PROCESS FOR VERIFYING THE SYNCHRONISM BETWEEN TWO CRYPTOGRAPHIC DEVICES

Abstract: 1. A process for checking the synchronous operation of two code devices via which data is transmitted from a first station to a second station and vice versa, characterised by the following process steps : A) following a start procedure, a random text is produced at the first station (STAL) and transmitted in coded form ; to the second station (STA2) ; B) the coded random text is decoded and stored in the region of the first station (STA1) ; C) In the second station (STA2) the random text is decoded and the random text as decoded at the second station (STA2) is subsequently transmitted in coded form back to the first station (STA1) ; D) the received coded random text is decoded in the first station (STA1) and compared with the random text stored in the region of the first station (STA1) ; and E) in the event of inequality of the received random text and the random text stored in the region of the first station (STA1), an alarm signal is emitted.

Description: Verfahren zur Uberprüfung des Synchronlaufs zweier Schlüsselgeräte g Das erfindungsgemässe Verfahren dient zur überprüfung des Synchronlaufs zweier Schlüsselceräte, wonach Daten von einer ersten Station zu einer zweiten Station und umgekehrt übertragen werden. Im Rahmen einer bekannten Startprozedur wird anschliessend an eine Zeitpunktkennung ein Spruchschlüssel im Klartext übertragen. Zur Überprüfung des Synchronlaufs zweier Schlüsselgeräte ist es bekannt, im Anschluss an diese Startprozedur eine Folge von vereinbarten Zeichen verschlüsselt zu übertragen. In der Gegenstelle werden die verschlüsselten Zeichen entschlüsselt und es wird überprüft, ob die Folge der vereinbarten Zeichen empfangen wurde. Bei Übereinstimmung der empfangenen Zeichen mit den vereinbarten Zeichen laufen die beiden Schlüsselgeräte synchron. Dieses bekannte.Verfah- ren zur Überprüfung des Synchronlaufs der beiden Schlüsselgeräte hat den Nachteil, dass im Zuge des Verfahrens Informationen preisgegeben werden, mit Hilfe derer eine Entzif ferung der verschlüsselten Nachricht erleichtert wird. Zum Entschlüsseln der verschlüsselten Nachrichten müssen der Spruchschlüssel, ferner ein Schlüsselalgorithmus und der Grundschlüssel bekannt sein. Ein unbefugter Entzifferer kann zunächst den Spruchschlüssel im Klartext empfangen. In vielen Fällen, insbesondere mit Hilfe käuflich erwerbbarer Schlüsselgeräte kann der Schlüsselalgorithinus ermittelt werden. Unter diesen Voraussetzungen verbleibt lediglich der jeweils verwendete Grundschlüssel, der von einem nichtbefugten Entzifferer gefunden werden muss, um die verschlüsselte Nachricht zu entziffern. Wennnach dem erwähnten bekannten Verfahren, vereinbarte und als bekannt anzusehende,Zeichen verschlüsselt werden, dann kann ein nichtbefugter Entzifferer unter Voraussetzung des bekannten Textes und durch Variationen von Probegrundschlüsseln den jeweils richtigen Grundschlüssel ermitteln. Nach einem weiteren bekannten Verfahren zur Überprüfung des Synchronlaufs zweier Schlüsselgeräte werden nach einer vereinbarten Vorschrift dem Kryptogenerator Prüfbits entnommen und zur Gegenstelle übertragen. In der Gegenstelle werden ebenfalls Prüfbits erzeugt und es wird die Übereinstimmung der sendeseitig und der empfangsseitig erzeugten Prüfbits überprüft und danach der Synchronlauf der beiden Schlüsselgeräte beurteilt. Auch dieses bekannte Verfahren liefert einem unbefugten Entzifferer Informationen, mit Hilfe derer der jeweils verwendete Grundschlüssel relativ schnell ermittelbar ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sendeseitig