NO142797B - Kodegenerator for slumpmessige digitale signaler. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår generering av slumpmessige digitale signaler, og særlig en slumpkodegenerator, omfattende et antall uavhengige sekvenstrinnkretser som fremmates av periodiske klokkesignaler for å generere en strøm av slumpmessig påvirkede, digitale utgangssignaler.

Det er tidligere blitt utviklet et stort antall forskjellige metoder for koding, omkasting eller sifrering av data. Disse tidligere kjente .fremgangsmåter omfatter mekanis-ke sifreringsmetoder, i tillegg til "tabelloppslags"-metoder.

I den senere tid er det blitt utviklet sifreringsmetoder for automatisk koding av digital tekst. Et eksempel på en sådan automatisk fremgangsmåte er beskrevet i US patent nr. 3 522 374.

Sifreringssystemer for anvendelse i forbindelse med digitale dataoverføringssystemer, fjernskrivere, telexnett og liknende, har hittil generelt vært basert på såkalt modul-2-addisjon av et klarteksttegn og et slumpmessig dannet nøkkel-tegn. I disse systemer er det meget viktig at den slumpmessige strøm av nøkkeltegn har så lang syklus som mulig. Det er også viktig at nøyaktige synkroniserings- og behandlingsmeto-der benyttes for å oppnå riktig synkronisering av de sendende og mottagende sifreringsstasjoner.

Tidligere utviklede slumpmessige kodegeneratorer for kryptografiske systemer, såsom den kodegenerator som er beskrevet i US patent nr. 3 522 374, har vanligvis benyttet forskjellige kombinasjoner av skiftregister-generatorer for frem-bringelse av en slumpmessig digital nøklingsstrøm. I mange av de tidligere utviklede kodegeneratorer har det imidlertid vært mulig å velge visse kombinasjoner av skiftregister-gene-ratorforbindelser som resulterer i uønsket korte syklusperio-

der for den frembragte slumpmessige, digitale nøklingsstrøm.

I de tidligere kjente slumpmessige kodegeneratorer har det videre ofte vært nødvendig å foreta en manuell programmering av generatoren med en begynnelsessekvens, og dermed øke driftskom-pleksiteten for det kryptografiske system og redusere systemets sikkerhet. Videre har de tidligere utviklede slumpmessige kodegeneratorer vanligvis ikke vært helt tilfredsstillen-de med hensyn til de av disse frembragte digitale, slumpmessige påvirkninger.

I overensstemmelse med oppfinnelsen er det tilveie-brakt en slumpkodegenerator av den innledningsvis angitte type, som ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at den omfatter en anordning for innbyrdes sammenkopling av sekvenstrinnkretsene i et antall forskjellige konfigurasjoner under genereringen av den nevnte strøm av slumpmessig påvirkede, digitale signaler, idet hver konfigurasjon er i stand til å generere slumpmessig påvirkede, digitale signaler, og en anordning som kan påvirkes automatisk som svar på de nevnte klokkesignaler under genereringen av den nevnte strøm, for å kontrollere anordningen for innbyrdes sammenkopling på en slik måte at sammenkoplingen av sekvenstrinnkretsene varieres på slumpmessig måte hver gang et forutbestemt antall av de nevnte klokkesignaler mottas.

En fordelaktig utførelse av slumpkodegeneratoren er kjennetegnet ved at den omfatter et antall uavhengige sekvenstrinnkretser som i en første driftsmodus er i stand til å generere et i hovedsaken slumpmessig påvirket, digitalt signal, idet hver av kretsenes syklusperioder er innbyrdes primiske, en anordning for å kople minst to av sekvenstrinnkretsene som et skiftregister med maksimal lengde for generering av digitale signaler i en andre driftsmodus, og ikke-lineære kombinasjonskretser for mottagelse og kombinasjon av de digitale signaler i hver av de to driftsmoduser for generering av en slumpmessig påvirket, digital nøkkelstrøm.

I slumpkodegeneratoren ifølge oppfinnelsen kan den-nes registre sammenkoples innbyrdes i hvilken sam helst av et antall forskjellige konfigurasjoner under drift av kodegeneratoren. I slumpkodegeneratorer ifølge den kjente teknikk er derimot kretsene fast oppkoplet i en spesiell konfigurasjon under anordningens drift. Selv om noen kjente slumpkodegeneratorer er forsynt med stiftkort for å muliggjøre manuell gjenoppkopling av generatorenes kretser, kan denne omkopling, ikke utføres på tilfeldig måte under drift av kodegeneratorene, slik som ved den foreliggende slumpkodegenerator.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningene, der fig. 1 er et blokkdiagram av et typisk sifreringssystem som benytter den foreliggende slumpkodegenerator, fig. 2 er et blokkdiagram av en av sifreringsanordningene på fig. 1 som inneholder slumpkodegeneratoren ifølge oppfinnelsen, og fig. 3 er et blokkdiagram av den foretrukne utførelse av den foreliggende slumpkodegenerator.

På fig. 1 er vist et blokkdiagram av et sifreringssystem som benyttes i forbindelse med et fjernskrivernett.

