Sicherheit in Rechnernetzen: - Professur Datenschutz und ...

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A. Pfitzmann: Datensicherheit und Kryptographie; TU Dresden, WS2000/2001, 15.10.2000, 15:52 Uhr
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A. Pfitzmann: Datensicherheit und Kryptographie; TU Dresden, WS2000/2001, 15.10.2000, 15:52 Uhr
Baum von Verstärkern zur
Vervielfachung der Ausgabe
an die Teilnehmerstationen
Baum von XOR-Gattern zur
Überlagerung der Ausgaben
der Teilnehmerstationen
Schlüsseltopologie
Station
1
= 1
1
1
= 1
Station
Station
1
= 1
3
Überlagerungstopologie
2
m
= 1 1
m
1
= 1
1
= 1
Übertragungstopologie
1
= 1
Bild 5-17: Die drei Topologien des DC-Netzes
ld m ld m
Komponenten zur Takt(re)generierung wurden weggelassen
Bild 5-18: Verzögerungszeitminimale Überlagerungstopologie für Gatter mit 2 Eingängen und der
Treiberleistung 2 am Beispiel binären überlagernden Sendens
Für diese Überlagerungstopologien geeignete Übertragungstopologien sowie das Wachstum der
Summe aller Verzögerungszeiten und damit die Verzögerungszeit des DC-Netzes werden in [Pfit_89
§3.3.3] ausführlich behandelt.
Synchronisation des Überlagerns von Informationseinheiten und Schlüsseln (betr. vor
allem: Z3, Z4): Wie schon mehrmals betont, müssen Informationseinheiten und Schlüssel synchronisiert
überlagert werden. Geht die Synchronisation auch nur zwischen einem Paar paarweise ausgetauschter
Schlüssel verloren, so können auf dem betroffenen DC-Netz keinerlei Informationseinheiten
mehr erfolgreich übertragen werden. Die dann zu ergreifenden Maßnahmen werden in §5.4.5.6 behandelt.
Wenn das Übertragungsnetz, wie etwa für das ISDN geplant, in globaler Weise synchron arbeitet,
kann diese Synchronität des Übertragungsnetzes auch für eine Synchronität des Überlagerns
verwendet werden. Nun sind aber beispielsweise die Bitraten im geplanten ISDN klein verglichen mit
der eines DC-Netzes vergleichbarer Nutzleistung. Ebenso ist die Rate akzeptabler Synchronisationsfehler
im geplanten ISDN hoch verglichen mit einem DC-Netz vergleichbarer Zuverlässigkeit. Zusätzliche
Maßnahmen scheinen also im allgemeinen Fall unumgänglich zu sein, während in speziellen
Fällen, beispielsweise bei Implementierung einer dezentralen ringförmigen Überlagerungstopologie
auf einem ringförmigen Übertragungsnetz hoher Bitrate und Zuverlässigkeit alle Synchronisationsprobleme
der Überlagerung in trivialer Weise lösbar sind.
Eine konzeptionell einfache, in der Realisierung aber sehr aufwendige Methode ist, Zeichenströme
mit „Zeitstempeln“ (z.B. Sequenznummern) zu versehen und vor der globalen Überlagerung zu
Puffern sowie bezüglich der Puffer die in Rechnernetzen üblichen Flußregelungsmechanismen (flow
control mechanisms) einzusetzen.
In der Realisierung weniger aufwendige Methoden können durch Ausnutzung spezieller Überlagerungs-
und Übertragungstopologien erreicht werden. Ist die Übertragungstopologie des Verteil-
Bei der Überlagerungstopologie (und auch bei der Übertragungstopologie) gibt es zwei Extremfälle:
1. Die Zeichen werden in einem Ring von Teilnehmerstation zu Teilnehmerstation weitergereicht.
Da das Überlagern in jeder Teilnehmerstation mindestens eine Gatterverzögerungszeit dauert,
wächst daher die durch Überlagerung verursachte Verzögerungszeit bei m Teilnehmerstationen
mit O(m), d.h. mindestens proportional zu m.
2. Die Zeichen werden zu einer zentralen Station (entsprechend einer heutigen Vermittlungszentrale)
übertragen und dort überlagert, wobei, wie in Bild 5-18 gezeigt, die durch Überlagerung
verursachte Verzögerungszeit bei m Teilnehmerstationen für Gatter mit begrenzt vielen Eingängen
und begrenzter Treiberleistung mit O(log(m)), d.h. mindestens proportional zum
Logarithmus von m wächst. Dieses geringe Wachstum bleibt erhalten, wenn die Überlagerung
dezentral, aber weiterhin baumförmig geschieht, so daß für die globale Überlagerung nicht nur
eine stern-, sondern auch eine baumförmige Topologie geeignet ist.
Bei Überlagerung modulo 2l ist, wie oben unter „Festlegung der Alphabetgröße“ beschrieben,
ein etwa durch ein Schieberegister realisierbarer Zähler modulo l zur Unterdrückung des
Überlaufs an den Zeichengrenzen nötig. Dieser Zähler braucht bei zentraler Realisierung der
baumförmigen Überlagerung nur einmal vorhanden zu sein, da er alle Volladdierer steuern
kann, während er bei dezentraler Realisierung natürlich an jeder Überlagerungsstelle vorhanden
sein muß.