den Synchronlauf der sendeseitigen und der empfangsseitigen Schlüsselgeräte zu überprüfen, ohne dass Informationen preisgegeben werden, die eine unbefugte Entzifferung erleichtern. Die Lösung der vorliegenden Aufgabe ist gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: A) Im Anschluss an eine Startproze.dur wird an der ersten Sta tion ein Zufalls text erzeugt und einerseits im Bereich der ersten Station gespeichert und andererseits verschlüs selt zur zweiten Station übertragen. B) In der zweiten Station wird der Zufalls text entschlüs selt, anschliessend wird der entschlüsselte Zufallstext in der zweiten Station verschlüsselt und zur ersten Sta tion übertragen. ¯ ¯¯ C) In der ersten Station wird der empfangene und verschlüs selte Zufallstext entschlüsselt und der entschlüsselte, empfangene Zufalls text wird mit dem unverschlüsselten in der ersten Station gespeicherten - Zufalls text ver glichen. D) Bei Ungleichheit des empfangenen und des in der ersten Station gespeicherten Zufalls textes wird ein Alarmsignal abgegeben. Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht eine Überprüfung des Synchronlaufs der beiden Schlüsselgeräte, ohne dass Informationen preisgegeben werden, die eine unbefugte Entzifferung der Nachrichten erleichtern. Dies deshalb, weil anstelle eines vereinbarten und bekannten Textes ein Zufallstext verwendet wird, der von Fall zu Fall und in zufälliger Weise verschieden ist. Es wäre grundsätzlich denkbar, den in der ersten Station erzeugten und nicht verschlüsselten Zufalls text im Bereich der ersten Station zu speichern und für den Vergleich mit dem empfangenen und entschlüsselten Zufalls text bereitzuhalten. Dabei wird der Entschlüssler der eigenen Station insofern. überprüft, als er den empfangenen Zufallstext entschlüsselt. Eine mehrmalige Überprüfung des Entschlüsslers der eigenen Station wird dann erreicht, wenn der in der ersten Station erzeugte und verschlüsselte Zufalls text im Bereich der ersten Station entschlüsselt und für den Vergleich gespeichert wird. In diesem Fall wird der Entschlüssler der ersten Station zweimal benötigt, ein erstes Mal zur Ent schlüsselung des verschlüsselten Zufallstextes der ersten Station und ein zweites Mal zur Entschlüsselung' des empfangenen Zufallstextes der zweiten Station. Zwecks Einsparung eines Zufallstextgenerators kann es zweckmässig sein, einen Pseudozufallstextgenerator zu verwenden. Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren 1 bis 3 beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Datenübertragungssystems, Fig. 2 ein Blockschaltbild eines sendeseitigen Schlüssel gerätes und Fig. 3 ein Blockschaltbild eines empfangsseitigen Schlüs selgerätes. Gemäss Fig. 1 werden von der ersten Station STA1 über die Übertragungsstrecke SR Daten zur zweiten Station STA2 übertragen. Als Übertragungsstrecke SR kann beispielsweise eine Funkstrecke oder eine Drahtverbindung vorgesehen sein. Die Übertragungsstrecke kann halbduplex oder duplex betrieben werden. Im Bereich der ersten Station STA1 sind die Datenquelle DQ1, die Datensenke DS1 und das Schlüsselgerät SCH1 angeordnet. Im Bereich der zweiten Station STA2 sind die Datenquelle DQ2, die Datensenke DS2 und das Schlüsselgerät SCH2 angeordnet. Eine Nachrichtenübertragung wird mit einer bekannten Startprozedur eingeleitet. Wenn beispielsweise von der Station STA1 zur Station STA2 eine Nachricht übertragen werden soll, dann wird von der Station STA1 aus anschliessend an eine Zeitpunktkennung der Spruchschlüssel im Klartext zur Station STA2 übertragen. Danach sollen die Schlüsselgenera toren beider Stationen synchron laufen. Um dies zu