DE2631823A1

DE2631823A1 - Verfahren zum synchronisieren von schluesseleinrichtungen fuer datenuebertragungsanlagen

Info

Publication number: DE2631823A1
Application number: DE19762631823
Authority: DE
Inventors: Ekkehard Ing Grad Glitz; Edward Van Wijhe
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1976-07-15
Filing date: 1976-07-15
Publication date: 1978-01-19
Also published as: AT355635B; NO148133C; FR2358789B1; ATA500277A; DE2631823C3; NO772469L; NO148133B; FR2358789A1; CH617553A5; DE2631823B2; NL7707323A; GB1532363A

Description

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH ΡΤ-ΒΚ/Wgr/ms

BK 76/7

Verfahren zum Synchronisieren von Schlüsseleinrichtungen für Datenübertragungsanlagen

Schlüsseleinrichtungen für Datenübertragungsanlagen enthalten im allgemeinen in der Sende- und in der Empfangseinrichtung je einen Generator zum Erzeugen eines zufallsähnlichen Impulsfolge als Schlüsseltext. Diese Generatoren sind gleich aufgebaut und müssen vor dem Beginn der Übertragung einer Nachricht zumindest auf die gleiche Grundstellung gesetzt werden. In höherwertigen Schlüsseleinrichtungen können die Generatoren zusätzlich vor dem Beginn einer Übertragung so programmiert werden, dass sie Schlüsseltexte nach einem bestimmten aus einer grösseren Anzahl von möglichen Bildungsgesetzen liefern.

Wenn, wie oft gefordert, für jede Nachricht ein anderer

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Schlüsseltext verwendet werden soll, so ist es notwendig, dass vor jeder Nachricht der Sender dem Empfänger Informationen über den verwendeten Schlüssel übermittelt, der Generator des Empfängers entsprechend diesen Informationen voreingestellt und die richtige Voreinstellung überprüft wird. Dieser Vorgang wird nachstehend als Synchronisation bezeichnet. Die Synchronisation der Generatoren zum Erzeugen einer zufallsähnlichen Impulsfolge setzt selbstverständlich voraus, dass zuvor die im Sender und Empfänger vorhandenen Taktgeber auf Gleichlauf gebracht wurden. Verfahren hierfür sind bekannt und sind nicht Gegenstand des Patentbegehrens.

Im allgemeinen enthält jede Endstelle eine Sende- und eine Empfangseinrichtung. Hier soll unter dem Sender die Endstelle verstanden werden, die eine Nachricht absetzen will und unter dem Empfänger die Endstelle für die diese Nachricht bestimmt ist.

Aus der Bezeichnung der deutschen Auslegeschrift 12 16 921 "Verfahren zur Synchronisierung der Ver- und Entschlüsselung von impulsförmigen, binär codierten Nachrichten, bei welchem sendeseitig die Nächrichtenklarimpulse mit Schlüsselimpulsen gemischt werden", könnte geschlossen werden, dass es sich dabei um dieselbe Aufgabe und eine mit der vorliegenden vergleichbare Lösung handeln könne. Durch das in der genannten Auslege-

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schrift beschriebene Verfahren soll jedoch mit Hilfe von aus den während Pausen der Informationsübermittlung empfangenen und den örtlich erzeugten Schlüsselimpulsfolgen gewonnenen Korrelationsfaktoren eine genauere und störsichere Synchronisation der Schrittakte erreicht werden.

Im vorliegenden Falle bestand die Aufgabe darin, ein Verfahren anzugeben, durch das nach erfolgter Schrittaktsynchronisation vom Sender aus der Schlüsseltextgenerator im Empfänger in gleicher Weise wie der Schlüsseltextgenerator im Sender voreingestellt und/oder programmiert werden und die erreichte Synchronisation, d.h. der phasenstarre Gleichlauf beider Generatoren vor dem übertragen der Nachricht überprüft werden kann.

