Scrambling
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Der Ausdruck Scrambling (aus engl. "vertauschen") bezeichnet in der elektronischen Datenverarbeitung:
- Im Sinne von "ersetzen" bei der Eliminierung von anfälligen Signalen bei Datenspeicherung oder -übertragung durch solche, die weniger Anfällig für Fehler sind.
- Im Sinne von "schwach verschlüsseln" zum Ersetzen von Klartext durch Chiffrat
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[Bearbeiten] Signalübertragung/Speicherung
Es gibt Fälle, in denen z.B. bei einer Datenübertragung auf einer einzigen Leitung Takt und Daten gemeinsam übertragen werden oder bei der Datenspeicherung zusammen mit den Daten ein Taktsignal abgelegt werden muss. Dabei kann man in einfachster Weise hergehen, und Takt und Daten durch eine Exklusiv-Oder-Verknüpfung verknüpfen.
Solch ein Signal erfüllt seinen Zweck, wenn die Phase, in der Takt und Signal zueinander liegen bekannt ist, verbraucht jedoch unnötig viel Bandbreite, da aus einem Bit zwei Bits gemacht werden (die Hälfte der verfügbaren Bandbreite wird dadurch verschwendet). Bei der Datenspeicherung wird so etwas bei der Modulated Frequency Modulation MFM gemacht.
Effizienter ist es, wenn man stattdessen Ersetzungscodes verwendet, die z.B. 4 Bits des Signals auf 5 Bits auf dem Träger abbilden. Man kann dies durch eine einfach Ersetzung erledigen, das Resultat ist dann, dass man nur 20 Prozent Overhead durch den weggelassenen Takt hat.
Dies alleine ist noch kein Scrambling, das kommt erst dadurch zum Tragen, dass man die 5-Bit-Sequenzen gezielt auswählt, um die Rekonstruktion des Taktes zu ermöglichen.
[Bearbeiten] Zielsetzung
- Sequenzen von Bits, die über eine längere Zeit keine Signalwechsel erzeugen, werden durch Füllsequenzen ersetzt, um die Synchronisation aufrecht zu erhalten
- Die Füllsequenz muss vom Empfänger erkannt und durch die Originalsequenz ersetzt werden
- Die Länge der Füllsequenz entspricht derjenigen der Originalsequenz
[Bearbeiten] Beispiele
- GCR: Group Coded Recording, wird bei Festplatten verwendet, um gegenüber MFM 6 Bit pro Byte einzusparen
- B8ZS: Bipolar with 8-zeros substitution
- HDB3: High-density bipolar-3 zeros
[Bearbeiten] Schwache Verschlüsselung
Wenn man einen Text unlesbar machen möchte, kann man blockweise Buchstaben vertauschen. Indem man z.B. hergeht und immer jeden 1. und 4. Buchstaben gegeneinander vertauscht, wird ein Text nicht mehr lesbar. Diese schwache Verschlüsselung kann man durch andere Verfahren noch deutlich aufwerten, indem man z.B. eine Exklusiv-Oder-Verknüpfung mit einem per Pseudozufallsgenerator erzeugtem Wert durchführt.
- Text: "Hallo Welt!!"
- Scramblen: "lalHe Wo!t!l"
Viele symmetrische Verschlüsselungsalgorithmen haben Schritte mit Vertauschungen von Bitgruppen in ihrem Verfahren integriert, so z.B. DES und AES.
Das CSS-Kodierverfahren (ausgeschrieben "Content Scambling System") für das Rechtemanagement von Video-DVDs verwendet auch Vertauschungen für einen Teil der Verschlüsselung.