En første sifreringsanordning 10 er forbundet med en konvensjonell fjernskriver 12 på en første stasjon, mens en andre identisk sifreringsanordning 14 er forbundet med en fjernskriver 16 på en fjerntliggende andre stasjon. En telex- eller TWX-forbindelseskanal 18 forbinder fjernskriverne 12 og 16 på konvensjonell måte. En typisk fjernskriverenhet, såsom ASR-33, kan benyttes sammen med den foreliggende oppfinnelse for drift med 8-nivås papirhullbånd. Ved den foretrukne utførel-se som skal beskrives i det følgende, arbeider imidlertid fjernskriverne 12 og 16 med 5-nivås data for overføring på et sådant nett som f.eks. Western Union Telexnett.

Hver av sifreringsanordningene 10 og 14 inneholder en av-på-knappbryter 20 og en alarmnullstillings-knappbryter 22. En kodings-knappbryter 24 kan inntrykkes for koding av data, mens en dekodings-knappbryter 26 kan inntrykkes for de-koding av data. Bak hver av knappene 20 - 26 er anordnet lamper for å indikere anordningens arbeidsmåte eller driftsmodus. En lampe 28 tenner når systemet arbeider i hemmelig-holdelses- eller kodemodusen, mens en lampe 30 tennes når systemet arbeider i klartekstmodus eller ikke-kodet modus.

Ved drift av systemet anbringes en av sifreringsanordningene i kodingsmodusen og den andre anordning anbringes i dekodingsmodusen. Begge anordninger er tilkoplet "offline" fra fjernskriverne og forstyrrer således ikke fjernskrivernes normale drift. De data som sendes over forbindelseslinjen 18, vil imidlertid være sifrert og vil være uleselige uten den riktig synkroniserte, sammenhørende sifreringsanordning i mot-tagerenden.

En luke eller dør 32, som er vist på plass på anordningen 14, er anordnet på forsiden av hver av anordningene 10 og 14 og inneholder en lås 34 som må låses opp ved hjelp av en passende nøkkel før døren 32 kan fjernes. Et antall flerstil-lings, sirkulære håndrattbrytere 36, vist på anordningen 10, er anordnet bak hver dør 32. Håndrattbryterne 36 kan indi-viduelt dreies manuelt for å gi hvilken som helst av et stort antall forskjellige kombinasjoner for å velge den spesielle kode for dagen som benyttes, i sifreringsprosessen. Den identiske kode for dagen må innstilles i hver av anordningene 10 og 14 før data kan sifreres og desifreres av systemet.

Fig. 2 viser et blokkdiagram av hoveddelene i sifreringsanordningene 10 og 14. En synkroniseringskrets 40 tilveiebringer et antall synkroniseringsklokkepulser for styring av driften av sifreringsoperasjonen. Synkroniseringssignaler fra synkronisatoren 40 tilføres til nøklingssifreringskretser 42. Nøkkelsifreringskretsene 42 mottar pseudotilfeldige nøk-keldata fra slumpkodegeneratoren 44 ifølge oppfinnelsen som også styres ved hjelp av synkroniseringspulser fra synkronisatoren 40. Nøkkelsifreringskretsene 42 arbeider som reaksjon på nøkkeldata for å generere et grensesignal som tilføres til datasifreringskretser 46.Datasifreringskretsene mottar klar-tekstdata og sifrerer disse data som reaksjon på kretssignalet fra nøkkelsifreringskretsene 42. De sifrerte data mates deretter ut fra datasifreringskretsene 46.

I dekodingsmodusen arbeider datasifreringskretsene 46 på omvendt måte for å motta sifrerte data og avgi klar-tekstdata. En datakoplings- og styrekrets 48 tilveiebringer synkroniseringsbølgeformer for styring av systemets driftsmodus. En sekvensdetektor 50 kontrollerer driften av systemet for å sikre at klartekst ikke genereres på grunn av en feilaktig funksjon av systemet. Dersom en feilaktig funksjon inn-treffer, genererer sekvensdetektoren 50 et alarmsignal gjennom datakoplings- og styrekretsen 48 for å bringe systemet i en alarmtilstand.

For en mer detaljert beskrivelse av konstruksjonen og virkemåten for det på fig. 1 og 2 viste kryptografiske system, henvises til søkerens norske patentsøknad nr. 913/72.

Fig. 3 viser et koplingsskjerna av-slumpkodegeneratoren ifølge oppfinnelsen. I prinsipp benytter slumpkodegeneratoren et antall autonome eller uavhengige sekvenstrinnkretser, såsom skiftregistre som på slumpmessig måte sammenkoples i forskjellige styremoduser for å generere strømmer av lineære, slumpartede tall. I den foretrukne, viste utførelse benyttes fem skiftregistre, selv om det er underforstått at ytterligere registre og skiftregistre med større kapasitet kan benyttes for å øke både kompleksiteten og syklusperioden for de slumpartede ord som genereres av systemet.

