DE1512617B1

DE1512617B1 - Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Impulscodes aus einem eintreffenden Impulszug

Info

Publication number: DE1512617B1
Application number: DE19671512617
Authority: DE
Inventors: Erik Harald Bohman
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1967-06-26
Filing date: 1967-06-27
Publication date: 1969-10-23
Also published as: NL6709489A; US3691472A; GB1190809A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung in der Einheit R leitet. In der Einheit R wird der zur Erzeugung eines Impulscodes aus einem ein- Impulszug in einen binären Impulscode umgewandelt, treffenden Impulszug, der aus als Pseudo-Zufalls- in dem die Impulse als Pseudo-Zufallszahlen erzählen erscheinenden Impulsen besteht und zum scheinen. Der erhaltene Impulscode wird aus der Chiffrieren von in Zahlenform vorliegenden Infor- 5 Einheit R am Ausgang F empfangen. Die Einheiten mationen benutzt wird, mittels einer Anzahl von B, C, und D ermöglichen, daß gewisse in der Ein-Verschieberegistern, deren Eingänge zum Verschie- heiti? enthaltene Verschieberegister im voraus in ben von deren Inhalt mit einer gemeinsamen Impuls- gewünschte Stellen eingesetzt werden können. Es ist quelle in Verbindung stehen, der Ausgang der letzten infolgedessen möglich, in die Einheit R einen Stufe jedes einzelnen Registers gleichzeitig auch des- io »Schlüssel« einzubauen. Der von F erhaltene Impulssen Ausgang bildet und mit der jeweils ersten Stufe code wird der Einheit K zugeführt, der ferner von S verbunden ist. aus die in Zahlen umgewandelte Information zuge-

Das Chiffrieren eines binären Impulszuges erfolgt führt wird. In der Einheit K werden die von F und S üblicherweise durch Addition eines sogenannten ankommenden Impulszüge addiert, wobei das Resul-Pseudo-Zufallszahlen-Impulszuges modulo 2 zum Im- 15 tat am Ausgang U erhalten wird. Die F i g. 5 zeigt pulszug am Sender. Dem so gewonnenen chiffrierten Beispiele von Impulsformen, die in den verschie-Impulszug wird zur Rückgewinnung des Ursprung- denen Punkten der Einrichtung nach der F i g. 1 auflichen Impulszuges am Empfänger dann wieder der treten. Die Zeile A zeigt die aus dem Impulsgenegleiche Pseudo-Zufallszahlen-Impulszug modulo 2 rator G ankommenden Impulse, die bei dem darwie senderseitig zu addiert. ao gestellten Beispiel aus »Einern« bestehen. Die

Um das Dechiffrieren für Außenstehende unmög- Zeile F zeigt, in welcher Weise dieser Impulszug in lieh zu machen, wurde dabei die Wiederholungs- der Einheit R in einen Impulscode umgewandelt periode des Pseudo - Zufallszahlen - Impulszuges worden ist, der aus »Einern« und »Nullen« besteht, wesentlich länger gewählt als der Zeitraum des zu Die Zeile S zeigt ein Beispiel für eine in Zahlenform chiffrierenden Impulszuges. Mit Erfolg wurden hier- 25 vorliegende Information, die mit Hilfe des Code für Schieberegister (Ringzähler) angewendet. aus R chiffriert worden ist. Schließlich zeigt die

Die bekannten Schaltungsanordnungen waren nun Zeile U das Ergebnis, das erhalten wird, wenn die aber recht aufwendig und nicht frei von Schritt- Impulsreihen auf der Zeile F und 5 addierte modulo 2 schaltungen. Die Erfindung hat es sich deshalb zur sind. Die Impulsreihen auf der Zeile U werden dann Aufgabe gestellt, eine vollelektronische Lösung für 30 durch ein Übertragungsmedium ausgesendet. Soll im derartige Chiffrierzwecke unter Benutzung einer Empfänger die ursprüngliche Information aus der Kette zu bringen. Der Vorteil der Lösung liegt in Impulsreihe in Übereinstimmung mit der Zeile U dem geringeren Aufwand. zurückgewonnen werden, so müssen die Reihen U

