrone Geschwindigkeiten von bis zu 19,2 K Bits pro Sekunde eingestellt werden. Bei vollem Duplex-Betrieb ist diese Geschwindigkeit auf 9,6 K Bits pro Sekunde beschränkt.

Asynchroner Betrieb

In der bevorzugten Ausführungsform enthält das Gerät einen internen Taktgeber, welcher durch Verwendung interner Verbindungen die Wahl einer der folgenden Geschwindigkeiten gestattet:

50 bps, 75 bps, 110 bps, 134.5 bps, 150 bps, 200 bps, 300 bps, 600 bps, 1200 bps, 1800 bps, 2400 bps, 4800 bps, 9600 bps, oder 19,200 bps.

Bei diesen Geschwindigkeiten ist eine unabhängig davon wählbare Einstellungsmöglichkeit zur Verarbeitung von 5,6, 7 oder 8 Datenbits pro Zeichen vorgesehen.

Bit-Folge- Verschlüsselung

Die Fig. 7 zeigt das selektive Verschlüsselungs-Signaturgerät bei Verwendung als in Kettenverschlüsselung arbeitendem Bitfolge-Verschlüsselungs-Entschlüsselungsgerät. Wie gezeigt, kann das Gerät entweder als Sender oder als Empfänger verwendet werden, wobei der einzige Unterschied im Punkt liegt, in welchem verschlüsselte Signale abgezweigt werden, um das Eingangssignal zum Verschlüsselungs- und Kupplungsregister 7-2 zu bilden. Beim Sender ist dies der Ausgang des Gerätes, während beim Empfänger der eingehende verschlüsselte Text direkt in das Verschlüsselungs-Rückkopplungsregister 7-2 eingelesen wird. Die Datenverarbeitung wird im Sender Verschlüsselung und im Empfänger Entschlüsselung genannt. Diese Bezeichnungen werden in der ganzen Beschreibung eingehalten.

Verschlüsselung

In der Fig. 7 umgibt eine gestrichelte Linie den Datenver-schlüsselungs-Standardalgorythmus 7-6, welcher stets als Verschlüsseier arbeitet und, wie vorhergehend beschrieben, als Schlüsselgenerator verwendet wird. Die im oberen und unteren Teil des Algorithmus gezeigten Register 7-30 stellen ein und dasselbe Register dar (nämlich das Algorithmendaten-speicherregister); dieses wurde doppelt gezeichnet, zur Vereinfachung der Beschreibung der Ein- und Ausgabeoperationen des Algorithmus.

Übertragung

Im Übertragungsmodus wird jedes Klartext-Bit mittels exklusivem ODER mit einem Schlüssel-Bit kombiniert und als ausgehendes verschlüsseltes Bit ausgesandt. Gleichzeitig wird dieses verschlüsselte Bit in das Verschlüsselungs-Rück-kopplungsregister 7-2 eingelesen, welches pro eingegebenes

Bit einmal weiter getaktet wird. Das Verschlüsselungs-Rück-kopplungsregister 7-2 besteht aus 8-Bit Registern, wobei in der 7-ten Bitstellung jedes Registers ein Ausgang abgegriffen ist. Diese Ausgänge bilden einen 8-Bit parallelen Eingang in 5 das Algorithmusdatenspeicherregister 7-30. Während jedes dieser acht Verschlüsselungsspeicherregister einen Zyklus durchläuft, werden bei jeder Verschiebung 8-Bit des verschlüsselten Textes in das Algorithmusdatenspeicherregister 7-30 eingelesen. Nach acht Übertragungen von je 8-Bit sind 10 die 64 im Verschlüsselungsspeicherregister 7-2 enthaltenen Bits in das Algorithmusdatenspeicherregister 7-30 transferiert worden. Dann wird der Algorithmus 7-6 aktiviert, d.h. wie vorhergehend erklärt, durch 16 Iterationen durchgetaktet, um im Algorithmendatenspeicherregister 7-30 64 ver-15 schlüsselte Bits zu erzeugen. Eines dieser Bits wird als Schlüs-sel-Bit verwendet und die übrigen 63 Bit vernachlässigt. Damit ist die Verarbeitung eines einzigen eingegebenen Klartext-Bits zu einem einzelnen verschlüsselten Ausgangs-Bit beendet.

20 Der selbe Vorgang wird für jeden der folgenden eingehenden Bit wiederholt. Es bildet also stets der Inhalt des Verschlüsselungsspeicherregisters 7-2 das Eingangssignal für das Algorithmendatenspeicherregister 7-30, zur Erzeugung von je einem neuen Schlüssel-Bit. Das Ausgangssignal des Senders 25 ist eine Bitfolge verschlüsselter Daten, d.h. ein verschlüsselter Text.

Empfang

Beim Empfang bildet diese stetige Folge von verschlüssel-30 tem Text das Eingangssignal zum Empfänger, welches bitweise in das Verschlüsselungs-Rückkopplungsregister 7-2 eingelesen wird, und gleichzeitig - auf gleiche Weise wie im Sender - als Eingangssignal in das Algorithmusdatenspeicherregister 7-30 verwendet wird. Da dies genau die ver-35 schlüsselte Folge ist, welche von den Schlüssel-Bits im Sender erzeugt wurde, wird im Empfänger genau dieselbe Folge von Schlüssel-Bits erzeugt. Diese Schlüssel-Bits werden durch das exklusive ODER-Tor 7-32 mit dem eingehenden verschlüsselten Text kombiniert, so dass am Ausgang des Empfängers 40 der ursprüngliche Klartext auftritt.

Synchronisation

Bei durchgehender Übertragungsmöglichkeit wird nicht versucht eine ursprüngliche Synchronisation zwischen Sender 45 und Empfänger durchzuführen. Wenn mit durchgehender Übertragung gearbeitet wird, funktioniert der Sender ständig und liefert immer ein verschlüsseltes Ausgangssignal, unabhängig von der Information, welche auf dem Eingangskanal vom DTE her vorliegt. Eine Synchronisation findet innerhalb 50 der Zeit von 64 Bit statt. Bei asynchronen ständigen Übertragungsmöglichkeiten wird dieselbe Synchronisationstechnik verwendet, d.h. sie ist automatisch 64 Bit nach dem Auftreten eines Grenzzeichens beendet. In diesem Fall wird jedoch,

nach Feststellung eines Startbauds die durch ein Start- und 55 ein Stop-Bit eingerahmten Daten, welche auf der Eingangsleitung anstehen stroboskopisch in die Einheit eingelesen. In allen Fällen werden die ersten 64 Bit zu sinnlosen Daten umgeformt, bevor eine Synchronisation erreicht ist.

Bei gesteuerten Übertragungsmedien geht allen Nachrichten eine variable Füllung voraus, um sicherzustellen, dass die Inhalte der Sende- und Empfangs-Verschlüsselungs-Rückkopplungsregister identisch sind, bevor eingehende Daten verarbeitet werden. Die Erzeugung dieser veränderlichen Füllung ist weiter oben beschrieben worden.

Das zufällige Bitmuster, welches den Vorspann für das sendeseitige Verschlüsselungs-Rückkopplungsregister bildet, wird durch die Laufzeit des pseudo-zufälligen Bit-Generators bestimmt, welcher in diesem Falle durch das als Verschie60

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bungskodezähler arbeitende Verschlüsselungs-Rückkopp-lungsregister 2-4 gebildet wird (Fig. 3). Jedesmal wenn das Sendeerlaubnissignal (RTS) der DTE niedergeht, arbeitet das Verschlüsselungs-Rückkopplungsregister 2-4 als ein Verschiebungskodezähler, welcher mit der Taktfrequenz 1,25 MHz des Systems läuft, zumindest in der bevorzugten Ausführungsform. Wenn das Sendeerlaubnissignal (RTS) des DTE für die nächste Übertragung hoch geht, wird die Verschiebungskodezählung unterdrückt, und das Verschlüsse-lungs-Rückkopplungsregister 2-4 enthält eine zufällige Bitfolge.

