KR20120055186A - The method and implementation of the image recoding and playback device with nand flash memory and encryption and decryption function - Google Patents

The method and implementation of the image recoding and playback device with nand flash memory and encryption and decryption function Download PDF

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KR20120055186A
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이요섭
김종대
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시모스 미디어텍(주)
김종대
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Abstract

PURPOSE: A method for implementing an image storing and recovering device with an NAND flash memory and an encryption and decryption device is provided to prevent an illegal copy by encrypting and storing data in the NAND flash memory. CONSTITUTION: A TS(Transport Stream) is stored in a NAND flash memory(205) of an integrated MLC structure through a NAND flash controller(204). A decrypting unit(203) is connected to an input side and an output side of a NAND flash. An identification number of a PVR(Personal Video Recorder) is used as an encryption key.

Description

낸드 플레시 메모리 및 암호,복호 장치를 포함한 영상저장 및 복원 장치의 구현방법.{The method and implementation of the Image Recoding and Playback device with NAND Flash Memory and Encryption and Decryption function}{The method and implementation of the Image Recoding and Playback device with NAND Flash Memory and Encryption and Decryption function}

본 발명은 영상, 음성을 포함한 방송 신호 또는 개인 창작물의 저장 및 재생 장치 구현에 대한 것으로 통상적으로 개인 비디오 녹화기 또는 PVR (Persional Video Recoder) 장치라고 부른다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to the implementation of a storage and playback device for broadcast signals or personal creations, including video and audio, and is generally referred to as a personal video recorder or PVR (Persional Video Recorder) device.

PVR 장치는 수신된 영상신호를 저장하고, 타임 시프트 기능과 같이 통상적으로 수분 이내의 이전 영상을 복원한다든지 또는 영화 한 편을 모두 저장하는 경우와 같이 다양한 응용이 되고 있다. 그리고 저장 매체로는 하드 디스크 드라이브(HDD, Hard Disk Drive)가 적용되고 있으며 최근에는 USB 통신기능을 이용한 외부의 저장매채를 활용하는 제품들도 있다.PVR devices have various applications such as storing a received video signal, restoring a previous video within a few minutes, or storing a single movie, such as a time shift function. In addition, a hard disk drive (HDD) is applied as a storage medium, and recently, some products utilize an external storage medium using a USB communication function.

기존의 아날로그 방식인 VTR(Video Tape Recoder) 방식과 같이 카세트 테이프에 VHS(Video Home System) 방식의 자기기록 저장기술을 활용하여 영상을 시청하면서 저장하거나 예약녹화, 재생을 수행하는 기본적인 기능은 같다. 본 발명은 디지탈 방송신호 체계에서 사용하는 디지탈 방식의 녹화기에 대한 것으로 디지털 위성 방송의 경우 MPEG2 로 압축된 TS (Transport Stream) 스트림을 시청하면서 동시에 하드 디스크 드라이브(HDD) 에 녹화하고 이후에 녹화물의 재생이 필요할 경우 이를 재생하는 방식으로 PVR 장치가 통상적으로 구성된다. 디지탈 스트림으로 저장 되기 때문에 무한 번의 재생이 가능하며, 통상적으로 하드디스크의 용량이 매우 크기 때문에 24시간 이상의 매우 장시간의 녹화가 가능하다. 하지만 녹화 저장매체로 사용되는 하드디스크는 충격이나 내구성에 있어서 매우 취약하다. 예로 녹화나 재생과 같은 동작중에 외부 충격이 주어지면 하드디스크의 구조적인 특징상 디스크의 헤더와 표면이 물리적으로 긁히거나 파손되어서 저장매체 자체가 불량이 발생하게 될 수 있다. 따라서 상대적으로 장시간의 녹화가 필요하지 않거나 타임 시프트와 같은 수시간 이내 영상을 재생하는 경우에는 외부의 충격이나 내구성 또는 가격적인 부담을 최소화 시키는 저장매체가 필요하며 이를 위해서 고집적화된 MLC(Multi Level Cell) 낸드 플레시 메모리를 이용한 장치 및 방법을 구현하고자 한다. 그리고 하드 디스크 드라이브는 탈, 부착이 가능하며, 특히 USB 통신을 통한 외부매체에 저장을 할 경우에는 콘텐츠의 불법 복제가 손쉽게 이루어질 수 있기 때문에 이를 막기 위해서 장치의 고유번호를 이용하여 저장매체에 저장 또는 재생 전, 후에 암호, 복호 수단을 넣어서 이를 막고자 한다.Like the conventional analog video tape recorder (VTR) method, the same basic function is used to record, reserve, and play video while watching a video using magnetic recording storage technology of VHS (Video Home System) method on a cassette tape. The present invention relates to a digital recorder used in a digital broadcasting signal system. In the case of digital satellite broadcasting, a MPEG-2 compressed TS (Transport Stream) stream is simultaneously watched and recorded on a hard disk drive (HDD). The PVR device is typically configured in such a way as to reproduce it if necessary. Because it is stored as a digital stream, infinite playback is possible, and since the hard disk is usually very large, recording for a long time of more than 24 hours is possible. However, hard disks used as recording storage media are very vulnerable to shock and durability. For example, when an external shock is applied during an operation such as recording or playback, the storage medium itself may be damaged due to physically scratching or breaking the header and surface of the disk due to the structural characteristics of the hard disk. Therefore, when a relatively long recording time is not required or when a video is played back within several hours such as a time shift, a storage medium that minimizes external shock, durability, or cost burden is required. An apparatus and method using a NAND flash memory are provided. And hard disk drive can be attached and detached. Especially, when storing to external media through USB communication, illegal copying of contents can be easily done. We want to prevent this by inserting encryption and decryption means before and after playback.