Det på fig. 3 viste system inneholder to åtte-trinns skiftregistre 100 og 102 som sammenkoples i mange forskjellige modi for £ utføre slumpdannende funksjoner. Et register 104 er et 15-trinns skiftregister som benyttes som innmatings-eller innføringsregister. Et register 106 er et 17-trinns skiftregister som benyttes som Dagskode-register, mens et register 108 er et 8-trinns skiftregister som benyttes som Modus-styre-register. Modus-styre-registeret 108 styrer direkte konfigurasjon av registrene 100 og 102 i fire forskjellige driftsmodi og i begynnelses- og tomgangsmodi.

I driftsmodus 1 koples registeret 100 som en 6-trinns skiftregistergenerator og registeret 102 koples som en 7-trinns skiftregistergenerator. I modus 2 koples registeret 100 som en 7-trinns skiftregistergenerator, mens registeret 102 koples som en 6-trinns skiftregistergenerator. I modus 3 koples registrene 100 og 102 som en enkelt 15-trinns maksimallengde-skiftregistergenerator. I modus 4 koples registrene 100 og 102 som et 16-trinns sirkulerende register.

I begynnelses-driftsmodusen koples registrene 100 og 102 som et sirkulerende 16-trinns register, med en digital "ener"-bit drevet inn i registeret for å hindre registeret fra å "legge på" eller "tir/te oppkoplingen" på grunn av alle digitale "nuller". I tomgangs-driftsmodusen er registrene 100 og 10 2 koplet på samme måte som i modus 3 for å tilveiebringe en 15-trinns skiftregistergenerator.

Ved beskrivelsen av slumpkodegeneratoren på fig. 3 vil det bli henvist til et antall inngangs- og utgangssignaler. For å lette forståelsen av kretsene, skal symbolene for signalene forklares som følger: PLC - Begynnelses- og innmatningsoperasjonene

fullført

RK - Anmodning om nøkkel

PVT - Kodemodus

P - Begynnelsesmodus

FC - Hurtig klokkepuls

CORP - Kopler leseminnet (ROM) inn og ut av systemet SWL - Oppnå innmatning fra håndrattbryterne 36

LAST - Innfør dagskoden fra tangentbordet

CGD Kodegeneratordata (innmatnings- eller begynnelsesdata)

IP - Innled begynnelsesdata

RP - Motta begynnelsesdata

FSS - Sikre at mer enn syv fortløpende nuller ikke

forårsaker at registrene "bryter"

PD - Begynnelsesdata

NØKKEL - Slumpmessige nøkkelstrømutgangssignal

På fig. 3 er OG-porter 110 - .118 forbundet med inn-qangen til en ELLER-port 120 for tilveiebringelse av modus-styring for registeret 100. Portens 120 utgang er forbundet med en inngang til en eksklusiv-ELLER-port 122 som er forbundet med en klemme i registeret 100. CGD- og RP-signalene tilføres direkte til innganger til OG-porten 116 fra den ytre styreanordning 48. IP-signalet tilføres til en inngang til OG-porten 124 hvis utgang er forbundet med en ELLER-port 126. Portens 126 utganq er forbundet med en innqang til porten 118. Utganger fra porter 130 - 134 oq fra en ELLER-port 136 er forbundet med respektive innqanqer til portene 110. 112, 114 oq 126 for tilveiebrinqelse av moduskontroll for reqisteret 100.

OGrporter 140 - 144 oa ELLER-porter 14 6 - 148 mottar innganassignaler fra moduskontrollportene 130 - 136 for å styre de forskjelliae driftsmoduser for reqisteret 102 gjennom eksklusiv-ELLER-porten 150. Moduskontroll-inn<q>angssignalene tilføres også gjennom en ELLER-port 152 o<q> en OG-port 154 for moduskontroll av registeret 100. På liknende måte mottar en ELLER-port 156 moduskontrollinngangssignaler oq er forbundet med en OG-port 158 for ytterligere moduskontroll av registeret 102 .

Moduskontroll for registrene 100 og 102 avledes fra de slumpdannende utgangssignaler fra moduskontrollregisteret 108. Disse utgangssignaler styrer tilstandene for flip-flo<p>'er 160 og 162. Flip-flop'ens 160 Q- cg Q-klemmer er forbundet direkte med inngangene til ELLER-<p>ortene 130, 132 o<q> 134, og gjennom en OG-port 164 med inngangen til porten 136. Flip-flop'ens 162 162 Q- og Q-klemmer er forbundet direkte med inngangene til portene 130, 132 og 134, og gjennom OG-porten 164 ved inngange til ELLER-porten 136. PLC- og RK-signalene til-føres gjennom en ELLER-port 166 til flip-flop<1>ens 160 CP-klemme.

Innraatningsregisteret 104 er koplet for å motta dagskoden fra håndrattbryterne 36. Disse brytere er direkte forbundet med inngangene 170 til registeret 104. De binært kodede håndrattbrytere betjenes manuelt for innstilling av de binære tall 0 - 7 på inngangene 170. Hver suksessiv gruppe på tre av inngangene 170 utgjør et binært tall. Dersom for eksempel det binære tall 1 innstilles i den første håndratt-bryter, vil det binære tall 001 bli innstilt på de første tre innganger til registeret 104. Ved riktig manøvrering av håndrattbryterne 36 innføres fem 3-bits binære tall i registeret 104 .