Wenn bei synchroner Arbeitsweise ein «Klar zum Senden» Signal (CTS) festgestellt wird, dann setzt der Sender der veränderlichen Füllung ein «Null-Bit» voraus, als Übergang von Markierung zu Abstandsübertragung. Nach diesem Bit kehrt der Sender zur weiter oben beschriebenen, normalen Arbeitsweise zurück. Die Dateneingangsleitung wird im Markierungszustand festgehalten, während die 24,48 oder 64 Bit der veränderlichen Füllung übertragen werden, je nach der gewählten Gangart. Nach Übertragung des letzten Bits der veränderlichen Füllung, werden die letzten 16 oder 40 Bit des Verschlüsselungs-Rückkopplungsregisters neu gesetzt, je nach der gewählten Anzahl von Bits in der veränderlichen Füllung. Das CTS-Signal geht hoch zum DTE und es wird der eingehende Klartext, wie weiter oben beschrieben, verarbeitet.

Bei asynchronem Betrieb wird die veränderliche Füllung durch Start- und Stopbits eingerahmt, bis die gewählte Anzahl von Bits übertragen worden ist. Zu diesem Zeitpunkt geht das CTS-Signal zum DTE hoch, und eingehende Daten werden wie zuvor verarbeitet.

Bei gesteuerten Übertragungsmöglichkeiten wird der Empfänger dann neu gesetzt, wenn das Übertragungs-Emp-fangs-Signal (CD) hoch geht. Bei synchronem Betrieb wird die Dateneingangsleitung auf Übergänge von Markierung zu Abstand geprüft und wenn solche festgestellt werden, werden die nächsten 24,48 oder 64 veränderlichen Füllungs-Bits direkt in das Verschlüsselungs-Rückkopplungsregister eingelesen. Je nach Gangart werden die letzten 16 oder 40 Bits des Registers gleichzeitig mit diesem Einlesen neu gesetzt, und es wird das Ausgangssignal des Empfängers unterdrückt. Nach Einlesen der vorgewählten Anzahl von Bits kehrt der Empfänger zu der weiter oben beschriebenen, normalen Arbeitsweise zurück. Bei asynchronem Betrieb ist der Vorgang derselbe, abgesehen davon, dass die Start- und Stop-Bits aus den eingehenden Daten herausgenommen werden.

Interne Steuerung

Der Kettenverschlüsselung entsprechen zwei innere Funktionsweisen, nämlich der Wartemodus und der Ver/Ent-schlüsselungsmodus. Bei asynchronen Übertragungen werden Zeichen eingerahmt, um die Start-Stop-Bits aus den Daten zu extrahieren, so dass sie nicht verschlüsselt werden. Bei synchroner Übertragungsweise ist ein Vorgang zur Initialisierung des Verschlüsselungsprozesses vorgesehen, sowie Mittel um den Verschlüsselungsvorgang zu beenden, und um Modemverzögerungen zu kompensieren.

Zeicheiieinra/muing

Bein asynchronem Betrieb sind normalerweise sowohl das Sende- wie auch das Empfangsgerät in Wartestellung, wenn sich die Ein- und Ausgangsleitungen im Markierungszustand befinden. Es wird die eingehende Datenleitung auf einen Übergang von Markierung zu Abstand geprüft. Wenn dieser Start-Bit festgestellt wird, wird er direkt in die Ausgangsleitung eingespiesen und das Gerät wird in den Verschlüsselungs/ Entschlüsselungs-Zustand geschaltet. Je nach Wahl der Gangart werden die nächsten 5,6, 7 oder 8 Datenbits auf normale Art und Weise ver- oder entschlüsselt. Nach dem Ver-oder Entschlüsseln des letzten Datenbits kehrt das Gerät in den Wartezustand zurück. Die Ausgangsleitung wird im Markierungszustand gehalten, und es wird die Eingangsleitung 5 auf das Auftreten des nächsten Startbits überwacht. Die Start- und Stopbits werden nie ver- oder entschlüsselt.

Kompensation für Modemverzögerung

Bei synchroner Steuerung der Übertragung geht der Sen-10 der bei Feststellung des CTS-Signals in den Verschlüsselungsmodus über und speist ein einzelnes «0»-Bit (Abstand) in die Ausgangsleitung, bevor Daten übertragen werden. Das sich im Wartezustand befindende Empfangsgerät stellt diesen Übergang von Markierung zu Abstand fest und begibt sich in 15 den Entschlüsselungsmodus.

Wegen der Eigenschaften von Modem besteht eine Zeitverschiebung zwischen dem Ende der übertragenden Daten und dem Niedergehen des RTS-Signales am Ende der empfangenen Nachricht, und dem Niedergehen des CD-Signals. 20 Dadurch gibt der Empfänger dem empfangenden DTE ein oder zwei zufällig entzifferte Bits am Ende einer Klartextnachricht weiter.

Um das Auftreten solcher zufälligen Daten zu verhindern, ist sowohl im Sende- wie im Empfangsgerät eine Kompensa-25 tionsschaltung für Modemverzögerung eingebaut, wie in Fig. 8 gezeigt. Die Schaltung prüft beim Sender den Klartexteingang, und beim Empfänger den Klartextausgang, auf das Auftreten von sechzehn aufeinanderfolgenden «1» oder Markierungen.

30 Unabhängig davon, wann der Sender das RTS-Signal niedergehen lässt, hält das selektive Verschlüsselungs-Resigna-turgerät das RTS-Signal an das Modem hoch, bis 16 «1» des eingehenden Klartextes verschlüsselt worden sind, und die sich daraus ergebende Folge von 16 verschlüsselten Bits als 35 verschlüsselter Ausgang ausgesandt worden sind. Es sind in den 16 «1» auch die Markierungen (1) eingeschlossen, welche eventuell vom letzten Datenbit des Nachrichteneinganges, oder dem Niedergehen des RTS-Signales vom DTE her stammen können. Nachdem die 16-te verschlüsselte «1» ausge-40 sandt ist, geht das Gerät in den Klartextmodus, hält die Mo-demübertragungsdatenleitung im Markierungszustand, und lässt das RTS-Signal zum Modem niedergehen.

Empfangsseitig wird der ausgehende Klartext durchgehend auf das Auftreten von 16 «1» geprüft. Wenn diese festge-45 stellt werden, geht das Gerät in den Klartextmodus über und übergibt die Markierungen der Modemempfangsdatenleitung an das DTE. Wenn das vom Modem kommende CD-Signal niedergeht, hält das Gerät die Empfangsdatenleitung zum DTE im Markierungszustand. Dadurch werden zufällige Da-50 ten eliminiert, welche durch das Kettenverschlüsselungsgerät am Ende der Nachricht erzeugt worden wären.

Wenn das Übertragungsverfahren so eingerichtet ist, dass das DTE das RTS-Signal hoch hält, nachdem eine Nachricht übertragen wurde, um rasch zur Übertragung der nächsten 55 Nachricht bereit zu sein, dann durchläuft der Sender einen zum oben beschriebenen ähnlichen Vorgang. Die 16 «1» des eingehenden Klartextes werden festgestellt, in verschlüsselter Form ausgesandt, und das Gerät geht in den Klartextmodus über. Es bleibt jedoch das RTS-Signal an das Modem hoch. 60 Der nächste festgestellte Übergang von Markierung zu Abstand, welcher auf der eingehenden Klartextleitung festgestellt wird, wird unverschlüsselt ausgesandt und es wird das Gerät in den Verschlüsselungsmodus gebracht, um eingehende Daten in normaler Art und Weise zu verarbeiten.