Das diese Aufgabe lösende Verfahren ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die weiteren Ansprüche betreffen zweckmässige Einzelheiten für das Durchführen des· Verfahrens.

Die in den Ansprüchen genannten Kennwörter (anglο-amerikanisch "unique word(s)" t einzigartiges Wort) sind Wörter mit derartig aufgebautem Inhalt und einer solchen'Länge, dass sie mit grosser Wahrscheinlichkeit von anderen Wörtern in einer Impulsfolge sicher unterschieden werden können. ·"

Das beschriebene Verfahren wird nachstehend in Verbindung mit BK 76/7 < ν ■ ■ _ k-

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einem Flussdiagramm für eine beispielhafte Anordnung zum Durchführen des Verfahrens näher erläutert.

Voraus set zungs gemä s s wurden vor dem Beginn des Verfahrens die Taktgeber im Sender und im Empfänger nach einem der dafür bekannten Verfahren aufeinander synchronisiert. Die Taktgeber und die ihnen zugeordnete Synchronisiereinrichtung sind üblicherweise Bestandteile der beiderseits zwischen den Schlüsseleinrichtungen und der Übertragungsstrecke eingefügten Datenübertragungsgeräte, beispielsweise die sogenannten Modems, von denen die Schlüsseleinrichtungen den Takt übernehmen. '

Die Schlüsseleinrichtungen nehmen zunächst, z.B. nachdem ihnen über eine vorgegebene Zeitdauer keine Nachrichten zugeführt wurden, eine Grundstellung GSt ein.

Diese einleitenden Vorgänge sind nicht Gegenstand des Schutzbegehrens.

Die Schlüsselkennzeichen SKZ werden gleichzeitig dem sendeseitigen Generator für zufallsähnliche Impulsfolgen, nachfolgend Schlüsselgenerator genannt, zugeführt und unter Voraussetzung des ersten Kennwortes KWl zum Empfänger übertragen.

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Die Kennwörter KWl ... k sind, zumindest für einen längeren
Zeitraum, gleichbleibend und können einem Festwertspeicher
entnommen werden.

Das Auftreten der Kennwörter in einer Impulsfolge wird in an sich bekannter Weise durch einen Korrelationsempfänger festgestellt. Jedes der verwendeten Kennwörter dient entweder
als Kennzeichen für die Bedeutung der nachfolgenden Impulsfolge oder leitet einen weiteren Verfahrensschritt ein.

Die Schlüsselkennzeichen sind in einem vielsteiligen Wort
enthalten, in dem eine bekannte Anzahl von Stellen einen bestimmten aus einer Reihe von Grundschlüsseln bezeichnet, die in den Schlüsseleinrichtungen gespeichert sind. Die weiteren Stellen des als Schlüsselkennzeichen •■übertragenen Wortes bilden einen klar übertragenen, fallweise wechselnden Zusatzschlüssel.

Die in den sende-- und in den empfangeseitigen Schlüsselgenerator eingegebenen Schlüsselkennzeichen bewirken einheitlich eine Voreinstellung und eine Programmierung beider Schlüsselgeneratoren, die nun beide synchron und phasenstarr denselben vom Grundschlüssel und vom Zusatzschlüssel abhängigen Schlüsseltext liefern. ^l "·

