DE2451711B2

DE2451711B2 - Verfahren zum erzeugen zufallsaehnlicher binaerzeichenfolgen

Info

Publication number: DE2451711B2
Application number: DE19742451711
Authority: DE
Inventors: Ekkehard 7150 Backnang Glitz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1974-10-31
Filing date: 1974-10-31
Publication date: 1976-10-07
Also published as: CH604439A5; US4032763A; NL7512813A; NL181245C; GB1517170A; FR2290090B1; BE834839A; DE2451711A1; FR2290090A1; IT1043579B; NO753376L; CA1030270A; NL181245B; NO141294B; NO141294C

Description

Zufallsähnliche Binärzeichenfolgen werden in der neuzeitlichen Informationstechnik für vielfältige Zwek ke verwendet; 1. B. als Rauschsignale, als Prüfsignale für Übertragungsstrecken, als Schlüsseltext zur Verschlüsselung von Informationen.

Für die letztgenannten Anwendungsfälle werden zufallsähnliche Binärzeichenfolgen extrem langer Periode gefordert, die sich mit Hilfe eines Programms gleichzeitig, also phasenstarr am Sende- und am Empfangsort bilden lassen. Die Bildungsgesetze für diese Folgen müssen derart komplex sein, daß auch bei

Empfang und Auswertung einer noch so langen Bitfolge mit Hilfe moderner Rechenanlagen die Fortsetzung der betrachteten Bitfolge nicht vorhersehbar wird

Bekannt sind Verfahren und Schaltungen zum Erzeugen zufallsähnlicher Binärzeichanfolgen unter Verwendung von Binärzählern oder von rückgekoppelten Schieberegistern. Genügend lange Perioden könren dabei mit geringem Aufwand durch geeignete Verknüpfung der Sign«¹« aus mehreren Zählern oder Schieberegister gewonnen werden, wenn die Perioden der von dem einzelnen Zähler bzw. Schieberegister gelieferten Impulsfolgen untereinander teilerfremd sind. Dabei ergibt sich nach der Verknüpfung eine gesamte Periodenlänge gleich dem Produkt der Längen der Perioden oder von der den einzelnen Zählern bzw. Schieberegistern gelieferten Teilimpulsfolgen. Die Penodenlänge wird üblicherweise durch die Anzahl der Binärstellen innerhalb einer Periode angegeben.

Durch mehr oder weniger komplexe Verknüpfungsschaltungen entsteht aus den Teilimpulsfolgen eine Gesamtimpulsfolge mit zufallsähnlichen Eigenschaften. Mit Hilfe statistischer Testverfahren sind bestimmte Eigenschaften einer zufailsähnlichen Impulsfolge feststellbar und damit auch der Grad der Annäherung einer solchen Impulsfolge an den ledealfall des echten Zufalles meßbar.

Es wurde mehrfach, z. B. in der DT-OS 23 41 627, in der GB-PS 1155 546 und in der US-PS 35 15 805, vorgeschlagen, zum Verschlüsseln von Daten, also von Impulsfolgen sogenannte »scrambler« zu verwenden, worunter in diesem besonderen Fall linear rückgekoppelte Schieberegister verstanden werden, durch die der zu verschlüsselnde oder der zu entschlüsselnde Text geschoben wird. Mit einer ebenso wie auf der Sendeseite aufgebauten Schieberegisteranordnung kann auf der Empfangsseite die Verschlüsselung wieder rückgängig gemacht werden. Eine solche Anordnung ist für einen höheren Grad der Verschlüsselung nicht geeignet, da bei Verwendung eines /V-stelligen Schieberegisters schon aus 2 N aufgenommenen Bits die Länge und Schaltung des rückgekoppelten Schieberegisters errechnet und damit der Schlüssel gelöst werden kann.

In der DT-AS 15 37 062 ist ein Schlüsselgenerator beschrieben, in dem »scrambler«, hierin treffend mit »Verschieberegisturwandler« übersetzt, zur Verbesserung von zufallsähnlichen »primären« Impulsfolgen durch deren Umwandlung in »Sekundärfolgen« verwendet werden. Dabei wird der durch die Rückkopplungsschleife ursprünglich vorgegebene Funktionsablauf des Schieberegisters durch die diesem zugeführt^ primäre Impulsfolge störend beeinflußt, so daß das Schieberegister eine neue, die Sekundärfolge mit längerer Periode abgibt. Nachteilig bei dieser Anordnung ist, daß die dadurch erreichte Verbesserung systematisch durch die Nachbildung der Schieberegisteranordnung wieder rückgängig gemacht werden kann, so daß die das Brechen des Schlüssels ermöglichenden Eigenschaften der Primärfolge wieder erkennbar werden.