상기에서 설명한 바와 같이 영상 콘텐츠의 저장매체로 하드 디스크 드라이브를 사용하는 방송 녹화 장치는 가장 큰 단점으로 물리적인 충격에 대해 저장매체의 불량이 발생하는 점과 장시간 사용시 하드 디스크의 모터의 신뢰성의 문제점이 있다. 그리고 동작시에 외부에서 충분히 인지할 정도로 디스크가 움직이는 모터 소음이 있다. 그리고 하드 디스크 드라이브의 탈, 부착이 손쉽게 이루어지기 때문에 콘텐츠의 불법 복제와 같은 문제점이 발생하게 된다. 지금까지는 현실적으로 하드 디스크와 같은 저장매체를 대체할 적당한 방안이 없었지만 MLC 구조의 낸드 플레시가 대량 생산 및 고집적화에 따른 가격 하락으로 위의 문제점들을 일시에 해결할 수 있는 저장매체로 등장하였다. 물론 하드 디스크 드라이브와 같이 24시간 이상의 장기 녹화를 할 수 있는 정도의 용량은 적용하기 어렵지만 수시간 정도의 녹화 기능을 수행하는 응용에서는 오히려 가격 경쟁력이 높다. 그리고 외부의 저장매체를 사용할 경우에 발생하는 콘텐츠의 불법 복제의 문제점을 해결하기 위해서 저장 전, 후에 암호화 수단, 복호화 수단 적용을 요구하고 있다. 단순히 방송 콘텐츠 뿐만 아니라 특히, 개인적인 콘텐츠나 창작물의 경우에는 불법 복제나 실수로 제 3자에게 노출이 되어서 개인적, 사회적인 문제점이 발생하는 경우가 많기 때문에 근본적으로 이를 저장매체의 저장과정에서 암호화가 이루어질 필요성이 있다.As described above, a broadcast recording apparatus using a hard disk drive as a storage medium for video content has the biggest disadvantages such as a failure of the storage medium against physical shock and reliability of the motor of the hard disk when used for a long time. have. In addition, there is a motor noise of the disk moving enough to be perceived externally during operation. In addition, since the hard disk drive is easily attached or detached, problems such as illegal copying of contents occur. Until now, there has been no suitable way to replace a storage medium such as a hard disk, but the NLC flash of MLC structure has emerged as a storage medium that can solve the above problems at once due to the price drop due to mass production and high integration. Of course, it is difficult to apply the capacity for long-term recording of more than 24 hours, such as a hard disk drive, but it is more cost-competitive for applications that perform recording function of several hours. In order to solve the problem of illegal copying of contents generated when an external storage medium is used, it is required to apply encryption means and decryption means before and after storage. Not only broadcast content, but especially personal content or creations are often exposed to third parties by illegal copying or accidents, so personal and social problems often occur. There is this.

