DE10037630B4

DE10037630B4 - Verfahren zur Adressierung von Endgeräten

Info

Publication number: DE10037630B4
Application number: DE10037630A
Authority: DE
Inventors: Jörg Prof. Dr. Schwenk
Original assignee: Deutsche Telekom AG
Current assignee: Deutsche Telekom AG
Priority date: 2000-08-02
Filing date: 2000-08-02
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2020-08-03
Also published as: WO2002011323A2; EP1314314A2; US20030128846A1; AU2001289632A1; DE10037630A1; US7164766B2; WO2002011323A3

Abstract

Verfahren zur Adressierung von Endgeräten zum Empfang von gebührenpflichtigen Fernsehprogrammen, wobei die Endgeräte in Gruppen mit jeweils einer Gruppenadresse eingeteilt sind und jedem der Endgeräte jeweils einer Gruppe eine Kennung innerhalb der Gruppe zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennung ein binärer Vektor ist, daß zur Adressierung von Endgeräten einer Gruppe die Gruppenadresse und ein Datenwort gesendet werden und daß das Datenwort durch logische Verknüpfung der binären Vektoren mit einem weiteren binären Vektor gebildet wird, der beschreibt, welche der Endgeräte der Gruppe adressiert werden sollen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adressierung von Endgeräten zum Empfang von gebührenpflichtigen Fernsehprogrammen, wobei die Endgeräte in Gruppen mit jeweils einer Gruppenadresse eingeteilt sind und jedem der Endgeräte jeweils einer Gruppe eine Kennung innerhalb der Gruppe zugeordnet ist.
Bei Systemen zum Empfang von gebührenpflichtigen Fernsehprogrammen – auch Pay-TV-Systeme genannt – ist sicherzustellen, daß die gebührenpflichtigen Programme nur von den dazu berechtigten Kunden empfangen werden können. Dies geschieht mit einer Verschlüsselung der Programminhalte, durch Speicherung von Empfangsrechten im Sicherheitsmodul des Endgerätes und durch Hinzufügen von Empfangsbedingungen zum Programm.
Endgeräte zum Empfangen der gebührenpflichtigen Programme sind als sogenannte Set-Top-Boxen oder Decoder bekannt. Es sind jedoch auch andere Endgeräte möglich, wie beispielsweise PC-Karten oder PCMCIA-Module. Geeignete Endgeräte können auch in dem Fernsehempfänger integriert sein.
Als Sicherheitsmodule werden meist Chipkarten verwendet, die nicht fest mit dem Endgerät verbunden sind, sondern auch aus diesem entfernt werden können. Dadurch kann ein und das gleiche Endgerät von verschiedenen Nutzern jeweils mit einem individuellen Sicherheitsmodul benutzt werden. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird als Endgerät jedoch das Endgerät selbst zusammen mit dem jweils benutzten Sicherheitsmodul betrachtet.
Die Verschlüsselung der Programminhalte erfolgt unter Kontrolle eines sogenannten Kontrollwortes CW, wobei als Algorithmus im digitalen auf dem MPEG-2-Standard basierenden Fernsehen in Europa hauptsächlich der DVB (=digital video broadcasting) Common Scrambling Algorithmus zum Einsatz kommt. Es sind jedoch auch andere Algorithmen bekanntgeworden.
Empfangsbedingungen werden einem Programm in Form sogenannter Entitlement Control Messages (ECM) hinzugefügt, die mit dem Programminhalt übertragen werden. Diese ECMs sind fest mit einem Programminhalt assoziiert. ECMs enthalten außer den Empfangsbedingungen auch das verschlüsselte Kontrollwort CW und eine kryptographische Prüfsumme MAC zur Verhinderung von Manipulationen.
Empfangsrechte werden in Form sogenannter Entitlement Management Messages (EMM) im gleichen Medium (Kabel, Satellit, terrestrischer Rundfunk, ADSL) wie die Programminhalte übertragen. Sie sind jedoch nicht fest mit dem jeweiligen Programminhalt verknüpft, sondern mit der logischen Adresse des Endgerätes des Kunden bzw. mit derjenigen des Sicherheitsmoduls. EMMs können an einzelne Kunden adressiert werden oder an Gruppen von Kunden. EMMs enthalten meist neben den Empfangsrechten noch einen Service-Schlüssel SK in verschlüsselter Form. Dieser Service-Schlüssel wird dazu benötigt, die Verschlüsselung der Kontrollwörter in den ECMs rückgängig zu machen. EMMs können – gegebenenfalls teilweise – verschlüsselt oder unverschlüsselt sein, sind jedoch mit einer kryptographischen Prüfsumme (MAC) gegen Manipulationen geschützt. Eine Anwendung von CW, ECM und EMM ist beispielsweise in DE 196 30 707 A1 beschrieben.
In vielen derzeit eingesetzten Conditional Access Systemen existiert ein Mechanismus zur Adressierung von Teilmengen bestimmter Gruppen von Endgeräten. Dazu werden die Sicherheitsmodule aller Kunden in Gruppen festgelegter Größen aufgeteilt, in der Regel 256=2⁸. Jede Gruppe erhält eine Gruppenadresse, und jedem Kunden wird eine Kennung durch eine Position innerhalb der Gruppe zugewiesen. Diese Position wird der Gruppenadresse als Bitmap der Größe 256 mitgegeben. Ist das Bit i in der Bitmap auf 1 gesetzt, so bedeutet dies, daß die EMM den Kunden betrifft, der in der Gruppe die Position i besetzt. Eine 0 besagt, daß die EMM das Endgerät mit der jeweiligen Position nicht betrifft. Es können somit beliebige Teilmengen 1 bis 256 der Gruppe adressiert werden. Ein System dieser Art ist beispielsweise in COUTROT, F. u.a.: A SINGLE CONDITIONAL ACCESS SYSTEM FOR SATELLITE-CARLE AND TERRESTRIAL TV., IEEE Transactions an Consumer Electronics, Vol. 35, Nr. 3, August 1989, S. 464-468 beschrieben.
