JP4628509B2 - 安全な方法でデータ信号を放送するシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、安全な方法でデータ信号を放送するシステムに関し、第１のキーを用いてデータ信号を暗号化する手段と、暗号化したデータ信号を加入者に放送する手段と、暗号化されたデータ信号を各加入者のもとで第１のキーを用いて解読する手段と、加入者のグループ毎に異なり番組の種類に共通の関心がある第２のキーを用いて第１のキーを暗号化する手段と、暗号化された第１のキーを全ての加入者に放送する手段と、暗号化された第１のキーを各加入者のもとで第２のキーを用いて解読する手段とを備える。
【０００２】
【従来の技術】
そのようなシステムは、例えば有料テレビで使用されうる。この種のシステムは、米国特許第４，５３１，０２０号明細書に開示されている。安全性の理由から、第２のキーを速やかに変更するのが望ましい。しかしよく知られたシステムにおいて、これは、システム内の加入者に配布するべき大量のデータを必要とする。キーの変更のための大量のデータを配布することにより、番組信号や同種のものを放送するための帯域幅の利用可能性を減らす。従って、第２のキーは、月に一回あるいはそれ以下の非常に低い割合で変更される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述した種類のシステムを供給することで、ここで第２のキーは、大量のデータの配布を必要とせずに比較的迅速に変更されうる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上述の種類のシステムの特徴は、上記の第２のキーが、全ての加入者に共通キーと、番組の種類毎に独自の別のキーとの組み合わせであり、共通キーを暗号化し、その暗号化された共通キーを全ての加入者に放送する手段と、暗号化された共通キーを各加入者のもとで解読する手段とが与えられる。
このように、完全なシステムに唯一のキーのみが配布される必要があるという理由のために、全ての加入者に共通する共通キーを変更することにより、第２のキーは、非常に迅速に変更されうる。
好ましくは、システムは、共通キーを比較的高速で変更する手段を備えている。
【０００５】
本発明のシステムには、さらに、権利と安全のそれぞれに、別々のキーの階層構造が使用され得るという利点が示されている。権利レベルにおいて、第２のキーは、スポーツや映画などの特定の種類の番組に共通の関心を持つ加入者の各グループ毎に別々のものである。第２のキー毎の差は、各種の番組や個々の番組等に対して、別個の相違キーを与えることで得られる。しかし、安全性の構造は、できるだけ早く海賊行為用スマートカードを除去するように、構成され得る。本発明によれば、共通キーを暗号化および解読する上記手段は、それぞれ暗号化と解読用手段の連鎖をそれぞれ含み、次段の暗号化および解読の各手段は、より少数の加入者に共通の作法で動作する。
このように、海賊行為用スマートカードを含むグループは、比較的容易に見つけられる。
【０００６】
本発明は、さらに、多数の加入者のいる放送システムにおいて、暗号化されたデータ信号を解読するシステムを供給し、このシステムは、暗号化されたデータ信号を第１のキーを使って解読する手段と、暗号化された第１のキーを各加入者において、番組の種類に共通の関心のある加入者の各グループ毎に別個の第２のキーを用いて解読する手段とを備え、上記の第２のキーは、全ての加入者に共通なキーと、番組の種類毎に独自の相違キーの組み合わせである特徴を備え、ここで、暗号化された共通キーを各加入者において解読する装置を与えられる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は、さらに、本発明によるシステムの２つの実施形態の図面を参照しつつ、非常に図解的な方法で説明がされる。
図１は、本発明による、データ信号を放送するためのシステムの第１実施形態の図面である。
図２は、本発明のデータを放送するシステムの第２実施形態において、暗号化されたデータを解読するためのシステムの第２実施形態の図面である。
【０００８】
明細書と図面において、参照符号で、文字ＥあるいはＤが暗号化と解読のそれぞれを示すのに使用されていることに注意したい。さらに、例えばＰ’は、Ｐが暗号化されたものとして使用されている。
図１を参照して、非常に図解的な方法でデータ信号を安全な方法で放送するためのシステムが示されている。放送されるデータは、テレビ番組の信号でも他のデータ信号でもよい。データは、第１のキーまたは制御語ＣＷを用いて暗号化された暗号化済みデータ信号を配信する第１の暗号化器あるいは暗号化装置１Ｅに与えられる。暗号化されたデータ信号は、システム内の全ての加入者に放送されるが、その方法については、これ以上は詳しく述べない。データを放送するのは、衛星、アンテナ、ケーブル、あるいは適当な方法を通して実行される。前記制御語ＣＷは、第２のキーＰ＋Ｄを用いて第２の暗号化器２Ｅにおいて暗号化され、かつ暗号化された制御語ＣＷ’は、また放送される。
【０００９】
前記第２のキーＰ＋Ｄは、例えばスポーツ番組や映画や娯楽などの様な番組の種類に共通の関心がある加入者の各グループ毎に異なる。このことは、別々の番組毎あるいは例えば別々の映画毎に異なる第２のキーが必要であることを意味している。この違いは、システム内の全ての加入者に共通である共通キーＰと、番組の種類毎に独特の相違キーＤとの組み合わせによって得られる。共通キーＰと相違キーＤとは、共通キーＰと相違キーＤを受信する組み合わせ装置３Ｅにおいて組み合わせられる。相違キーＤは、また暗号化器４Ｅにおいて、例えば２５６人の加入者のグループに共通のグループキーＧを用いて暗号化される。暗号化された相違キーＤ’も、また放送される。
共通キーＰも、同じグループキーＧを持つ加入者の数よりも実質的に多い加入者のグループに共通するキーＨを用いて、別の暗号化器５Ｅにおいて暗号化される。同じキーＨを用いる加入者は、スーパーグループと呼ばれる。暗号化された共通キーＰ’もまた放送される。
【００１０】
受信者側、すなわち各加入者側において、暗号化された第１のキーＣＷ’は、暗号化されたデータを、解読器１Ｄにおいて解読するための第１のキーＣＷを得るのに第２のキーＰ＋Ｄを用いて解読器あるいは解読装置２Ｄにおいて受信され解読される。その結果、加入者は、自分が権利を持つ番組や映画などを見ることができる。相違キーＤ’は、相違キーＤを得るのにグループキーＧを用いて解読器４Ｄにおいて解読され、かつ、この相違キーは第２のキーＰ＋Ｄを得るのに組み合わせ装置３Ｄにおいて共通キーＰと組み合わせられる。共通キーＰは、スーパーグループキーＨを用いて解読器５Ｄにおいて暗号化された共通キーＰ’を解読することによって得られる。
【００１１】
点線で示したように、前記システムは、権利を管理するように、即ち、別々の種類の番組や映画などを見る加入者に権利を与えるように構成される、点線より下の権利付加部に分割されているのを見て取ることができる。この部分において、第１のキーＣＷは、迅速に、例えば１０秒ごとに変更される。相違キーＤは、ゆっくりと、例えば月毎に変更される。
セキュリティ部において、共通キーＰも、迅速に例えば１０秒毎に変更されることが可能である。その結果第１キーＣＷ’を解読するのに必要な第２キーも実際に比較的早い周期で変更される。このように、番組に依存する第２のキーの大きなデータベースを加入者の全てのグループに配布する必要なく、システムの安全性は高められる。
【００１２】
さらに、前記セキュリティ部は、海賊行為用のカードをできるだけ排除するべく構成される。このことは、共通キーを暗号化あるいは解読するのに使われるスーパーグループキーＨは、一連の暗号化装置６Ｅ，７Ｅあるいは解読装置６Ｄ，７Ｄのそれぞれの装置を通して得られることを意味している。ここで次段の各暗号化装置あるいは解読装置は、より少数の加入者に共通なキーを用いる。このことは、次段の各暗号化装置あるいは解読装置は、より少数の加入者に共通の方法で動作することを意味する。図示される実施形態おいて、スーパーグループキーＨは、２５６人の加入者のグループに共通のグループキーＧを用いて暗号化および解読装置によってそれぞれ暗号化され、かつ解読される。グループキーＧは、それぞれ暗号化装置及び解読装置７Ｅ，７Ｄにおいて、カードキーＸｉを用いて暗号化され、かつ解読される。一連の暗号化装置および解読装置には、多かれ少なかれ、例えばシステムの全体の大きさに依存した複数のレベルを具備してもよい。
【００１３】
もし、海賊行為用カードが発見されると、２５６人の加入者のグループのどれにカードキーＸｉがあるかが迅速に決定される。この一つのグループキーＧを変更することによって、海賊行為用カードは電気のスイッチが切られる。
上述のシステムにおいて、スマートカードは、異なるサービスプロバイダにより使用される複数のセクターに分割されたメモリを持って使用することができる。そのような場合、各サービスプロバイダは、自身の権利とセキュリティ構造を生じさせる。図２は、本発明によるシステムの他の実施形態における加入者側の受信端を示している。ここで、いくつかのセクタを持つスマートカードが使われる時には、各サービスプロバイダは、グループキーＧと、共通キーＰおよび相違キーＤを組み合わせた第２キーと、第１のキーＣＷとを用いた自身の権利構造を用いることができる。この権利構造とは別に、図１に示される同一キーの階層構造を用いた全てのセクタに共通の保安構造がある。しかしここでは、もし海賊行為用カードが発見されれば、海賊行為用カードの位置を決定するのに、分離されたグループキーＧＳが使用される。
【００１４】
図面において、第１のキーＣＷと相違キーＤを供給し、かつ変更する手段は、ブロック８で示され、Ｐ，Ｈ，Ｇ，Ｘｉのキーを供給し、かつ変更する手段は、ブロック９によって示される。実際問題として、キーは何らかの適切な方法で生成されるとともに変更される。さらに、加入者側におけるキーは、通常、メモリに格納される。上述した部分以外には、良く知られた条件付きアクセスモジュールと復号器とを、加入者が使用してもよい。
【００１５】
注意したいのは、上記のシステムにおいて、キーを用いた暗号化のアルゴリズムと解読のアルゴリズムは、全てのレベルで応用可能である。しかし、少なくとも相違キーＤおよびキーＨの暗号化および解読装置７Ｅ，７Ｄで使用されるアルゴリズムとに関して、キーを用いない暗号化アルゴリズムおよび解読アルゴリズムを用いることも可能である。そのようなシステムでは、セキュリティ上の理由から操作者が別のアルゴリズムを使用したいと希望すれば、アルゴリズムそれ自体を変更する必要がある。
従って、理解しておきたいのは、上記のシステムでは、キーに依るものあるいは依らないもののいずれかの適切な暗号化アルゴリズムと解読アルゴリズムを使用することが可能であるということである。本発明は、特定のアルゴリズムを使用することに限定されるものではない。
【００１６】
さらに、解読には、適切な識別（authentication）アルゴリズムを具備してもよい。キーＰとキーＤを組み合わせて第２のキーＰ＋Ｄを得るのに使われる組み合わせ機能は、同様にいかなる適切な機能でもよく、かつ単にＰとＤを足すことに限定されない。さらに、理解しておきたいのは、暗号化装置と解読装置とは、例えばマイクロプロセッサと適切なソフトウェアを用いることによる適切な方法で実現することができる。従って、明細書と特許請求の範囲で用いられる特殊な用語「装置、暗号化器、解読器、暗号化手段、解読手段」は、実際の装置に限定されると考えるべきではない。反対に、当業者には、暗号化機能と解読機能とは、ソフトウェアあるいはハードウェアのいずれかの様々な方法で実現され得る。
本発明は、特許請求の範囲内で多くの方法に展開できる上述の具現例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による、データ信号を放送するためのシステムの第１実施形態の図面である。
【図２】 本発明のデータを放送するシステムの第２実施形態において、暗号化されたデータを解読するためのシステムの第２実施形態の図面である。
【符号の説明】
３Ｄ，３Ｅ…結合装置
２Ｄ，４Ｄ，５Ｄ，７Ｄ…解読器
４Ｅ，６Ｅ，７Ｅ…暗号化器
Ｇ…グループキー
Ｐ…共通キー
Ｄ…相違キー

Claims (7)

1. 第１のキーを用いてデータ信号を暗号化する手段と、
   上記の暗号化されたデータ信号を加入者に放送する手段と、
   上記第１のキーを用いて上記加入者の各々のところで上記の暗号化されたデータ信号を解読する手段と、
   番組の種類に共通の興味を持つ加入者の各グループ毎に異なる第２のキーを用いて上記第１のキーを暗号化する手段と、
   上記第１のキーを全ての上記加入者に放送する手段と、
   上記第２のキーを用いて上記加入者の各々のところで上記の暗号化された第１のキーを解読する手段とを備える安全な方法でデータ信号を放送するシステムにおいて、
   上記の第２のキーは、全ての加入者に共通キーと、番組の種類毎に特有の相違キーとの組み合わせであり、
   上記の共通キーを暗号化し、上記の暗号化された共通キーを全ての加入者に放送するための手段と、
   上記の加入者の各々のところで、上記の暗号化された共通キーを解読する手段と、上記の加入者の各々のところで、上記第２のキーを得るために相違キーと上記解読された共通キーとを組み合わせるための組み合わせ装置とが設けられていることを特徴とするシステム。
2. 比較的早い周期で上記の共通キーを変更する手段を備え、
   上記の比較的早い周期は、ほぼ１０秒であることを特徴とする請求項１記載のシステム。
3. 比較的遅い周期で相違キーを変更する手段と、
   上記の相違キーを暗号化する手段と、
   上記の暗号化されたキーを放送する手段と、
   上記の加入者の各々のところで上記の暗号化された相違キーを解読する手段とを備え、
   上記の比較的遅い周期は、ほぼ一月であることを特徴とする請求項１あるいは２に記載のシステム。
4. 上記の共通キーを暗号化する上記手段は、一連の複数の暗号化手段を有し、一連の上記複数の暗号化手段における各次段の暗号化手段は、より少ない加入者に共通の方法で動作し、
   上記の共通キーを解読する上記手段は、一連の複数の解読手段を有し、一連の上記複数の解読手段における各次段の解読手段は、より少ない加入者に共通の方法で動作することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のシステム。
5. 一連の上記複数の暗号化手段と一連の上記複数の解読手段とは、より少数の上記の加入者に共通のキーを用い、
   一連の上記の第１の暗号化手段と一連の上記の第１の解読手段とは、それぞれ暗号化し、かつ解読をするのにカードキーを用い、それぞれグループキーであり、
   上記のグループキーは、上記の相違キーに対してのそれぞれ上記の暗号化手段と解読手段とにより第３のキーとして使用されることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
6. 暗号化されたデータ信号を、第１のキーを用いて解読する手段と、
   番組の種類に共通の興味を持つ加入者の各グループに対して異なる第２のキーを用いて、暗号化された第１のキーを加入者の各々のところで解読する手段とを備え、多数の加入者を持つ放送システムにおける暗号化されたデータ信号を解読するシステムにおいて、
   上記第２のキーは、全ての加入者に共通のキーと、番組の種類別に特有の相違キーとの組み合わせであり、
   暗号化された共通キーを各加入者のところで解読する手段と、上記の加入者の各々のところで、上記第２のキーを得るために相違キーと上記解読された共通キーとを組み合わせるための組み合わせ装置とが設けられていることを特徴とするシステム。
7. 上記の共通キーを解読するための上記の手段は、一連の解読手段を備え、各次段の解読手段は、より少数の加入者に共通のキーを用い、上記の一連の第１の解読手段は、グループキーを解読するのにカードキーを用いることを特徴とする請求項６に記載のシステム。

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