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, und F modulo 2 addiert werden.

daß eine offene Kette aus wechselweise UND-Schal- 35 Die F i g. 2 zeigt den Aufbau der Einheit R, mit tungen und Exklusiv-ODER-Schaltungen dergestalt der ein ankommender Impulszug in einen binären gebildet ist, daß der Ausgang jeder Schaltung mit Impulscode umgewandelt wird, in dem die Impulse Ausnahme der letzten den gemeinsamen Ausgang als Pseudo-Zufallszahlen erscheinen. Die Einheit für Schaltung und zugehöriges Register bildet, der weist eine Kette von miteinander abwechselnden mit dem einen Eingang der folgenden Schaltung der 40 UND-Schaltungen O 2 bis 0 9 und Exklusiv-ODER-Kette verbunden ist, während der andere Eingang Schaltungen IEl bis IE8 auf, sowie einen zur Kette jeder Schaltung mit dem Ausgang eines Verschiebe- parallelen Zweig, der aus einer UND-Schaltung 01 registers verbunden ist, ausgenommen die erste und einer Negationsschaltung/ besteht. Die Schal-Schaltung, deren beide Eingänge an Ausgängen ge- tungen sind so miteinander verbunden, daß der Austrennter Verschieberegister liegen. 45 gang aus der Schaltung O(k+1) zu einem ersten

Die Erfindung wird nunmehr ausführlich be- Eingang der Schaltung IEk geleitet wird, wobei schrieben. In den Zeichnungen ist die k = 1, 2 ... η ist. Weiterhin wird der Ausgang aus

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zum IEk zu einem ersten Eingang von O {k+2) geleitet, Chiffrieren einer in Zahlenform vorliegenden Infor- wobei k — 1, 2... (n—l) ist, während der Ausgang mation, 50 aus IE (n— 1) zu einem Eingang des Negations-

Fig. 2 eine Darstellung desjenigen Teiles der kreises/ und zu einem ersten Eingang von O(n+1) Schaltung, der nach der Erfindung einen ankommen- geleitet wird. Der Ausgang aus der Negationsschalden Impulszug in einen binären Impulscode um- tang/ wird zu einem zweiten Eingang von Ol gewandelt, in dem die Impulse als Pseudo-Zufallszahlen leitet, deren Ausgang zu einem zweiten Eingang von erscheinen, 55 IEn geleitet wird. Bei dem dargestellten Beispiel

F i g. 3 eine Darstellung der Einrichtung, die zum ist η = 8.

Erzeugen eines »Schlüssels« in der Chiffrierungs- Die Einrichtung weist ferner drei Gruppen von

einrichtung dient, Verschieberegistern auf, von denen jedes Register

Fig. 4a, 4b eine Darstellung der Arbeitsweise der aus einer Anzahl von bistabilen Schaltungen besteht, beiden Arten von Verschieberegistern in der Schal- 60 Die erste Gruppe umfaßt die Verschieberegister Xl tung nach der F i g. 2, bis X 8, die zweite Gruppe die Verschieberegister Yl

Fig. 5 eine Darstellung der Form derjenigen Im- bis Yl und die dritte Gruppe die Verschieberegister pulszüge, die in verschiedenen Teilen der Schaltung Zl bis Z 2. Der Eingang für alle Register wird zum nach der F i g. 1 auftreten. Eingang A der Einheit R geleitet. Der Ausgang aus

Die Fig. 1 stellt das Blockschaltbild einer Ein- 65 jedem X-Register wird zum Eingang des betreffenden richtung zum Chiffrieren von in Zahlenform umge- Registers und zu einer UND-Schaltung in der Kette wandelten Informationen dar. Es ist ein Impuls- geleitet. Der Ausgang aus dem Register Xl wird generator G vorgesehen, der einen Impulszug zu A dann zu einem ersten Eingang der UND-Schaltung

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Ol geleitet, während der Ausgang aus dem Register tung erfolgen kann, bevor der Inhalt des Registers

Xk zu einem zweiten Eingang der Und-Schaltung O k verschoben wird.