Die Empfangseinheit funktioniert wie vorgehend beschrieben. Bei gesteuerter synchroner Übertragung prüft sie stets den ausgehenden Klartext auf das Auftreten von 16 aufeinanderfolgenden «1». Wenn diese festgestellt werden, wird

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in den Klartextmodus übergegangen, und auf den nächsten, teweise betrieben, und es werden während jeder Iteration acht auf der Eingangsleitung auftretenden Übergang von Markie- Schlüsselbits erzeugt. Diese acht Schlüsselbits werden dann rung zu Abstand gewartet, um dann in den Verschlüsselungs- mittels exklusivem ODER entweder mit den gesandten, oder (Entschlüsselungs)-Modus überzugehen. mit den empfangenen Datenzeichen kombiniert, um entweder s einen verschlüsselten oder einen Klartext zu bilden, und zwar Wartezustand auf den Interface-Leitungen DCE und DTE RS-232-C. In

Bei synchroner, gesteuerter Übertragung sind in der Emp- diesem Modus werden für jede Iteration des Algorithmus 9-6 fangseinheit zusätzliche Schaltungen zum Schutz gegen Fehl- 8 Schlüsselbits verwendet und die weiteren 56 Bits werden ver-funktionen eingebaut. Wenn etwa die Empfangseinheit es aus nachlässigt. Das eingehende Bitmuster für jeden Algorithmus irgendeinem Grunde verpasst, das Auftreten von 16 aufeinan- io 9-6 wird vor jeder Iteration immer entweder vom sendeseiti-derfolgenden « 1» im ausgehenden Klartext festzustellen, gen 9-2 oder vom empfangsseitigen 9^ Verschlüsselungs-

dann müsste es im Verschlüsselungs/Entschlüsselungsmodus speicherregister erhalten.

verbleiben. Es überwacht der Empfänger auch die vom Mo- Bei allen durchgehenden Betriebsarten geht jeder ver-

dem her eingehende Datenleitung, um das Auftreten von 32 schlüsselten oder signierten Nachricht immer eine veränder-«1» in den eingehenden, verschlüsselten Daten festzustellen, is liehe Füllung voraus. Dies gewährleistet, dass die sende- und wie in Fig. 8 gezeigt. Falls dies festgestellt wird, geht der Emp- empfangsseitigen Verschlüsselungsspeicherregister am Anlanger in den Wartezustand, d.h. er wartet für den normalen fang synchronisiert sind. Demzufolge werden die richtigen Betrieb auf den nächsten Übergang von Markierung zu Schlüsselbits erzeugt, um im Sender die Verschlüsselung zu

Abstand. bewirken, und um im Empfänger den Klartext wiederherzu-

Obwohl beim Auftreten eines solchen Fehlers eine oder 20 stellen.

mehr Nachrichten in sinnlose Daten verwandelt werden kön- Falls eine Speicherung für die Schlüsselvariable vorgese-nen, wird dadurch verhindert, dass irrtümlicher Weise ein hen ist, werden die benötigten Systemschlüsselvariablen in Unterbruch angenommen wird. Das Vorhandensein aller den Speicher eingelesen, bevor weitergearbeitet werden kann. Markierungen in den Eingangsdaten des Empfängers könnte Zu verschlüsselnde oder zu entschlüsselnde Nachrichten müslauter «0» dem empfangenden DTE anbieten. 25 sen stets die Empfangs- oder Absenderadresse enthalten.

Diese Adressinformation ist im Nachrichtenvorspann enthal-Selektive durchgehende Verschlüsselung ten, oder im eingesetzten Identifikationsfeld (IF), welches

Fig. 9 ist ein Funktionsblockdiagramm des Gerätes beim weiter unten besprochen wird. Es wird die mit jeder Absen-Betrieb im durchgehenden selektiven Verschlüsselungsmo- der- oder Empfängeradresse verbundene Schlüsselvariable dus. In diesem Modus wird dasselbe DES-Algorithmusmodul30 durch Suchen im Speicher 9-34 bestimmt und zwar für die 9-6 und dasselbe Algorithmussteuerungsmodul 9-8 verwen- Adresse einer zu übertragenden oder zu empfangenden Nach-det, wie beim Kettenverschlüsselungsgerät. Wie dort werden rieht. Wenn sie aufgefunden worden ist, wird die Schlüsselva-diese Module zeitlich geteilt, um sowohl Sende- wie Emp- riable vor Beginn des Verschlüsselungs-Entschlüsselungs-fangsfunktionen durchzuführen. Das Gerät ist für vollen Du- oder Signaturvorganges in den Algorithmusmodul 9-8 ein-plexbetrieb vorgesehen, mit unabhängigem Übertragungsteil 35 gelesen.

9-2 und Empfangsteil 9-4, welche sowohl im Sende- wie im

Empfangsteil separate 64-Bit Verschlüsselungs-Rückkopp- Äussere Betriebsbedingungen lungsregister aufweisen. Beim Betrieb im durchgehenden, selektiven Verschlüsse-

Es ist das hexadezimale Ladegerät 9-10 für Schlüsselbits lungsmodus kann das Gerät in allen Arten von Datenübertra-dasselbe, welches bei der Kettenverschlüsselung verwendet 40 gungen eingesetzt werden: spezialisierter oder privater Überwird, und die Schlüsselvariable kann wie zuvor direkt in das tragungsdienst, zwei- oder vieradrige, Zwei-Punkt oder Viel-algorithmische Modul 9-6 eingegeben werden. Es ist auch ein Punkt-Netzwerke. Es kann in einem zweiadrigen oder vierad-wahlweiser veränderlicher Schlüsselspeicher 9-34 vorgesehen, rigen Netzwerk mit Weichen arbeiten, mit oder ohne automa-welcher bis zu 64 Schlüsselvariable speichern kann. Falls tische Well- und Antwortsfunktionen.

diese fakultative Schaltung eingebaut ist, werden die Schlüs- 45 In seiner bevorzugten Ausführung ist das Gerät mit den selvariablen unter Verwendung des Schlüsselladegerätes 9-10 BASIC und BSC Datenübertragungsverfahren compatibel. direkt in den Speicher 9-34 eingelesen, bevor das selekive Ver- Im asynchronen Verkehr werden ASCII-Zeichen verarbeitet, schlüsselungsgerät betriebsbereit ist. und im synchronen Verkehr entweder ASCII oder EBCIDIC-

Der grösste Unterschied bei dieser Betriebsweise besteht Zeichen.

darin, dass das Gerät auf die verwendeten Datenübertra- 50 gungsverfahren reagiert. Es ist daher auf Bytes von 8-Bit oder Synchroner Betrieb

Zeichen ausgerichtet. Diese Ausrichtung auf Zeichen bedingt Im synchronen Betrieb wird das Gerät normalerweise ausgedehntere Übertragungs- und Empfangsteile. Bei dieser vom DCE getaktet. Es kann wahlweise das Taktsignal vom Nachrichtenart werden Vorspanner von Nachrichten im DTE bezogen werden.

Klartext übermittelt. Nur wählbar zwischen STX und ETX 55 In der bevorzugten Ausführung können synchrone Geliegende Zeichen werden verschlüsselt. Die Steuerzeichen schwindigkeiten von bis zu 64K-Bits pro Sekunde gewählt STX, ETX, SOH, ETB, SYN und EOT werden sowohl im werden, entweder im vollen oder im halben Duplex-Betrieb. Verarbeitungsteil des Senders 9-12 wie des Empfängers 9-4

dekodiert, um innerhalb des Gerätes die nötigen Steuerungs- Asynchroner Betrieb funktionen durchzuführen. Die Fig. 9 zeigt auch eine Zei- 60 Das Gerät enthält einen inneren Taktgeber, welcher mit-chenmatrix 9-36, welche zwischen dem Senderteil 9-12 und tels Überbrückungen die Wahl einer der folgenden Geschwindem Empfangsteil 9-4 zeitlich geteilt wird. Diese Zeichenma- digkeiten gestattet:

trix 9-35 enthält kürzbare Zeichen, etwa die AD3, AD4 Ge- 59 bps, 75 bps, 110 bps, 134,5 bps, 150 bps, 200 bps,

räteadressen und die selektive Folge von Steuerzeichen SEF 300 bps, 600 bps, 1200 bps, 1800 bps, 2400 bps, 4800 bps, und EEF. 65 9600 bps, oder 19,200 bps.

