CN101432813A - 用于影剧内容的可更换水印 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内容供应商更换在影剧内容中加入的水印并更新消费型设备以便检测所述更换的水印的方法，其中使用至少第一水印噪声模式将水印嵌入到所述影剧内容中。更换是通过由所述内容供应商使用广播加密技术将至少第二水印噪声模式分发给所述消费型设备来进行的，所述至少第二水印噪声模式用于将所述水印嵌入到所述影剧内容中以及在所述影剧内容中检测所述水印。本发明还涉及一种适于用来更换在影剧内容中加入的水印并更新消费型设备以便检测所述更换的水印的内容供应商系统。

Description

用于影剧内容的可更换水印
技术领域
本发明涉及一种内容供应商更换(renew)在影剧内容中加入的水印并更新(update)消费型设备以便检测所更换的水印的方法。本发明还涉及适用于更换在影剧内容中加入的水印并更新消费型设备以便检测所述更换的水印的内容供应商系统。
背景技术
一般而言，音视频媒体行业分多个阶段将其内容投放到市场上。例如，主要的电影工作室首先仅在影剧院发布其用于放映的内容；接下来，这些电影可以在视频出租店中的DVD上获得；最后，DVD面向普通公众销售。尽管所述内容散布在提供了对于非法拷贝的防护的媒体载体上——在影剧院的情况下为专业电影胶带(在数字影院的情况下，可以通过完全电子的手段而不是物理媒体载体来进行内容散布)并且在DVD的情况下为拷贝防护盘——但是媒体播放器或者再现设备的输出最终是没有得到保护，因为不然的话人们将不能够观看和倾听所述内容。例如，如果将电影投影到剧院的白色屏幕上，那么显然不再存在适当的拷贝防护。结果，可以直接使用偷偷带进和带出剧院(在或不在剧院雇员的帮助下)的私人摄录机进行拷贝。这样制作的拷贝可以容易地复制并且散布在非法DVD上。这些非法盘与影剧院和官方DVD进行竞争，造成原始内容所有者的销售损失。应当指出的是，非法拷贝也可以通过直接记录来自媒体播放器(例如DVD播放器)的模拟信号来制作——这可能要求使用“信号净化器”来去除模拟拷贝防护措施，例如宏观视觉信号。
尽管不可能防止非法拷贝的制作，但是可以防止或者至少阻碍那些非法拷贝在诸如DVD播放器之类的消费型设备上进行播放。用于该目的的技术基于数字水印的添加。水印是一种信号，其以人们察觉不出与原始未加水印内容的差异的方式被添加到音视频内容中。一般而言，水印包括噪声模式，并且可以携带指示原始拷贝的预期用途的有效载荷，例如“该内容只用于在影剧院进行回放”。消费型设备可以在播放的同时借助于相关技术在内容中检测水印的存在性。一旦播放器发现了水印(及其有效载荷)并且识别出内容是非法的，那么它就中止回放并且通常会弹出所述盘。应当指出的是，要使这种方案起作用，在水印添加到视频中的情况下，水印信号应当足够强，以便在投影到影剧院的白色屏幕上以及随后由私人摄录机记录的步骤之后仍然存留下来。在水印添加到音频中的情况下，水印信号应当足够强，以便在从影剧院的扬声器到摄录机(或者音频记录器)的麦克风的路径上仍然存留下来。
可能明显的是，这种方案需要标准化的水印：所有播放器都必须使用用来添加水印的相同噪声模式来进行相关。这里，同样存在该系统的阿基里斯之踵：一旦下定决心的黑客能够反向破解播放器的设计并且获得噪声模式，那么系统就完全被破坏。其原因在于，黑客能够使用该噪声模式来创建从非法拷贝中去除水印的工具，而不必使该拷贝的品质不可接受地退化。结果，会得到一种“净化的”拷贝，其不会造成消费型播放器中的水印检测器进行触发并且弹出盘。因此，像以前那样，该净化的非法拷贝可以被复制并且散布在DVD或者因特网上。除了散布净化的拷贝之外，黑客还可以以在个人计算机上执行的软件应用程序的形式例如在因特网上公布所述工具。这允许任何人创建净化的拷贝。
