JP2005534261A - 暗号化ディジタル信号を記憶する方法 - Google Patents

Abstract

ディジタル・ビデオ信号が放送局によって鍵ストリームに基づいて暗号化され、受信器に送信される。受信器側では、該信号は放送局の鍵を用いて復号され（１３）、非暗号化形式で処理されて（１７）、記録及び/又は再生の動作を向上させる。該処理信号は更に、放送局の鍵を用いて再暗号化され（１８）、この再暗号化は、適切な時間シフト（２０）を伴って鍵変更をビデオ・ストリームにおける適切な境界とアラインさせる。結果として生じる暗号化信号は記憶媒体（１９）上に記憶される。

Description

本発明は、一般的に、ディジタル信号を記憶する方法に関し、特に、受信ディジタル・ビデオ信号を放送局の暗号化システムを用いて復号する工程、該復号信号を操作して記録/再生動作を向上させる工程、及び該信号を同様な暗号化システムを用いて再暗号化する工程に関するものであるが、これらの工程に排他的に関係するものでない。

ディジタル・ビデオ信号が、例えば、ハード・ディスク上又は光ディスク上に記録される場合、このコンテンツの複製保護がしばしば必要となる。これを達成する通常の方法は、当該信号を送信する前に、暗号とも呼ばれる、暗号アルゴリズムを用いて、暗号化するものである。これらの信号は鍵として知られるデータとともにこの暗号に供給されて、暗号化信号を発生させる。復号は、同じアルゴリズムと同じ鍵とを用いて元の非暗号化信号を復元することによって達成される。通常、暗号関数は変わるものでないが、鍵は頻繁に変わるものである。この種の鍵ベースのアルゴリズムは通常、対称型アルゴリズム又は秘密鍵アルゴリズムとして知られる。

多くのディジタル・テレビジョン・チャンネルが、当該チャンネルの有料消費者のみへのアクセスの限定と、当該放送の特定地域への制限との何れかを行うよう、暗号化されて送信される。

そのような暗号化チャンネルを記録するうえで複製保護を徹底させる既知の方法は当該信号を当該放送からそのままの状態で、送信するのに用いられる復号を復号化することなく、記録するものである。

別の既知の方法は放送ストリームを2度目で、記憶させる前に、暗号化するものである。

これらの方法によってデータを記憶させることは、放送局にとって魅力的であるが、それは、記憶コンテンツ上でコンディショナル・アクセス権を維持し、このコンテンツが放送局によって信頼される技術によって暗号化されるからである。しかしながら、この解決策は、ビデオ記憶装置のメーカにとっては魅力的でないが、それは当該記憶装置が、当該信号をそれが受信されたフォーマットと全く同じフォーマットで、記憶することを要することを表すからである。これによって当該データに対して操作を行って、当該信号の容易な記録又は再生を行うことができなくなってしまう。

この制約を取り除く一方法には、当該放送を復号し、それを処理し、更に、それを別の暗号関数と別の鍵群によって再暗号化することがある。しかしながら、この方法によって放送局の暗号化システムとのリンクが断たれ、したがって、放送局の観点からは望ましくないものである。

本発明は上記課題を解決することを目的とする。

本発明によって、暗号化鍵によって暗号化され、暗号化形式によって送信される、受信ディジタル信号を記憶する方法を備え、該方法は、該信号を、該暗号化鍵に相当する復号鍵を用いて、復号する工程、該復号信号を処理する工程、該処理信号を、該暗号化鍵を用いて、再暗号化する工程、及び該再暗号化信号を記憶させる工程を有する。

該処理は、該信号を操作して記憶及び/又は再生の動作を向上させる動作で、PID再マップ化、再多重化、並びに/若しくはトランスコーディングなど、を有し得る。

当該信号を復号形式で処理して、それを、例えば、放送局による送信に用いられたものと同じ暗号化システムを用いて、再暗号化することによって、該信号を操作して記録及び/又は再生を、放送局の暗号化システムの完全性を維持しながら、向上させることが可能になる。

本発明によれば、更に、暗号化鍵を用いて暗号化され、暗号化形式で送信されたディジタル信号を記憶させるディジタル信号記憶装置を備え、該装置は、該信号を該暗号化鍵に相当する復号鍵を用いて復号する復号手段、該復号信号を処理する手段、該処理信号を、該暗号化鍵を用いて、再暗号化する暗号化手段、及び該再暗号化信号を記憶させる手段を有する。