Es ist gezeigt, dass der Ausgang des Algorithmus 9-6 in ein Schlüsselbitspeicherregister 9-38 geht. Da das Gerät auf Verschiebung von Steuerzeichen

Bytes von 8-Bit ausgerichtet ist, wird der Algorithmus 9-6 by- Die Fig. 5 zeigt selektive Verschlüsselungssignaturgeräte

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mit durchgehendem Betrieb, bei welchem die Nachricht zwi- gungsbestimmungsortadressen «SIE SIND», AD 1-AD2, sehen Ursprungsort und Bestimmungsort ein oder mehrere welche im Vorspann der Nachricht erscheinen, und erhalten Knoten durchlaufen muss. Um den Weg zu steuern, und an- die Ursprungsadressen «ICH BIN», AD3-Ad4, welche im dere Netzwerkkontrollfunktionen durchzuführen, muss der Identifikationsfeld der Nachricht erscheinen. Bei der Übertra-Vorspann aller Nachrichten in Nachrichten weichen und 5 gung stellt das Gerät die auf das SOH folgenden AD1-AD2 Konzentratoren im Klartext vorliegen. Es reagieren diese Adressen fest und durchsucht den Adressteil des Speichers Weichen und Konzentratore auf Datenübertragungsverfah- nach diesen Adressen. Wenn die Adresse gefunden ist, wird ren, welche das Auftreten gewisser Steuerzeichen innerhalb die zugehörige 64-Bit Schlüsselvariable sofort und direkt vom des Nachrichten textes verbieten. Speicher in das algorithmische Modul 9-10 transferiert, und

Falls das Verschlüsselungsverfahren ohne jede Einschrän- io es ist das Gerät für den Beginn des Verschlüsselungsprozesses kung durchgeführt würde, könnte sich aus der exklusiven bereit. Wenn die Adresse nicht im Speicher geortet wird, dann ODER-Kombination von Klartext und Schlüsselbits ein ver- gibt das Gerät die eingehende Nachricht ohne jegliche Verän-schlüsseltes Textzeichen ergeben, das irgendeinem Steuerzei- derung an den Ausgang weiter.

chen entspricht, so dass der Nachrichten weiche verunmög- Auf ähnliche Weise wird im Empfangsgerät die im Identi-

licht würde, die Nachricht richtig zu verarbeiten. Um dies zu 15 fikationsfeld befindliche AD3-AD4-Adresse festgestellt, der vermeiden, werden alle Steuerzeichen innerhalb des selektiven Speicher durchsucht und die Schlüsselvariable direkt in das Verschlüsselungssignaturgerätes speziall behandelt. algorithmische Modul 9-6 eingelesen. Falls die Nachricht

Alle am Eingang des Sende- oder Empfangsgeräts auftre- kein Identifikationsfeld aufweist, oder die AD3-AD4-Adres-tenden Steuerzeichen werden unverschlüsselt dem Ausgang se im Speicher nicht gefunden wird, wird die eingehende des Gerätes zugeführt. Obwohl diese Steuerzeichen unver- 20 Nachricht ohne jegliche Änderung an den Ausgang weiterschlüsselt in der Ausgangsleitung auftreten, werden sie intern gegeben.

innerhalb des Gerätes verschlüsselt und in die Erzeugung darauffolgender Schlüsselbits miteinbezogen. Eingabe der Schlüsselvariablen

Sowohl im ASCII, wie im EBCDIC-Zeichensatz kenn- In der bevorzugten Ausführungsform wird die Schlüssel zeichnet das Auftreten von «00» in den Bits 6 und 7 die Kon- 25 variable mit Hilfe eines getrennten Schlüsselvariablenladege-trollzeichen. Die Fig. 10a zeigt das sich ergebende Muster der rätes (KVLD) in das selektive Verschlüsselungssignaturgerät Bits 6 und 7, wenn der eingehende Klartext bei der Verschlüs- eingelesen. Bei Kettenverschlüsselung, oder bei Geräten mit seiung mittels exklusivem ODER mit den Schlüsselbits 6 und einer einzigen Schlüsselvariablen wird die Schlüsselvariable 7 kombiniert wird. direkt in das algorithmische Schlüsselspeicherregister 1-2 ein-

Wie sich aus der diagonalen Reihe ergibt, erzeugen vier 30 gelesen. Falls eine Variante mit Speicher für die Schlüsselva-Kombinationen von Klartextbits und Schlüsselbits infolge riable vorliegt, wird die Schlüsselvariable in die Speicherein-exklusiver ODER-Verarbeitung eine «00» in den Bits 6 und 7. heit 9-34 für Schlüsselspeicherung eingelesen.

Wie daraus ersichtlich, sind in jedem Fall die eingegebenen

Bits und die Schlüsselbits identisch. Verschlüsselung und Entschlüsselung einer Folge von Bytes

Um zu verhindern, dass der verschlüsselte Text die Form 35 Fig. 11 zeigt das selektive Verschlüsselungssignaturgerät eines Steuerzeichens annimmt, wird eine Verschiebung vorge- in seiner Funktionsweise als in irgendeinem durchgehenden nommen, wie in Fig. 1 Ob gezeigt. Wie daraus ersichtlich, Modus arbeitenden Gerät zur Ver- und Entschlüsselung einer wird, falls der eingehende Klartext ein Steuerzeichen ist dieses Bytefolge. Die Funktionsweise ist sehr ähnlich derjenigen bei unverschlüsselt dem Ausgang zugeführt. Wenn die Eingabe- der Verwendung als Kettenverschlüsselungsgerät, weil der bits und die Schlüsselbits identisch sind, werden die Schlüssel-40 grösste Unterschied darin besteht, dass die Einheit zeichen-bits unverschlüsselt dem Ausgang zugeführt. Da der Vorgang weise, d.h. mit Bytes zu 8 Bit arbeitet, und die vorgehend beumkehrbar ist, wird diese Transformation sowohl im Sender schriebene Zeichenverschiebung ausführt.

wie im Empfänger verwendet. Das Gerät kann als Sender oder Empfänger verwendet werden, je nachdem an welcher Stelle das Signal entnommen Vielfache Schlüsselvariable 45 wird, welches als Eingangssignal für das Verschlüsselungs-

Es kann das selektive Verschlüsselungssignaturgerät in je- Rückkopplungsregister 11-2 verwendet werden soll. Der Al-dem durchgehenden Modus mit mehrfachen DTEs verkeh- gorithmus 11-6 wird stets als Verschlüsseier verwendet und ren. Obwohl gewisse einzelne Endstellen nur mit einem Be- wirkt als Erzeuger von Schlüsseln, wie vorgängig beschrieben, stimmungsort verkehren (in welchem Fall nur eine Schlüssel- Bei dieser Funktionsweise werden bei jeder Iteration des AI-variable benötigt wird), kann es bei anderen DTEs notwendig50 gorithmus 11-6 8 Schlüsselbits erzeugt, um ein Eingangssisein, dass sie mit vielen Bestimmungsorten verkehren. Da im gnal des exklusiven ODER-Tores 11-22 zu erhalten, für die allgemeinen eine einzige Schlüsselvariable für jedes Paar von Verschlüsselung wie auch für die Entschlüsselung. Eine Zei-Sende- und Empfangspunkten benötigt wird, kann das Gerät chenverschiebung wird simultan innerhalb dieses logischen wahlweise die Speicherung von vielen Schlüsselvariablen ge- Netzwerkes durchgeführt.

statten, bis zu einem Maximum von 64 Schlüsselvariablen. 55 Wie in Fig. 11 gezeigt, kann das Ausgangssignal des Gerä-Die Wahl in Stufen ist möglich und kann 16,32,48 oder 64 tes in Abhängigkeit einer äusseren Steuerung 11-12 zwischen Schlüsselvariablen umfassen. verschlüsseltem und Klartext hin und her geschaltet werden.

Diese sequentielle Steuerung wird weiter unten beschrieben. Die Speicherung von Schlüsselvariablen Im Sendegerät werden alle eingegebenen Zeichen mittels

Für jeden Ursprungs- oder Bestimmungsort stellt der 60 des exklusiven ODERs und des Transformationsnetzwerkes Schlüsselvariablenspeicher 9-34 ein 80-Bit-Wort zur Verfü- 11-32 auf normale Weise verschlüsselt und als Eingangssignal gung. 16-Bit enthalten die Adresse, und die weiteren 64 Bits dem Verschlüsselungs-Rückkopplungsregister 11-2 zugestehen die dieser Adresse zugeordnete Schlüsselvariable dar. führt, unabhängig davon ob am Ausgang Klartext ausge-Das Einlesen in diesen Speicher geschieht mit Hilfe des exter- sandt wird oder nicht.

nen hexadezimalen Schlüsselladegerätes 9-10 und wird weiter 65 Das Empfangsgerät ist entweder ODER geschaltet um unten behandelt. alle verschlüsselten Daten zwischen STX und ETX zu halten,

Der Speicher arbeitet nach der Such- oder Abtastme- oder um auf eine Steuerungsfolge zu reagieren, welche gestat-

thode. Die im Speicher gespeicherten Adressen sind Übertra- tet, dass die eingehenden Daten entweder verschlüsselt oder

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ein Klartext sind. Im letzteren Fall wird das Empfangsgerät alle Daten dem empfangenden DTE als Klartext weiterreichen, bis eine Steuerfolge festgestellt wird. Während dieser Zeit arbeitet das Empfangsgerät genau wie das Sendegerät, d.h. der eingehende Klartext wird ebenfalls mittels des exklusiven ODERs und des Transformationsnetzwerkes verschlüsselt. Der entstandene verschlüsselte Text wird in das Ver-schlüsselungs-Rückkopplungsregister 11-2 eingelesen, und somit bleibt der Empfänger in Synchronismus mit dem Sender. Bei Feststellung der Steuerfolge zum Beginn des Empfanges von verschlüsselten Daten wird der verschlüsselte Text direkt in das Verschlüsselungs-Rückkopplungsregister 11-2 eingelesen und zwar durch Aktivieren des Empfangstores 11-38, und es wird der Ausgangsschalter 11-10 betätigt, um den entschlüsselten Klartext dem DTE zuzuführen.