为了尽可能地挫败黑客，通常将噪声模式深深地嵌入到消费型播放器的硬件中。这意味着黑客需要使用“专业的”工具以便获取噪声模式。不幸的是，总是存在一些能够获取这样的工具的黑客，从而可以预料，噪声模式最终将会发现，并且净化工具将会出现在因特网上。
一种使得上述基于水印的防护系统至少保留至少一点有效性的简单方法是，可以标准化多个噪声模式而不是单个噪声模式。在这种增强的系统中，内容所有者将向内容添加多个水印(使用每个标准化噪声模式)，并且单独的消费型播放器将扫描这些水印中的某一个。为此目的，每个消费型播放器将包括例如在制造时期随机分配的单个所述标准化噪声模式。这种方法的结果是，如果一个消费型播放器被黑客攻击，即其噪声模式被暴露，那么这对于使用其他噪声模式之一的播放器而言不会造成影响。例如，如果系统使用100个独特的噪声模式，那么在单个播放器被黑客攻击之后，系统中的99％仍然是完整的。应当指出，这种系统的副作用是，包含受损噪声模式的播放器对于消费型而言变得更有价值，因为这些播放器可以用来(部分地)播放净化的内容。
这种简单方法仍然存在的问题是，不可能从安全性破坏中进行恢复。这意味着对于包含受损噪声模式之一的任何播放器而言不可能复原安全性。结果，由于其他的播放器被黑客攻击，系统的安全性随着时间而退化。
发明内容
本发明的目的是缓解至少一些上述问题。
这是通过一种由内容供应商更换在影剧内容中加入的水印并且更新消费型设备以便检测所述更换的水印的方法来达到的，其中使用至少第一水印噪声模式将水印嵌入到所述影剧内容中。所述更换是通过所述内容供应商使用广播加密技术将至少第二水印噪声模式分发给所述消费型设备来进行的，所述至少第二水印噪声模式用于将所述水印嵌入到所述影剧内容中以及在所述影剧内容中检测所述水印。
因此，获得了一种用于加入水印的有效方法，其中如果水印噪声模式受损，那么该水印可以容易地从内容供应商一方更换。将广播加密用于分发是使得只有授权设备得到所述模式的廉价有效的方式。特别地，废弃的设备将不能够访问经过广播加密的东西，因而它们将不能获得新的模式。因此，受损设备的价值降低了。
在一个实施例中，由所述内容供应商识别其上第一水印噪声模式受损的消费型设备，不将所述第二水印噪声模式分发给所述识别的设备。因此，受黑客攻击的设备不接收更换的水印噪声模式。这保证了更换的水印噪声模式不由受黑客攻击的设备接收，由此受黑客攻击的设备不能够损害所更换的水印。
在一个实施例中，使用包括所述第一和第二水印噪声模式的多个水印噪声模式将所述水印嵌入到所述影剧内容中。因此，如果存在对于所述水印噪声模式之一的黑客攻击，那么只有使用该水印噪声模式的那部分消费型设备受到影响。
在一个实施例中，所述更换包括使用所述第一水印噪声模式和所述第二水印噪声模式两者将所述水印嵌入到所述影剧内容中。因此，尚未被更新以使用第二水印噪声模式的消费型设备将仍然能够访问加入了水印的内容。
在一个实施例中，广播加密技术使用加密密钥块结构以便加密待分发的噪声模式，其中所述密钥块的每个密钥被分配给若干组消费型设备，并且其中在更换时使用新的密钥块。在本发明中，加密密钥块结构形成执行广播加密的有利方式，因为在更换时可以更新所述密钥块，这是必要的，因为水印噪声模式已经受损。
在一个实施例中，加密块结构基于层级树。这是一种在密钥块结构中管理设备的容易的方式。