In der DT-AS 12 57 843 ist ebenfalls ein Schlüsselgenerator beschrieben, in dem ein oder mehrere in sich zu einem Ring geschlossene Schieberegister vorgesehen und deren einzelne Stufen über sogenannte Mischer verbunden sind. In diese Mischer werden abhängig von verschiedenen Zustandskriterien Signale von Abgriffen einer binären Zählkette eingespeist. Durch eine lange Zählkette und durch ein langes Schieberegister sollen eine lange Periode und ein zufallsähnliches Verhalten der im Schieberegister umlaufenden Folge erreicht werden. Die Signale an den Abgriffen einer Zählkette sind jedoch nicht unabhängig voneinander und es werden daher innerhalb der Gesamtperiode mehr oder weniger viele Unterperioden auftreten, so daß das Ergebnis nicht mehr die geforderte Zufallsähnlichkeit hat

Die eingangs kurz genannten Forderungen für zufallsähnliche Binärzeichenfolgen, die Verfahren und Anordnungen zu ihrer Erzeugung, nämlich:

a) Lange Periode, z. B. > 10³⁰ bit,

b) statistisches, d. h. dem echten Zufall nahekommendes Testverhalten,

c) eine Vielzahl von Einstellmöglichkeiten durch Programme,

d) komplexe Bildungsgesetze,

e) Wiederholbarkeit,

f) hohe Arbeitsgeschwindigkeit

g) Möglichkeit zum Verwirklichen mit wirtschaftlich tragbarem Aufwand,

können in ihrer Gesamtheit von keinem der vorbekannten Lösungsvorschläge in ausreichend sicherem Maße erfüllt werden.

Es bestand daher die Aufgabe, ein die genannten Forderungen erfüllendes Verfahren anzugeben.

Das diese Aufgabe lösende, erfindungsgemäße Verfahren zum Erzeugen zufallsähnliche! Binärzeichenfolgen mit langer Periode unter Verwendung zumindest eines rückgekoppelten Schieberegisters, dessen durch die Rückkopplung ursprünglich vorgegebener Funktionsablauf durch eine diesen störende, dem Schieberegister zugeführte Binärzeichenfolge beeinflußt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine von mehreren verschiedenen Binärzeichenfolgen über gesteuerte Zuordner störend zumindest einem Eingang jedes Schieberegisters zugeführt wird, daß die Zuordner durch Zeichen eines Einstellprogramms und/oder durch aus im Verlaufe des Verfahrens entstandene Binärzeichenfolgen abgeleitete Steuersignale steuerbar sind und daß die Ausgangssignale des bzw. mehrerer Schieberegister^), bei mehr als einem Schieberegisterausgang verknüpft durch eine Verknüpfungsschaltung, die zufallsähnliche Binärzeichenfolge mit langer Periode bilden.

Die weitere Erläuterung des Verfahrens wird durch beispielhafte schematische Zeichnungen erleichtert. Dabei zeigt die

Fig. 1 ein Beispiel für eine vollständige Anordnung zum Erzeugen einer Binärzeichenfolge der beschriebenen Art, die

Fig.2 bis 5 weitere Anordnungsmöglichkeiten und ausführlichere Darstellungen von Teilen einer vollständigen Anordnung im Rahmen des beschriebenen Verfahrens,

F i g. 6 Schaltungsmöglichkeiten von für das Verfahren verwendbaren Zuordnern und

Fig. 7 Schaltungsmöglichkeiten von für das Verfahren verwendbaren Verknüpfungsschaltungen.

¹Ti Hinblick auf eine möglichst einfache Darstellung sind bestimmte, allgemein anwendbare Einzelheiten nur in einem Teil der Zeichnungen enthalten.

