ES2295089T3 - Procedimiento de transmision para garantizar la confidencialidad de los datos. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de transmisión de datos de una estación emisora a una estación receptora adecuada para proteger la confidencialidad de los datos y la estabilidad de la transmisión, que incluye los pasos siguientes: en la estación emisora a) cifrado de los datos a transmitir según el método Cipher Block Chaining denominado CBC, dicho cifrado de bloques está ajustado a los bloques que deben cifrarse con una codificación de corrección de errores (FEC); b) codificación de corrección de errores (FEC) de dicho bloque cifrado, produciendo bloques cifrados codificados; en la estación receptora c) desciframiento de dichos bloques cifrados codificados con el código de corrección de errores, produciendo un bloque cifrado descodificado. d) descifrado de los bloques cifrados descodificados con el descifrado correspondiente a dicho método CBC, caracterizado porque: - a la estación emisora, dicho encadenado CBC es reinicia en la puesta en marcha de un nuevo bloque que debe de ser cifrado con dicha codificación de corrección de errores (FEC) por la utilización de un vector de inicialización conocido tanto en la estación emisora y en la estación receptora. 2) Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la reiniciación de el encadenado CBC se hace siempre por el hecho de emplear un mismo vector de iniciación. 3) Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque dicha codificación de corrección de errores se hace en un número entero de bloques cifrados. 4) Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque dicha codificación de corrección de errores también incluye bloques de bits adicionales no cifrados. 5) Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dicho algoritmo de cifrado de bloques es la norma de inscripción de datos, denominada DES. 6) Procedimiento según la reivindicación 5 caracterizado porque, dicho algoritmo de cifrado de bloques es el triple DES. 7) Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 caracterizado porque, dicho código de corrección de error es el Reed Salomon 8) Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque, dicho código Reed Solomon está conectado con un código convolucional interno 6 2000P83106EPES
Description
Procedimiento de transmisión para garantizar la
confidencialidad de los datos.
La presente invención encuentra particular
aplicación en los sistemas de transmisión de radio del tipo de
punto a punto o punto multipunto, pero también en otros campos de
transmisión de diferentes medios físicos, como optical fiber,
coaxial cable y copper twisted pair.
Los sistemas cifrados de clave simétrica se
utilizan generalmente para el dato cifrado en los sistemas de
telecomunicación, mientras que la autentificación y el apoyo para el
intercambio seguro de las claves, para ser utilizados en la clave
simétrica cifrada, se asignan a los sistemas de cifrado
asimétrico.
Los sistemas de cifrado de clave simétrica
disponibles son:
\bullet Del tipo en bloque (block cipher)
\bullet Del tipo de flujo (stream cipher)
Por ejemplo, el método DES (Data Encryption
Standard), en su modo básico, pertenece a la primera clase, mientras
que el DES en el modo OFB (Output Feedback) pertenece a la
segunda.
Para incrementar la seguridad, los cifrados de
bloque se utilizan a menudo en un modo denominado CBC (Chipre Block
Chaining), consistente en el encadenamiento de los siguientes
bloques de acuerdo con lo que se describe a continuación.
Suponiendo que para cifrar el bloque tenga la
secuencia M_1, M_2 etc., E denota la función de cifrado, IV denota
un vector de inicialización arbitraria del mismo tamaño que un
bloque de datos y C_1, C_2 etc. denotan los correspondientes
bloques de cifras, el encadenamiento se produce usando la función
lógica bit XOR en el bloque.
- C_1 = E(M_1 XOR IV);
- C_2 = E(M_2XOR C_1);
- ....
- C_6 = E(M_6XOR C_5).
En la recepción, el descifrar se lleva a cabo
con la función D, utilizado de la siguiente manera:
- M_1 = D(C_1)XOR IV;
- M_2 = D(C_2)XOR C_1;
- M_3 = D(C_3)XOR C_2;
- ....
- M_6 = D(C_6) XOR C_5.
El cifrado por flujo tiene el inconveniente de
que requiere la sincronización de la estación transmisora y de la
receptora en un nivel de función criptográfico, es decir, los
estatutos de la función correspondiente deben de ser alineados en
las dos estaciones. En caso de desplazamiento, amplias cantidades de
tráfico se pierden.