在一个实施例中，使用网络连接将噪声模式从内容供应商分发给消费型设备。这是一种分发噪声模式的简单方式。
在一个实施例中，使用媒体载体将噪声模式从内容供应商分发给消费型设备。这是分发噪声模式的另一种有利的方式，其使得分发给未连接到网络的设备成为可能。
本发明还涉及适于用来更换在影剧内容中加入的水印以及用来更新消费型设备以便检测所述更换的水印的内容供应商系统，其中使用至少第一水印噪声模式将水印嵌入到所述影剧内容中。内容供应商设备包括用于使用广播加密技术将至少第二水印噪声模式分发给所述消费型设备的更换装置，所述至少第二水印噪声模式用于将所述水印嵌入到所述影剧内容中。
附图说明
在下文中，将参照附图描述本发明的优选实施例，其中
图1说明了检测加入了水印的内容的消费型播放器，
图2说明了广播加密系统的一个实例，其中密钥按照二叉树组织，
图3说明了本发明的第一实施例，
图4说明了本发明的第二实施例。
具体实施方式
图1说明了在播放媒体载体(104)的同时针对水印(103)的存在性扫描内容(102)的消费型播放器(101)。媒体载体可以例如包括光盘、磁盘、磁带或者固态存储器。应当指出，消费型播放器(101)还可以例如使用流式机制从网络服务器中获取内容(102)，而不是直接从媒体载体(104)中读取内容。在后一种情况下，网络服务器一般可以物理地访问媒体载体(104)。散布在商业大众市场的媒体载体上的内容以及不包含水印的个人记录，播放时应当没有限制。非法记录(例如影剧内容的记录)被添加了水印，不应当在消费型播放器上播放。为了区分合法的和非法的内容，消费型播放器包括使得内容(102)与包含在所述播放器中的噪声模式(105)相关的水印检测器(106)。这个噪声模式与内容所有者用来将水印添加到所述内容中的噪声模式相同。一般而言，水印检测过程在回放所述内容期间连续地运行。一旦水印检测过程的结果变得可用，播放器就决定(107)是否中断回放。如果在所述内容中没有发现水印，那么就不中断地继续回放(108)。如果从所述内容中获取了所述水印以及可选地获取了其有效载荷，那么就中断回放(109)并且例如从播放器中弹出媒体载体。播放器可以仅仅基于在所述内容中存在水印或者可替换地基于该水印的有效载荷来决定中断回放。例如，有效载荷可以表示所述内容仅仅希望用于影剧用途并且不应当在消费型播放器上播放。在这种情况下，播放器将中止回放。举另一个实例而言，有效载荷可以表示在消费型已经付费之后可以继续回放。这两个实例表示了可以编码于水印有效载荷中的“使用权限”。也可以想到许多其他的使用权限。
熟练的黑客将能够从消费型播放器(101)反向破解噪声模式(105)的设计并且使用它来构造能够从所述内容中去除水印的工具(110)。这成为可能的原因在于，内容所有者必须首先使用相同的噪声模式来将水印添加到所述内容中。可替换地，黑客的工具(110)可以被设计成改变水印的有效载荷，使得它编码不同的使用权限，例如“可以不受限制地使用该内容”。所述工具(110)可以采取在个人计算机上执行的软件应用程序的形式。这有助于经由因特网将该工具分发给大量的不熟练的消费者。其结果在于，这些不熟练的消费者可以从黑客的专业知识中获益，以便去除或者修改(111)嵌入到他们可能已经获得的任何非法的内容拷贝中的水印，并且随后制作包含非法内容的媒体载体(112)，所述非法内容不受中断地播放，因为消费型播放器将或者找不到水印，或者发现具有规定自由使用权限的有效载荷的水印。