Die Fig. 1 zeigt eine beispielhafte vollständige Anordnung zum Durchführen des beschriebenen Verfahrens mit Wirkungsrichtung von oben nach unten und unterteilt in durch strichpunktierte Rahmen zusammengefaßte Wirkungsgruppen. Die erste Gruppe Störfoigengenerator SFG enthält eine Reihe von Teilfolge-Generatüren TFi ... TFn, die zweite Gruppe eine erste

Zuordnerschaltung ZSl, deren Aufbaumöglichkeiten ebenso wie die der zweiten Zuordnungsschaltung ZS 2 in der vierten Wirkungsgruppe in Verbindung mit der F i g. 6 beschrieben werden. Die dritte Wirkungsgruppe enthält eine erste Gruppe von Schieberegistern SRG 1 mit im gezeigten Beispiel vier rückgekoppelten Schieberegistern SÄ 1 ... SÄ4, die fünfte Wirkungsgruppe eine zweite Gruppe von Schieberegistern SÄG 2 mit im gezeigten Beispiel zwei rückgekoppelten Schieberegistern SÄ 5, SÄ 6. Die sechste Wirkungsgruppe enthält zumindest eine Verknüpfungsschaltung.

Die Teilfolge-Generatoren und die Schieberegister sind in nicht dargestellter Weise getaktet.

Jede der genannten Wirkungsgruppen ist steuerbar durch Programmzeichen ρ und/oder Steuersignale s. Dabei sollen unter Programmzeichen solche Zeichen verstanden werden, die eine bestimmte Dauer, zum Beispiel während des Übertragens einer Nachricht, gleich bleiben, während Steuersignale solche sein sollen, die wie beispielhaft an verschiedenen Schieberegistern SÄ 1 ... SÄ6 angedeutet, an bestimmten Punkten der Anordnung abgenommen werden und die sich von Takt zu Takt ändern können. In den Figuren werden für die im Aufbau zwar unterschiedlichen, jedoch untereinander austauschbaren Zeichen nur einheitlich die Bezeichnungen ρ bzw. s ohne weitere Unterscheidung angewandt.

Steuerbar sind in den Teilfolge-Generatoren und in den Schieberegistern die Dauer der von diesen ohne störende Beeinflussung gelieferten Perioden, die jeweils zu verwendenden Abgriffe und die Rückkopplung, und in den Zuordnerschaltungen die wechselnde Zuordnung der einzelnen Eingänge zu den Ausgängen. In den Verknüpfungsschaltungen kann die Art der Verknüpfung gesteuert werden, oder es können die Programm- und/oder Steuerzeichen in die Verknüpfung einbezogen werden.

Die in den F i g. 3 und 6 gezeigte Steuerlogik SL kann beispielsweise verschiedene ihr zugeführte Steuersignale 5, zum Beispiel abhängig von Programmzeichen, bestimmten Punkten der einzelnen Wirkungsgruppen zuordnen, dient jedoch in erster Linie dazu, bestimmte Verbindungen auszuschließen oder zu sperren. Sie verhindert beispielsweise in den Zuordnerschaltur.gen, daß gleichzeitig zwei Ausgänge mit demselben Eingang verbunden werden. Die Steuerlogiken SZ. werden im nachfolgenden im allgemeinen nicht mehr genannt.

Die Teilerfolge-Generatoren TFl ... TFn des Störfolgengenerators SFG können Binärzähler oder rückgekoppelte Schieberegister sein.

Bei Binärzählern ist jeweils deren Zählperiode und damit deren Periodenlänge durch Einstellen einer Zählerendadresse steuerbar. Für jeden der Teilfolge-Generatoren werden unterschiedliche Zählerendadressen, und zwar entweder Primzahlen oder Produkte von Primzahlen eingestellt Die Fig.2 zeigt in vereinfachter Darstellung den Aufbau eines als Teilfol ge-Generators geeigneten, an sich grundsätzlich bekannten Sinärzählers, bestehend aus beispielhaft drei untereinander über logische Schaltungen Li ... L3 v^rnunder.c binäre Kmqs;üicn Ki .■ *■' X ■ i~»e Kippstufen werden durch einen Takt T gemeinsam getaktet Die logischen Schaltungen erhalten Eingangssignale von der vorhergehenden Kippschaltung und von anderen Stufen desselben Teilfolge-Generators, ferner durch zumindest ein Programmzeichen ρ und/oder durch zumindest ein von einer nachfolgenden Wir kungsgruppe oder von einem weiteren Teilfolge-Generator derselben Wirkungsgruppe geliefertes Steuer zeichen s. Das Ausgangssignal jeder logischen Schal tung steuert die nachfolgende Kippstufe.