Nachrichtenfluss

Die Fig. 12 zeigt den Nachrichtenfluss in einem Übertragungsnetzwerk, welches ein selektives Verschlüsselungssignaturgerät in durchgehend selektiver Verschlüsselungsweise verwendet. In der Mitte der Zeichnung sieht man einen Unterbruch 12-2 zwischen den DCE-Einrichtungen. Innerhalb dieses Bruches kann sich jede Anzahl von Netzwerkknoten befinden, inklusive Nachrichtenweichen und Konzentratoren. Um die Vollständigkeit und Geheimhaltung der Nachricht während ihres Durchganges durch das Netzwerk zu sichern, sind nur die an beiden Enden gezeigten selektiven Verschlüsselungssignaturgeräte notwendig.

Systemverzögerung

Wie aus Fig. 12-2 ersichtlich, enthält die vom übertragenden selektiven Verschlüsselungssignaturgerät 12-4 ausgehende Nachricht zusätzliche Daten über die vom DTE am Eingang gelieferten hinaus. Diese zusätzlichen Daten werden als Identifikationsfeld (IF) bezeichnet und bestehen aus 11 Zeichen. Das Gerät verarbeitet ankommende Zeichen erst nachdem sie vollständig eingelesen wurden, wodurch die Übertragung grundsätzlich eine Verzögerung um ein Zeichen aufweist. Diese grundsätzliche Verzögerung um ein Zeichen besteht auch im Empfangsgerät. Deswegen wird durch das selektive Verschlüsselungsgerät eine totale Systemverzögerung von 13 Zeichen eingeführt. Das bedeutet, dass das ETX-Zei-chen des übertragenden DTE um 13 Zeichenintervalle verschoben beim empfangenden DTE eintrifft.

Bei einer über 4,8K bps liegenden Bit-Geschwindigkeit am Eingang wird eine Verzögerung wegen der Zeit eingeführt, welche notwendig ist, um den Schlüsselvariablenspeicher 9-34 zu durchsuchen und um die Schlüsselvariable in die algorithmische Einheit 6-9 einzulesen, bevor die Verarbeitung beginnen kann. Die maximale Zeit für diesen Vorgang ist 130 (isec, und die für diese Suche zusätzlich eingeführte Verzögerung ist nachstehend tabelliert.

K Bit/sec

9,6 19,2 56,0 64,0

Verzögerung für Schlüsselsuche (130 (xsec) (Zeichen)

1.3 2,5

7.4 8,4

Totale Verzögerung

(Zeichen)

15

16

21

22

Übertragungsvorgang

Der Übertragungsvorgang wird vom DTE, über das RS-232-C Interface 9-30,42 zum selektiven Verschlüsselungssignaturgerät eingeleitet. Die Arbeitsweise dieses Inter-5 face im Zusammenhang mit dem Ausgangsinterface des DCE wird weiter unten behandelt. Nachdem die Interface-Verbin-dungen durchgeführt sind, werden Nachrichten, wie in Fig. 12 gezeigt, verarbeitet.

Es werden nur Nachrichten verarbeitet, welche mit SOH io anfangen. Es muss darauf sofort eine Bestimmungsadresse AD1-AD2 folgen, für welche eine Schlüsselvariable im Gerät gespeichert ist und es muss auch der Nachrichtentext mit STX beginnen. Andere eingehende Nachrichten werden unverändert dem Ausgang zugeführt.

15 In Fig. 13 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm des Übertragungsverfahrens gezeigt. Eingehende Zeichen werden durch das DTE empfangen und in ein Eingangsregister 13-2 eingelesen. Die Zeichenparität wird durch 13-4 geprüft, und das Zeichen entweder direkt dem Ausgangszeichenpuffer 2013-6 mit Daten aus dem Algorithmus 13-7 verarbeitet, oder in den Zeichenverzögerungsspeicher 13-10 eingespeichert. Nach Feststellung des STX wird das Identifikationsfeld unter Verwendung der Zeichenmatrix 13-10 erzeugt, welche die Ursprungsadresse AD3-AD4 enthält. Es wird dieses Identifika-25 tionsfeld im Takt des Systemtakters erzeugt und in den Ausgangszeichenpuffer 13-6 gespeichert. Das Zeichen Verzögerungsspeicher 13-6 wird verwendet, um bei Eingangsgeschwindigkeiten von über 4,8 K bps die Zeichen zu puffern. Ein Blockprüfzeichen (BCC) wird über die ganze Ausgangs-30 nachricht regeneriert.

Bestimmungsadresse

Wenn unterhalb 4,8 K bps gearbeitet wird, wird SOH festgestellt und dem Ausgang für sofortige Übertragung weitergeleitet. AD1-AD2 werden gleichermassen weitergeleitet, während gleichzeitig der Schlüsselspeicher 9-34 nach dieser Bestimmungsadresse durchsucht wird. Das Gerät leitet alle Zeichen vom Eingang direkt an den Ausgang weiter, bis und mit dem STX-Zeichen. Falls die Bestimmungsadresse im Schlüsselspeicher enthalten war, wird die zugehörige Schlüsselvariable direkt in die algorithmische Einheit 9-6 eingegeben und der Verschlüsselungsvorgang wird eingeleitet. Wenn die Bestimmungsadresse nicht im Schlüsselspeicher 9-34 vorhanden ist, wird die gesamte eingehende Nachricht unverändert an den Ausgang weitergegeben.

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Im Übertragungsgerät ist ein Zeichenspeicherregister vorgesehen, um eine variable Anzahl von Zeichen zu speichern und vorübergehend zu verzögern, nach dem STX und in Abhängigkeit der Bit-Geschwindigkeit am Eingang.

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Identifikationsfeld

Es leitet die Feststellung des Eingangszeichens STX die Erzeugung eines Identifikationsfeldes (IF) ein, welche stets mit dem Einsatz des selektiven Identifikationszeichens (SIC), ASCII 111 1101,beginnt, welcher unmittelbar aufSTXfolgt. Die nächsten zwei eingesetzten Zeichen identifizieren das übertragende DTE, AD3-AD4, und sind innerhalb der Einheit einsetzbar und in der Zeichenmatrix enthalten. Nach dieser Ursprungsadresse folgt eine Serie von acht veränderlichen Füllzeichen, VF1 bis VF8. Jedes dieser acht veränderlichen Füllzeichen enthält sechs zufällige Bits, wobei das siebente Bit auf «1» gesetzt ist, so dass es nie ein Steuerzeichen darstellt und wobei das achte Bit ein Paritätsbit ist. Es enthalten also die acht Zeichen 48 Bits an zufalliger Information.