도면 1 는 하드 디스크 드라이브를 내장한 형태의 기존 PVR 수신기의 일반적인 구조를 보여주고 있다. 통상적으로 수신기의 안테나(100)를 통해서 들어온 위성 신호와 같은 고주파 방송 대역 신호는 튜너부(101)를 통해서 모듈레이션된 베이스밴드 신호로 변환되고 이 신호는 디-모듈레이션부(102)를 통해서 측정 가능한 디지탈 스트림 형태인 TS(transport stream) 스트림으로 변환된다. TS 스트림은 MPEG1, MPEG2, MPEG4 와 같은 MPEG 계열의 영상, 음성 압축 알고리즘으로 압축이 되어있는 스트림으로 무료방송의 경우는 암호화가 되어있지 않기 때문에 영상과 음성을 분리해주는 디-먹스부(De-Mux, 105)을 거쳐서 바로 MPEG2 디코더부(106)를 통해서 시청이 가능한 영상신호, 음성신호로 복원이 가능하지만, 유료방송의 경우는 암호화를 풀기 위한 별도의 CAS(Conditional Access System) 해독부(104) 을 통해서 암호화를 풀어야 한다. CAS 해독부를 통해서 암호화가 풀린 스트림은 무료방송의 경우와 같이 MPEG2 디코더부로 복원이 가능하다. 복원된 영상신호는 통상 디스플레이의 규격에 맞도록 R,G,B 와 같은 아날로그 출력버퍼부(107) 나 HDMI 와 같은 디지탈 출력을 내주는 HDMI 트랜스미터부(108) 을 통해서 최종적으로 디스플레이 장치(109)을 통해서 시청이 가능하다.1 shows a general structure of a conventional PVR receiver having a hard disk drive. Typically, high frequency broadcast band signals, such as satellite signals coming through the antenna 100 of the receiver, are converted into modulated baseband signals through the tuner section 101 and the signals are digitally measurable via the de-modulation section 102. It is converted into a transport stream (TS) stream in the form of a stream. TS streams are compressed with MPEG-based video and audio compression algorithms such as MPEG1, MPEG2, and MPEG4. De-Mux, which separates video and audio because they are not encrypted for free broadcasting, It is possible to restore a video signal and an audio signal that can be viewed through the MPEG2 decoder 106 directly through the 105, but a separate CAS (Conditional Access System) decryption unit 104 for decryption in case of paying broadcasting is provided. Decryption must be done through. The stream decoded through the CAS decryption unit can be restored to the MPEG2 decoder unit as in the case of free broadcasting. The reconstructed video signal is finally displayed through the analog output buffer unit 107 such as R, G, and B or the HDMI transmitter unit 108 outputting the digital output such as HDMI to meet the display standard. You can watch through.

상기와 같은 과정은 일반적인 위성방송 녹화 장치의 동작원리를 설명하였다.The above process described the operation principle of the general satellite broadcasting recording apparatus.

본 발명에서는 상기와 같은 녹화, 재생장치에 근본적으로 물리적인 충격이나 응답속도등을 해결하기 위한 고집적화된 MLC 구조의 낸드플레시 저장매체(205) 와 이를 제어하기 위한 낸드 플레시 콘트롤러부(204) 및 탈, 부착등으로 인한 하드 디스크의 유출이나 불법 복제로 인한 콘텐츠의 유출등을 막기 위한 저장매체 전, 후단의 암호, 복호화수단(203) 을 포함하도록 한다.In the present invention, the NAND flash storage medium 205 of the highly integrated MLC structure and the NAND flash controller unit 204 for controlling the recording and reproducing fundamentally to solve the physical shock or response speed, such as the recording and playback device. In order to prevent the leakage of the hard disk due to attachment or the leakage of contents due to illegal copying, and the like, the encryption and decryption means 203 before and after the storage medium.

