METHOD AND APPARATUS FOR MONITORING THE SYNCHRONIZATION OF CRYPTOGRAPHIC DEVICES

Abstract: To monitor the synchronisation of cryptographic devices (S1, S2) a checkword (PW) is cyclically inserted between the data words (D1) to be transmitted in the transmission-side cryptographic device (S1), which is checked for correctness in the receiver-side cryptographic device. On the transmitter-side, the data words (D1) are stored cyclically in a buffer memory (P1) in which the checkword (PW) is permanently stored. Both the checkword (PW) and the data words (D1) are transmitted to the receiver side and are there stored in a further buffer memory (P2). Only the data words (D2), however, are read out from this memory and sent to the receiver-side terminal (E2). The checkword (PW) stored in each case in a predetermined memory area is checked for its correctness. <IMAGE>

Description: Verfahren und Anordnung zum Überwachen des Synchron-- laufs von Schlüsseleräten Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Über- wachen des Synchronlaufs von Schlüsselgeräten entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens. Es ist allgemein bekannt, bei einer Übertragung von Daten von einer sendenden Station zu einer empfangenden Station unter Verwendung von Schlüsselgeräten diese bitgenau zu synchronisieren. Falls der Synchronlauf zwischen den Schlüsselgeräten nicht vorhanden ist, wird die Übertragung unterbrochen und eine neue Synchronisierung durchgeführt. Das Überwachen des Synchronlaufs der Schlüsselgeräte erfordert im allgemeinen einen verhältnismässig grossen Aufwand. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zum Überwachen des Synchronlaufs anzugeben, die einen geringen Aufwand erfordern, und mit denen die Überwachung auf einfache Weise durchführbar ist. Erfindungsgemäss wird die Aufgabe bei dem Verfahren der eingangs genannten Art durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Das Verfahren eignet sich insbesondere bei der Verwendung von Mikrocomputern mit zugehörigen Arbeitsspeichern und 1. Ausfertigung peripheren Schnittstellenbausteinen in den Schlsselge- raten. Durch die Überwachung des Synchronlaufs der Schlüsselgeräte kann bei einer Duplexverbindung im Fehlerfall selbsttätig eine neue Einphasung der Schlüsselgeräte ausgelöst werden. Das Verfahren weist insbesondere dadurch eine grosse Sicherheit auf, daB neben den Datenwörtern auch das Prüfwort nach dem Auslesen aus dem sendeseitigen Pufferspeicher verschlüsselt wird und vor dem Einlesen in den empfangsseitigen Pufferspeicher entschlüsselt wird. Das Einspeichern und das Auslesen aus den Pufferspeichern erfolgt zweckmässigerweise zyklisch, wobei das Auslesen Jeweils zeitlich verzögert gegenüber dem Einspeichern erfolgt. Das Einspeichern und das Auslesen können dabei seriell oder parallel erfolgen. Zur Vermeidung eines Datenstaus auf der Sende seite und eines Datenverlusts auf der Empfangs seite ist es vor teilhaft, wenn die Taktimpulse, mit denen die Datenwörter von der sendeseitigen Endeinrichtung abgerufen und zur empfangsseitigen Endeinrichtung ausgegeben werden, während jeweils einer Zeitdauer gesperrt werden, die der für eine Ubertragung der Prüfwöfter erforderlichen Zeitdauer entspricht. Das Prüfwort bleibt im allgemeinen unverändert, jedoch ist es auch möglich, dieses in vereinbarter Weise jeweils zu verändern. Eine vorteilhafte Anordnung zur DurchfUhrung des Verfahrens weist sowohl einen sendeseitigen als auch einen empfangsseitigen Pufferspeicher cwf, in den die Datenwörter vor ihrer Verschlüssel bzw. nach ihrer Entschlüsselung zyklisch eingespeichert und zeitlich gegenüber dem Einspeichern verzögert ausgelesen werden. Weiterhin weist die Anordnung für jeden Pufferspeicher eine Steuereinheit auf, die die entsprechenden Signale für das Einspeichern und Auslesen der Pufferspeicher erzeugt und die die zu den Endeinrichtungen übertragenen Taktimpulse Jeweils für eine Zeitdauer sperren, die jeweils der Dauer für die Übertragung eines Prüfwortes zugeordnet ist. Schliesslich weist die Anordnung auf der Empfangsseite eine Vergleichseinrichtung auf, die jeweils das übertragene Prüfwort mit einem vorgegebenen Prüfwort vergleicht und bei Unrichtigkeit eine entsprechende Anzeige veranlasst. Im folgenden wird das Verfahren gemäss der Erfindung anhand einer Ausführungsform einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Übertragungssystems, Fig. 2 ein Blockschaltbild der Anordnung, Fig. 3 Signale an verschiedenen Punkten der Anordnung. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Übertragungssystem werden von einem sendeseitigen Endgerät El zu einem empfangsseitigen Endgerät E2 Daten verschlüsselt übertragen. Das Übertragungssystem ist beispielsweise als Duplexverbindung aufgebaut, jedoch ist nur die Über- tragung in einer Richtung dargestellt. Die vom Endgerät El abgegebenen Daten werden durch Datenwörter D1 codiert und an ein sendeseitiges Schlüsselgerät S1 abgegeben. Dieses verschlüsselt die Datenwörter D1 und erzeugt verschlüsselte Datenwörter VD1, die über eine sendeseitige Übertragungseinheit UE1 als verschlüsselte Datenwörter VD2 zur empfangenden Station übertragen werden. Dort werden sie von einer empfangsseitigen Übertragungseinheit UE2 empfangen und als verschlüsselte Datenwörter VD3 zu einem empfangsseitigen SchlUsselge- rät S2 abgegeben. Dieses entschlüsselt die verschlUs- selten Datenwörter VD3 und gibt die entschlüsselten Datenwörter D2, die den Datenwörtern D1 entsprechen, an das empfangsseitige Endgerät E2 ab. Die Abgabe der Datenwörter DI und der verschlüsselten Datenwörter VD1 wird durch von der Übertragungseinheit UEI abgegebene Taktimpulse Tl gesetuert, die dem Schlüsselgerät S1 zugeführt werden, das seinerseits aus diesen Taktimpulsen T1 Taktimpulse T2 erzeugt, die an das Endgerät EI abgegeben werden. In entsprechender Weise erzeugt die empfangsseitige Übertragungseinheit UE2 Taktimpulse T3 und gibt diese zusammen mit den ver schlüsselten Datenwörtern VD3 an das Schlüsselgerät S2 ab. Dieses erzeugt aus den Taktimpulsen T3,den Datenwörtern D2 zugeordnete Taktimpulse T4 und gibt diese an das Endgerät E2 ab. Zur Überwachung des Synchronlaufs der Schlüsselgeräte SI und S2 werden im Schlüsselgerät S1 in zyklischer Reihenfolge maie Datenwörter D1 Prüfwörter eingefügt, die ebenfalls verschlüsselt werden und in den verschlüsselten Datenwörtern VD1 enthalten sind. Auf der Empfangsseite werden im Schlüsselgerät S2 diese Prüfwörter wieder aus den verschlüsselten Datenwörtern VD3 heralsgetrennt und auf ihre Richtigkeit überprüft, um damit auf denSynchronlauf der Schlüsselgeräte SI und 52 schliessen zu können. Um auf der Sendeseite während der Übertragung der Prüfwörter einen Stau der Datenwörter Dl zu vermeiden, werden während einer entsprechenden Zeitdauer die Taktimpulse T2 gesperrt. In entsprechender Weise werden zur Vermeidung eines Datenverlustes auf der Empfangsseite während einer dem Abtrennen der Priifworter zugeordneten Zeitdauer die Taktimpulse T4 gesperrt. Weitere Einzelheiten des Verfahrens werden im folgenden zusammen mit dem in Fig. 2 dargestellten Blockschaltbild und mit dem in Fig. 3 dargestellten Zeit diagrans beschrieben. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Blockschaltbild ist auf der Sendeseite ein Pufferspeicher P1 dargestellt, der in einem vorgegebenen Speicherbereich BO ein Prüfwort PW enthält. Das Prüfwort PW bleibt normalerweise während einer Übertragung unverändert. Es ist Jedoch auch möglich, dieses nach einer entsprechenden Vereinbarung gegebenenfalls auch ru verändern. In den übrigen Speicherbereichen B1 bis B127 des Pufferspeichers P7 werden zyklisch nacheinander die vom Endgerät El abgegebenen Datenwörter Dl hunter Verwendung einer Schreibsteuerung SS1 eingespeichert. Zeitlich gegenüber dem Einspreichern werden die Datenwörter Dl wieder aus dem Pufferspeicher P1 unter Verwendung einer Lesesteuer LS1 zyklisch ausgelesen, wobei nun auch das Prüfwort PW jeweils ausgelesen wird. Das Prüfwort PW und die Datenwörter D1 gelangen zum Schlüsselrechner SR1, der die verschlüsselten Datenwörter VD1 erzeugt und an die Übertragungseinheit UE1 abgibt. Das Abrufen der