Alternativt kan innmatningsregisteret 104 fylles direkte fra fjernskrivertangentbordet ved at tangentbordets binære informasjon tilføres til CGD-inngangen gjennom en OG-port 182 og en ELLER-port 184 til serieinngangen til registeret 104. Det innses således at et stort antall forskjellige koder i begynnelsen kan innføres i registeret 104. Man vil også forstå at ved å øke kapasiteten på innmatningsregisteret 104 og de resterende registre i systemet, kan systemet arbeide med større digitale ord og dermed tilveiebringe en ytterligere grad av kompleksitet og sikkerhet.

En OG-port 176 detekterer tilstanden for Ql-klemmen i registeret 100 for å sikre at registeret har en digital "1" på dette sted før systemet tillates å anbringes i begynnelsesmodus. Utgangen fra porten 176 styrer flip-flop'ens 178 J-klemme. Flip-flop1 ens 178 Q-klemme genererer et begynnelses-styresignal som tilføres til en inngang til ELLER-porten 172.

Informasjonen i innmatningsregisteret 104 må over-føres til dagskode-registeret 106 på seriemessig måte. Utgangen fra registeret 104 er forbundet med en inngang til en OG-port 180 som styres av begynnelsestilstandssignalet som til-føres fra flip-flop'ens 178 Q-klemme. LAST-signalet tilføres til en inngang til en OG-port 182 og utgangssignalene fra portene 180 og 182 tilføres via en ELLER-port 184 som styrer registeret 104. Utgangssignalet fra OG-porten 180 tilføres gjennom en ELLER-port 188 som er forbundet med inngangen til registeret 106 for fylling av dette.

Forinnstillingsklemmen i registeret 104 er forbundet med utgangen fra en OG-port 190 som er koplet for å motta SWL-signalet. Portens 190 andre klemme er forbundet med registerets 106 forinnstillingsklemme. Dagskode-informasjonen som

i begynnelsen ble innført i innmatningsregisteret 104, kan deretter overføres i serie gjennom portene 180 og 188 til

dagskoderegisteret 106. Samtidig blir informasjonen fra registeret 104 overført gjennom portene 180 og 184 tilbake til inngangen til registeret 104. Så snart en last er innført i registeret 104, vil ytterligere innmatning på denne måte ikke være nødvendig før man kommer til det tidspunkt hvor man ønsker å endre dagskoden når en tangentbordinnført dagskode benyttes.

Dagskoderegisterets 106 klemmer Q14 og Q17 er modul-2-addert ved hjelp av en eksklusiv-ELLER-port 194. Utgangen fra porten 194 er forbundet med en inngang til en port 196 hvis utgang er forbundet med en inngang til porten 188. Registeret 106 kan således koples som en maksimallengde-skiftregistergenerator for drift med koden for dagen. Dagskoderegisterets 106 klemme Q7 er forbundet med en inngang til en OG-port 198

og via en inverter 200 med inngangen til en tre-inngangers OG-port 202.

Registerets 100 klemme Q5 er forbundet med en inngang til en OG-port 204 og gjennom en inverter 206 med en inngang til en port 202. Registerets 102 klemme Q8 er forbundet med inngangen til porten 202 og via en inverter med en inngang til porten 204. Utgangene fra portene 198, 202 og 204 er forbundet med inngangene til en ELLER-port 208, hvis utgang er forbundet med en flip-flop 210 og med inngangen til en eksklusiv-ELLER-port 212.

CORP- og ROM-signalene tilføres gjennom en OG-port 214 til den andre inngang til eksklusiv-ELLER-porten 212.

ROM betegner et leseminne som selektivt kan koples inn i slumpkodegeneratoren for å øke slumpdannelsen i denne dersom dette ønskes. I praksis består leseminnet ROM av. en liten modul som kan plugges inn på baksiden av kappen av sifreringsanordningene på fig. 1. Hver bruker kan finne på en spesiell kode for koding av leseminnet, for å individualisere sifreringsenhetene etter ønske. Flip-flop"ens 210 Q-klemme genererer det slumpmessige NØKKEL-signal, for tilførsel til nøkkelsifreringskret-sen 42 som vist på fig.' 2.

Portene 198, 202, 204 og 208 arbeider som en ikke-lineær kombinasjonslogikk for å generere det kombinerende lo-giske utgangssignal (CLO) som blir den egentlige nøkkel-bit som overføres av flip-flop'en 210. Den ikke-lineære kombinasjonslogikk koples i samsvar med et Karnaugh-diagram som ut-formes slik at det har samme antall enere og nuller tilgjengelige, slik at sannsynligheten i NØKKEL-utgangssignalet vil være lik for en ener og en null. Flip-flop'en 210 hindrer at nøkkelutgangssignalet har for mye støy.

