CH647367A5 - Method for generating pseudo-random signal sequences - Google Patents

Description

Die zu der Erfindung fuhrende Aufgabe war es daher, ein Verfahren anzugeben, bei welchem der Zeitaufwand für eine erfolgreiche Dechiffrierung auch mit schnellsten Rechnern voraussichtlich in der Grössenordnung vieler tausend Jahre liegen wird, wobei die Dechiffriersicherheit für alle Einstell-programme gleich gross sein soll.

Dabei wird davon ausgegangen, dass das Schaltungskonzept eines Schlüsselrechners dem Analytiker bekannt ist. Unbekannt sind nur die Schlüsseleinstellprogramme mit einer Einstellvielfalt von beispielsweise ca. IO30.

Die Aufgabe wird gelöst, wie im Anspruch 1 beschrieben. Die abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausbildungen des Verfahrens an.

Einzelne Ausführungsformen der Erfindung sind im fol-genen anhand der Figuren näher erläutert:

Figur 1 zeigt einen Zeichengenerator ZG1, dessen Textfolge in einer von einem zweiten Zeichengenerator ZG2 gesteuerten Steuereinrichtung X verändert wird.

Figur 2 zeigt, wie Textfolge und Steuerzeichen einem Zeichengenerator ZG1 entnommen und in einer Steuereinrichtung verarbeitet werden.

Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Durchlaufspeicher M zwischen dem Zeichengenerator ZG1 und der Steuereinrichtung geschaltet ist.

Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der zwei Steuereinrichtungen XI und X2 über einen Durchlaufspeicher in Serie geschaltet sind und jeweils von

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Zeichengeneratoren ZG2 bzw. ZG3 gesteuert werden, um die spielsweise aus einem Zeichengenerator ZG2 abgeleitet wer-

Textfolge des Zeichengenerators ZG1 zu verändern. den kann, zählt die Zählschaltung mit Takt T1 bis zu dem

Figur 5 zeigt den Aufbau einer Steuerschaltung X. eingestellten Grenzwert, an dem der Steuerimpuls C für die

Figur 6 zeigt einen Impulsplan für eine Steuerschaltung X Torschaltung abgegeben wird.

nach Figur 5. 5 Bei geeigneter Taktorganisation wird somit die Torschal-

Figur 7 zeigt, dass die Steuereinrichtung auch in die Takt- tung in Abhängigkeit vom variablen Steuerwort VI.. .Vn

Versorgung des ersten die Textfolge erzeugenden Zeichenge- nach 1,2.. .2" Schrittakten T1 für eine Taktzeit geöffnet,

nerators ZG 1 eingeschaltet werden kann. Figur 6 zeigt ein Beispiel eines Impulsplans für eine Steu-

Die Figuren 1 und 2 zeigen jeweils eine Steuereinrichtung erschaltung X nach Figur 5.

X mit einem Dateneingang E, einem Datenausgang A und ei- i0 Figur 7 zeigt, wie die Steuerschaltung X auch in die Takt-nem Steuereingang S, welche eine ursprüngliche, einem Zei- Versorgungsleitung für den die Textfolge erzeugenden Zeichengenerator ZG1 entnommene Textfolge innerhalb vorge- chengenerator ZG1 geschaltet werden kann. Dabei wird die gebener Grenzwerte gl und g2 eines Taktrasters ausdünnt, in Steuerschaltung wiederum von einem zweiten Zeichengenera-Abhängigkeit von einer zeitveränderlichen Steuergrösse aus tor ZG2 gesteuert. Die Steuerschaltung X beeinflusst die einem weiteren Zeichengenerator ZG2 bzw. aus dem Zeichen-15 Taktversorgung des ersten Zeichengenerators ZG1 in der generator ZG 1. Weise, dass er zwischen 1 und 2n Arbeitsschritte pro ausgege-In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung nach benem Zeichen ausführt. Auf diese Weise wird die Anzahl der Figur 3 wird die ursprüngliche Zeichenfolge aus dem Zeichen- im Zeichengenerator ZG1 erzeugten Zeichen der Textfolge generator ZG 1 in einem Durchlaufspeicher M zwischenge- beliebig variiert.

speichert und durch eine Steuereinrichtung ausgelesen, welche 20 Die Steuerschaltung X wird bei dem erfindungsgemässen die Speicheradressen und/oder die Auslesezeitpunkte in Ab- Verfahren dazu verwendet, um Textelemente aus einem Zei-

hängigkeit von einer zeitveränderlichen Steuergrösse aus ei- chengenerator ZG1 auszuwählen. Dabei wird ein Text Txl nem Zeichengenerator ZG2 bestimmt. aus einem Zeichengenerator ZG1 in einen veränderten Text