现有技术采用单个标准化水印，例如是通过指定一个既用来将水印添加到所述内容中又用来在所述内容中检测水印的单个噪声模式。这意味着系统秘密(即噪声模式)存在于所有消费型播放器中。用于实现消费型播放器的稳健性规则指出，应当以这样的方式来将该秘密存储在播放器中，使得只能以很大的难度以及优选地只能使用专业工具才能获取该秘密。满足这个要求的常规方法是将噪声模式深藏在消费型播放器的硬件之中。然而，这没有保证不能进行噪声模式的反向破解。一旦噪声模式被反向破解，那么水印系统就被完全破坏。
这个问题的一种解决方案是使得噪声模式是真正可更换的。这意味着不论何时，噪声模式一旦暴露，就可以切换到新的噪声模式。由于消费型播放器显然不能事先存储所有的噪声模式——黑客将连同第一使用的噪声模式一起反向破解那些噪声模式——所述新的噪声模式必须被传送给消费型播放器(还未被黑客攻击的)。此外，消费型播放器必须包含存储该新的噪声模式的装置。优选地，该存储装置的构造应当使得它能够挫败获取或者抹除存储的噪声模式的企图。例如，所述播放器可以包括存储噪声模式的诸如闪存或者EEPROM之类的非易失性存储器。为了保持噪声模式的保密性，消费型播放器可以包含深藏在其硬件中的密钥。此外，消费型播放器可以包括如果所述存储装置不包含有效的噪声模式则禁止回放功能的机制。除了存储装置之外，消费型播放器还必须包括接收所述新的噪声模式的通信装置。该通信装置可以包括网络连接，所述消费型设备定期使用该网络连接来轮询因特网上的服务器，以便确定是否应当更新所述噪声模式。这种网络连接可以例如基于以太网、WiFi、蓝牙或者GSM。这种网络连接上的通信的保密性应当使用包括鉴定和加密的公知技术来保护。媒体载体提供了可替换的通信通道。例如，所述新的噪声模式可以存储在包含商业大众市场的内容的DVD上。可替换地，所述新的噪声模式可以通过预先记录或者其他手段存储在空白可记录盘上。例如，在DVD+RW盘上，预刻槽提供了可以有利地加以使用的数据通道(ADIP)。为了提供经由媒体载体传送的噪声模式的保密性，应当使用广播加密技术。
广播加密提供了选择性地更新若干组消费型播放器的机制。为此目的，密钥分发中心定义了许多组播放器，此外给这些组中的每一个分配密钥。这些密钥也称为组密钥。每个播放器必须存储其所属的所有组的组密钥。再者，播放器应当是可唯一识别的，这意味着两个播放器不应当存储相同的组密钥集合。只要到了分发新的噪声模式的时间，密钥分发中心就选择应当开始使用该新的噪声模式的播放器组的集合。一般而言，选择该集合，使得它不包含任何已知的受到黑客攻击的播放器。此外，密钥分发中心有利地设法最小化该集合中的组数。密钥分发中心能够通过以结构化方式定义初始播放器组来达到高的效率。例如，第一组包括将被制造的所有播放器；第二和第三组中每组都包括所有播放器中的一半；第四到第七组中每组都包括所有播放器中的四分之一；以此类推，直到最后的组，其中每组都只包括单个播放器。
图2说明了其中节点密钥以二叉树组织的实例。树中的每个节点205拥有节点密钥(NK)。设备密钥是从叶节点到根的路径201上的节点密钥的集合，根节点200不被使用，设备由设备ID 203识别，所述设备ID 203等于叶节点的ID(在圆圈内)。基于这点，构成的密钥块(EKB)是加密密钥{X}NK0和{X}NK1的列表，X为密钥，NK为用来加密X的节点密钥。当废弃了例如具有设备ID 010的产品时，那么就不再能使用其节点密钥，并且产生使用节点密钥1，00和011的新EKB。
密钥发布中心使用包含在所述集合中的组密钥中的每一个来加密噪声模式。可替换地，密钥发布中心使用随机选择的密钥加密噪声模式并且使用包含在所述集合中的组密钥中的每一个来加密后一个密钥。然后，密钥发布中心将加密的噪声模式格式化成所谓的密钥块，其随后散布在媒体载体上。除了加密的噪声模式之外，密钥块应当包含有关其发布顺序的信息(例如序列号或者发布日期)以及保证密钥块的真实性的信息(例如数字签名)。发布顺序是重要的，因为播放器应当是使用由播放器遇到的最近发布的密钥块所传送的噪声模式。
图3说明了本发明的一个实施例。图3a说明了其中不存在受黑客攻击的播放器的初始情形。使用初始噪声模式W0对所有影剧内容(301)添加水印。一般而言，该水印在整个所述内容上重复。
在这种初始情形下，所有的消费型播放器都应当能够使用噪声模式W0来检测所述水印。因此，密钥分发中心选择包括所有播放器的组集合，使用分配给该组集合的组密钥加密所述噪声模式并且将加密的噪声模式格式化成密钥块(E0...Em)。加密的噪声模式W0的分发可以借助于在诸如DVD之类的媒体载体上应用密钥块、借助于网络连接或者通过本领域技术人员熟悉的其他方式来进行。无论何时，一旦播放器接收到传送新的噪声模式的密钥块，所述播放器都应当存储该新的噪声模式，所述新的噪声模式即比迄今为止播放器一直使用的噪声模式更新发布的噪声模式。而且，所述播放器应当在内容中搜索水印时开始使用该新的噪声模式。一般而言，在制造期间或者紧跟在制造之后将初始噪声模式W0传送给播放器。
图3b说明了其中例如因为黑客获得了播放器的组密钥中的一个或多个所以该播放器受到黑客攻击并且噪声模式W0被暴露的情形。此外，黑客可能已经构造并且散布了从影剧内容中去除水印的工具。一旦影剧内容的所有者(例如电影工作室)得知噪声模式已经被暴露并且优选地还知道黑客已经获得了哪个组密钥，那么就使用新的噪声模式W1以及旧的噪声模式W0来向新的影剧内容(303)添加水印。
在这种新的情形下，其中已经只使用噪声模式W0嵌入了所述水印的旧的影剧内容(301)以及其中已经使用噪声模式W0和W1嵌入了所述水印的新的影剧内容(303)都存在。此外，正在例如使用广播加密技术来分发新的噪声模式W1。优选地，构造用于该目的的广播技术的密钥块，使得除了已知受黑客攻击的播放器(304)之外的所有播放器都能够解密该新的噪声模式W1。所述新的噪声模式的分发可以经由诸如(光)盘、(闪速)存储器模块、广播频道、因特网等等的许多不同的途径来进行，并且此外将花费时间来更新所有播放器。因此，存在尚未被更新并且仍然在使用旧的受损噪声模式W0的设备(A类设备)，存在已经被更新并且正在使用新的噪声模式W1的设备(B类)。应当指出，初始时A类中的大量设备是将W0嵌入到新的影剧内容中的原因，因为即使W0已经受损，仍然可能有一定效力(例如，不是每个人将使用黑客的工具；黑客的工具可能不完美)。随着越来越多的设备被更新，所述水印系统的原始有效性对于新的内容被恢复。另一方面，对于旧的内容而言，情况并非如此。事实上，一旦所有的播放器都被更新到新的噪声模式W1，那么水印系统对于旧的内容的有效性可能降低至零(如果播放器不再使用噪声模式W0来搜索水印)。然而，因为该内容是“旧的”，它的值预计要低于所述新内容的值。内容所有者可以将这视为不错的折衷。可替换地，可以要求播放器除了新的噪声模式之外还存储一个或多个所述旧的噪声模式并且使用所有存储的噪声模式来搜索水印。
图4a和4b说明了依照第二实施例的影剧水印的可更换性。图4a说明了其中不存在受黑客攻击的播放器的初始情形。与图3a和3b中示出的第一实施例相比的差异在于，从一开始就存在多个嵌入到内容401中的水印。此外，构造密钥块，使得不同的播放器组搜索不同的水印。这可以简单地通过使用每个所述组密钥加密不同的噪声模式来实现。例如，如果影剧内容包括m个水印，那么密钥分发中心将根据m组或更多组播放器来构造密钥块并且使用关联的组密钥来加密这m个不同的噪声模式402。这种方法的优点是，如果单个播放器已经受到黑客攻击并且与该受黑客攻击的播放器的组关联的噪声模式已经被公布，那么只有所有设备中的一部分受到影响。这意味着水印系统的有效性大体上仍保持完整。