Diese 48 zufalligen Datenbits werden auf ähnliche Weise erhalten, wie im Kettenverschlüsselungsmodus, wie vorgängig erklärt. Es arbeitet das Verschlüsselungs-Rückkopplungs-register 11-2 mit der Geschwindigkeit des Systemtaktgebers und zwar als ein Verschiebungskodezähler zwischen den Nachrichten, um eine pseudozufällige Bitfolge zu erzeugen. Auch bei ständiger Übertragungsmöglichkeit wird dieser

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Zähler bei Feststellung des ETX-Zeichens eingeschaltet und ster ein und das verschlüsselte Zeichen am Ausgang wird mit er arbeitet weiter bis das nächste STX-Zeichen festgestellt falscher Parität ausgesandt.

wird, in welchem Augenblick der Zähler abgestellt und das Eingehende Steuerzeichen mit falscher Parität werden mit Verschlüsselungsrückkopplungsregister auf normalen Betrieb falscher Parität übertragen und intern nicht beachtet,

zurückgestellt wird. Die zufällige Bitfolge im Verschlüsse- s lungs-Rückkopplungsregister 11-2 wird als ursprüngliche Zeichen für blockweise Prüfung

Voreinstellung für das algorithmische Modul 11-6 verwen- Es wird eine Blockprüfsumme der eingehenden Daten det, welches dann aktiviert wird, und während acht Iteratio- aufsummiert und durch Vergleich mit dem eingehenden BCC nen normal arbeitet. Sechs der in jeder Iteration erzeugten auf Richtigkeit geprüft. Falls unrichtig, wird das am Ausgang Schlüsselbits werden verwendet und als veränderliche Füllzei- io ausgesandte BCC bewusst unrichtig gemacht. Eine Blockchen VF1 bis VF8 übertragen. Gleichzeitig werden sie in das prüfsumme für alle ausgehenden Daten, verschlüsselt oder Verschlüsselungs-Rückkopplungsregister 11-2 zurückgeführt nicht, wird im Gerät aufsummiert. Das so erzeugte BCC wird und bilden das vorgegebene, ursprüngliche 64 Bit Muster des nach ETX oder ETB ausgesandt.

algorithmischen Moduls 11-6 um die Verschlüsselung am ersten Datenzeichen der Nachricht nach dem STX durchzu- 15 Empfang führen. Der Empfangsvorgang wird von dem DCE-Interface Signale an das selektive Verschlüsselungssignaturgerät eingelei-

Folgen von Steuerzeichen tet. Im folgenden wird die Arbeitsweise dieses Interface zu-

Im selektiven Verschlüsselungsmodus werden im Prinzip sammen mit dem RS-232-C Interface mit dem empfangenden sämtliche Daten zwischen STX und ETX - ausser Steuerzei- 20 DTE besprochen.

chen - verschlüsselt und erscheinen ausgangsseitig als ver- Die einzigen verarbeiteten Nachrichten sind diejenigen schlüsselter Text. Es kann jedoch das Gerät eingestellt wer- welche mit SOH anfangen, und welche ein STX enthalten,

den, um auf vom DTE stammende Steuerzeichenfolgen zu das unmittelbar von einem Identifikationsfeld gefolgt wird,

reagieren, welche die Ausgangsdaten zwischen dem eingege- welches eine Ursprungsadresse (AD3-AD4) enthält für die benen Klartext und dem daraus erzeugten verschlüsselten 25 eine Schlüsselvariable innerhalb des Gerätes gespeichert ist.

Text hin und her schalten. Diese Steuerfolgen sind ein oder Alle anderen Nachrichten werden unverändert dem empfan-

zwei Steuerzeichen, welche aus einem Anfangsverschlüsse- genden DTE übermittelt.

lungsfeld (SEF) und einem Schlussverschlüsselungsfeld Fig. 14 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm der Verar-

(EEF) bestehen, wie in Fig. 12 gezeigt. Diese Zeichen können beitung beim Empfang, die Zeichen werden vom DCE erhal-

an jede gewählte Folge von Steuerbits angehängt werden. 30 ten und in ein Eingangsregister 14—2 eingelesen. Die Zeichen-

Das Auftreten von SEF oder EEF vor STX wird nicht be- parität wird geprüft und das Zeichen entweder direkt dem achtet. Das Gerät ist ursprünglich eingestellt, um am Aus- Ausgang zugeführt, einer Identifikationsfeldprüfung unterzo-

gang Klartext zu erzeugen. Entweder verschlüsselte Daten gen und mit Daten aus dem Algorithmus verarbeitet, oder im oder ein verschlüsselter Text wird beim nächsten auf SEF fol- Zeichenspeicherregister festgehalten. Bevor die Nachricht an genden Zeichen in der Ausgangsleitung auftreten. Verschlüs- 35 das DTE weitergegeben wird, wird das Identifikationsfeld da-

selter Text wird weiterhin am Ausgang erscheinen, bis ein von abgetrennt. Da dieses Identifikationsfeld 11 Zeichen ent-

EEF festgestellt wird, worauf die Einheit des eingegebenen hält, werden das SOH und folgende Zeichen bis und mit STX

Klartext ausgeben wird, beginnend mit dem ersten auf EEF im Zeichenspeicherregister 14-4 während dieser Zeitdauer folgenden Zeichen. Es ist innerhalb einer Nachricht der An- festgehalten. Die Zeichenmatrix enthält die SEF und EEF

zahl Übergänge zwischen verschlüsseltem Text und Klartext 40 Steuerzeichenfolge, die festgestellt werden muss, um zu be-

keine obere Grenze gesetzt. ETX setzt das Gerät neu auf den stimmen, wann das Verschlüsseln anfangen und enden soll,

ursprünglichen Zustand, welcher am Ausgang einen Klartext Ein BCC wird während der Ausgabe der genzen Nachricht liefert. erzeugt.

Austauschzustand 45 Bestimmungsadresse

Dem übertragenden DTE wird Information zugeführt, Die Bestimmungsadresse AD 1-AD2 des empfangenden die besagt, ob das selektive Verschlüsselungsgerät einen Klar- DTE wird, sowie sie vom DCE empfangen wurde an den text oder einen verschlüsselten Text am Ausgang liefert. Diese Ausgang weitergegeben.

Zustandsanzeige wird auf einem wählbaren Steckanschluss

(Nr. 11,12,13,14,16,18,19 oder 25) des EIA RS-232-C In- 50 Identifikationsfeld terface an das übertragende DTE angezeigt. Wenn das selek- Das Identifikationsfeld folgt unmittelbar auf STX und tive Verschlüsselungsgerät Klartext übermittelt, wird die ent- muss mit dem SIC-Zeichen beginnen. Wenn keines vorhan-

sprechende Leitung hoch, d.h. «1» sein. Die Leitung wird im den ist, wird die Nachricht in unverändeter Form an das DTE

tiefen Zustand «0» sein, wenn verschlüsselte Daten übertra- weitergegeben. Die nächsten zwei Zeichen AD3-AD4 sind die gen werden. 55 Ursprungsadresse. Der Schlüsselspeicher 9-34 wird nach dieser Adresse durchsucht und wenn sie gefunden ist, wird die

Zeichenparität zugehörige Schlüsselvariable direkt in das algorithmische

Alle in das Gerät eingehenden Zeichen werden auf rieh- Modul 9-6 eingelesen. Wenn die Adresse nicht gefunden wertige Parität geprüft. Wenn sich das Gerät im Klartextmodus den kann, wird die eingehende Nachricht unverändert dem befindet, werden eingehende Klartextzeichen mit falscher Pa- 60 DTE weitergegeben.

rität mit samt dieser falschen Parität übermittelt und der Verschlüsselungsvorgang setzt das verschlüsselte Zeichen mit der Die nächsten acht Zeichen, VF1 bis VF8, sind die variafalschen Parität in das Verschlüsselungs-Rückkopplungsre- bien Füllzeichen, welche direkt in das Verschlüsselungs-gister. Rückkopplungsregister 11-2 eingelesen werden. Nachdem Wenn das Gerät einen verschlüsselten Text übermittelt 65 dies durchgeführt ist, befindet sich das Gerät in demselben und ein Klartextzeichen mit falscher Parität erhält, dann setzt Anfangszustand wie das Übertragungsgerät, und der Ent-der Verschlüsselungsvorgang das verschlüsselte Zeichen mit schlüsselungsvorgang wird für darauffolgende Zeichen ausfalscher Parität in das Verschlüsselungs-Rückkopplungsregi- gelöst.