Fünfstufige Binärzähler mit steuerbarer Zählerend adresse erlauben das Bilden von Impulsfolgen mi Periodenlängen entsprechend den Primzahlen 3; 5; 7 11; 13; 17; 19; 23; 29 und 31 und den Produkten vor Primzahlen 15 und 21. Jeder Zählerstufe können zwe zueinander inverse Binärzeichenfolgen SSF entnom

ίο men werden. Es können also die fünfstufigen Zähler mi den eingestellten Zählerendadressen 17; 19; 21; 23; 2i oder 31 je zehn verschiedene Binärzeichenfolgen lieferr und aus fünf fünfstufigen Zählern mit je einer dei genannten Endadressen sind — ohne Berücksichtigung der durch Steuersignale möglichen Abänderungen dei Folgen — insgesamt 50 verschiedene Binärzeichen folgen abnehmbar.

Ein als Teilfolge-Generator ebenfalls verwendbares und an sich bekanntes rückgekoppeltes Schieberegistei unterscheidet sich von dem beschriebenen Zähler irr wesentlichen dadurch, daß die Länge der Periode nich durch eine Endadresse, sondern durch die Rückkopp lungsschaltung der in Reihe geschalteten binärer Kippschaltungen bestimmt wird, daß die Kippschal tungen nicht wie beim Zähler durch ein Eingangssigna in einen anderen Zustand umgeschaltet werden, sonderr den Zustand der vorhergehenden Kippschaltung über nehmen und daß bei gegebener Rückkopplung nur ein« Impulsfolge, diese jedoch an einer beliebigen Stelle de:

Kreises abnehmbar ist. An verschiedenen Stellen de: Kreises abgenommene Impulsfolgen unterscheiden sicf nur durch ihre Phasenlage. Steuerbar durch Programm zeichen ρ oder Steuersignale s können sein die Längt des Schieberegisters, d. h. die Anzahl der im Krei:

enthaltenen Kippstufen, die Art und damit Wirkungs weise der zumindest zwischen zwei Kippstufer eingefügten logischer. Schaltung und die Abgriffe läng: des Schieberegisters für das Gewinnen weitere! Eingangssignale für die logische Schaltung. Die Steuersignale 5 können aus einem anderen Teilfolge Generator derselben Wirkungsgruppen und/oder au: einer nachfolgenden Wirkungsgruppe abgeleitet sein.

Die rückgekoppelten Schieberegister in den Wir kungsgruppen SRG1 und SRG 2 unterscheiden siel von den zuletzt beschriebenen dadurch, daß übei zumindest eine weitere, in den Kreis eingefügte logisch« Schaltung zumindest eine den durch die Rückkopplung gegebenen Funktionsablauf störende Impulsfolge ein gegeben werden kann.

Bei einem entsprechenden Aufbau des Rückkopp lungsnetzwerkes liefern die Schieberegister mit π Stufet ohne Eingabe einer Störimpulsfolge Perioden mit einei maximalen Länge von 2" oder 2"-l Binärstellen Besonders vorteilhaft hinsichtlich der statistischer

Eigenschaften der erzeugten Folgen und der wirtschaft

liehen Ausführung der Rückkopplungsnetzwerke sine lineare Rückkopplungsnetzwerke, die Periodenlänger

2"— 1 ergeben.

Die für das Bilden langer Perioden notwendig«

Voraussetzung, daß die von den einzelnen Impulsfolgen irenri -viren, namterh Zanler und/oder Schieberegistei gelieferten Impulsfolgen in der Anzahl ihrer Bitstellen j« Periode untereinander teilerfremd sind, wird dadurcr erfüllt, daß die Anzahl der Bitstellen je Periode ein« Primzahl oder das Produkt weniger Primzahlen ist Damit ergeben sich für Schieberegister mit π Stellen füi π beispielhaft maximal gleich 31 folgende, die genannt« Forderung erfüllende Möglichkeiten:

(ο

Anzahl	Bit/Periode	An/.ali]	Bit/Periode
der Stufen	2"-l	der Stufen"	2"-1
3	7	17	131 071
5	31	19	524 287
7	127	23	47 ■ 178 481
9	7 ■ 73	29	233 · 1103 ■ 2089
U	23 · 89	31	2 147 483 647

In der gesamten Anordnung darf zur selben Zeil nicht mehr als ein Schieberegister oder Zähler eine das Ausgangssignal beeinflussende Impulsfolge mit jeweils einer der verschiedenen möglichen Periodenlängen liefern.