verschlüsselten Datenwörter VD1 vom Schlüsselrechner SRl erfolgt durch die Taktimpulse T1, die auch der Lesesteuerung LSl und einer Steuereinheit ST1, die als Speichersteuerung und Taktsteuerung dient, zugeftihrt. Die Steuereinheit ST1 erzeugt aus den TaktimpIlisen Tl die Taktimpulse T2 und gibt diese an das Endgerät El und die Schreibsteuerung SSI ab. Zur Vermeidung eines Datenstaus blendet die Steuereinheit STI eine dem Auslesen des Prüfwortes PW entsprechende Anzahl von Taktimpulsen T1 aus. Die Fig. 3 zeigt die während der Übertragung kontinuier lich auftretenden Taktimpulse T1 sowie die Taktimpulse T2. Es ist zu erkennen, dass während der Ubertra- gung des Prüfwortes PW an das Endgerät El keine Taktimpulse T2 abgegeben werden. Die zeitliche Zuordnung zwischen den Taktimp11ses Tl und T2 kann dabei verschoben sein, da zweckmässigerweise das Einspeichern in den Pufferspeicher Pl dem Auslesen um zwei bis drei Datenwörter DI voreilen kann. Die Steuereinheit ST1 legt dabei in an sich bekannter Weise fest, in welchen. Speicherbereich jeweils eingespeichert und aus welchem Speicherbereich Jeweils ausgelesen wird. Auf der Empfangsseite werden die verschlüsselten Datenwörter VD2 nach ihrem Empfang durch die oder tragungseinheit UE2 unter Steuerung durch die Taktimpulse T3 dem dortigen Schlüsselrechner SR2 als verschlüsselte Datenwörter VD3 zugeführt. Über eine Schreibsteuerung S92 werden die verschlüsselten Datenwörter VD3 nach ihrer Entschlüsselung in die Speicherbereiche 0 bis 127 des Pufferspeichers P2 zyklisch eingespeichert. Die zyklische Reihenfolge ist dabei dieselbe wie beim Auslesen aus dem Pufferspeicher P1, so dass das Prüfwort PW jeweils in den Speicherbereich PO eingespeichert wird und die Datenwörter D2 in die Speicherbereiche B1 bis B127 eingespeichert werden. Unter Verwendung einer Lesesteuerung LS2 werden anschliessend die Datenwörter D2 aus den Speicherbereichen B7 bis B127 ausgelesen und zum Endgerät E2 übertragen. Die Abgabe an das Endgerät E2 erfolgt dann unter Steuerung der Taktimpulse T4, die aus den Taktimpulsen T3 in ähnlicher Weise erzeugt werden wie die Taktimpulse T2 aus den Taktimpulsen T7, da das Prüfwort PW nicht durch die Lese steuerung LS2 ausgelesen wird und es andernfalls zu einem Datenverlust kommen könnte. Das Prüfwort PW, das sich jeweils im Speicherbereich BO befindet, wird durch eine Auswerteeinheit A auf seine Richtigkeit überprüft. Falls das Prüfwort PW nicht mit einem vereinbarten Prüfwort übereinstimmt, wird das durch die Auswerteeinheit A erkannt und ein neues Einphasen der Schlüsselgeräte wird veranlasst. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird nach jeweils 127 Datenwörtern D1 ein Prüfwort PW eingefügt. Es ist selbstverständlich möglich, auch einen anderen Prüfzyklus zu verwenden und ihn gegebenenfalls auch in vereinbarter Weise zu variieren. Das Ein- und/oder Aus speichern der Datenwörter D1 und D2 sowie des Prüfworts PW kann seriell oder parallel erfolgen. Die Pufferspeicher P1 und P2 sind zweckmäBi- gerweise als Halbleiter-Schreib-Lese-Speicher (RAM Speicher) ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, sie als Schieberegister mit seriellen oder parallelen Eingängen und seriellen oder parallelen Ausgängen auszubilden. Derartige Speicher sind beispielsweise unter der Bezeichnung FIFO-Speicher (first in - first out) allgemein bekannt. 10 Patentansprüche 3 Figuren

Claims: Method for monitoring the synchronization of cryptographic devices, in which a cryptographic device in a transmitting station encrypts data words entered by means of a terminal and sends them out via a transmission unit, in which method, after the reception of the encrypted data words, a cryptographic device in the receiving station decrypts the encrypted data words by means of a further transmission unit and delivers the decrypted data words to a further terminal, characterized in that in the transmitting station the data words (D1) delivered by the terminal (E1) are stored successively in time in storage areas (B1 to B127) of a buffer store (P1), in that from