該復号鍵は暗号化鍵と同じであり得るものであり、これらの鍵の各々は鍵ストリームを形成する複数の鍵のうちの1つであり得る。この鍵ストリームは該復号信号を再暗号化する前に遅延させ得るものであり、該遅延は実施される処理によってかわってくるものである。

本発明によれば、なお更に、暗号化鍵を用いて暗号化され、暗号化形式で送信された、ディジタル信号を記録するディジタル信号記録装置を備え、該装置は、該信号を該暗号化鍵に相当する復号鍵を用いて復号する復号モジュール、該復号信号を処理するプロセッサ、該処理信号を、該暗号化鍵を用いて、再暗号化する暗号化モジュール、及び該再暗号化信号を記憶させる記憶媒体を有する。

本発明の実施例は、次に、例として、添付図面を参照しながら、表す。

図１を参照すれば、従来のディジタル・テレビジョン放送システムでは、例えば、ビデオ、オーディオ及びデータの成分を有する、放送対象コンテンツは、符号器１において適切な符号化方式、例えば、それにおいてはディジタル信号がトランスポート・パケットのストリームとして表される、そのディジタル放送用MPEG-II、を用いて符号化される。符号化放送ストリームは第１暗号化モジュール２において、周知の方法で制御語生成器３によって生成される、制御語CWとも呼ぶ、暗号鍵を用いて暗号化される。該制御語はエンタイトルメント・コントロール・メッセージ（ECM）にECM生成器４によって、例えば、月次で、変更される、サービス鍵SKを用いて暗号化される。このECMは更に、当該サービスと該サービスをアクセスするのに要する条件とを識別するアクセス基準を有する。

サービス鍵は更に、暗号化モジュール５によってエンタイトルメント・マネジメント・メッセージ（EMM）と呼ばれる、別の種類のメッセージに変わらない状態のままの固定鍵FKを用いて、暗号化される。EMMメッセージは更に、加入者とその加入者による加入との詳細を収容する。

ECMとEMMのメッセージの通常の形式は国際標準ISO IEC 13818-1に規定されており、その内容全部を本明細書及び特許請求の範囲に援用することとする。

暗号化放送ストリームはECMメッセージ、EMMメッセージと一緒に、多重化装置６において、別の番組を表す別の放送ストリームとともに、多重化され、併せて特定のサービス・プロバイダからの加入パッケージを構成する。このパッケージはそのパッケージがそこから送信されるその送信器７に、通信チャネル８、例えば衛星又はケーブルのチャンネル、を介して、適切な変調手法を用いて、送出される。暗号化放送ストリームは加入者の受信器９、例えば衛星アンテナ、で受信され、加入者の復号器10に転送される。

復号器、例えば、セット・トップ・ボックス（STB）１０、で受信されると、受信データは逆多重化装置１１において逆多重化されて、必要な番組及びそれに関連したECMメッセージ並びにEMMメッセージを抽出する。抽出されたECMとEMMとのメッセージはプラグ・イン形状のスマート・カード１２に送出される。スマート・カード１２はECMとEMMのメッセージを用いて加入者が放送を視聴する権利を有するか否かを判定し、もしそうである場合には、制御語CWを復号する。

スマート・カード１２は放送局側にも存在する固定鍵FKを有する。これはEMMメッセージに備えられるサービス鍵SKを復号するのに用いられる。復号サービス鍵SKは更に、制御語CWを復号するのに用いられ、この制御語はスクランブルされた放送ストリームと一緒に復号モジュール１３に入力されて元のMPEG-II符号化放送ストリームを回復させる。符号化ストリームはMPEG-II復号器１４に転送され、MPEG-II復号器はオーディオ、ビデオとデータの成分を有する出力信号を生成して加入者のテレビジョン受信機15上で表示させる。

受信器９と復号器１０との間にある記録装置１６を用いて、暗号化信号をそれが受信されると、後に復号器１０によって再生するよう、記録し得る。

制御語は、所定の間隔で、例えば、数秒毎に、変更される。ECMメッセージの連続ストリームはしたがって、暗号化信号を復号することを要する。EMMメッセージを更新する頻度は少ないものであり得る、例えば、暗号化サービス鍵は月次に送出し得る。