geleitet wird, wobei k=2,3...n ist. In jedem Die Fig. 4 b zeigt die Vorgänge im Register. In F-Register sind zwei bestimmte bistabile Schaltungen der Spalte T sind die Zeitpunkte angeführt, in der mit einem zusätzlichen Exklusiv-ODER-Kreis/£11 5 Spaltet der Zustand des Einganges Λ der Einheit, bis /£17 verbunden, dessen Ausgang mit dem Aus- in der Spalte α der Zustand des Einganges des Regigang des betreffenden Registers verbunden ist, der sters, der mit der Schaltung IE verbunden ist, und in seinerseits mit dem Eingang des Registers und mit den Spalten 1 bis 6 ist der Zustand der betreffenden einem Eingang einer Exklusiv-ODER-Schaltung ver- bistabilen Schaltungen des Registers angeführt. Im bunden ist. Die Register Y sind mit den Exklusiv- io Zeitpunkt iO befindet sich das Register in dem ange-ODER-Schaltungen zo verbunden, daß der Ausgang nommenen Anfangszustand. Im Zeitpunkt ti ist der aus dem Register Yk zu einem zweiten Eingang der erste Impuls eingetroffen, und die Abtastung ist er-Exklusiv-ODER-Schaltung/EA: geleitet wird, wobei folgt. Im Zeitpunkt;2 ist der Inhalt des Registers k— 1, 2 ...(«—1) ist. Im Register Zl sind zwei um eine Stelle nach rechts verschoben worden. Im bestimmte bistabile Schaltungen mit einer weiteren 15 Zeitpunkt i3 wurde der nächste Impuls des Impuls-Exklusiv-ODER-Schaltung IE 21 verbunden, deren zuges empfangen und die Abtastung durchgeführt. Ausgang mit dem Eingang des RegistersZl und mit Im Zeitpunkt?4 wurde der Inhalt des Registers einem zweiten Eingang der UND-Schaltung 01 ver- nochmals um eine Stelle nach rechts verschoben. Bei bunden ist. Im Register Z2 sind zwei Paare von dem beschriebenen Beispiel wird die bistabile Schalbistabilen Schaltungen mit weiteren Exklusiv-ODER- ao tung 1 im Register in Verbindung mit der Verschie-Schaltungen/E22 und IE23 verbunden. Die Aus- bung immer in den Betriebszustand »0« versetzt, gänge dieser Schaltungen sind ihrerseits mit einer Die Wirkungsweise der Register Z entspricht der weiteren zusätzlichen Exklusiv-ODER-Schaltung Wirkungsweise der Register Y, wie beschrieben. Auf /£24 verbunden, deren Ausgang mit dem Eingang Grund dieses Aufbaus der Y- und Z-Register wird des Registers Z2 sowie mit einem zweiten Eingang 25 erreicht, daß die Register Impulse abgeben nach der UND-Schaltung O 9 in der genannten Kette ver- einer sogenannten Höchstlängenfolge, d.h. eine bunden ist. Folge von »Nullen« und »Einem« mit einer größten

In den X-Registern ist die Anzahl der bistabilen Periodenlänge nach der Theorie primitiver Polynome

Schaltungen so gewählt, daß für das Register Xk die durch ein Galois-Feld, d. h. die Länge der Periode

Anzahl der bistabilen Schaltungen ρ (k +1) ist, wobei 30 ist (2^r~¹—1), wobei r die Anzahl der Stellen im Ver-

pl, p2...pn »«« verschiedene Primzahlen dar- schieberegister ist.

stellen. In den RegisternZl bis X8 sind 6, 8, 12, Die Fig. 4a zeigt ferner eine Möglichkeit, ge-14, 18, 20, 24 bzw. 30 bistabile Schaltungen vor- wisse bistabile Schaltungen im Register vorher eingesehen. Gelangt bei einem X-Register ein Impuls stellen zu können. Mit Hilfe eines Impulses am Einzum Eingang des Registers, so hat dies zur Folge, 35 gang von B aus können alle bistabilen Schaltungen im daß der Inhalt der letzten bistabilen Schaltung des Register auf »Eins« vorher eingestellt, d. h. in den Registers zum Ausgang des Registers sowie zur ersten betreffenden Betriebszustand versetzt werden. Mit bistabilen Schaltung im Register geleitet wird. Da- Hilfe eines Impulses am Eingang von C aus können nach wird das Register um eine Stufe nach rechts alle bistabilen Schaltungen mit Ausnahme der beiden verschoben. 40 ersten Schaltungen auf »Null« eingestellt, d. h. in