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Durch don nächsten Verfahrensschritt wird geprüft, ob die zwei Schlüsselgeneratoren synchron laufen. Hierzu gibt der Sender das zweite Kennwort KW2 verschlüsselt KW2 VS zum Empfänger, in dem es wieder entschlüsselt wird. Wird dabei und in einem durch eine Verzögerungsschaltung Tl festgelegten zeitlichen Abstand vom Auftreten des ersten Kennwortes KWl das ursprüngliche zweite Kennwort KW2 wieder gewonnen, so ist dies ein Zeichen dafür, dass die zwei Schlüsselgeneratoren synchron laufen. Die Entscheidungsschaltung £1, der die Ausgangssignale eines das 'zweite Kennwort KW2 feststellenden Korrelationsempfängers und der Verzögerungsschaltung Tl zugeführt werden, liefert dann über ihrem :Ja"-Ausgang ein Signal, das das Übertragen des' dritten Kennwortes KW3 vom Empfänger zurück zum Sender bewirkt*. Wird dagegen nach dem Entschlüsseln des verschlüsselt übertragenen zweiten Kennwortes KW2 dieses Kennwort nicht festgestellt, so muss angenommen werden, dass noch kein Synchronismus' zwischen dem sende- und dem empfangeseitigen Schlüsselgenerator besteht. Die Entscheidungsschaltung El liefert dann über ihrem "Nein"-Ausgang ein Signal, das die e'mpfangsseitige Schlüsseleinrichtung wieder in ihre Grundstellung zurücksetzt. Es wird dann kein drittes Kennwort zum Sender zurückgesandt. _t ^;

Wird auf der Sendeseite der Empfang des dritten Kennwortes KW3 in einem durch die Verzögerungsschaltung T2 festgelegten zeitlichen Abstand vom Aussenden des zweiten Kennwortes KW2 nicht

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festgestellt, so liefert die Entscheidungsschaltung E2 über ihrem "Nein"-Ausgang ein Signal, das auch die sendeseitige Schlüsseleinrichtung wieder in ihre Grundstellung zurücksetzt.

Bei auf der Sendeseite richtig erkanntem dritten Kennwort KW3 liefert die Entscheidungsschaltung E2 über ihrem "Ja"-Ausgang ein Signal, das die Übertragung eines vierten Kennwortes KWd als Einleitung für das Übertragen der Nachricht N in der verschlüsselten Form Nvs bewirkt, die dann im Empfänger richtig zur ursprünglichen Form N entschlüsselt werden kann. Auf der Empfangsseite ist der festgestellte Zeitpunkt des Auftretens des weiteren Kennwortes KWd mit einem Signal am "Ja-Ausgang der Entscheidungsschaltung E3 das Zeichen für den Beginn der verschlüsselten Nachricht. ^;

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Wenn zwar der Empfänger das verschlüsselt übertragene zw'eite Kennwort KW2 richtig entschlüsselt und das dritte Kennwort KW3 zum Sender zurück ausgesandt hat) so kann dieses dort verstümmelt und nicht mehr erkennbar=eintreffen. Dann wird zunächst die sendeseitige Schlüsseleinrichtung in ihre Grundstellung zurückgesetzt, es entfällt aber auch die Übertragung des vierten Kennwortes KWd vom Sender zum Empfänger. Wird auf der Empfangsseite der Empfang des vierten Kennwortes KWd in einem durch die Verzögerungsschaltung T3 festgelegten zeit-

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lichem Abstand vom Aussenden des dritten Kennwortes KW3 nicht Tostgestellt, so liefert die Entscheidungsschaltung E3 an ihrem "Nein"-Ausgang ein Signal, das nun auch die empfangsseitige Schlüsseleinrichtung in die Grundstellung zurücksetzt.

Wenn sowohl die sende- als auch die empfangsseitigen Schlüsseleinrichtungen wieder in ihre Grundstellung zurückgesetzt worden sind werden die aufgeführten Schritte wiederholt.

Xm Falle des ausführlich beschriebenen Beispieles können die vier Kennwörter KWl bis KW4 untereinander gleich sein. Ihre Bedeutung ergibt sich aus der Ordnungszahl ihrer Reihenfolge und dem richtigen Zeitpunkt ihres Auftretens, der festgelegt ist durch Verzögerungszeiten der Verzögerungsschaltungen Tl bis T3· Bei grösseren Laufzeiten zwischen den Endstellen und/ oder höheren Schrittgeschwindigkeiten können bei untereinander gleichen Kennwörtern die Zeitbedingungen das Synchronisieren erschweren; Zeitbedingungen und damit auch die Verzögerungsschaltungen können entfallen, wenn die einzelnen Kennwörter untereinander verschieden sind.

