ITVA20000030A1 - Metodo di trasmissione per garantire la confidenzialita' dei dati. - Google Patents

Description

METODO DI TRASMISSIONE PER GARANTIRE LA CONFIDENZIALITÀ DEI DATI

CAMPO DELL’INVENZIONE

La presente invenzione trova particolare applicazione nei sistemi di trasmissione radio di tipo punto -punto o punto-multipunto, ma anche in altri campi delle trasmissioni su diversi mezzi fisici, come la fibra ottica, il cavo coassiale e la coppia in rame normalmente definita doppino.

BACKGROUND DELL’INVENZIONE

Sistemi di cifratura a chiave simmetrica vengono normalmente utilizzati per la cifratura dei dati in sistemi di telecomunicazioni mentre si affidano a sistemi di cifratura asimmetrici i compiti di autenticazione e di supporto per lo scambio sicuro delle chiavi da utilizzare per la cifratura a chiave simmetrica

I sistemi di cifratura a chiave simmetrica disponibili sono:

• di tipo a blocco (block cypher)

• di tipo a flusso (steam cypher)

Appartiene alla prima categoria ad esempio il DES, nella sua modalità base, mentre alla seconda appartiene il DES nella modalità OFB.

I block cypher, per maggiore sicurezza, sono spesso utilizzati in una modalità definita CBC che consiste nel concatenamento di blocchi successivi secondo quanto illustrato qui di seguito.

Supponendo di voler cifrare la sequenza di blocchi M_1, M_2 etc, detta E la funzione di cifratura, IV un vettore di inizializzazione arbitrario della stessa dimensione di un blocco dati e C_1, C_2 etc. i corrispondenti blocchi cifrati, il concatenamento avviene nel seguente modo utilizzando la funzione logica XOR a bit dei blocchi.

In ricezione la decifratura avviene con la funzione D utilizzata in questo modo:

Gli stream cypher hanno lo svantaggio che richiedono la sincronizzazione della stazione trasmittente e di quella ricevente a livello di funzionalità crittografica, ovvero gli stati delle corrispondenti funzionalità nelle due stazioni devono essere allineati. In caso di disallineamento si perdono ingenti quantità di traffico.

I block cypher invece moltiplicano gli errori di trasmissione aH’intemo del blocco e, nel caso di modalità CBC anche nel successivo blocco. Ovvero Γ errata ricezione di un unico bit ad esempio di C_2 provoca l’intera corruzione di M_2 ed M_3.

SCOPO E SOMMARIO DELL’INVENZIONE

In sistemi di trasmissione dotati di codice a correzione d’errore (FEC) e cifratura, ignorare l’interazione tra FEC e cifratura in termini di correzione degli errori del canale, può portare alle problematiche indicate nel precedente paragrafo; ovvero la scelta di codici di tipo stream cypher richiede un meccanismo di sincronizzazione degli stati che deve essere robusto per evitare il disallineamento con conseguente perdita di intere porzioni di traffico mentre la scelta di codici di tipo block cypher può portare alla propagazione degli errori peggiorando considerevolmente le prestazioni del sistema rispetto a quelle del sistema senza crittografia.

Con la presente invenzione, invece, un tradizionale block cypher, eventualmente con concatenamento CBC, viene allineato al blocco codificato con il FEC annullando in tal modo gli effetti negativi della propagazione degli errori. Il corretto posizionamento della funzionalità di cifratura prima dell’ inserimento della codifica FEC in trasmissione e della funzionalità di decifratura dopo la decodifica FEC in ricezione consente di ottenere i massimi vantaggi.

Un aspetto innovativo dell’invenzione è rinserimento un numero intero (uno o più) di blocchi cifrati all’interno di un blocco FEC. Opzionalmente, la codifica a correzione di errore può anche essere effettuata su un numero intero di blocchi cifrati e su blocchi di bit aggiuntivi non cifrati.

Secondo una realizzazione preferita che prevede l’uso del concatenamento CBC, si reinizializza il CBC con un vettore di inizializzazione almeno in corrispondenza di ogni nuovo blocco FEC.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Ulteriori scopi e vantaggi dell’invenzione risulteranno evidenti dalla descrizione che segue fatta a titolo non limitativo e corredata dalle figure allegate in cui:

la Figura 1 mostra il corretto posizionamento dei blocchi logici nella catena di trasmissione.

DESCRIZIONE DI UNA FORMA DI REALIZZAZIONE DELL’INVENZIONE

Per poter illustrare più chiaramente l’invenzione, si considera il caso, di rilevante interesse, in cui il codice a correzione d’errore è un Reed Solomon mentre la cifratura è ottenuta con un DES con la modalità CBC. Si ipotizza che l’informazione da cifrare e proteggere sia organizzata in blocchi di 48 byte, pari alla lunghezza del payload di una cella ATM. Ovviamente l’invenzione può essere convenientemente applicata anche per codici, cifrature e blocchi diversi da quelli citati.