RK-signalet tilføres gjennom en ELLER-port 220 som er forbundet med den forinnstilte klemme i en 3-trinns forinnstilt binærteller 222. Registerets 108 klemmer Q5 og Q7 er forbundet med inngangene til telleren 222 for å sikre at denne teller alltid tilføres minst en null. Telleren 222 genererer et tilfeldig antall trinn mellom de nøkkel-bits som genereres av det på fig. 3 viste system. Dette tilfeldige antall vil være fra 4 til 7 trinn, avhengig av tilstanden for registerets 108 klemmer Q5 og Q7. Tellerens 222 klemmer Ql, Q2 og Q3 er forbundet med en OG-port 226 som detekterer nærvær av et binært syvtall (eller tre digitale enere) i telleren 222.

En port 226 er forbundet med en inverter 228 for styring av en OG-port 230 som også mottar FC-signalet. FC-signalet tilføres også til en inngang til en OG-port 232 hvis utgang er forbundet med en ELLER-port 234. Den andre inngang til porten 232 er forbundet med inngangen til en ELLER-port 236. Portens 230 utgang er forbundet med en inngang til en ELLER-port 238 hvis utgang er forbundet med porten 234. RK-signalene tilføres til inngangene til en OG-port 240 hvis utgang er forbundet med porten 234. Portene 232, 234, 238 og 240 styrer driften av systemklokken i enten tomgangs-, kode-eller begynnelsesmodusene, og tilfører klokkepulser for drift av systemet i de forskjellige modi.

PVT-signalet tilføres til en inngang til en OG-port 250 hvis utgang er forbundet med inngangene til portene 132, 134 og 164. PVT-signalet tilføres også direkte til en inngang til en OG-port 252 og via en inverter 254 til en inngang til porten 236. Begynnelsessignalet tilføres via en inverter 256 til en annen inngang til porten 250.

Registerets 102 utgangsklemmer er over et antall invertere 260 forbundet med inngangene til en OG-port 262. Portens 262 utgangssignal utgjør FSS-signalet som sikrer at ikke mer enn syv nuller i rekkefølge avgis fra registeret 102. IP-signalet tilføres til en OG-port 270 som genererer PD-signalet som utgjør begynnelsesdata for den fjerntliggende sifreringsanordning. En utgang fra registeret 102 og fra flip-flop'en 178 er også forbundet med en inngang til porten 270.

Kodegeneratorens virkemåte skal beskrives i det følgende. Ved den innledende drift av slumpkodegeneratoren innleses dagskoden i innmatningsregisteret 104 på den tidligere beskrevne måte, enten fra fjernskriverens tangentbord gjennom portene 182 og 184, eller ved manøvrering av håndrattbryterne 36. Dersom håndrattbryterne benyttes, tilfører SWL-pulsen fem tegn som hvert består av tre binære bits, til registeret 104 for å utgjøre dagskoden.

I løpet av denne tid arbeider registrene 100 og 102

i tomgangsmodusen som et 15-trinns skiftregister, og sirkule-rer således utgangssignalet fra registeret 100 til inngangen til registeret 102 og utgangssignalet fra registeret 102 til inngangen til registeret 100. I modusen for start av begynnelsesdata bevirker IP-signalet at registrene 100 og 102 slut-ter å arbeide i tomgangsmodus, og den digitale informasjon i registeret 102 tilføres fra registerets 102 klemme Q8 gjennom portene 118, 120 og 122 til registerets 100 inngang. De før-ste 15 bits som således innmates i registeret 100 utgjør de tilfeldige begynnelsesdata. De begynnelsesdata som tilføres til registeret 100 fra registeret 102, styres av PC- og IP-signalene.

I løpet av operasjonen for start av begynnelsesdata blir dessuten dagskoden i registeret 104 seriemessig forskjø-vet inn i registeret 106 gjennom portene 180 og 188. Porten 180 styres av begynnelses- eller P-signalet som tilføres til flip-flop'en 178. Dessuten sirkuleres dagskode-dataene gjennom portene 180 og 184 tilbake til innmatningsregisteret 104 for å eliminere nødvendigheten av ytterligere innmatning inn-

til dagskoden endres.

Det innses således at det foreliggende system automatisk genererer et tilfeldig begynnelsessignal, på grunn av det faktum at registrene 100 og 102 i begynnelsen gjennomløper sin syklus som en maksimallengde 15-trinns skiftregistergenerator under tomgangsmodusen. Når tomgangsmodusen avsluttes, er de resulterende 15 bits i registeret 102 av slumpmessig natur. Når kodegeneratoren arbeider i modusen for innledning av begynnelsesdata (IP), blir begynnelsesdata overført via porten 270 i form av PD-signalet. P3-signalet mottas av en sammenhørende sifreringsanordning som arbeider i modusen for mottagning av begynnelsesdata for å synkronisere driften av de to sifreringsanordninger.