Die durch ein rückgekoppeltes Schieberegister erzeugbaren Periodenmaximaler Länge lassen sich durch verschiedene Rückkopplungsschaltungen und dann mit verschiedenen Binärzeichenfolgen erreichen. In der vereinfachten Darstellung der F i g. 1 kann den Schieberegistern SR 1 ... SR 6 in den Wirkungsgruppen SRC 1 bzw. SRC 2 über einen Modulo-2-Addierer jeweils nur eine Störimpulsfolge SßFzugeführt werden und es ist weiterhin angedeutet, daß einem weiteren Modulo-2-Addierer ein Eingangssignal wechselnd aus ausgewählten Stufen des Schieberegisters und der Wirkungsgruppe Programmzeichen ρ und Steuersignale .s zugeführt werden können. Ein einzelnes, steuerbares Schieberegister ist beispielhaft ausführlicher in F i g 3 dargestellt. Die Figur zeigt drei in Reihe geschaltete und durch einen Takt T schahbare Registerstuten R 1 ... R 3. deren Ausgangssignale abhängig \om Zustand der gesteuerten UND-Schaltungen (M ... ί /3 über Modulo-2-Addierer ,41 ... ,4 3 in die Rückkopplungsschleife zum Eingang der ersten Registerstufe R 1 eingegeben werden können. Die letzte durchgeschahcie UND-Schaltung der Reihe bestimmt die Anzahl der wirksamen Stufen und damit die maximal mögliche Periodenlänge der vom autonom, d. h. ohne eingegebene Störzeichenfolge, arbeitenden Schieberegister abgegebenen Binärzeichenfolge. Eine oder mehrere vorhergehende durchgeschaltete UND-Schaltungen bestimmen die Art der Rückkopplung. Über einen wie durch gestrichelt gezeichnete Leitungen gekennzeichnet, wahlweise vorzusehenden Modulo-2-Addierer 4 4 vor dem Eingang der ersten Registrierstufe kann dem Schieberegister eine störende Binärzeichenfolge SBF zugeführt werden. Das Einführen einer störenden Binärzeichenfolge in das Schieberegister kann jedoch grundsätzlich an jedem Punkt der Schleife erfolgen, z. B. wie dargestellt über den Addierer A 3 in Form eines Steuersignals s. Ein an dieser Stelle eingefügtes Programmzeichen ρ würde nur die vom Schieberegister abgegebene Binärzeichenfolge ändern, nicht jedoch wie ein Steuersignal s deren Periodenlänge vergrößern.

Die Fig.4 zeigt eine Reihe von rückgekoppelten Schieberegistern SR, unterteilt in mehrere Teilregister TR. denen gleichzeitig mehrere unterschiedliche Störirrspuäsfolsen über ie einen zwischen verschiedenen Stuien eingefügten rv'iodiilu-2-Add:srer züiurirem sind Einem solchen Schieberegister könne, wie in F i g. 5 dargestellt, an verschiedenen Punkten unterschiedliche Binärzeichenfolgen entnommen werden. Für eine Wirkungsgruppe SRC kann dann ein einziges Schieberegister genügen.

Die Verknüpfung mehrerer Binärzeichenfolgen mit unterschiedlichen, teilerfremden Periodenlängen ergibt eine Binärzeichenfolge mit einer Periodenlänge gleich dem Produkt der Periodcnlänge der der Verknüpfung unterworfenen Binärzeichenfolgen.

Wiederholtes Verknüpfen verschiedener Binarzeichenfolgen mit tcilcrfremden Periodenlängen erlaubt das Gewinnen von Binär/.cichenfolgen ruh extrem langen Perioden und es können durch die beschriebenen Steuermöglichkeiten für Zähler und Schieberegister die einzelnen Binär/ciehenfolgen und damit auch die

ίο Binärzeichenfolge mit extrem langer Periode fortlaufend in unregelmäßiger Weise geändert werden. Zum weitergehenden Erfüllen der genannten Forderungen werden die zu verknüpfenden Binärzeichenfolgen fortlaufend untereinander getauscht. Dies geschieht dadurch, daß die von den einzelnen Teilfolge-Generatoren bzw. Schieberegistern einer Wirkungsgruppe gelieferten Binärzeichenfolgen als Störimpulsfolgen durch die gesteuerten Zuordnerschaltungen, im Beispiel nach Fig. 1 ZI bzw. Z 2. in fortlaufendem und unregelmäßigem Wechsel anderen rückgekoppelten Schieberegistern oder anderen Eingängen eines rückgekoppelten Schieberegisters zugeführt werden können.