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Folgen von Steuerzeichen

Prinzipiell entschlüsselt das Gerät alle Zeichen, beginnend mit dem ersten Zeichen, das nach dem Ende des Identifikationsfeldes folgt und bis zum letzten Zeichen vor dem ETX auf normale Weise, indem der verschlüsselte Text direkt in 5 das Verschlüsselungs-Rückkopplungsregister 11-2 eingelesen wird. Dies bewirkt einen Synchronismus, zur Erzeugung der passenden Schlüsselbits für die Entschlüsselung durch exklusive ODER-Kombination und Übersetzung in eine Klartextausgabe. 10

Wenn das Gerät auf eine Steuerzeichenfolge eingestellt ist, untersucht es jedes eintreffende Datenzeichen auf SEF und EEF Folgen. Es werden alle eingehenden Daten, beginnend mit dem ersten Datenzeichen nach dem Identifikationsfeld, als Klartext dem DTE weitergereicht, bis eine SEF-Folge fest-15 gestellt wird. Alle nach dieser Folge folgenden Zeichen werden vor ihrer Weiterleitung an das empfangende DTE entschlüsselt, bis eine EEF-Folge festgestellt wird. Das Feststellen dieses EEF bewirkt, dass das Gerät wieder dazu übergeht, den eingehenden Klartext direkt an das DTE weiterzugeben. 20 Der Algorithmus 9-6 wird in Verbindung mit dem Verschlüs-selungs-Rückkopplungsregister für jedes Zeichen betrieben, um dieselben Schlüsselbits zu erzeugen, die im Sendegerät erzeugt wurden. ETX setzt das Gerät wieder in den Anfangszustand, in welchem am Ausgang ein Klartext geliefert wird. 25

Austausch-Status

Ein nach Bedarf wählbarer Steckkontakt (Nr. 11,12,13, 14,16,18,19 oder 25) oder das EIA RS-232-C Interface zum empfangenden DTE wird verwendet, um den Status des vom 30 selektiven Verschlüsselungsgerät empfangenen Identifikationsfeldes anzuzeigen. Die Leitung wird hoch sein, im «1»-Zustand, wenn das Identifikationsfeld fehlerhaft ist und tief, im «0»-Zustand, wenn das Identifikationsfeld fehlerfrei ist. 35

Zeichenparität

Alle in das Gerät eingehende Zeichen werden auf die Richtigkeit der Parität geprüft. Wenn das Gerät im Klartextmodus arbeitet, werden eingehende Klartextzeichen mit fai- 40 scher Parität dem empfangenden DTE mit samt dieser falschen Parität zugesandt und das interne Verschlüsselungsverfahren wird ebenso die verschlüsselten Zeichen mit falscher Parität in das Verschlüsselungs-Rückkopplungsregister 11-2 einlesen.

Wenn das Gerät ein verschlüsseltes Textzeichen mit falscher Parität empfingt, wird dieses normal verarbeitet und das entschlüsselte Klartextzeichen wird mit samt der falschen Parität dem empfangenden DTE zugeführt. Die darauffolgenden acht Zeichen werden als sinnlose Daten dem DTE zu- 50 geführt.

Wenn das entschlüsselte Schlüsseltexteingangszeichen eine falsche Parität hat, wird das ausgehende Klartextzeichen mit falscher Parität an das DTE gesandt werden, und es wird die Parität des eingehenden verschlüsselten Textzeichens mit 55 falscher Parität in das Verschlüsselungs-Rückkopplungsregi-ster 11-2 eingelesen.

Mit falscher Parität eingehende Steuerzeichen werden dem empfangenden DTE mit falscher Parität zugeführt, und intern nicht beachtet.

Prüfzeichen für Blocks

Es wird für die eingehenden Daten eine Blockkontrollsumme aufsummiert, und zur Prüfung der Richtigkeit mit dem eingehenden BCC verglichen. Bei Feststellung eines Fehlers wird das an das DTE gesandte BCC bewusst falsch gemacht. Dann wird eine Block-Kontrollsumme innerhalb des Gerätes für alle Ausgaben an das DTE aufsummiert und

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zu dem auf den ETX folgenden Zeichen hinzugezählt, wenn das eingehende BCC richtig war.

Durchgehendes Signaturverfahren

Der Betrieb des selektiven Verschlüsselungssignaturgerätes im durchgehenden Signaturbetrieb ist der eben beschriebenen selektiven Verschlüsselung sehr ähnlich, wie in Fig. 9 gezeigt. In dieser Betriebsart reagiert das Gerät auf dieselben Datenübertragungsprozesse; es ist auf Bytes zu 8 Bit ausgerichtet, d.h. auf Zeichen; es verwendet dasselbe algorithmische Modul 9-6, algorithmische Steuermodule 9-8, Übertra-gungsverarbeitungsmodul 9-2, Empfangsverarbeitungsmodul 9-4, hexadezimales Schlüsselladegerät 9-10 und Schlüsselvariablenspeicher 9-34; ausserdem sind dieselben Interface 9-40,42 zum DTE und DCE vorgesehen.

Der grösste Unterschied in dieser Betriebsart besteht darin, dass alle Klartexteingabedaten auch am Ausgang als Klartextdaten erscheinen. Intern wird dieser Klartext ebenfalls genauso verarbeitet, wie wenn er durch die Wirkung des algorithmischen Moduls 9-6 und seines zugehörigen Verschlüsselungsspeicherregisters 11-2 verschlüsselt würde. Es wird jedoch der erzeugte verschlüsselte Text nicht als Ausgabedaten ausgesandt. Anstatt dessen wird dieser interne Ver-schlüsselungsprozess bei Feststellung eines ETX an der Eingangsdatenleitung beendet und 16 der 64 Schlüsselbits, welche sich als übriggebliebenes Feld im Algorithmus 9-6 befinden, werden als Identifikationsfeld an die ausgehende Nachricht angehängt, und zwar in Form von vier hexadezimalen Zeichen, auf welche dann ETX folgt.

Es arbeitet die algorithmische Einheit 9-6 nur im Verschlüsselungsmodus und Sende- und Empfangsgerät verarbeiten die Daten auf dieselbe Weise. Da das Eingabesignal in diese beiden Geräte derselbe Klartext ist, ist auch der intern erzeugte verschlüsselte Text identisch. Wenn daher der Empfänger ETX feststellt, werden die 16 im eingehenden Identifikationsfeld befindlichen Bits durch Vergleich mit den 16 als Überbleibsel im empfangsseitigen algorithmischen Modul 9-6 verbliebenen Bits verglichen. Ein positiv ausfallender Vergleich zeigt die Richtigkeit der Nachricht an, d.h. dass die empfangene Nachricht identisch zur übermittelten ist.

Da alle Zeichen ausser den AF-Zeichen als Klarzeichen übermittelt werden, ist eine Verschiebung der Steuerzeichen unnötig. Die Zeichen im AF werden so erzeugt, dass es Steuerzeichen sind.

Erzeugen, Abtasten und Verarbeitung des Identifikationsfeldes sind dieselben wie beim selektiven Verschlüsselungsmodus, und der Betrieb des Schlüsselvariablenspeichers ebenfalls.

Signaturgerät

Fig. 15 zeigt die ausschliessliche Verwendung des selektiven Verschlüsselungssignaturgerätes als ein Signaturgerät, welches gleichzeitig als Sender und als Empfänger arbeitet. Der Betrieb geschieht nur im Verschlüsselungsmodus. Wie gezeigt, ist das Ausgangssignal des Gerätes formell die Klartexteingabe. Dieser Klartext wird ebenfalls auf normale Weise verschlüsselt, indem der Algorithmus als Schlüsselgenerator wirkt. Die bei jeder Iteration des Algorithmus 15-6 erzeugten 8 Schlüsselbits werden durch das exklusive ODER-Tor 15-8 mit dem Klartextzeichen kombiniert, und das sich ergebende verschlüsselte Zeichen wird in das Verschlüsselungs-Rück-kopplungsregister 15-2 eingelesen. Dieser Vorgang läuft zeichenweise weiter, bis ein ETX festgestellt wird.

Im Sender bewirkt das Feststellen von ETX, das am Ausgangsschalter 15-10 auf den AF-Generator 15-12 geschaltet wird, und es wird das AF an die ausgehende Nachricht angehängt. Im Empfänger bewirkt das Feststellen von ETX eben

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falls die Erzeugung eines AF, und es wird ein Vergleich mit dem eingehenden AF durchgeführt.