überprüfen, wird im Anschluss an die Startprozdur im Zufallsgenera- tor ZG1 ein Zufalls text erzeugt und einerseits im Bereich des Schlüsselgerätes SCH1 gespeichert und andererseits verschlüsselt zur zweiten Station STA2 übertragen. In dieser zweiten Station wird der Zufallstext entschlüsselt, anschlie ssend wieder verschlüsselt und der verschlüsselte Zufallstext wird wieder zur ersten Station STA1 übertragen. Im Bereich des Schlüsselgerätes SCH1 wird der empfangene verschlüsselte Zufallstext entschlüsselt und der dadurch gewonnene entschlüsselte empfangene Zufalls text wird mit dem in der ersten Station STA1 erzeugten Zufalls text verglichen. Eine Übereinstimmung der beiden Zufallstexte signalisiert den synchronen Lauf der beiden Schlüsselgeräte SCH1, SCH2. Eine Nichtübereinstimmung der beiden Zufallstexte signalisiert, dass die beiden Schlüsselgeräte nicht synchron laufen. Bei Ungleichheit der beiden Zufallstexte wird der noch nicht hergestellte Gleichlauf der beiden Schlüsselgeräte mit Hilfe eines Alarmsignals signalisiert. Das beschriebene Verfahren ermöglicht die Überprüfung des Synchronlaufs der beiden Schlüsselgeräte SCE1 und SCH2 an der Stelle der Station STA1. In ähnlicher Weise kann der Synchronlauf der beiden Schlüsselgeräte SCH1 und SCH2 von der STation STA2 aus überprüft werden. In diesem Fall wird mit Hilfe des Zufallsgenerators ZG2 der Zufalls text erzeugt und verschlüsselt zur Station STA1 übertragen. Die Station STA1 entschlüsselt diesen Zufallstext und schickt ihn ebenfalls verschlüsselt zurück zur Station STA2. Dort werden wieder die beiden Zufallstexte auf Übereinstimmung geprüft. Fig. 2 zeigt ausführlicher das auch in Fig. 1 dargestellte Schlüsselgerät SCH1. Fig. 3 zeigt ausführlicher das ebenfalls in Fig. 1 dargestellte Schlüsselgerät SCH2. Das Schlüsselgerät SCH1 umfasst mehrere Schalter SW11, SW12, SW13, SW14, SW15, die je die Schaltstellungen 1, 2, 3, 4, 5 einnehmen können und vom Steuergerät ST1 aus gesteuert werden. In ähnlicher Weise besitzt das Schlüsselgerät ScH2 die Schalter SW21, SW22, SW23, SW24, SW25, die vom Steuergerät ST2 aus gesteuert werden. Im folgenden Text wird die Arbeitsweise der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Schaltungsanordnungen bei Voll.duplex- betrieb beschrieben. Der Beginn der Nachrichtenübertragung wird mit dem Startsignal SS dem Steuergerät ST1 signalisiert. Danach nehmen alle Schalter desSchlüsselgeräts SCH1 ihre Schalterstellungen 1 ein. Die Schalter des Schlüsselgeräts SCH2 haben schon vorher ihre Schalterstellungen eingenommen. Der Kennwortgeber KG1 erzeugt eine Zeitpunktkennung und gibt diese Kennung bei der Schalterstellung 1 der Schalter SW11 und SW12 über den Schaltungspunkt P1 ab. Wie die Fig. 3 zeigt, gelangt diese Kennung über den Schalter SW2 in - Schalterstellung 1 zum Kennwortauswerter KA2, der den Empfang des Kennworts dem Steuergerät ST2 signalisiert. flas Steuergerät ST2 veranlasst, dass der Kennwortgeber KG2 aktiviert wird und seine Kennung über die Schalter SW21, SW22 und über den Schaltungspunkt P2 dem in Fig. 2 dargestellten Schlüsselgerät SCH1 zugeführt wird. Über den Schalter SW14 gelangt das Kennwort zum Kennwortauswerter KA1, das dem Steuergerät ST1 die Erkennung des Kennwortes signalisiert. Nachdem der Kennwortauswerter KA1 die Kennung erkannt hat, schaltet das Steuergerät ST1 alle Schalter des Schlüsselgerätes SCH1 in ihre Scnalterstellungen 2. Nachdem der Kennwortauswerter KA2 die Kennung erkannt hat, schaltet die in Fig. 3 dargestellte Steuerstufe ST2 alle Schalter des Schlüsselgerätes SCH2 in ihre Schalterstellungen 2. Der Schlüssel generator SG11 erzeugt einen Spruchschlüssel, der