Die Zuordnerschaltungen ZI und Z 2 sind in der Fig. 1 vereinfacht mit wahlweise umschaltbaren Leitungen dargestellt.

Jede Zuordnerschaltung hat eine der Anzahl der von ihr in jedem Zeitpunkt abzugebenden Impuls als Ausschnitte aus Impulsfolgen gleichen Anzahl von Ausgängen. Die Ausgangssignale der Zuordnerschal-Hingen können als Störimpulsfolgen und/oder als Steuersignale verwendet werden. Die Anzahl der Eingänge jeder Zuordnerschaltung ist — mit einer später beschriebenen Ausnahme — mindestens ebenso groß wie die Anzahl der Ausgänge. Gesteuert durch Programmzeichen ρ und'oder Steuerzeichen s ist jeder der Ausgänge fortlaufend in unregelmäßigem Wechsel mit einem der Eingänge \ erbindbar.

Als Zuordner sind elektronische Koppeifeidcr oder mehrere elektronische Vielfachumschalter, die unter verschiedenen Bezeichnungen, z. B. Multiplexer, data selector, handelsüblich sind, verwendbar. Die Fig. 6.1 zeigt einen Übersichtsschaltplan eines beispielhaften Zuordners mit Vielfachumschaltern. Die Anordnung hat fünf Eingänge und vier Ausgänge und enthält \ ier Vielfachumschalter Vi.'1 ... VL'4. jeder mit fun! Eingängen, ferner eine vom Programmzeichen ρ und Steuersignalen s beeinflußbaren Steuerlogik SL. Jedei der Eingänge der Vielfachumschalter ist verbunden mil einem der Eingänge des Zuordners, die Ausgänge dei Vielfachumschalter führen zu je einem der Ausgänge des Zuordners. Jeder der Ausgänge des Zuordners kann unter Ausschluß von Mehrfachbelegungen, verbundei werden mit jedem der Eingänge, wobei in diesen Beispiel jeweils einer der Eingänge nicht belegt wird.

Eine größere Zahl verschiedener Verbindungei zwischen den Ein- und Ausgängen einer Zuordnerschal tung erlaubt eine Anordnung nach F i g. 6.2. Dies Anordnung mit beispielhaft je zwei Ein- und Ausgänge: enthält neben vier ViJ.fachurnschaltern VlJλ ... VL'

6α und der Steuerlogik SL zwischen den Eingängen un> dtn V-.-ridCfiüfnschahc-n einerse=" "^r"ⁱ de- Viplfat-hufr schaltern und den Ausgängen andererseits je eine Codewandler. Die an den η Eingängen gleichzeiti anliegenden Binärzeichen aus η verschiedenen Impul;

6£» folgen werden als p-stellig Binärzahl den π Eingänge des ersten Codewandlers zugeführt, durch diesen i einen (l-aus-2")-Code umgesetzt und dessen Zeiche über 2" Ausgänge parallel ausgegeben. Der zweh

AfW 541 /3

Codewandler hat 2" [£in- und η Ausgänge und bildet aus den (i-aus-2") Codesignalen wieder /)-stellige Binärzahlen, deren einzelne Stellen über die η Ausgänge abgegeben werden, leder der Eingänge des zweiten Codewandlers ist verbunden mit dem Ausgang eines von 2" Vielfachumschaltern, von denen jeder 2" Eingänge hat. Bei dieser Anordnung ist die Anzahl der Eingänge des Zuordners gleich und nicht auch größer der Anzahl der Ausgänge.

