DATA ENCIPHERING AND DECIPHERING METHOD

Abstract: 1. Method for the encoding and decoding of data which are transmitted between transmitter and receiver, wherein the communications texts in clear at the transmitting end and at the receiving end are respectively encoded and regained through logical interlinking with like codes stored in the transmitter as well as also in the receiver and wherein the codes at the transmitting end and at the receiving end are modified in like manner, characterised thereby, that the logical interlinking takes place through code texts which are generated by code generators each time with the aid of codes determining the program of the code generators, that the algorithm for the selection or performance of the modification is subjected solely to the code independently of the content of the transmitted data and that the code thus modified is employed as new code for the arbitrary duration of the following encoded transmission, that the number of the modifications that have taken place are totalled at transmitter and receiver or an address is associated with each modification and that the address of the modification or the number of modifications is transmitted to the receiver.

Description: Verfahren und Einrichtung zu Ver- und Entschlüsselung von Daten Verschlüsselungsgeräte arbeiten zumeist derart, dass durch einen Schlüsselgenerator eine Bit folge mit zufallsähnlichen Eigenschaften erzeugt und dann mit dem zu verschlüsselnden Klartext (Klartextbitfolge) zum Kryptogramm verknüpft wird. Bei der Entschlüsselung wird der Verknüpfungsvorgang invers durchgeführt, wobei die gleiche Bitfolge wie bei der Verschlüsselung benötigt wird. Voraussetzung für eine fehlerfreie Entschlüsselung ist deshalb, dass die nach den gleichen Algorithmen arbeitenden Zufallsgeneratoren zur Verbzw. Entschlüsselung auf den gleichen Anfangszustand ein gestellt werden. Um zur unbefugten Entzifferung des Chiffrats keine Ansatz- punkte zu liefern, darf innerhalb eIner hinreichend langen Periode eine Schlüsselbitfolge nicht wiederholt werden. Di e Schlüsselgeneratoren müssen deshalb bei erneuten Betriebsaufnahmen jeweils aXuf einen neuen Anfangszustand eingestellt werden. Durch die DE-PS 12 37 366 ist ein Verfahren bekannt geworden, bei dem die Anfangseinstellung der Schlüsselgeneratoren durch Mischung eines festen Grundschlüssels mit einem variablen Schlüssel erzeugt wird. Dabei wird der variable Schlüsselanteil durch den Schlüsselgenerator auf der Sendeseite erzeugt und i.m Klartext an die Entschlüsselungseinrichtung übertragen. Bei diesem Verfahren ist nachteilig, dass eine Entschlüsselung des Chiffrats auf der Empfangsseite ni.cht möglich ist, wenn auch nur ein einziges Bit bei der Übertragung des variablen Schlüssels verfälscht wi.rd. Nachteilig ist weiterhin, dass bei. jeder Sendung zusätzlich der variable Schlüssel übertragen werden muss; wodurch eine erhöhte Datenmenge zur Übertragung ansteht. Das wirkt sich um so nachteiliger aus, je kürzer die einzelnen zu verschlüsselnden Nachrichten sind, wie es bei im Zeitmultiplex arbeitenden Schlüsselgeräten, beispielsweise in paketvermittelten Datennetzen, der Fall ist. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, bei dem eine fehlerfreie Entschlüsselung des Chiffrats ohne bzw. mit unwesentlicher Erhöhung der zu übertragenden Datenmengen ermöglicht wird. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine Schlüsseleinrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben. Die Lösung erfolgt durch die in den Patentansprüchen angegebenen Mittel. Schlüsselgeräte, die nach dem erfindungsgemässen Verfahren arbeiten, lassen sich vorteilhaft in paketvermittelten Datennetzen bzw. in Zeitmultiplexbetriebsweise einsetzen. Bei der Erfindung ist weiterhin von Vorteil, dass bei gleich bleibendem oder sogar erhöhbarem Verschlüsselgungsgrad die gesamte zu übermittelnde Datenmenge die Datenmenge des Chi.ffrats nicht oder kaum übersteigt, wobei jederzei.t eine fehlerfreie Entschlüsselung möglich ist. Dies wird dadurch erreicht, dass allein der sowohl im Ver- als auch im Entschlüsselungsge rät gespeicherte Schlüssel nach Modifizieren desselben zur An fang seinstellung der Schlüsselgeneratoren vor oder bei jeder Betri.ebsaufnahme (Einphasung) einer verschlüsselten Datenübertragung benutzt wird. Dabei muss ni.cht unbedingt der ganze Schlüssel dieser Modifizierung unterworfen werden, sondern es genügt auch, nur einen Teil desselben zu verwenden. Der für die Modifikation verwendete Algorithmus sollte eine möglichst lange Periode aufweisen. Dies kann vorteilhaft durch jeweiliges Weiterzählen des Schlüssels oder durch jeweiliges Aufaddieren einer ungeraden Zahl modulo 2n, wobei n kleiner oder gleich der Bitanzahl des Schlüssels ist, erfolgen. Eine weitere vorteilhafte Modifikation besteht i.n einem Schlüsselvorgang, bei. dem der neue Schlüssel aus dem alten hervorgeht. Durch das erfindungsgemässe Verfahren erübrigt sich also die Übermittlung des Anfangseinstellungswertes. Vi.elmehr ist nur die phasenrichtige Synchronisation der Schlüsselgeneratoren auf den Zeitpunkt des Beginns der verschlüsselten Datenübertragung bzw. auf den Zeitpunkt des Eintreffens oder der Verarbeitung des Synchronisationszeicheris beim Empfänger erforderlich. Um zu gewährleisten, dass bei Sender und Empfänger die gleiche Modifikation bzw. das gleiche Modifikationsergebnis auch bei Störungen auf der Übertragungsleitung oder bei anderen Beeinflus.sungen vorliegt, ist es vorteilhaft, vor oder bei der Einphasung eine laufende Nummer an den Empfänger zu übertragen, die angibt, wieviele Modifikationen bereits durchgeführt wurden, oder die die Adresse der laufenden aktuellen Modifikation enthält. Dadurch ist es dem Empfänger möglich, eine entsprechende Korrektur, falls notwendig, durchzuführen. Es genügt dabei, die laufende Nummer bzw. die Adresse modulo m zu übertragen, wobei m beispielsweise gleich 23 = 8 ist. Bei vielen Datenübertragungsprozeduren, beispielsweise bei der Paketvermittlung gemäss CCITT-Empfehlung X.25, ist eine laufende Numerierung der einzelnen Datenpakete vorgesehen. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann diese Paketnumerierung vorteilhaft für die Modifikationssynchronisierung mitbenutzt werden. Eine andere Ausgestaltung der Erfindung besteht in einer probeweisen Entschlüsselung eines verei.nbarten Testtextes mit bekanntem Inhalt, wobei nach einem Misserfolg der Empfänger die Modifikation des Schlüssels so lange wiederholt, bis ein positives Ergebnis vorliegt. Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich vorteilhaft bei. offline-Verschlüsselung einsetzen, wobei an die Stelle der Übertragungsleitung oder zusätzlich dazu für eine kurzfristige Zwischenspeicherung ein Datenspeicher eingesetzt wird. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, die vorteilhaft ist bei. Betrieb der Schlüsselgeräte im Zeitmultiplex mit mehreren Adressaten, die über vorzugsweise verschiedene Grundschlüssel verfügen, werden die Schlüssel aller Adressaten in einem Mehrfachschlüsselspeicher (vorzugsweise elektronisch) abgespeichert. Vor jeder verschlüsselten Übertragung mit einem der Adressaten wi.rd der zugehörige Schlüssel aus dem Mehrfachschlüsselspeicher ausgelesen und nach entsprechender Modifikation wieder zurückgespeichert. Erfolgt zusätzlich die weiter oben erwähnte Numerierung der Modifikationen, so wird jeweils die aktuelle Anzahl der Modifikationen des entsprechenden Schlüssels zusätzlich abgespeichert.