In weiterer Ausgestaltung nach Figur 4 werden von einer Tx2 überführt, wobei der Text Tx2 durch Selektion aus Txl ersten Steuereinrichtung XI die Zeichen eines Zeichengenera- 25 hervorgegangen ist.

tors ZG1 zu verschiedenen Zeitpunkten verschiedenen Einga- Das kann auf verschiedene Art und Weise ausgeführt beadressen eines Speichers M zugewiesen und durch eine werden:

zweite Steuereinrichtung X2 zu verschiedenen Zeitpunkten aus verschiedenen Ausleseadressen wieder ausgelesen, wobei a) die Torschaltung wird an den Datenausgang eines Zei-

die Steuereinrichtungen XI bzw. X2 mit unabhängigen Steu- 30 chengenerators ZG1 geschaltet,

ervariablen S1 aus dem Zeichengenerator ZG2 und mit unab- b) die Torschaltung wird so in die Taktversorgungsleitung hängigen Steuervariablen S2 aus dem Zeichengenerator ZG3 für den Zeichengenerator ZG1 geschaltet, dass der Generator versorgt werden. zwischen 1 und 2n Arbeitsschritte pro ausgegebenem Zeichen

Die prinzipielle Arbeitsweise einer Steuerschaltung X ist ausführt (Figur 7),

in Figur 5 dargestellt. Eine Torschaltung T schaltet den 35 c) die Torschaltung(en) wird (werden) in geeigneter Weise

Dateneingang E auf den Datenausgang A in Abhängigkeit zum Laden und/oder Entladen eines Pufferspeichers M für von dem Steuersignal C. Das Steuersignal C wird aus einer Schlüsseltextdaten geschaltet.

Zählschaltung Z abgeleitet, die beispielsweise aus n Binärstufen aufgebaut ist. Der Zähler Z wird mit einem Takt T1 fort- Im Fall a) und b) ist die Menge des ausgewählten Textes geschaltet, der dem Abfragetakt eines Zeichengenerators ZG140 Tx2 kleiner als die Menge des aus dem Zeichengenerator verentspricht. Die Zählschaltung gibt einen Steuerimpuls C ab, fügbaren Textes Txl. Man kann in diesem Fall auch sagen, wenn eine definierte Grenzadresse im Zähler erreicht ist. der Text Tx2 ist durch Ausdünnung des Textes Txl gebildet

Über eine Schaltung R wird die Zählschaltung Z in be- worden.

stimmten Zeitabständen mit dem Takt T2, der gebildet wird, Im Fall c) entsteht der Text Tx2 auch durch Auswahl aus beispielsweise durch TJ oder*1 , abhängig von einem 45 dem ursprüngUchen Text Txl Die Menge des Textes Tx2

2n 2n-p' 6& kann jedoch sowohl kiemer oder gleich gross oder auch gros-

Steuerzeichen VI .. .Vn auf einen Wert MAj.. .MAn vorein- ser als die Menge des ursprünglichen Textes Txl sein. Das ist gestellt, der zwischen den Zählerstellungen 0 und 2n liegt (da- abhängig von den zeitlichen Verhältnissen, in denen der er-beisindn= 1,2,3,...;p= 1,2,3,...). wähnte Pufferspeicher M mit dem Text Txl eingeschrieben

Ausgehend von diesem voreingestellten Wert, der bei- so und durch Abfrage der Textfolge Tx2 wieder ausgelesen wird.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

647367 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Erzeugung zufallsähnlicher Zeichenfolgen für die Verschlüsselung von Nachrichtentexten unter Verwendung von Zeichengeneratoren, die fortgeschaltet durch einen Taktgenerator nach einem vorgegebenen, in Teilen einstellbaren Bildungsgesetz wiederholbare Textfolgen langer Periode liefern, dadurch gekennzeichnet, dass eine ursprüngliche Textfolge eines ersten Zeichengenerators (ZG1) durch zeitabhängige Auswahl von Textelementen in Abhängigkeit von einer zeitveränderlichen Steuergrösse aus mindestens einem Zeichengenerator (ZG1, ZG2, ZG3) durch mindestens eine Steuereinrichtung (X, XI, X2) mit einem Dateneingang (E), einem Datenausgang (A) und einem Steuereingang (S) verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Elemente der ursprünglichen, dem ersten Zeichengenerator (ZG1) entnommene Textfolge innerhalb vorgegebener Grenzwerte eines Taktrasters verringert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichet, dass die ursprüngliche Textfolge aus dem ersten Zeichengenerator (ZG1) in einem Durchlaufspeicher (M) zwischengespeichert und durch eine Steuereinrichtung (X) ausgelesen wird, und dass diese Steuereinrichtung (X) die Speicheradressen und/oder die Auslesezeitpunkte in Abhängigkeit von einer zeitveränderlichen Steuergrösse aus einem zweiten Zeichengenerator (ZG2) bestimmt (Fig. 3).

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einer ersten Steuereinrichtung (XI) die Textfolge eines ersten Zeichengenerators (ZG1) zu verschiedenen Zeitpunkten verschiedenen Eingabeadressen eines Speichers (M) zugewiesen und durch eine zweite Steuereinrichtung (X2) zu verschiedenen Zeitpunkten aus verschiedenen Ausleseadressen wieder ausgelesen wird, wobei die erste Steuereinrichtung (XI) mit einer ersten unabhängigen Steuervariablen (Sl) aus dem zweiten Zeichengenerator (ZG2) und die zweite Steuereinrichtung (X2) mit einer unabhängigen Steuervariablen aus einem dritten Zeichengenerator (ZG3) versorgt werden (Fig. 4).

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (X) folgende Verfahrensschritte durchführt:

- eine Schaltung (R) stellt die Voreinstellung einer Zählschaltung (Z) abhängig von einer Steuergrösse (Vn) in bestimmten Zeitabständen mit dem Takt (T2) auf einen bestimmten Wert ein,

- die mit einem Takt (Tl) fortgeschaltete Zählschaltung (Z) gibt ein Steuersignal (C) ab, wenn der von der Schaltung (R) eingestellte Wert erreicht ist.

- das Steuersignal (C) steuert eine Torschaltung (T), welche die Textfolge vom Dateneingang (E) auf den Datenausgang schaltet (Fig. 5).

6. Anordnung zum Durchführen des Verfahrens nach Patentanspruch 1, wobei die Anordnung aus zwei Zeichengeneratoren (ZG1, ZG2) einer Steuereinrichtung (X) mit einem Dateneingang (E), einem Datenausgang (A) und einem Steuereingang (S) und einer Takterzeugungsschaltung (Takt) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die vom zweiten Zeichengenerator (ZG2) gesteuerte Steuereinrichtung (X) so in die Taktversorgungsleitung für den ersten Zeichengenerator (ZG1) geschaltet ist, dass dieser Zeichengenerator (ZG1) zwischen 1 und 2n Arbeitsschritte pro ausgegebenem Zeichen ausführt (Fig.

7).

Für die Verschlüsselung von Informationen in Chiffriereinrichtungen werden zufallsähnliche Zeichenfolgen benötigt die sich mit Hilfe eines geeigneten Zeichengenerators und eines einstellbaren Programms an jedem Ort in beliebiger Menge und Geschwindigkeit zur Ver- bzw. Entschlüsselung von Nachrichten herstellen lassen.

Hinter dem Begriff «zufallsähnliche Zeichenfolgen» verbergen sich vielfaltige Forderungen der Kryptotechnik an die zu erstellenden Schlüsseltexte. Als Kontrapunkt der Kryptotechnik hat sich die Kryptoanalyse die Aufgabe gestellt, verschlüsselte Texte zu dechiffrieren - den Code zu knacken -bzw. aus einer gewissen Menge Schlüsseltext dessen Bildungsgesetz zu ermitteln,, die Fortsetzung der Texte zu errechnen und auf weitere verschlüsselte Teile der Nachricht anzuwenden. Die Kryptoanalyse hat grosse Fortschritte gemacht, seit man mit elektronischen Rechenanlagen Analyseprogramme verarbeiten kann, die viele Tausende von Rechenoperationen je Sekunde durchführen können. Deshalb sind bei der Entwicklung von Verschlüsselungsverfahren und -einrichtungen die Möglichkeiten der Kryptoanalyse mit den heutigen Rechenanlagen und zukünftig noch schneller arbeitenden Rechnern einzukalkulieren.

Die Forderungen an ein Verfahren zum Erzeugen zufallsähnlicher Zeichenfolgen lassen sich in folgenden Stichworten zusammenfassen:

a) Lange Periode (quasi unendlich)

b) Wiederholbarkeit c) Statistisches, d.h. einem echten Zufallstext nahekommendes Testverhalten d) Komplexe Bildungsgesetze e) Eine Vielzahl von Einstellmöglichkeiten durch Programme f) Hohe Arbeitsgeschwindigkeiten g) Kalkulierbare Dechiffriersicherheit h) Verwirklichung mit wirtschaftlich tragbarem Aufwand

Aus der DE-PS 24 51 711 ist beispielsweise ein Verfahren bekannt, das die Forderungen a).. .f) weitgehend erfüllen kann. Durch die Fortschritte auf dem Gebiet der Kryptoanalyse, die sich mit Verwendung der schnellen Rechnertechnik entwickelt haben, muss man der Forderung g) Dechiffriersi-cherheit grössere Bedeutung zumessen und die bestehenden Verfahren mit wirtschaftlich tragbarem Aufwand verbessern.