the buffer store (P1) a test word (PW) stored there in a predetermined storage area (B0) and the data words (D1) are read out, encrypted and transmitted, in that in the receiving station, after the decryption, the test word (PW) is stored in a predetermined storage area (BO) and the data words (D2) are stored in other storage areas (B1 to B127) of a buffer store (P2) at the receiving end, in that only the data words (D2) are read out of the buffer store (P2) and delivered to the terminal (E2) at the receiving end and in that the test word (PW) stored in the predetermined storage area (BO) is checked for its correctness in an evaluating unit (A), the storing-in of the data words (D1) and the reading-out of the test word (PW) and of the data words (D1) from the buffer store (P1) at the transmitting end and the storing-in of the test word (PW) and of the data words (D1) and the reading-out of the data words (D2) from the buffer store (P2) at the receiving end is effected cyclically and not only following a starting procedure, the reading-out occurring with a time delay compared with the reading-in. Method according to Claim 1, characterized in that a new phasing-in of the cryptographic devices (S1, S2) is initiated in the case of incorrectness of the test word (PW). Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the storing-in and/or reading-out occurs serially. Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the storing-in and/or the reading-out occurs in parallel. Method according to one of Claims 1 to 4, in which at the transmitting end and at the receiving end the data words and the encrypted data words are in each case delivered on the basis of clock pulses generated in the respective transmission unit, characterized in that the delivery of the clock pulses (T2, T4) to the terminal (E1, E2) is inhibited during a period of time corresponding to the reading-out of the test word (PW) from the buffer store (P1) at the transmitting end and during a period of time corresponding to the storing-in of the test word (PW) in the buffer store (P2) at the receiving end. Method according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the test word (PW) remains unchanged during the transmission. Arrangement for carrying out the method according to Claim 1, characterized in that the cryptographic device (S1) at the transmitting end contains a buffer store (P1) in which the test word (PW) is stored in a predetermined storage area (B0), in which the data words (D1) can be stored successively in time in the remaining storage areas (B1 to B167) and from which the test word (PW) and the data words (D1) can be read out successively in time and in that the cryptographic device (S2) at the receiving end contains a buffer store (P2) in which the test word (PW) can be stored successively in time, not only following a starting procedure, in a predetermined storage area (B0) and the data words (D2) can be stored successively in time in the remaining storage areas (B1 to B127) and in which the data words (D2) can be read out successively in time. Arrangement according to Claim 7, characterized in that the cryptographic device (S1) at the transmitting end and the cryptographic device (S2) at the receiving end in each case contains a control unit (ST1 and ST2, respectively), at which the clock pulses (T1 and T3, respectively) delivered by the respective transmission unit (UE1 and UE2, respectively) are present and which generates clock pulses (T2) and control signals for the storing-in and reading-out of the test word (PW) and of the data words (D1, D2) in the correct time. Arrangement according to Claim 7 or Claim 8, characterized in that an evaluating unit (A), which checks the correctness of the test word (PW) and in the case of an erroneous test word (PW) delivers a corresponding signal, is provided at the buffer store (P2) at the receiving end.

Inventors: HOPF, WOLFGANG, SPOERER, GERHARD, Spörer, Gerhard
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1984
Main classification: H04L9
IPC codes: H04L9