Die Wirkungsweise des Registers Y gleicht der des den entsprechenden Betriebszustand versetzt werden. Registers Z. In den Registern Y wird der Betriebs- Auf diese Weise kann daher in die Chiffrierungszustand derjenigen bistabilen Schaltungen, die mit anordnung ein »Schlüssel« eingeschaltet werden, der zusätzlichen Exklusiv-ODER-Schaltung verbun- Diese Möglichkeit ist in der Fig. 3 ausführlicher den sind, jedesmal abgetastet, wenn ein Impuls zum 45 dargestellt. Die F i g. 3 zeigt den Impulsgenerator G, Eingang des Registers gelangt. Die Fig. 4a und 4b die ImpulsquellenB und C, den KlemmenblockD zeigen die Wirkungsweise eines 7-Registers. Die und die in der Einheit R enthaltenen Register Xl, Fig. 4a zeigt das Register Yl, bei dem zwei seiner X2 und Yl. Alle bistabilen Schaltungen stehen mit bistabilen Schaltungen 4 und 6 mit einer zusätzlichen der Impulsquelle B in Verbindung, mit deren Hilfe Exklusiv-ODER-Schaltung /£11 verbunden sind. 50 alle bistabilen Schaltungen in den Betriebszustand Das Register Fl enthält insgesamt sechs bistabile »1« versetzt werden können. In jedem Register sind Schaltungen. Zwischen den Eingang des Registers ferner alle bistabilen Schaltungen mit Ausnahme der und den Eingang A der Anordnung ist ein Verzöge- ersten beiden Schaltungen mit einem Klemmenblock rungsglied// geschaltet. Der Eingang^ der Ein- verbunden, der mit Kontaktmitteln ausgestattet ist, heiti? ist mit der Exklusiv-ODER-Schaltung IEU 55 die dem betreffenden Register entsprechen. In diesem direkt verbunden. Der Ausgang der Schaltung/£11 Klemmenblock können örtliche Verbindungen hersteht mit der ersten bistabilen Schaltung im Register gestellt werden, wie in der F i g. 3 durch die Verbin- und mit dem Ausgang« in Verbindung. Wird der düngen in der Einheit/) dargestellt. Diese Einheit Impuls dem Register bei A zugeführt, so wird zuerst steht ihrerseits mit der Impulsquelle C in Verbindung, der Zustand der Stellen 4 und 6 im Register ermittelt. 60 Es ist daher möglich, von dieser Impulsquelle aus Die empfangenen Impulse werden zur Schaltung/£11 bestimmte bistabile Schaltungen in jedem Register geleitet, und das Ergebnis wird zum Ausgang α und mit Hilfe der im Klemmenblock hergestellten Verzugleich zur bistabilen Schaltung 1 im Register ge- bindungen in den Betriebszustand »Null« zu verleitet. Erst dann werden alle Stellen im Register um setzen. Die ersten beiden bistabilen Schaltungen in eine Stelle nach rechts verschoben. Das Verzöge- 65 jedem Register können nicht in den Betriebszustand rungsglied H ist deswegen vorgesehen, damit die »Null« versetzt werden, um sicherzugehen, daß zu Abtastung der bistabilen Schaltungen und die Zu- Beginn der Arbeitsfolge alle Register einen Inhalt führung des Ergebnisses zur Exklusiv-ODER-Schal- aufweisen, der von »Null« verschieden ist. Ein Re-

gister, das zu Beginn der Arbeitsfolge den Inhalt »Null« aufweist, wird nämlich während der Zuführung des Impulszuges nicht verändert, welcher Umstand nicht zweckdienlich wäre. Vor der Zuführung des Impulszuges werden alle bistabilen Schaltungen in allen Registern mit Hilfe eines Impulses aus der Impulsquelle B in den Betriebszustand »Eins« versetzt, während bestimmte bistabile Schaltungen mit Hilfe eines Impulses aus der Impulsquelle C in den Betriebszustand »Null« versetzt werden. Danach kann der Impulszug aus dem Generator G zugeführt werden.