Nadir ich tenfluss

Fig. 16 zeigt den N achrichtenfluss in einem Übertra- s gungsnetzwerk, welches Geräte zur durchgehenden Signatur verwendet. Es sind Geräte nur an jedem Ende des Netzwerkes nötig, und es kann der zwischen den DCE 16-4,6 gezeigte Unterbruch 16-2 jede Menge von Nachrichten weichen oder Konzentratoren enthalten. io

Systemverzögerung

Ein Vergleich der Fig. 12 und 16 zeigt, dass der einzige Unterschied im übertragenden Text besteht. Beim Signaturgerät mit Hinzufügen eines Signaturfeldes (AF) erscheint nur 15 Klartext, während im selektiven Verschlüsselungsgerät ohne angehängtem AF sowohl Klartext wie auch verschlüsselter Text auftritt.

In der bevorzugten Ausführung wird das hinzugefügte AF die Systemverzögerung um vier Zeichenintervalle erhöhen, 20 bei Bitgeschwindigkeiten von bis zu 4,8 K bps. Es bedeutet dies, dass das ETX-Zeichen des übertragenden DTE 16-8 um 17 Zeichenintervalle verzögert beim empfangenden DTE 16-10 eintrifft.

Oberhalb 4,8 K bps wird eine zusätzliche Verzögerung 25 durch das Suchen nach der Schlüsselvariablen eingeführt, wie in folgender Tabelle aufgezeichnet:

K Bit/sec

9,6 19,2 56 64

Verzögerung durch Schlüsselsuche (130 (isec) (Zeichen)

1.3 2,5

7.4 8,4

Totale Verzögerung

(Zeichen)

19

20

25

26

30

35

Falls das wahlweise Zustandsveränderungszeichen verwendet wird, entsteht eine zusätzliche Verzögerung um ein 40 Zeichen.

Übertragungsvorgang

Der Übertragungsvorgang im Signaturmodus ist derselbe, wie weiter oben für den selektiven Verschlüsselungsmodus be-45 schrieben, abgesehen davon, dass das AF vor dem ETX-Zeichen eingesetzt.wird, wie in Fig. 13 gezeigt.

Die Bestimmungsadresse, das Identifikationsfeld, die Zeichenparität, und die Zeichen zur Blockprüfung sind alle dieselben, wie schon für den Übertragungsvorgang bei durchge- 50 hender selektiver Verschlüsselung beschrieben.

Signaturfeld

Wenn das übertragende Gerät ETX als Eingangszeichen feststellt, wird der Ausgang des Gerätes zum AF-Generator geschaltet. Vier hexadezimale Stellen werden im Format in 100 XXXX übertragen, wobei XXXX eine hexadezimale Stelle ist. Bit 8 ist die Zeichenparität. ETX wird unmittelbar nach dem AF übertragen.

55

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Empfangsvorgang

Der Empfangsvorgang im reinen Signaturbetrieb ist derselbe, wie schon für das selektive Verschlüsselungsgerät beschrieben, abgesehen von der Prüfung und dem Abtrennen des AF von der eingehenden Nachricht, wie in Fig. 14 gezeigt. 65

Signaturfeld

Da keine Begrenzung zur Markierung des Anfanges des AF vorhanden ist, führt der Empfänger eine zusätzliche Verzögerung um 4 Zeichen in die eingehende Nachricht ein, bevor die Verarbeitung beginnt, wie in Fig. 14 gezeigt. Wenn am Eingang ETX festgestellt wird, bilden die vier unmittelbar vorangehenden Zeichen das AF. In diesem Augenblick unterdrückt das Empfangsgerät weitere Eingaben in das Verschlüsselungs-Rückkopplungsregister und vergleicht den in seinem algorithmischen Modul übrigbleibenden Rest (d.h. dieselben 16 von 64 Schlüsselbits, welche vom Sendegerät verwendet wurden und die als AF in den vier eingehenden hexadezimalen Stellen liegen) mit dem eingehenden AF. Ein positiver Vergleich bestätigt die Richtigkeit der Nachricht und das AF wird von der eingehenden Nachricht abgetrennt und es wird dem DTE ein ETX zugesandt. Fehlerhafter Vergleich aktiviert die Vertauschungsschaltung. Zeichenparität und Blockprüfzeichen werden auf dieselbe Weise behandelt, wie bei der Empfangsoperation im durchgehenden selektiven Verschlüsselungsmodus beschrieben wurde. Der Vertauschungsstatus wird auch wie vorgängig für einen Empfang im durchgehenden selektiven Verschlüsselungsmodus beschrieben, behandelt, abgesehen davon, dass die Anzeige einer ODER-Opera-tion unterzogen wird, um ebenfalls einen richtigen oder falschen AF-Status anzuzeigen.

Wahlweiser Vertauschungsstatus

Es kann wahlweise eines von drei Zeichen der dem empfangenden DTE zugesandten Nachricht hinzugeführt werden, um den AF-Status anzuzeigen.

- ASCII «(»(111 1011) zeigt ein gültiges AF an.

- ASCII «[» (101 1011) zeigt ein ungültiges AF an.

- ASCII «+» (010 1011) zeigt kein IF an.

Durchgehende selektive Verschlüsselung mit Signatur

Diese Betriebsart vereint die Eigenschaften der selektiven Verschlüsselung und des Signaturmodus, um die Nachrichtensicherheit in Systemen zu gewährleisten, in welchen Teile der Nachricht im Klartext übertragen werden.

Im wesentlichen arbeitet das Gerät im selektiven Verschlüsselungsmodus, wobei selektiv gewählte Teile der Nachricht mittels der Steuerzeigensequenz im Klartext gesandt werden, wie in der Beschreibung des durchgehenden selektiven Verschlüsselungsvorganges dargestellt, aber unter Hinzufügung der Erzeugung und Verarbeitung des AF, wie in der Beschreibung des durchgehenden Signaturvorganges dargestellt.

Fig. 17 zeigt den Nachrichtenfluss in einem Übertragungsnetzwerk, welches den selektiv verschlüsselten Nachrichtenfluss (Fig. 12) und den Signaturnachrichtenfluss (Fig. 16) in einem System vereint, das beide Verfahren durchführt. Funktionell gesehen arbeitet das Gerät wie bei dem durchgehenden selektiven Verschlüsselungs Vorgang beschrieben, unter Hinzufügung des AF, wie für den durchgehenden Signaturvorgang beschrieben.

Die Zusatzgeräte und die Beschreibungen der synchronen Operationen, asynchronen Operationen, Steuerzeichenverschiebungen, mehrfachen Schlüsselvariablen, Schlüsselva-riablenspeichermöglichkeiten, Byteflussverschlüsselung/Entschlüsselung und Nachrichtenfluss sind dieselben, wie vorgängig bei der Behandlung des durchgehenden selektiven Verschlüsselungsverfahrens dargelegt. Die für die Systemverzögerung bei durchgehendem Signaturverfahren gegebene Beschreibung ist auf die durchgehende selektive Verschlüsselung mit Signatur anwendbar.

Die Übertragungsoperation ist dieselbe, wie für den vorgängig beschriebenen selektiven Verschlüsselungsmodus, unter Hinzufügung des AF, wie bei dem durchgehenden Signaturverfahren beschrieben. Das vereinfachte Blockdiagramm der Fig. 13 ist unter Hinzufügung des gestrichelten Teiles für die Erzeugung des AF, anwendbar.

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Der Empfangsvorgang ist derselbe, wie für den vorgängig beschriebenen durchgehenden Modus, unter Hinzufügung der AF-Abtrennung, und der beim durchgehenden Signaturvorgang beschriebenen Verzögerung. Das in Fig. 14 gezeigte vereinfachte Blockdiagramm ist unter Hinzufügung des gestrichelten Teiles für die Abtrennung des AF und für die Vier-Zeichenverzögerung, anwendbar.

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Folgende bei der Analyse der durchgehenden selektiven Verschlüsselung vorgängig besprochenen Aspekte der Übertragungs- und Empfangsgänge bleiben bei dieser Betriebsart gleich: Bestimmungsadresse, Identifikationsfeld, Kontrollzei-5 chenfolge, Statusvertauschung, Zeichenparität und Blockzeichenkontrolle.

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15 Blatt Zeichnungen