In der digitalen Kommunikation gibt es viele Arten der Kodierung, um Informationen zu übertragen. Sollen vertrauliche Daten über einen unsicheren Kanal übertragen werden, so müssen diese zuvor verschlüsselt werden.
Die Stromverschlüsselung ist ein Verfahren, bei dem jedes Bit der zu übertragenden Daten durch das "Exklusiv-Oder"-Verknüpfen mit einem endlosen, (pseudo-)zufälligen Schlüssel sofort verschlüsselt und übertragen werden kann.
Exklusiv-Oder:
| Eingang 1 |
Eingang 2 |
Ausgang |
| 0 |
0 |
0 |
| 0 |
1 |
1 |
| 1 |
0 |
1 |
| 1 |
1 |
0 |
Beispiel:
Die BCD-kodierten Daten "4" (0100) und "7" (0111) sollen übertragen werden. Verschlüsselt werden sie mit dem Schlüsselfragment "01101001":
0100 0111 Daten
0110 1001 Schlüssel
---- ---- XOR
0010 1110 Verschlüsselte Daten
Zur Entschlüsselung wird der Vorgang einfach wiederholt:
0010 1110 Verschlüsselte Daten
0110 1001 Schlüssel
---- ---- XOR
0100 0111 Daten
Da die zu übertragenden Daten eine beliebige Länge aufweisen können ist ein Schlüssel gleicher, daher ebenfalls beliebiger Länge notwendig. Dieser Schlüssel muß prinzipiell eine endlose Länge haben, daher spricht man von einem "Schlüsselstrom".
Um diesen zu generieren, werden sogenannte linear rückgekoppelte Schieberegister verwendet. Diese werden aus hintereinandergeschalteten und gemeinsam getakteten Speicherelementen, die an manchen Stellen eine Exklusiv-Oder-Rückkopplung aufweisen, aufgebaut.
Speicherelement:
 |
| Eingang D |
Ausgang Q nach einem Takt |
| 0 |
0 |
| 1 |
1 |
|
Neben dem Aufbau des Schlüsselstromgenerators ist auch die Vorbelegung der Speicherelemente für den erzeugten Schlüsselstrom entscheidend. Diese Vorbelegung kann als Code vom Sender zum Empfänger weitergegeben werden.
Beispiel:
Dieser einfache Aufbau liefert bei Vorbelegung der Speicherelemente mit "1" und "0" den folgenden Schlüsselstrom (der Eingang des ersten Speicherelements wird durch eine Exklusiv-Oder Verknüpfung - siehe Tabelle oben - der beiden Ausgänge gebildet):
Nach einem Takt:
(Die Eingänge 'D' werden auf die Ausgänge 'Q' geschaltet, die Exklusiv-Oder Verknüpfung bestimmt den nächsten ersten Eingang)
Nach einem Takt:
Nach einem Takt:
Dieser Zustand entspricht dem Ausgangszustand, der Schlüsselstrom wiederholt sich daher:
011 011 011...
Aufgabe:
Benutze folgenden Aufbau mit Vorbelegung der Speicherelemente mit "0101" zum Erzeugen des Schlüsselstroms:
Wer die Stromverschlüsselung verstanden hat, darf sich bei
1110 1000 0100 1011 0101 1001 1011 0001 1111 1010 0101 0101 0001
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Du kannst Deine Lösung bei geochecker.com überprüfen.
http://de.wikipedia.org/wiki/BCD-Code
http://de.wikipedia.org/wiki/Stromverschlüsselung
http://de.wikipedia.org/wiki/Linear_rückgekoppeltes_Schieberegister