Verschiedene Kennwörter können in einfacher Weise dadurch gewonnen werden, dass jedes Kennwort aus mehreren untereinander verschiedenen Teilwörtern zusammengesetzt wird, wobei in^; den verschiedenen Kennwörtern die verschiedenen Teilwörter in ihrer Reihenfolge vertauscht sind.

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Bei der notwendigerweise grossen Länge der Kennwörter mit beispielsweise 50 bit ist die Wahrscheinlichkeit dafür, dass einzelne Zeichen darin bei der Übertragung verstümmelt werden, verhältnismässig gross. Die Korrelationsempfänger zum Erkonnen des Auftretens der Kennwörter können daher dafür eingerichtet sein, dass sie ein Kennwort als richtig empfangen auch dann kennzeichnen, wenn tatsächlich nur ein vorgegebener Antoil von Zeichen richtig empfangen wurde. Hierzu werden die Kennwörter in Teilwörter unterteilt und die Anzahl der richtig empfangenen Teilwörter festgestellt. 'Diese Teilwörter können gleich den im vorhergehenden Abschnitt genannten Teilwörter sein, können jedoch im Grenzfall jedes aus einem einzelnen Zeichen bestehen.'

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Claims

Patentansprüche

1J Verfahren zum Synchronisieren von sende- und empfangsseitigen Schlüsseleinrichtungen für Datenübertragungsanlagen, in denen die sende- und die empfangsseitigen Einrichtungen durch je einen Taktgeber gesteuert werden,-wobei diese Taktgeber am Beginn jeder Übertragung synchronisiert werden, in denen der Schlüsseltext in den sende- und in den empfangsseitigen. Einrichtungen durch je einen, untereinander gleichaufgebauten, programmierbaren Generator für zufallsähnliche Impulsfolgen erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Kennwort die Übertragung von Kennzeichen für den verwendeten Schlüssel vom Sender zum Empfänger·einleitet, dass der empfangsseitige Generator für zufallsähnliche Impulsfolgen entsprechend den empfangenen Schlüsselkennzeichen voreingestellt und/oder programmiert wird, dass ein zweites Kennwort verschlüsselt vom Sender zum Empfänger übertragen, in diesem entschlüsselt und bei richtig empfangenem zweiten Kennwort ein drittes Kennwort vom Empfänger zum Sender zurückübertragen wird, dass nach dem richtigen Empfang des dritten Kennwortes durch den Sender dieser die Übertragung der zu übermittelnden verschlüsselten Nachricht zum Empfänger durch ein viertes Kennwort einleitet« dass

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der Empfänger bei nicht richtig empfangenem oder nicht richtig entschlüsseltem zweiten Kennwort oder bei nicht empfangenem vierten Kennwort und der Sender bei nicht oder nicht richtig empfangenem dritten Kennwort in eine Grundstellung zurückschalten und dann die aufgeführten Schritte wiederholt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennwörter untereinander gleich sind und sich die ihnen zugeordnete Bedeutung allein aus der Ordnungszahl ihres Auftretens ergibt. ^:
3. Verfahren nach■Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennwörter aus einer Reihe von zumindest zum Teil verschiedenen Teilwörtern zusammengesetzt sind und die Reihenfolge der Teilwörter innerhalb des Kennwortes die ihm zugeordnete Bedeutung bestimmt.

k. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3t dadurch gekennzeichnet, dass das empfangene Kennwort in mehrere Teilwörter unterteilt wird, die einzelnen Teilwörter auf ihre Richtigkeit geprüft werden und bei einem vorgegebenen Anteil richtig^ empfangener Teilwöi+ter der Empfang eines ausreichend vollständigen Kennwortes »angenommen wird.

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