über die Schalter SW11, SW12, SW24 dem Kryptorechner CR22 zugeführt wird. Nach dem letzten Bit des Spruchschlüssels ist die Schlüsselstellung dieses Kryptorechners voreingestellt. Der Schlüsselgenerator SG21 erzeugt ebenfalls einen Spruchschlüssel, der über die Schalter SW21, SW22, SW14 in den Kryptorechner CR12 gelangt. Damit wird die Schlüsselstellung dieses Kryptorechners voreingestellt. Das Steuergerät ST1 stellt den Kryptorechner CR11 in eine endgültige Schlüsselstellung ein. Danach sind die Kryprorechner CR11 bzw. CR12 zum Verschlüsseln bzw. zum Entschlüsseln eingestellt. Das Steuergerät ST2 bringt den Kryptorechner CR22 in eine endgültige Schlüsselstellung. Danach sind die Kryptorechner CR22 bzw. CR21 zum Verschlüsseln bzw. Entschlüsseln eingestellt. Zur Überprüfung des Synchronlaufs der beiden Schlüsselgeräte SCH1, SCH2 veranlasst das Steuergerät ST1 bzw. das Steuergerät ST2 die Schalterstellungen 3 der Schalter des Schlüsselgerätes SCH1 bzw. SCH2. Der Schlüsselgenerator SG12 erzeugt als Prüftext einen Pseudozufallstext, der über den Schalter SW11 dem Kryptorechner CR11 zugeführt und dort verschlüsselt wird. Der verschlüsselte Prüftext gelangt über die Schalter SW12, SW24 in den Kryptorechner Cm22 und wird dort entschlüsselt. Vom entschlüsselten Text werden die ersten n Bits im Speicher SP21 gespeichert und die restlichen Bits werden unterdrückt. Der Pseudozufallstext des Schlüsselgenerators SG12 wird aber ausserdem dem Speicher SP12 zugeführt, der die ersten n Bits speichert. Die restlichen Bits werden nicht weiter verwendet. Der Schlüsselgenerator SG22 erzeugt als Prüftext ebenfalls einen Pseudozufallstext, der über den Schalter SW21 dem Kryptorechner CR21 zugeführt und dort verschlüsselt wird. Der verschlüsselte Text gelangt über die Schalter SW22, SW14 in den Kryptorechner CR12, der den Text entschlüsselt. Die ersten n Bits des entschlüsselten Textes werden im Speicher SP11 gespeichert und der Rest geht verloren. Ausserdem wird der vom Schlüsselgenerator SG22 erzeugte Text dem Speicher SP22 zugeführt, der die ersten n Bits speichert; die rest zeichen Bits werden nicht weiterverarbeitet. Das Steuergerät ST1 bzw. ST2 veranlasst die Schalterstellungen 4 der Schalter des Schlüsselgerätes SCHi bzw. SCH2. Es wurde bereits erwähnt, dass im Speicher SP21 die ersten n Bits des Prüftextes gespeichert sind. Dieser entschlüsselte Text gelangt über den Schalter SW2 1 in den Kryptorechner CR21, der den Text verschlüsselt und der verschlüsselte Prüftext gelangt über die Schalter SW22, SW14 in den Kryptorechner CR12. Im Vergleicher VGL1 wird der entschlüsselte Prüftext des Kryptorechners CR12 mit dem unverschlüsselten Prüftext des Speichers SP12 verglichen und bei Ubereinstim- mung der beiden Prüftexte wird das Signal A12 abgegeben, das die geglückte Einphasung der beiden Schlüsselgeräte synchronisiert. In diesem Fall kann der Kryptobetrieb aufgenommen werden. Bei Nichtiibereinstimmung der beiden Prüftexte wird das Signal All abgegeben, das die noch nicht erfolgte Synchronisierung der beiden Schlüsselgeräte signalisiert. Es wurde bereits erwähnt, dass der Speicher SP11 die ersten n Bits des im Schlüsselgenerator SG22 erzeugten Prüftexte speichert. Dieser Prüftext gelangt über den Schalter SW11 in den Kryptorechner CR11. Der verschlüsselte Prüftext gelangt über die Schalter SW12, SW24 in den Kryptorechner CR22. Der Vergleicher VG2 vergleicht den entschlüsselten Prüftext des Kryptorechners CR22 mit dem unverschlüsselten Prüftext des Speichers SP22. Bei Ubereinstimmung bzw. Nicht übereinstimmung der beiden Prüftexte wird das Signal A22 bzw. A21 abgegeben. Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel erfüllt der Schlüsselgenerator SG11 eine doppelte Funktion. Seinerseits erzeugt er den Spruchschlüssel, der im Rahmen der Startprozedur über die Schalter SW11, SW12 unverschlüsselt über den Schaltungspunkt Pil zum Schlüsselgerät SCH2 übertragen wird. Andererseits kann der Schlüsselgenerator SG11 als ein Teil des Zufalls generators ZG1 angesehen werden, der aus den beiden Schlüsselgeräten SG11 und SG21 gebildet wird. Da die beiden Schlüsselgeneratoren SG11 und SG12 unabhängig voneinander arbeiten, kann der vom Schlüsselgenerator SG12 abgegebene Prüftext weitgehend als Zufalls text angesehen werden. In ähnlicher Weise arbeiten auch die in Fig. 3 dargestellten Schlüsselgeneratoren SG21 und SG22 unabhängig voneinander und bilden den Zufallsgenerator ZG2. Wenn die Signale A12 bzw. A22 die ordnungsgemässe Synchronisierung signalisieren, dann veranlassen die Steuergeräte ST1 bzw. ST2 die Schalterstellungen 5 der Schalter des Schlüsselgerätes SCHI bzw. SCH2. Bei diesen Schalterstel lungen gelangen die Daten der Datenquelle DQ1 über den Schalter SW11 in den Kryptorechner CR11, werden dort verschlüsselt und die verschlüsselten Daten gelangen über den Schalter SW24 in den Xryptorechner CR22. Anschliessend werden die entschlüsselten Daten über den Schalter SW23 der Datensenke DS2 zugeführt. In ähnlicher Weise gelangen die Daten der Datenquelle DQ2 über den Schalter SW21 in den Kryptorechner CR21. Die verschlüsselten Daten gelangen über den Schalter SW22, über den Schaltungspunkt P2 und über den Schalter SW14 in den Kryptorechner CR12. Der entschlüsselte Text gelangt über den Schalter SW13 in die Datensenke DS1. 4 Patentansprüche 3 Figuren

Claims: P atentansprüche 1. Verfahren zur Überprüfung des Synchronlaufs zweier Schlüsselgeräte, wonach Daten von einer ersten Station zu einer zweiten Station und umgekehrt übertragen werden, g e k e n n z e i c h-n e t- durch die folgenden Verfahrensschritte: A) Im Anschluss an eine Startprozedur wird an der ersten Station (STA1) ein Zufallstext erzeugt und einerseits im Bereich der ersten Station gespeichert und anderer seits verschlüsselt zur zweiten Station (STA2) übertra gen. B) In der zweiten Station (STA2) wird der Zufalls text ent schlüsselt, anschliessend wird der entschlüsselte Zufalls text in der zweiten Station verschlüsselt und zur ersten Station (STA1) übertragen. C) In der ersten Station (STA1) wird der empfangene und verschlüsselte Zulstext entschlüsselt und der entschlüs selte, empfangene Zufalls text wird mit dem unverschlüs selten -.in der ersten Station gespeicherten - Zufalls text verglichen. D) Bei Ungleichheit des empfangenen und des in der ersten Station (STA1) gespeicherten Zufallstextes wird ein Alarm signal abgegeben (Fig. 1). 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der in der ersten Station (STA1) erzeugte und verschlüsselte Zufallstext im Bereich der ersten Station entschlüsselt wird und dass der entschlüsselte Zufalls text in der ersten Station gespeichert wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t, dass als Zufallstext ein Pseudozufallstext verwendet wird. 4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i,c h n e t, dass zwek- ;chlüsselgeneratoren (SG11, SG12) vorgesehen sind, die die beiden Pseudozufallstexte erzeugen und dass die Schlüsselgeneratoren (SG11, SG12) zeitlich nacheinander über einen Schalter (SW11) an einen Verschlüssler (CR11) abgegeben werden, der den verschlüsselten Zufalls text erzeugt.

Inventors: MARKWITZ, WERNHARD, DIPL.-ING.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1980
Main classification: H04L9
IPC codes: H04L9