図２は本発明による記録装置を示す。これは、上記の従来の復号器１０と同様に、逆多重化装置１１、スマート・カード１２及び復号モジュール13を有する。記録装置は更に、プロセッサ１７、第２暗号化モジュール１８及び記憶媒体１９、例えば、ハード・ディスク又は光ディスク、を有する。

図３を参照すれば、着信ディジタル・ストリームは、逆多重化装置１１とスマート・カード１２によって暗号化ビデオ・ストリームと、制御語ストリームとに分割される（工程s1）。各ストリームは復号モジュール13に入力され、この復号モジュールは制御語ストリームを用いて暗号化ビデオ信号を復号し（工程s2）、これは上記従来の復号器10と同様である。復号ビデオ信号は更に、プロセッサ１７によって、該復号ビデオ信号を操作して該信号の、記録を容易にさせるか、再生を容易にさせる観点から、処理される（工程ｓ3）。そのような操作の例は、MPEG-II手法におけるトランスポート・パケットを参照する、パケット識別番号（PID）再マップ化、更には、再多重化及びトランスコーティングの、通常の手法を適用する工程を有する。詳細には、PID再マップ化は、着信信号のオーディオとビデオのPIDで、放送局によって選択されるもの、を記録装置によって選択される固定番号に変更する工程を有する。再多重化はパケット化基本ストリーム（PES）構造を改変してビデオ・フレームとアラインさせる工程と、トランスポート・ストリームから番組ストリームへ変換させる工程とに関する一方、トランスコーディングはMPEG-2ビデオを低ビット・レートMPEG-2信号に変換させる工程又は、MPEG-2ビデオを、H26L若しくはMPEG-4などの別の圧縮フォーマットに変換させる工程に関する。

処理後、処理された信号は第２暗号化モジュール１８でスマート・カード１２からの制御語ストリームを用いて再暗号化される（工程s4）。第２暗号化モジュールは同じ暗号アルゴリズム、すなわち暗号、を第１暗号化モジュール２として放送局側で用いる。暗号化ビデオ信号は更に、記憶媒体１９上で記憶される（工程s5）。

ビデオが記憶媒体１９から再生される場合、復号器は元の放送と全く同じ暗号と鍵とを用いる暗号化ストリームを受信する。復号器はしたがって、ビデオ信号が操作されたことを検出できるものでない。

上記のように、暗号化に用いる制御語は頻繁に変更される。これらの変更は着信ビデオ・ストリームと同期化され、ストリームにおける適切な境界上で、例えば、トランスポート・ストリーム・パケットの開始点で、行われる。復号後に適用される処理によって、暗号化ビデオ出力における鍵の変更はストリームにおける好都合な境界上にかかるものでない可能性が高いが、それは当該処理が明らかに有限時間を要するからである。改変ストリームを受信する復号器がその鍵を、再符号化工程で用いる当該鍵と同期化させていない場合には、誤ったデータが受信器において発生する。この問題を克服するよう、遅延が、図4に表すように遅延モジュール２０によって、復号モジュール１１と第２暗号化モジュール１８との間で挿入される。遅延モジュール２０は、復号に用いる制御語における変更を、適切な境界が操作ストリームにおいて生じるまで、延期することを可能にする遅延を付加する。

本発明の実施例は、暗号化と復号の鍵がそこでは同一であるその対称鍵システムに関して表した一方、これに対する変形が考えられる。例えば、暗号化と復号の鍵は異なるが、お互いに相当するものであり得るものであり、例えば、復号鍵を暗号化鍵から算定し得るものであり、その逆も同様である。同様に、暗号化と復号とに用いる暗号アルゴリズムは同じであることを要するものでなく、関連した関数であり得る。唯一の要件は、暗号化アルゴリズムを用いて暗号化された信号と暗号化鍵とは、復号アルゴリズムと復号鍵とを適用することによって回復し得る。対称型アルゴリズムを用いる代わりに、公開鍵ベースのシステムを有する、別の種類の暗号システムを用い得る。