Nachstehend wird die Anzahl der Register pro Gruppe, der bistabilen Schaltungen pro Register und der mit den zusätzlichen Exklusiv-ODER-Schaltungen in Verbindung stehenden bistabilen Schaltungen angegeben, die bei einer Ausführung der Einheit R nach der F i g. 2 vorgesehen waren:

Art und Anzahl der	Register	Anzahl der bistabilen	Bistabile Schaltungen vprhnnden mit
Register	Nr.	Schaltungen	V Gl V LIiIUCH HH l> /^-Schaltungen
X	1	6
(8)	2	8
	3	12
	4	14
	5	18
	6	20
	7	24
	8	30
Y	1	6	4, 6
(?)	2	8	7, 8
	3	10	6,10
	4	11	8,11
	5	12	10,12
	6	16	15,16
	7	18	15,18
Z	1	21	18,21
(2)	2	32	27, 29, 30,32

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Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Impulscodes aus einem eintreffenden Impulszug, der aus als Pseudo-Zufallszahlen erscheinenden Impulsen besteht und zum Chiffrieren von in Zahlenform vorliegenden Informationen benutzt wird, mittels einer Anzahl von Verschieberegistern, deren Eingänge zum Verschieben von deren Inhalt mit einer gemeinsamen Impulsquelle in Verbindung stehen, der Ausgang der letzten Stufe jedes einzelnen Registers gleichzeitig auch dessen Ausgang bildet und mit der jeweils ersten Stufe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine offene Kette aus wechselweise UND-Schaltungen (02 bis O 9) und Exklusiv-ODER-Schaltungen (IEl bis IE8) dergestalt gebildet ist, daß der Ausgang jeder Schaltung mit Ausnahme der letzten den gemeinsamen Ausgang für Schaltung und zugehöriges Register (X3 bis X8, Yl bis Γ7) bildet, der mit dem einen Eingang der folgenden Schaltung der Kette verbunden ist, während der andere Eingang jeder Schaltung mit dem Ausgang eines Verschieberegisters verbunden ist, ausgenommen die erste Schaltung, deren beide Eingänge an Ausgängen getrennter Verschieberegister (Xl, X 2) liegen (Fig. 2).

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang einer Anzahl von Verschieberegistern aus dem Ausgang einer Exklusiv-ODER-Schaltung besteht, deren Eingänge mit mindestens zwei Stufen im Verschieberegister verbunden sind, daß die genannten Stufen im Verschieberegister so gewählt sind, daß am Ausgang eine Folge von »Nullen« und »Einem« mit einer Periode größter Länge nach der Theorie einfacher Polynome in einem Galois-Feld erhalten wird, woraus folgt, daß die Länge der Periode gleich (2^r~ ^J—1) ist, wobei r gleich der Anzahl der Stufen im Verschieberegister ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Eingang der letzten Exklusiv-ODER-Schaltung (IE 8) in der offenen Kette mit dem Ausgang einer UND-Schaltung (01) verbunden ist, von der ein Eingang mit dem Ausgang eines Verschieberegisters (Zl) verbunden ist, während deren zweiter Eingang über eine Negationsschaltung (/) mit dem Ausgang der vorletzten Exklusiv-ODER-Schaltung (/£7) verbunden ist (Fig.2).

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge gewisser Stufen in den Registern mit Kontaktmitteln in einem Kontaktfeld verbunden sind, mit deren Hilfe gewünschten Stufen Umschaltimpulse zugeführt werden können, so daß die genannten gewissen Stufen in den Registern in einen bestimmten Betriebszustand versetzt werden können, bevor der Impulszug zugeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen