Sicherheit in Rechnernetzen - Professur Datenschutz und ...

5 Sicherheit in Kommunikationsnetzen
Die für die Erreichung dieser Ziele relevanten Entwurfsentscheidungen, nämlich Festlegung
der Alphabetgröße, Implementierung der modulo-Addierer und Pseudozufallszahlengeneratoren,
Wahl einer geeigneten Topologie für die globale Überlagerung und Synchronisation des
Überlagerns von Informationseinheiten und Schlüsseln werden im folgenden in dieser Reihenfolge
behandelt.
Festlegung der Alphabetgröße (betr. vor allem: Z1, Z2, Z4): Geringer Aufwand und geringe
Verzögerungszeit einerseits sowie große Größe des zur Überlagerung verwendeten Alphabets
andererseits sind offensichtlich nur leicht widersprüchliche Ziele, da bei geeigneter, d. h. zu der
Codierung der Informationseinheiten, Schlüssel und Übertragung passender Wahl der Größe
des zur Überlagerung verwendeten Alphabets Teile eines Alphabetzeichens von der Teilnehmerstation
bereits ausgegeben werden können, bevor der Rest des Alphabetzeichens, etwa durch
die Nutznachricht, bestimmt ist. Entsprechendes gilt für die globale Überlagerung: Sind nur die
Anfänge aller zu überlagernden Zeichen eingetroffen, kann der Anfang des Überlagerungsergebnisses
bereits ausgegeben werden. Wie solch eine passende Codierung und passende, schnelle
und unaufwendige Addierer bzw. Subtrahierer (modulo der Größe des zur Überlagerung verwendeten
Alphabets) gewählt bzw. realisiert werden können, sei kurz skizziert, vgl. Bild 5.16:
Wie allgemein üblich, erfolge die Codierung der Informationseinheiten, Schlüssel und die
Übertragung binär. Dann ist es sehr zweckmäßig, die Alphabetgröße als 2 l mit einer festen natürlichen
Zahl l zu wählen und auch die Alphabetzeichen in der üblichen Weise binär zu codieren:
das neutrale Element als 0, usw. Werden nun die Binärstellen der Alphabetzeichen in aufsteigender
Wertigkeit übertragen, so genügt ein Volladdierer bzw. Vollsubtrahierer, ein UND-Gatter
und beispielsweise ein Schieberegister der Länge l, um die Überlagerung zweier Bitströme binärstellenweise
modulo 2 l durchzuführen: Im Schieberegister befindet sich nur an einer Stelle
eine 0. Die Stelle, an der sich die 0 zu Beginn befindet, wird mittels des UND-Gatters mit dem
Übertrag des Volladdierers bzw. -subtrahierers konjunktiv verknüpft. Der Ausgang des UND-
Gatters dient als Übertrag des Volladdierers bzw. -subtrahierers. Dadurch wird erreicht, daß der
Übertrag des Volladdierers bzw. -subtrahierers zu Beginn der binärstellenweisen Überlagerung
eines Zeichens immer 0 ist.
Da Volladdierer bzw. -subtrahierer, UND-Gatter und Schieberegister genauso schnell wie Addierer
modulo 2 (XOR-Gatter) arbeiten, ist die Verzögerungszeit des gerade skizzierten modulo
2 l arbeitenden DC-Netzes exakt genauso groß wie die eines modulo 2 arbeitenden. Lediglich
der Aufwand der Addierer bzw. Subtrahierer wächst linear mit l oder anders formuliert logarithmisch
mit der Größe des zur Überlagerung verwendeten Alphabets. Da die Schaltungskomplexität
zur Überlagerung für realistische Werte von l (z. B. dürfte immer l ≤ 32 gelten)
immer um Größenordnungen kleiner ist als die zur Erzeugung von kryptographisch starken
Pseudozufallsbit- bzw. -zahlenfolgen (vgl. §3) und da die Annahme optimal kurzer Verzögerungszeit
für das einzige, ein modulo 2 arbeitendes DC-Netz benötigende (in [Pfit_89,
§3.1.2.3.6] als letztes geschilderte) Mehrfachzugriffsverfahren für realistische Bitraten unrealistisch
ist, gibt es aus meiner Sicht keinen wirklichen Grund, ein modulo 2 arbeitendes DC-Netz
zu errichten. Daß die Annahme optimal kurzer Verzögerungszeiten für realistische Bitraten unrealistisch
ist, sei durch folgendes Beispiel verdeutlicht: Angenommen das DC-Netz habe nur
die Bandbreite 64000 bit/s und das Übertragungsmedium habe die Signalausbreitungsgeschwindigkeit
200000 km/s, so kann ein DC-Netz mit optimal kurzer Verzögerungszeit allein aufgrund
der Signalausbreitungsgeschwindigkeit nur einen Durchmesser von maximal 3,125 km haben.
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