Die Verknüpfungsschaltung Kl in Fig. 1 in der sechsten Wirkungsgruppe besteht im einfachsten Falle, wie dargestellt, aus einer oder auch mehreren Modulo-2-Addierern, welche die von vorhergehenden Wirkungsgruppen abgegebenen Binärzeichenfolgen miteinander verknüpfen, wobei in die Verknüpfung auch Steuersignale seinbezogen werden können. Ein Beispiel für eine größere Verknüpfungsschaltung gibt die Fig. 7,1 mit vier Eingängen für Binärzeichenfolgen BF und Steuersignale s und mit drei Modulo-2-Addierern. Bei einem derartigen, baumartigen Aufbau einer Verknüpfungsschaltung, bei der in Stufen immer zwei Binärzeichenfolgen zu einer neuen Binärzeichenfolge zusammengefaßt werden, steigt die Periodenlänge von Stufe zu Stufe. Wenn, wie vorausgesetzt, alle in die Verknüpfungsschaltung eingegebenen Binärzeichenfolgen verschiedene Periodenlängen haben, so sind auch die Periodenlängen aller an den Ausgängen der ein/einen Modulo-2-Addierer der einzelnen Stufen abnehmbaren Binärzeichenfolgen verschieden. Nur die von der letzten Siufe abgegebene Binärzeichenfolge hat die maximale Periodenlänge gleich dem Produkt der Längen aller der Verknüpfungsschaltung zugeführten Binär/eichenfolgen.

Bei der in F i g. 7.2 dargestellten ,Ausführungsform einer Verknüpfungsschaltung ist eine der Anzahl der zu verknüpfenden Binärzeichenfolge gleiche Anzahl von Modulo-2-Addierern in einer solchen Weise zu einem kreis geschlossen, daß der Ausgang jedes Addierers verbunden ist mit einem ersten der zwei Eingänge des nachfolgenden Addierers. Jedem der zweiten Eingänge jedes Addierers wird eine der zu verknüpfenden Binär/eichenfolgen /ugeführt. An den Ausgängen jedes der Addierer ist eine andere Binärzeichenfolge. jedi jedoch mit der maximalen Periodenlänge gleich den Produkt der Längen aller der Verknüpfungsschaltung zugeführten Biniirzeiehenfolgen abnehmbar.
Bei den soweit beschriebenen Verknüpfungsschalum gen werden die gleichzeitig an ihren Eingänge! anliegenden Zeichen miteinander verknüpft. In einei Weiterentwicklung des Verfahrens können einzelner Eingängen der Modulo-2-Addierer getaktete Verzöge

ίο rungsleitungen vorgeschaltet werden, wobei derei wirksame Stufenzahl wiederum durch Programmzeichen μ oder Steuersignale s steuerbar sein kann,
können damit zu verschiedenen Zeiten an der Eingängen liegende Binärzeichen miteinander \er knüpft und die Binärfolgen einer Periode geänder werden.

In F i g. 1 liefert der Ausgang der Verknüpfungsschaltung VS die gewünschte zufallsähnliche Binärzeichen folge ZBFmw extrem langer Periode.

zo Die Anordnung einer Verknüpfungsschaltung nach F i g. 7,2 liefert ebenso viele unterschiedliche Binär/dchenfolgen einer einheitlichen großen PeriodenlängL wie ihr Binärzeichenfolgen mit unterschiedlichen zueinander teilerfremden Periodenlängcn zugeführ; werden. In Weiterbildung des beschriebenen Verfall rens können eine oder mehrere Anordnungen nach F i g. 7,2 in die Anordnung nach F i g. 1 vor oder nacl einem Zuordner Z 1, Z2 eingefügt werden.

Ebenfalls in Weiterbildung des beschriebenen Verfah rens können aus der danach gewonnenen zufalls ähnlichen Binärzeichenfolge ZSF nur zu zufallsähnlich bestimmten Zeitpunkten einzelne Zeichen entnomma und genutzt werden. Solche Zeitpunkte könnci abhängig sein vom gleichzeitigen Auftreten gleiche:

Zeichen oder gleichen aus mehreren aufeinandc; folgenden Zeichen bestehenden Zeichengruppen ii mindestens zwei verschiedenen, im Laufe des Veifjiii rens entstandenen Binärzeichenfolgcn. Die Stellenzah der Zeichengruppen und/oder die Anzahl der verglichenen Binärzeichenfoigen ist dann bestimmend für dei Anteil der aus der zunächst entstandenen Binärzeichenfolge entnommenen Zeichen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Erzeugen zufallsähnlicher Binärzeichenfolgen mit langer Periode unter Ver-Wendung zumindest eines rückgekoppelten Schieberegisters, dessen durch die Rückkopplung ursprünglich vorgegebener Funktionsablauf durch eine diesen störende, dem Schieberegister zugeführte Binärzeichenfolge beeinflußt wird, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß zumindest eine von mehreren verschiedenen Binärzeichenfolgen (SBF) über gesteuerte Zuordner (Z 1) störend zumindest einem Eingang jedes Schieberegisters (SRt ... SR4) zugeführt wird, daß die Zuordner durch Zeichen (ρ) eines Einstellprogramms und/oder durch aus im Verlaufe des Verfahrens entstandene Binärzeichenfolgen abgeleitete Steuersignale fs) steuerbar sind, fnd daß die Ausgangssignale des bzw. mehrerer Schieberegister (s), bei mehr als einem Schieberegitterausgang verknüpft durch eine Verküpfungstchaltung (V), die zufallsähnliche Binärzeichenfolge (ZBF)mit langer Periode bilden (F i g. 1).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von zumindest zwei Schieberegi- »tern gelieferten Binärzeichenfolgen als störende Binärzeichenfolge für nachgeschaltete Stufen weiterer rückgekoppelter Schieberegister (SR 5, SR 6) Dienen und diesen über weitere steuerbare Zuordner (Z2) zugeführt werden (F ig. 1).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Perioden der störenden Binärzeichenfolgen und des bzw. cer Schieberegitter fc}untereinander teilerfremd sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß störende Binärzeichenfolgen mehreren ausgewählten einzelnen Stufen des bzw. der Schieberegister ^zugeführt werden (F i g. 4).

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten störenden Binärzeichenfolgen an den einzelnen Stufen von durch einen Takt geschalteten Binärzählern abgenommen werden (Fig. 2).

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstellungen der Binärzähler Steuerbar sind (F i g. 2).

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten störenden Binärzeichenfolgen durch rückgekoppelte Schieberegister gewonnen werden (F i g. 3).

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten n-stufigen Schieberegister derart rückgekoppelt sind, daß die von ihnen Ohne Einfluß von störenden Binärzeichenfolgen gelieferten Binärzeichenfolgen eine Periodenlänge von2"-l Bits haben.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungsnetzwerke der Schieberegister steuerbar sind (F i g. 3).

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-•eichnet, daß die einzelnen, gleichzeitig vorliegenden Binärzeichen aus störenden Binärzeichenfolgen Vor dem Zuordnen als n-stellige Binärzahl in einen (l-aus-2")-Code und nach dem Zuordnen aus dem (l-aus-2")-Code in eine n-stellige Binärzahl umge-Wandelt und deren einzelne Stellenwerte π getrennten Ausgängen als Zuordner zugeführt werden (P i e. 6.2).

11. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß zum Verknüpfen von Binärzeichenfolgen ein oder mehrere, die Binärzeichenfolgen paarweise verknüpfende Modulo-2-Addierer dienen (F ig. 7.1).

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verknüpfen von Binärzeichenfolgefl eine zu einem Ring geschlossene Kette von MGdulo-2-Addierern dient, in der der Ausgang jedes Addierers mit einem ersten der zwei Eingänge des nachfolgenden Addierers verbunden ist, in der dem zweiten Eingang jedes Addierers eine der zu verknüpfenden Binärzeichenfolgen zuführbar ist und der an dem Ausgang jedes Addierers eine verknüpfte Binärzeichenfolge abnehmbar ist (Fig. 72).

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß einzelnen Eingängen einzelner oder aller Modulo-2-Addierer je eine getaktete Verzögerungsschaltung vorgesehen ist.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch geicennzeichnet, daß die Anzahl der wirksamen Stufen der Verzögerungsschaltungen steuerbar ist.

15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einer Zuordnerschaltung zuzuführenden oder von einer Zuordnerschaltung abgegebenen störenden Binärzeichenfolgen untereinandergemischt und dabei entstehende Binärzeichenfolgen nachgeschalteten Schieberegistern als störende Binärzeichenfolgen zugeordnet bzw. zugeführt werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zum Mischen von Binärzeichenfolgen eines der in den Ansprüchen !2 bis 14 eingeführten Verfahren dient.

17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der gewonnenen zufallsähnlichen Binärzeichenfolge (ZBF) zufallsähnlich nur einzelne Zeichen ausgewählt und weitergegeben werden.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl und Weitergabe einzelner Zeichen aus der zufallsähnlichen Binärzeichenfolge abhängig ist vom gleichzeitigen Auftreten gleicher Zeichen oder gleichen, aus mehreren aufeinanderfolgenden Zeichen bestehenden Zeichengruppen in mindestens zwei verschiedenen, im Laufe des Verfahrens entstandenen Binärzeichenfolgen.