Por el contrario, el cifrado por bloque
multiplica los errores de la transmisión dentro del bloque y en el
caso de la modalidad CBC, también en el bloque siguiente. Es decir,
la recepción incorrecta de un bit único de C_2 por ejemplo, causa
la corrupción total de M_2 y M_3.
En los sistemas de transmisión equipados con
forward error correction code (FEC) y cifrados, haciendo caso omiso
de la interacción entre FEC y el cifrado en términos de la
corrección de errores del canal, puede conducir a los problemas
indicados en el párrafo anterior; esto es que la selección de los
códigos del tipo de cifrado por flujo requiere de un mecanismo de
sincronización de los estados que debe de ser resistente para evitar
el desplazamiento, con las subsiguientes perdidas de porciones
enteras de tráfico, mientras que la selección de códigos del tipo
cifrado por bloque puede conducir a la propagación de error,
empeorando considerablemente el rendimiento del sistema frente a
los del sistema sin criptografía.
El artículo de J. Fernández González, G. B.
Agnew y A. Ribagorda, titulado: "Encryption and error correction
codes for reliable file storage", publicado por Elsevier Science
Publisher Ltd, Amsterdam ND, en la revista Computer & Security,
de 1 de agosto de 1993, volumen 12, paginas 501 a 510, XP000398173
ISSN: 0167-4048, aborda el problema de la reacción
contra la propagación de error en el tipo de cifrado por bloque. Un
modelo de sistema de criptografía se propone con este objetivo. En
la rama de la trasmisión el modelo incluye los bloques funcionales
siguientes: codificador previa encriptación, interleaver,
dispositivo de encriptación y codificador del canal, mientras en la
rama de la recepción se incluyen: descodificador de canal,
dispositivo de descodificación, de-interleaver, y
descodificador posterior encriptación. La valoración de muchos de
los parámetros indicados como L, M, R, J, I, S, \alpha,
\beta, i, H, d, es necesaria para una operación correcta.
Debido a su complicación, un bajo costo de aplicación para tal
modelo de sistema de criptografía sería muy difícil.
Por el contrario, de acuerdo a la presente
invención que se describe en las reivindicaciones que figuran en el
anexo, una cifra del bloque tradicional, con la CBC chaining, se
ajusta al bloque codificado con FEC, por lo que se cancelan los
efectos negativos de la propagación del error. La colocación
correcta de la funcionalidad cifrada antes de la inserción de la
codificación FEC en la transmisión y de la función de desciframiento
después de la descodificación FEC en la recepción, permite obtener
las máximas ventajas.
Un nuevo aspecto de la invención es la inserción
de un número entero (uno o más) de bloques cifrados en un bloque
FEC. Opcionalmente, la codificación de corrección de error puede
efectuarse también en un número entero de bloques cifrados y en los
bloques de bits no cifrados adicionales.
CBC se vuelve a iniciar con un vector de
inicialización, al menos que coincida con cualquier nuevo bloque de
FEC.
La invención junto con otros objetos y las
ventajas del mismo, se puede entender de la siguiente descripción
detallada, en relación con los dibujos adjuntos, en los cuales:
La figura 1 muestra la posición correcta de los
bloques lógicos en la cadena de transmisión.
Para describir la invención más en detalle, se
considera el caso de interés significante, en el que el código de
corrección de error es un Reed Solomon, mientras que el cifrado se
obtiene por el método DES con el modo CBC. Se supone que la
información de la cifra y la protección se organiza en bloques de 48
bits, igual a la longitud de la carga admisible de una célula ATM
(Asynchronous Transfer Mode). Por supuesto, la invención puede ser
convenientemente aplicada también a códigos, cifrados y bloques
diferentes de los mencionados.
En la transmisión (figura 1), se identifica un
bloque de información básica que tiene una dimensión fija, que
nosotros consideraremos de 48 byte de longitud, sin reducir por esta
razón la generalidad de la invención. Este bloque esta cifrado con
el DES CBC, conexión de 6 bloques DES de acuerdo al modo CBC e
inicia el CBC con un vector de inicialización antes de el primero
de dichos 6 bloques. El vector de linicialización puede ser siempre
el mismo o diferente en cualquier momento, siempre que su valor en
el primer caso o la secuencia de valores en el segundo caso sea
conocida tanto por el transmisor como por el receptor.
Elemento esencial de esta particular ejecución
es la reiniciación de la conexión CBC con el vector de
inicialización en cada bloque.
Esta operación de cifrado produce un bloque
cifrado de 48 Bits.
Uno o más de dichos bloques cifrados son
enviados, posiblemente junto con otras informaciones no cifradas,
al codificador FEC que añade la redundancia apropiada para la
corrección de los errores de canal en el receptor y los bloques
cifrados y codificados así obtenidos se transmiten al receptor. El
receptor realiza la descodificación FEC como primera operación para
conseguir la corrección de los errores de canal en cada uno de
dichos bloques cifrados y codificados.
Si esta operación tiene éxito, el receptor
mantiene los bloques de cifrado original y puede enviarlos a la
función de descifrado sin ningún riesgo de propagación de error. Si
la operación falla y lo detecta el código, el cifrado entero y el
bloque codificado, que no pueden ser corregido a través del FEC, se
rechazan y por lo tanto, el desciframiento de la función, también
en este caso, no recibe datos incorrectos y por lo tanto no hay
riesgo para la propagación de error.
En la posibilidad remota de que un error de
canal no se pueda corregir por el FEC y este no sea aun detectado,
el FEC por si mismo introducirá una multiplicación del error de los
bloques cifrados tal que el error subsiguiente debido al
desciframiento de los bloques erróneos será insignificante y por lo
tanto no empeora el funcionamiento frente al sistema sin
cifrado.
Siendo el CBC reiniciado en cada bloque, los
errores nunca se propagan mas allá de los límites del bloque, dando
este sistema las mejores características de funcionamiento y
estabilidad frente a los sistemas del tipo conocido descritos
anteriormente.
Mientras que una ejecución particular de la
presente invención se ha demostrado y descrito, debe de ser
entendido que la presente invención no se limita a ella, ya que los
expertos en la materia podrían hacer otras incorporaciones, sin que
eso la aparte de su alcance. Es lo que contempla que la presente
invención abarca cualquiera de las incorporaciones cubiertas por
las siguientes reivindicaciones.
Claims (8)
-
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1. Procedimiento de transmisión de datos de una estación emisora a una estación receptora adecuada para proteger la confidencialidad de los datos y la estabilidad de la transmisión, que incluye los pasos siguientes:en la estación emisora- a)
- cifrado de los datos a transmitir según el método Cipher Block Chaining denominado CBC, dicho cifrado de bloques está ajustado a los bloques que deben cifrarse con una codificación de corrección de errores (FEC);
- b)
- codificación de corrección de errores (FEC) de dicho bloque cifrado, produciendo bloques cifrados codificados;
en la estación receptora- c)
- desciframiento de dichos bloques cifrados codificados con el código de corrección de errores, produciendo un bloque cifrado descodificado.
- d)
- descifrado de los bloques cifrados descodificados con el descifrado correspondiente a dicho método CBC,
caracterizado porque:- -
- a la estación emisora, dicho encadenado CBC es reinicia en la puesta en marcha de un nuevo bloque que debe de ser cifrado con dicha codificación de corrección de errores (FEC) por la utilización de un vector de inicialización conocido tanto en la estación emisora y en la estación receptora.
- 2. Procedimiento según la reivindicación 1,caracterizado porquela reiniciación de el encadenado CBC se hace siempre por el hecho de emplear un mismo vector de iniciación.
- 3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2,caracterizada porquedicha codificación de corrección de errores se hace en un número entero de bloques cifrados.
- 4. Procedimiento según la reivindicación 3,caracterizado porquedicha codificación de corrección de errores también incluye bloques de bits adicionales no cifrados.
- 5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,caracterizado porquedicho algoritmo de cifrado de bloques es la norma de inscripción de datos, denominada DES.
- 6. Procedimiento según la reivindicación 5caracterizado porque,dicho algoritmo de cifrado de bloques es el triple DES.
- 7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6caracterizado porque,dicho código de corrección de error es el Reed Salomon.
- 8. Procedimiento según la reivindicación 7,caracterizado porque,dicho código Reed Solomon está conectado con un código convolucional interno.
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