Når slumpkodegeneratoren ifølge fig. 3 arbeider i modusen for mottagelse av begynnelsesdata (RP), utkoples IP-signalet som tilføres til porten 124, og således blir utgangssignalet fra registeret 102 ikke ført tilbake til registeret 100, men tømmes bare ut fra registerets 102 utgang. De begynnelsesdata (PD) som omfatter de 15 digitale begynnelsesbits som overføres fra den fjerntliggende sifreringsanordning, innmates som CG-inngangssignal gjennom portene 116, 120 og 122 for lagring i registrene 100 og 102 som begynnelsesdata. På denne måte blir registrene 100 og 102 i begge sifreringsanordninger tilført identiske begynnelsesdata. Slumpkodegenera-torene i begge sifreringsanordninger begynner således å arbeide med identisk dagskode og identiske begynnelsesdata, og fort-setter deretter å generere identiske slumpmessige, digitale nøkkelstrømmer.

For å sikre at registrene 100 og 102 mates på riktig måte, blir en digital ener påtrykt på registerets 102 klemme Q8. For å oppnå dette, tillates ikke .kodegeneratoren å starte i begynnelsesmodusen før en digital ener befinner seg på registerets 100 klemme 01. Dersom en digital ener befinner seg på registerets 100 klemme Ql etter at registeret har tatt 15 trinn etter mottagelse av begynnelsesinformasjonen, vil registerets 102 klemme Q8 alltid ha verdien én.

Deteksjonen av en digital ener på registerets 100 klemme Ql oppnås ved hjelp av porten 176 og flip-flip'en 178. P-signalet som tilføres porten 178, vil veksle til høy verdi for å åpne porten 176 så snart registerets 100 klemme Ql er tilført en digital ener. Dette vil forårsake at flip-flop'ens 178 J-inngang veksler til høy verdi, og således vil den neste hurtige klokkepuls bevirke at flip-flop'en 178 innkoples. Dermed frembringes PC-signalet på flip-flop'ens 178 Q-klemme, slik at generatoren tillates å gå inn i begynnelsesmodusen. Flip-flop'en 178 forblir på så lenge P-signalet har høy verdi.

For å bringe systemet i begynnelsesmodusen, tilføres PVT-signalet til porten 250, og P-signalet tilføres til porten 176 fra de på fig. 2 viste kretser. Når P-signalet fremkommer, åpnes porten 176 for å fjerne nullstillingssignalet fra flip-flop'en 179. Så snart registerets 100 klemme Ql tilføres en digital ener, åpnes porten 187 for å gi styreinngangssignalet til fli<p->flop'en 178 høy verdi. Den neste hurtige klokkepuls (FC) som tilføres til systemet, kopler inn flip-flop'en 178, for dermed å tillate at systemet aktivt går inn i begynnelsesmodusen .

I løpet av den tid som systemet befinner seg i begynnelsesmodusen, idet flip-flop'en 178 er innkoplet og arbeider i begynnelsesmodusen, hindres FSS-signalet og vil således ikke påvirke dataene i systemet. FSS-signalet tillates å virke bare når systemet egentlig koder data etter at begynnelsestilstanden er fullført.

Dersom det antas at systemet på fig. 3 koder data,

og at den fjerntliggende dekodende sifreringsanordning er blitt riktig synkronisert med begynnelsesdata, begynner begge kodegeneratorer å arbeide for å generere slumpdannede nøkkeldata. Så snart begynnelsesmodusen er avsluttet, blir registeret 106 en 17-trinns skiftregistergenerator, idet den eksklusive ELLER-port 194 kombinerer registerets 106 Q4- og Q17-utgangssignaler oa mater tilbake data gjennom porten 188 til registeret 106 . Registeret 106 virker således som en maksimallengde-skiftregistergenerator gjennom alle kodingsoperasjonene.

Portene 198, 202, 204 og 208 arbeider som en ikke-lineær kombinasjonslogikk for å kombinere de lineære utgangs-data som er frembragt fra registrene 100, 102 og 106 på ikke-lineær måte, for å generere et ikke-lineært slumpdannet signal CLO som tilføres til flip-flop'en 210 for å generere nøkkel-bit-signalene. Som foran bemerket, arbeider den ikke-lineære kombinasjonslogikk i overensstemmelse med et Karnaugh-diagram som er innstilt slik at det har nøyaktig samme antall enere og nuller tilgjengelige, for å gi like sannsynligheter for å oppnå enten en ener eller en null. Denne ikke-lineære kombinasjon av utgangssignaler fra et antall slumpmessig gene-rerte lineære nett tilveiebringer et meget sikkert slumpdannet utgangssignal for systemet.

En viktig side ved oppfinnelsen er at driftstilstan-den for moduskontrollregisteret 108 benyttes til å styre gjen-innstillingen av registrene 100 og 102 og av den 3-trinns binære, forinnstilte teller 222. CLO-utgangssignalet tilføres direkte fra portens 208 utgang gjennom porten 212 til registerets 108 inngang. I noen tilfelle vil det være ønskelig å benytte leseminnet (ROM) for oppnåelse av ytterligere slumpdannelse av inngangssignalet til registeret 108 i samsvar med en modul-2-addisjon ved hjelp av porten 212.

Som foran nevnt, arbeider flip-flop'ene 160 og 162 som minne-flip-flop-kretser for tilstanden for registerets 108 klemmer Q og Q2. Flip-flop'ene 160 og 162 klokkes eller styres i samsvar med RK-signalet. Utgangssignalene fra flip-flop1 ene 160 og 162 svarer således til den sist slumpdannede bit-sekvens som ble generert som NØKKEL-signalet. Utgangssignalene fra flip-flop'ene 160 og 162 benyttes til å styre moduskontrollportene 130 og 136 til å bestemme driftsmodusen for registarene 100 og 102.