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zur- Ver- und Entschlüsselung von Daten, die zwi schen Sender und Empfänger übertragen werden, wobei sende bzw. empfangsseitig die Nachrichtenklartexte durch Ver knüpfung mit gleichen Schlüsseltexten verschlüsselt bzw. wiedergewonnen und die Schlüsseltexte durch Schlüsselge neratoren jeweils mit Hilfe eines sowohl im Sender als auch im Empfänger gespeicherten und das Programm der Schlüsselgeneratoren festlegenden Schlüssels erzeugt wer den, dadurch gekennzeichnet, dass der bei einer versenlüs- selten Übertragung zur Erzeugung der Schlüsseltexte ver wendete Schlüssel modifiziert und als neuer Schlüssel für eine folgende verschlüsselte Übertragung verwendet wird. erfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf Sender- und Empfängerseite die Modifikation jeweils nach demselben Algorithmus ausgewählt bzw. durchgeführt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass di.e Anzahl der erfolgten fikationen aufsummiert wird. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Modifikation mit einer Adresse versehen wird. 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass dass dem Empfänger die Modifikationsadresse bzw. -anzahl übermittelt wird. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Übermittlung modulo m erfolgt, wobei m eine vereinbarte Zahl ist. 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Übermittlung mittels Blockadresse, z.B. nach CCITT X.25 erfolgt. 8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Übermittlung beim Aufbau der Datenverbindung er folgt. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Übermittlung von der zuständigen Vermittlungsstelle des Senders aus und auch an letzteren erfolgt. 10.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modifikation einen Algorithmus ver wendet, der eine Periode von 2 aufweist, wobei 2n kleiner oder gleich der Bitanzahl des Schlüssels ist. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Modi.fi.kati.on aus einer rnodulo 2 -Add.iti.on einer ver einbarten ungeraden Zahl besteht. 12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Modifikation einen Zähl algorithmus verwendet. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Modifikation aus einem Schlüssel vorgang besteht. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge kennzeichnet, dass die Modifikation vor der Synehronisa- tion der Schlüsselgeneratoren erfolgt. 15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge kennzeichnet durch die Anwendung bei off-line-Verschlüs selung. 16. Schlüsseleinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Speichers, in den eine Anzahl Schlüssel und/oder die aktuellen Modifikationen dieser Schlüssel bzw. die Modifikationsadressen oder -anzahlen ei.nspelcher- bar sind. 17. Schlüsselejnrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch die Anwendung' bei Paketvermittlungssystemen, zum Beispiel nach CCITT X.25, wobei jedem Paket bzw. jedem Adressaten ein gesonderter Schlüssel zuordenbar ist.

Inventors: BITZER, WOLFGANG, DIPL.-ING.
Applicants: ANT NACHRICHTENTECHNIK GMBH
Application year: 1980
Main classification: H04L9
IPC codes: H04L9