In trasmissione (figura 1) viene identificato un blocco informativo base di dimensione fissa, che considereremo, senza per questo intendere ridurre la generalità dell’invenzione, di 48 byte. Tale blocco viene cifrato con il DES CBC concatenando 6 blocchi DES secondo la modalità CBC ed inizializzando il CBC con un vettore di inizializzazione prima del primo di tali 6 blocchi. Il vettore di inizializzazione può essere sempre lo stesso o diverso ogni volta purché il suo valore nel primo caso o la sequenza di valori nel secondo caso siano noti sia al trasmettitore che al ricevitore.

Elemento essenziale di questa particolare forma di realizzazione dell’invenzione è la reinizializzazione del concatenamento CBC con il vettore di inizializzazione ad ogni blocco.

Questa operazione di cifratura produce un blocco cifrato di 48 byte. Uno o più di tali blocchi cifrati vengono poi, eventualmente insieme ad altre informazioni non cifrate, inviati al codificatore FEC che aggiunge l’opportuna ridondanza per la correzione degli errori del canale nel ricevitore ed i blocchi cifrati e codificati cosi ottenuti vengono trasmessi al ricevitore. Il ricevitore come prima operazione esegue la decodifica del FEC per correggere gli errori di canale su ciascuno di detti blocchi cifrati e codificati.

Se tale operazione ha successo, a valle di tale operazione, il ricevitore possiede i blocchi cifrati originali e può mandarli alla funzione di decifratura senza alcun rischio di propagazione degli errori. Se l’operazione fallisce ed il codice lo rileva, l’intero blocco cifrato e codificato, non correggibile tramite il FEC viene scartato e quindi la funzione di decifratura, anche in questo caso, non riceve dati errati e quindi non sussiste il rischio di propagare gli errori.

Nella remota possibilità che un errore di canale non sia correggibile dal FEC e non venga nemmeno rilevato, il FEC stesso introdurrà una moltiplicazione degli errori dei blocchi cifrati tale che la successiva moltiplicazione degli errori dovuta alla decifratura di blocchi errati sarà trascurabile e quindi non peggiora le prestazioni rispetto al sistema privo di cifratura.

Essendo il CBC reiniziai izzato ad ogni blocco gli errori non si propagano mai oltre il confine del blocco, dando a questo sistema le migliori prestazioni e robustezza nei confronti dei sistemi facenti parte dell’arte nota e sopra descritti.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo di trasmissione di dati da una stazione trasmittente ad una stazione ricevente atto a proteggere la confidenzialità dei dati e la robustezza della trasmissione, comprendente effettuare nella stazione trasmittente una codifica a correzione d’errore (FEC) dei dati da trasmettere, producendo blocchi codificati, ed effettuare nella stazione ricevente la corrispondente decodifica di detti blocchi codificati, caratterizzato dal fatto che comprende cifrare i dati da trasmettere con una cifratura a blocco trasformante blocchi di dati non cifrati in blocchi cifrati, prima di detta codifica a correzione d’errore; decifrare i blocchi codificati ricevuti, dopo aver effettuato la corrispondente decodifica del codice a correzione d’errore, con la decifratura corrispondente a detta cifratura a blocco. 2. il metodo di trasmissione della rivendicazione 1 in cui detta codifica a correzione d’errore è effettuata su un numero intero di blocchi cifrati. 3. Il metodo di trasmissione della rivendicazione 1 in cui detta codifica a correzione d’errore è effettuata su un numero intero di blocchi cifrati e su blocchi di bit aggiuntivi non cifrati. 4. Il metodo secondo una delle rivendicazioni 2 o 3 in cui detta cifratura avviene secondo un algoritmo di cifratura a blocco applicato secondo la modalità di concatenamento CBC; detto concatenamento CBC non si estende mai oltre i confini di un blocco codificato con detta codifica a correzione d’errore (FEC), ma viene reinizializzato almeno all’inizio di ogni nuovo blocco codificato (FEC) con un vettore di inizializzazione noto sia alla stazione trasmittente che alla stazione ricevente. 5. Il metodo della rivendicazione 4 in cui la reini zi alizzazione del concatenamento CBC avviene sempre utilizzando uno stesso vettore di inizializzazione. 6. Il metodo secondo una delle rivendicazioni 4 e 5 in cui detto algoritmo di cifratura a blocco è il DES. 7. Il metodo secondo una delle rivendicazioni 4 e 5 in cui detto algoritmo di cifratura a blocco è il triplo DES. 8. Il metodo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7 in cui detto codice a correzione d’errore è il Reed Solomon. 9. Il metodo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7 in cui detto codice a correzione d’errore è un codice concatenato con il Reed Solomon esterno e un codice convoluzionale interno.