De fire mulige driftsmodi for registrene 100 og 102 er blitt beskrevet foran. Utgangssignalene fra flip-flop'ene 160 og 162 former således på slump registrene 100 og 102 som separate skiftregistergeneratorer, som en eneste stor skiftregistergenerator eller som et eneste sirkulerende skiftregis-.ter.. Dette slumpdannende trekk ved systemet virker til å generere en meget sikker tilfeldig^nøkkelstrøm.

Et annet viktig trekk ved oppfinnelsen er at de tilfeldige digitale bits som opptrer på klemmene Q5 og Q7 i registeret tilføres for å styre driften av den 3-trinns binære forinnstilte teller 222. Formålet med telleren 222 er å generere et tilfeldig antall trinn som kodegeneratorsystemet tar mellom genereringen av kodebits. Kodegeneratorsystemet tar med andre ord ikke bare et eneste trinn i hvert register mellom genereringen av nøkkelbits, men vil snarere ta et tilfeldig antall trinn. Dette tilfeldige antall vil gå fra 4 til 7 avhengig av tilstanden for Q5 og Q7 i registeret 108. Antallet tilfeldige trinn kan økes ved å øke størrelsen på telleren 222.

Under drift signaliserer RK-pulsen til kodegeneratorsystemet at den ønsker en ny nøkkelbit. Genereringen av RK-signalet bevirker at telleren 222 i sine tre trinn har innstilt tilstanden for registerets 108 klemmer Q5 og Q7. På tellerens 222 tredje terminal er det alltid innstilt en null for å sikre at dersom de andre to klemmer er innstilt med enere, vil telleren 222 ta minst fire trinn. Etter at RK-signalet har signalisert til systemet at det skal skaffe en nøkkelbit, genererer telleren 222 enten 3, 5, 6 eller 7 pulser. Disse pulser tilføres samtidig til registrene 100, 102, 106 og 108, for å påvirke hvert av registrene til å ta de 4, 5, 6 eller 7 trinn.

Ved drift av telleren 222 tilføres tilfeldige tall til tellerens første to klemmer, mens den tredje klemme holdes på nullnivået. Porten 220 styrer begynnelsestilstanden og RK-signalene inn i telleren 222. Så lenge begynnelsestilstanden eller RK-signaler er til stede, holdes forinnstillingssignalet for telleren på høy verdi for å hindre telleren fra fremflyt-ting. Så snart begynnelsestilstanden eller RK-signalet avsluttes, vil derfor telleren 222 bli forinnstilt med det binære tall som svarer til tilstandene for registerets 108 klemmer Q5 og Q7, og tar automatisk det antall trinn som er' nødvendig for å innføre alle "enere" i telleren 222. Det riktige antall trinn sikres ved det faktum at porten 226 detekterer tilstandene for de tre utganger fra telleren 222.

Når en digital ener befinner seg på hver av tellerens utganger, kopler porten 226 ut porten 230 som da avslutter det hurtige klokkesignal FC. Det hurtige klokkesignal er et høyhas-tighetsklokkesignal som kommer fra styreanordningen på fig. 2. Porten 230 styrer de hurtige klokkepulser inn i telleren 222 for å generere et tilfeldig antall trinn mellom antallet nøkkel-bits .

Når systemet ikke befinner seg i begynenlsestilstan-den eller i kodingsmodusen, bevirker porten 136 at registrene 100 og 102 arbeider i tomgangsmodusen. Dessuten virker signalet for en kort tid i tomgangsmodusen mellom det tidspunkt da systemet innkoples i begynnelsesmodusen og flip-flop'en 178 innkoples for å frembringe slumpdannelse av systemet før for-beredelsen .

Porten 240 åpner for klokkepulsen for drift av system<p>t i begynnelsesmodusen. Porten 238 åpner for klokkepulsen for drift av systemet i kodingsmodusen. Porten 222 åpner for klokkepulsen for drift av systemet i tomgangsmodusen, idet registrene 100 og 102 drives direkte av FC-signalet.

En viktig side ved oppfinnelsen er det faktum at skiftregistrene 100, 102 og 106 arbeider i tilstander som er innbyrdes primiske. Under kodingsoperasjonene som omfatter modusene 1-4, har således skiftregistrene 100, 102 og 106 de forskjellige lengder 6, 7, 15, 16 og 17. Under de forskjellige driftsmodi har registrenes sykluslengder ingen felles divisor og er således primiske. Dette er en tilstand som sikrer maksimal lengde på den nøkkelstrøm som frembringes ved hjelp av de sammensatte skiftregistergeneratorer ifølge o<p>pfinnelsen.

En annen viktig side ved o<p>pfinnelsen er genereringen av FSS-signalet ved hjelp av porten 262 for å sikre at registrene ikke "bryter" på grunn av at de innstilles med bare nuller. Dersom de første syv trinn i registeret 102 blir nuller, vil FSS-signalet ved den neste klokkepuls tvinge en ener inn på inngangen til registeret 102.

Den ikke-lineære kombinasjon av de lineære utgangssignaler som er frembragt fra skiftregistergeneratorene ifølge oppfinnelsen, gir et meget sikkert og slumpartet utgangs-

signal. Bruken av leseminnet (ROM) tilveiebringer fleksible metoder for å øke sikkerheten av det slumpdannede signal. Den slumpartede rekombinasjon av sammenkoplingen og driftsmodusen for registrene 100, 102 og 106 gir meget slumpartet og sikker nøkkelbitgenerering fra systemet. Det slumpartede antall trinn som registrene tar mellom genereringen av nøkkelbits, gir dessuten en ytterligere slumpdannelse av nøkkelutgangssignalene. Dagskoden kan endres på enkel og sikker måte ved bruk av håndrattbryterne, eller den kan innstilles direkte ved hjelp av tangentbordet dersom dette ønskes.

Claims (11)

1. Slumpkodegenerator, omfattende et antall uavhengige sekvenstrinnkretser (100, 102) som fremmates av periodiske klokkesignaler for å generere en strøm av slumpmessig på-

virkede, digitale utgangssignaler, karakterisert ved at den omfatter en anordning (130, 132, 134, 136) for innbyrdes sammenkopling av sekvenstrinnkretsene (100, 102) i et antall forskjellige konfigurasjoner under genereringen av den nevnte strøm av slumpmessig påvirkede, digitale signaler, idet hver konfigurasjon er i stand til å generere slumpmessig påvirkede, digitale signaler, og en anordning (198, 202, 204, 208, 160, 16 2) som kan påvirkes automatisk som svar på de nevnte klokkesignaler under genereringen av den nevnte strøm, for å kontrollere anordningen (130, 132, 134, 136) for innbyrdes sammenkopling på en slik måte at sammenkoplingen av sekvenstrinnkretsene (100, 102) varieres på slumpmessig måte hver gang et forutbestemt antall av de nevnte klokkesignaler mottas.

2. Slumpkodegenerator ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter et antall uavhengige sekvenstrinnkretser (100, 102) som i en første driftsmodus er i stand til å generere et i hovedsaken slumpmessig påvirket, digitalt signal, idet hver av kretsenes (100, 102) syklusperioder er innbyrdes primiske, en anordning (130, 132, 134, 136) for å kople minst to av sekvenstrinnkretsene som et skiftregister (100, 102) med maksimal lengde for generering av digitale signaler i en andre driftsmodus, og ikke-lineære kombinasjonskretser (198, 202, 204, 208) for mottagelse og kombinasjon av de digitale signaler i hver av de to driftsmoduser for generering av en slumpmessig påvirket, digital nøkkelstrøm.

3. Slumpkodegenerator ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter en anordning (108, 222) som kan påvirkes som svar på utvalgte deler av de slumpmessig påvirkede, digitale signaler, for slumpmessig styring av antall sekvenstrinn som tas av de uavhengige sekvenstrinnkretser (100, 102) mellom genereringen av etterfølgende, suksessive digitale signaler.

4. Slumpkodegenerator ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter en slumpmessig begynnelses-generator (44) omfattende en syklisk virksom sekvenstrinnkrets (100, 102) som genererer digitale bits under en tomgangsmodus, en anordning (124) for avslutning av trinnkretsens generering og en anordning (270) for generering av begynnelsesdata som svarer til digitale bits som er lagret i sekvenstrinnkretsene (100, 102). etter avslutning av den nevnte generering.

5. Slumpkodegenerator ifølge krav 1, karakterisert ved at sekvenstrinnkretsene omfatter skiftregistre (100, 102) som hver har forskjellig syklusperiode.

6. Slumpkodegenerator ifølge krav 2, karakterisert ved at den omfatter et leseminne (270) som er i stand til å generere et elektrisk signal for kombinasjon med den nevnte nøkkelstrøm som genereres av de ikke-lineære kombinasjonskretser (198, 202, 204, 208) for å tilveiebringe en mer slumpmessig påvirket, digital nøkkel-strøm .

7. Slumpkodegenerator ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter håndrattbrytere (36) for innmatning av en dagskode i sekvenstrinnkretsene (100, 102) .

8. Slumpkodegenerator ifølge krav 1, karakterisert ved at sekvenstrinnkretsene omfatter registre (100, 102) som er i stand til å koples som skiftregister-generatorer.

9. Slumpkodegenerator ifølge krav 1, karakterisert ved at sekvenstrinnkretsene omfatter registre (100, 102) som ér i stand til å koples i en sirkulerende modus.

10. Slumpkodegenerator ifølge krav 3, karakterisert ved at den nevnte styreanordning omfatter en binærteller (108) som drives ved hjelp av et slumpmessig, digitalt signal.

11. Slumpkodegenerator ifølge krav 4, karakterisert ved at den omfatter en anordning (176 - 178) for å hindre at alle digitale nuller lagres som begynnelsesdata .