Die Sicherheit dieses beschriebenen Verfahrens beruht nun darauf, daß die Bitmaps in den EMMs nicht verändert werden können, wofür der MAC am Ende der EMM sorgt. Es sind jedoch Angriffe bekanntgeworden, bei denen der MAC gefälscht und somit auch eine Fälschung der Bitmap möglich wurde.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Adressierung der Endgeräte sicherer zu machen. Dabei soll der Rechenaufwand, insbesondere im Endgerät bzw. im Sicherheitsmodul, möglichst gering sein, da dort gegebenenfalls sehr viele eintreffende EMMs zu prüfen sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kennung ein binärer Vektor ist, daß zur Adressierung von Endgeräten einer Gruppe die Gruppenadresse und ein Datenwort gesendet werden und daß das Datenwort durch logische Verknüpfung der binären Vektoren mit einem weiteren binären Vektor gebildet wird, der beschreibt, welche der Endgeräte der Gruppe adressiert werden sollen.
Eine bezüglich des Rechenaufwandes besonders günstige Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Verknüpfung durch Bildung einer binären Matrix aus den binären Vektoren und durch Multiplikation der binären Matrix mit dem weiteren Vektor vorgenommen wird. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, daß der weitere binäre Vektor für jedes Endgerät der Gruppe eine Binärstelle enthält, die auf einen vorgegebenen Wert gesetzt wird, wenn das Endgerät adressiert werden soll.
Im Endgerät bzw. im Sicherheitsmodul wird das erfindungsgemäße Datenwort vorzugsweise dadurch ausgewertet, daß der im Endgerät gespeicherte dem Endgerät zugeordnete binäre Vektor mit dem übertragenen Datenwort multipliziert wird und daß die Adressierung als vorgenommen gilt, wenn diese Multiplikation einen vorgegebenen binären Wert ergibt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
1 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung der senderseitig durchgeführten Verfahrensschritte,
2 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der endgeräteseitigen Verfahrensschritte,
3 die Bildung einer die binären Vektoren enthaltenden Matrix,
4 die Bildung des zu übertragenden Datenwortes und
5 die Auswertung des übertragenen Datenwortes.
Die in den 1 und 2 dargestellten Flußdiagramme stellen Teile von Programmen dar, welche senderseitig und im Sicherheitsmodul bzw. Endgerät ablaufen, soweit sie das erfindungsgemäße Verfahren betreffen. Senderseitig wird nach einem Start bei 1 der Vektor u eingelesen, der besagt, an welche Endgeräte eine EMM gesendet werden soll. Der eingelesene Vektor u stellt eine einzeilige Matrix dar, die bei 2 zur Matrix u^T transformiert wird.
Im nächsten Verfahrensschritt 3 wird eine Matrix eingelesen, deren Zeilen jeweils einen einem Endgerät zugeordneten binären Vektor der Länge k darstellen. Durch Multiplikation der invertierten Matrix A^–1 mit der Matrix u^T entsteht das zu übertragende Datenwort x^T. Dieses wird bei 4 der zu übertragenden EMM hinzugefügt. Bei 5 wird die EMM einschließlich des Datenwortes x^T über das jeweilige Medium zu den Endgeräten übertragen. Danach wird bei 6 das Programm beendet bzw. zur Adressierung weiterer Endgeräte wiederholt.
Im Endgerät wird nach einem Programmstart 7 bei 8 eine EMM im ankommenden Datenstrom erkannt und daraus bei 9 das Datenwort x^T separiert. Im Programmschritt 10 wird dann das Datenwort x^T mit dem gespeicherten individuellen Vektor v_i des Endgerätes i multipliziert. Das Ergebnis b ist bei Adressierung des Endgerätes i=1, was bei 11 geprüft wird, worauf bei 12 die EMM mit den bekannten kryptographischen Methoden verarbeitet wird.
Ist jedoch b=0, bedeutet dies, daß die empfangene EMM nicht für dieses Endgerät bestimmt ist. Das Programm wird dann bei 13 beendet, ohne daß eine weitere Bearbeitung der EMM erfolgt, also beispielsweise keine Freigabe des Endgerätes zum Empfang der jeweiligen Programme vorgenommen wird.
Bei dem in 3 dargestellten Zahlenbeispiel bilden die binären Vektoren v₁ bis v₅ von fünf Endgeräten jeweils eine Zeile einer Matrix A. Diese Matrix wird invertiert und als Matrix A^–1 gemäß 4 mit der Matrix u^T multipliziert, welche besagt, daß das erste, das zweite und das fünfte Endgerät dieser Gruppe adressiert werden sollen. Durch Multiplikation entsteht eine weitere Matrix x^T, die als Datenwort der EMM angefügt wird.
5 zeigt die Prüfung des Datenwortes im Empfänger anhand des gleichen Zahlenbeispiels für den Empfänger, dessen binärer Vektor v₁ ist. Dieser im Sicherheitsmodul gespeicherte Vektor wird mit der Matrix x^T multipliziert, was in dem dargestellten Beispiel eine 1 ergibt.