本発明の開示内容を検討すれば、別の変形と修正が当業者には明らかである。そのような変形と修正は、ディジタル伝送と暗号のシステムの分野において既知であり、本明細書及び特許請求の範囲に既に記載の特徴のかわりにか、それらの特徴に加えて、同等の特徴と別の特徴とが関係し得る。本願における本特許請求の範囲は特徴の特定の組み合わせに対する請求項を示しているが、本発明の開示内容の範囲は更に、本明細書及び特許請求の範囲に明示的と黙示的との何れかで開示された何れかの新規性を有する特徴若しくは何れかの新規性を有する、特徴の組み合わせ、又はそれらの何れかの一般形、を、該範囲が、本特許請求の範囲記載のものと同じ発明に関するか否か、更には、該範囲が本発明と同様な技術上の課題の何れか若しくは全てを軽減するか否か、にかかわらずに、有するものとする。本願の出願人は本明細書及び特許請求の範囲において、新しい請求項を、本願若しくは、本願から派生する何れかの別の出願、の審査中にそのような特徴及び/又はそのような特徴の組み合わせに対して、示し得ることを告知する。

従来のディジタル・テレビジョン放送システムを示す概略図である。 本発明による記録装置を示す概略図である。 図２の記録装置の動作を示す流れ図である。 図２の記録装置の変形を示す概略図である。

Claims (14)

1. 暗号化鍵によって暗号化され、暗号化形式で送信される、受信ディジタル信号を記憶させる方法であって：
   該信号を、該暗号化鍵に相当する復号鍵を用いて、復号する工程；
   該復号信号を処理する工程；
   該処理信号を、該暗号化鍵を用いて、再暗号化する工程；及び
   該再暗号化信号を記憶させる工程；
   を有することを特徴とする方法。
2. 請求項１記載の方法であって、該復号信号を処理する工程が：
   該復号信号を操作して、記憶及び/又は再生を行う動作を向上させる工程；
   を有することを特徴とする方法。
3. 請求項１又は２記載の方法であって、該復号鍵が該暗号化鍵と同様であることを特徴とする方法。
4. 請求項１乃至３何れか１つ記載の方法であって、該暗号化鍵が鍵ストリームを形成する複数の鍵のうちの１つであることを特徴とする方法。
5. 請求項４記載の方法であって、更に：
   該鍵ストリームを、前記信号を復号した後で、かつ、該処理信号を再暗号化する前に、遅延させる工程；
   を有することを特徴とする方法。
6. 請求項５記載の方法であって、更に：
   該鍵ストリームを、該復号信号に対して実施される前記処理によって、遅延させる工程；
   を有することを特徴とする方法。
7. 請求項５又は６記載の方法であって：
   該ディジタル信号がトランスポート・パケット・ストリームを有し；
   更に、該鍵ストリームを該トランスポート・パケット・ストリームと同期化させる工程；
   を有することを特徴とする方法。
8. 請求項１乃至７何れか１つ記載の方法であって、該復号信号を処理する工程が：
   パケット識別番号（PID）の再マップ化、再多重化又はトランスコーディングの動作を行う工程；
   を有することを特徴とする方法。
9. 暗号化鍵によって暗号化され、暗号化形式で送信される、ディジタル信号を記憶する、ディジタル信号記憶装置であって：
   該信号を、該暗号化鍵に相当する復号鍵を用いて、復号する復号手段；
   該復号信号を処理する手段；
   該処理信号を、該暗号化鍵を用いて、再暗号化する暗号化手段；及び
   該再暗号化信号を記憶させる手段；
   を有することを特徴とする記憶装置。
10. 請求項９記載の記憶装置であって、該処理する手段が：
    該復号信号を操作して、記憶及び/又は再生を行う動作を向上させる手段；
    を有することを特徴とする記憶装置。
11. 請求項１０記載の記憶装置であって、該処理する手段が：
    パケット識別番号（PID）の再マップ化、再多重化及び/又はトランスコーディングの動作を行う手段；
    を有することを特徴とする記憶装置。
12. 請求項９乃至１１何れか記載の記憶装置であって、該復号鍵が該暗号化鍵と同様であることを特徴とする記憶装置。
13. 請求項９乃至１２何れか記載の記憶装置であって、該暗号化鍵が鍵ストリームを形成する複数の鍵のうちの１つであることを特徴とする記憶装置。
14. 請求項１３記載の記憶装置であって、更に：
    該鍵ストリームを、該復号信号を再暗号化する前に、遅延させる遅延手段；
    を有することを特徴とする記憶装置。

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