상기와 같은 본 발명에 따르면,According to the present invention as described above,

하드 디스크 드라이브를 내장한 녹화 장치는 근본적으로 외부의 물리적인 충격에 취약할 뿐만 아니고 통상적인 데이타의 검색을 위해 하드 디스크내의 물리적인 헤더의 이동을 고려하면 응답속도가 상대적으로 느린 편이다. 물론 응답속도가 일반적인 사용자의 경험상 허용되는 정도이지만 낸드 플레시와 같은 메모리보다는 느리다. 고집적화가 가능한 MLC 구조 낸드 플레시의 가격이 상대적으로 많이 저렴하여 수시간 정도의 저장능력을 필요로 하는 녹화 장치에서는 가격적인 부담이 하드 디스크 드리이브를 사용하는 경우보다 매우 적으며, PVR 의 가장 큰 문제점인 장치의 내구성이 해결될 뿐만 아니고 데이타의 검색등을 위한 물리적인 지연 시간이 없기 때문에 가장 좋은 해결책이 될 수 있다.Recording devices incorporating hard disk drives are not only vulnerable to external physical shocks, but also relatively slow in response to the movement of physical headers within the hard disk for normal data retrieval. Of course, the response rate is acceptable in the average user's experience, but slower than memory like NAND flash. High-density MLC structure NAND flash is relatively inexpensive and requires a few hours of storage capacity, so the cost burden is much less than that of hard disk drive, which is the biggest problem of PVR. It is the best solution because the durability of the device is solved and there is no physical delay time for retrieving data.

또한 낸드 플레시에 저장되기 전에 암호화 하여 저장하며, 재생시에는 역으로 복원하는 과정을 넣음으로써 저장매체의 복사를 통해서 불법적인 복제가 이루지는 것을 막음으로써 좀더 콘텐츠의 유통이나 제품의 신뢰성을 높일 수 있다.In addition, by encrypting and storing the data before being stored in the NAND flash and restoring it in reverse during playback, it is possible to prevent illegal copying through copying of the storage medium, thereby further increasing the distribution of contents and reliability of the product.

결과적으로 본 발명에서는 24시간 이상의 장시간의 녹화기능을 필요로 하는 제품에서는 하드 디스크 드라이브를 적용하는 것이 비용면에서 타당하지만, 수시간 정도의 녹화기능을 위한 녹화 장치의 저장매체로 고집적 MLC 낸드 플레시의 적용은 외부 충격등에 문제가 없는 내구성과 빠른 응답속도, 그리고 암호화, 복호화 수단을 통해서 콘텐츠가 불법 복제되는 문제점을 해결하도록 하였다.As a result, in the present invention, it is reasonable to apply a hard disk drive in a product requiring a long recording time of 24 hours or more, but the high density MLC NAND flash is a storage medium of a recording device for a recording function of several hours. Application has solved the problem that contents are illegally copied through durability, fast response speed, and encryption and decryption means without problems of external shock.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시 예와 관련하여 설명되어 졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims are intended to cover such modifications or changes as fall within the scope of the invention.