图4b说明了其中例如因为黑客获得了播放器的组密钥中的一个或多个所以该播放器受到黑客攻击并且关联的噪声模式被暴露的情形。此外，黑客可能已经构造并且散布了从影剧内容中去除水印的工具。一旦影剧内容的所有者(例如电影工作室)得知噪声模式已经被暴露并且优选地还知道黑客已经获得了哪个组密钥404，那么由密钥分发中心构造的新的密钥块就不再使用受黑客攻击的水印。这样，在所有的水印受损之前，对于旧的和新的内容而言都可以恢复水印系统的全部有效性。
也可以混合上面使用图3和4描述的两个实施例。例如，在第一实施例中，可以从一开始嵌入另外的水印。这允许同样对于旧的内容而言恢复水印系统的有效性，因为在这种情况下“旧的”内容已经包含“新的”水印。类似地，在第二实施例中，可以在新的内容中利用全新的水印替换受损的水印(例如，可以利用W1’替换W1)。这提供了迁移到新的水印集合的、与第一实施例中使用的方法相似的方式。
上面的实施例是以消费型播放器为例来描述的，其中水印系统用来实现一种形式的播放控制，即，如果所述内容包含水印，那么播放器应该避免进一步回放该内容。对于本领域技术人员可能显而易见的是，对于消费型记录器存在类似的实施例。在这种情况下，水印系统被用来实现一种形式的记录控制，即，如果所述内容包含水印，那么记录器应该避免继续记录。

Claims (9)

1.一种内容供应商更换在影剧内容中加入的水印并更新消费型设备以便检测所述更换的水印的方法，其中使用至少第一水印噪声模式将水印嵌入到所述影剧内容中，其特征在于，所述更换是通过所述内容供应商使用广播加密技术将至少第二水印噪声模式分配到所述消费型设备来进行的，所述至少第二水印噪声模式用于将所述水印嵌入到所述影剧内容中以及在所述影剧内容中检测所述水印。
2.依照权利要求1的方法，其中由所述内容供应商识别出其上第一水印噪声模式受损的消费型设备，所述第二水印噪声模式不被分配到被识别的所述设备。
3.依照权利要求1-2的方法，其中使用包括所述第一和第二水印噪声模式的多个水印噪声模式将所述水印嵌入到所述影剧内容中。
4.依照权利要求1-2的方法，其中所述更换包括使用所述第一水印噪声模式和所述第二水印噪声模式两者将所述水印嵌入到所述影剧内容中。
5.依照权利要求1-4的方法，其中所述广播加密技术使用加密密钥块结构以便加密待分发的噪声模式，其中所述密钥块的每个密钥被分配到若干组消费型设备，并且其中在更换时使用新的密钥块。
6.依照权利要求5的方法，其中所述加密块结构基于层级树。
7.依照权利要求1-6的方法，其中使用网络连接将所述噪声模式从内容供应商分发给所述消费型设备。
8.依照权利要求1-6的方法，其中使用媒体载体将所述噪声模式从内容供应商分发给所述消费型设备。
9.一种适于用来更换在影剧内容中加入的水印并更新消费型设备以便检测所述更换的水印的内容供应商系统，其中使用至少第一水印噪声模式将水印嵌入到所述影剧内容中，其特征在于，所述内容供应商设备包括用于使用广播加密技术将至少第二水印噪声模式分发给所述消费型设备的更换装置，所述至少第二水印噪声模式用于将所述水印嵌入到所述影剧内容中。
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