Claims

Verfahren zur Adressierung von Endgeräten zum Empfang von gebührenpflichtigen Fernsehprogrammen, wobei die Endgeräte in Gruppen mit jeweils einer Gruppenadresse eingeteilt sind und jedem der Endgeräte jeweils einer Gruppe eine Kennung innerhalb der Gruppe zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennung ein binärer Vektor ist, daß zur Adressierung von Endgeräten einer Gruppe die Gruppenadresse und ein Datenwort gesendet werden und daß das Datenwort durch logische Verknüpfung der binären Vektoren mit einem weiteren binären Vektor gebildet wird, der beschreibt, welche der Endgeräte der Gruppe adressiert werden sollen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfung durch Bildung einer binären Matrix aus den binären Vektoren und durch Multiplikation der binären Matrix mit dem weiteren Vektor vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere binäre Vektor für jedes Endgerät der Gruppe eine Binärstelle enthält, die auf einen vorgegebenen Wert gesetzt wird, wenn das Endgerät adressiert werden soll.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der im Endgerät gespeicherte dem Endgerät zugeordnete binäre Vektor mit dem übertragenen Datenwort multipliziert wird und daß die Adressierung als vorgenommen gilt, wenn diese Multiplikation einen vorgegebenen binären Wert ergibt.