도면 1 은 일반적인 하드 디스크 드라이브(HDD) 을 사용하는 PVR 장치의 구성 예
도면 2 는 본 발명에서 저장 매체로 낸드 플레시를 적용하고, 불법 복제를 막기 위한 암호, 복호부를 포함한 PVR 장치의 구성 예
도면 3 은 국제표준으로 사용되는 TS (Transport Stream) 스트림의 구조 예
도면 4 는 암호, 복호에 사용되는 암호화, 복호화 키의 생성과정 예
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
"튜너부" : 고주파 대역에 실려있는 방송신호를 베이스밴드 대역으로 주파수 이동을 수행하는 기능
"디-모듈레이션부" : 디지탈 스트림을 전송을 위해서 변조된 신호를 원래의 디지탈 신호로 복원하는 기능
"CSA 해독부" : 유료 방송의 경우 방송국에서 암호화된 스트림을 복원하기 위한 기능
"디-먹스부" : TS 스트림의 패킷을 각각 영상, 음성 패킷으로 분리하는 기능
"MPEG2 디코더부" : MPEG2 압축 알고리즘으로 압축된 영상 또는 음성 스트림으로 부터 원래의 영상, 음성으로 복원하기 위한 기능
"RGB 아날로그 버퍼" : 복원된 영상 또는 음성신호를 아날로그 TV 에 출력하기 위한 아날로그 신호 출력기능
"HDMI 트랜스미터" : 복원된 영상, 음성신호를 디지탈 TMDS 전송 규격에 따라서 출력하기 위한 신호 출력기능
"암호,복호부" : 낸드 플레시에 저장된 데이타의 불법 복제를 막기 위해서 저장, 재생시에 암호 또는 복호를 수행하는 기능
"낸드 플레시 컨트롤러부" : 낸드 플레시 메모리에 데이타를 저장하거나 읽어내는 과정을 제어하기 위한 제어기능
1 is a configuration example of a PVR device using a typical hard disk drive (HDD)
2 is a configuration example of a PVR device including a password and a decoding unit for applying NAND flash to a storage medium and preventing illegal copying in the present invention.
3 is a structural example of a TS (Transport Stream) stream used as an international standard
4 shows an example of a process of generating an encryption and a decryption key used for encryption and decryption.
<Description of Main Parts of Drawing>
"Tuner part": A function for performing frequency shifting of a broadcast signal carried in a high frequency band to a baseband band
"De-modulation unit": A function of restoring a modulated signal to an original digital signal for transmission of a digital stream.
"CSA decryption unit": a function for restoring an encrypted stream in a broadcasting station in case of paying broadcasting
"D-mux part": A function of separating the packets of the TS stream into video and audio packets, respectively.
"MPEG2 Decoder": A function for restoring original video and audio from video or audio stream compressed with MPEG2 compression algorithm.
"RGB analog buffer": Analog signal output function for outputting restored video or audio signal to analog TV
"HDMI Transmitter": Signal output function to output reconstructed video and audio signal according to digital TMDS transmission standard
"Password / Decryption Unit": A function that performs encryption or decryption during storage and replay to prevent illegal duplication of data stored in NAND flash.
"NAND Flash Controller": A control function for controlling the process of storing or reading data in the NAND Flash memory.

도면 2 는 본 발명에서 적용하고자 하는 PVR 장치의 구조를 보여주고 있다. 앞의 도면 1 에서와 같이 튜너부(201) 와 디-모듈레이션부(202)을 통해서 TS 스트림이 복원되는 과정은 같다. 도면 2에서는 출력되는 TS 스트림을 하드 디스크에 저장하는 대신, 낸드 플레시 콘트롤러부(204)을 통해서 저장매체에 해당하는 고직접화된 MLC 구조의 낸드 플레시 메모리(205)에 저장하게 된다. 낸드 플레시의 용량은 제품의 중요한 규격에 해당함으로 용도에 따라서 필요한 용량을 계산하여 필요한 개수를 결정하게 된다. 용량은 다음과 같은 조건에 따라서 계산하게 된다.Figure 2 shows the structure of the PVR device to be applied in the present invention. As shown in FIG. 1, the process of restoring the TS stream through the tuner 201 and the de-modulation unit 202 is the same. In FIG. 2, the output TS stream is stored in the NAND flash memory 205 of the MLC structure corresponding to the storage medium through the NAND flash controller unit 204 instead of storing the output TS stream. NAND flash capacity is an important specification of the product, so the required number is determined by calculating the required capacity according to the application. The capacity is calculated according to the following conditions.

용량의 계산 :Calculation of the capacity:

SD 급 (TV 화질, 720x480) 영상의 경우 TS 스트림의 데이타 양은 영상에 따라 다르지만 보통 2?4Mbps(Mega bit per second)로, 평균 3Mbps 정도의 데이타 크기이다. 즉 1초당 3M 비트의 데이터 용량이고 1분 동안은 180M 비트 정도이다. 여기서 1M 란 100만(10의 6승)을 의미하며, 1G 란 1M 의 1000배에 해당한다. 통상적으로 사용되고 있는 MLC 구조의 낸드 플레시 메모리 용량이 32G 비트 ? 64G 비트로 단일 칩 형태로 출시되고 있다. 32G 비트의 낸드 플레시 메모리의 경우 177분(32G 비트/180M 비트 = 177.7) 정도의 저장 용량이 가능함으로 약 3시간 정도 연속 저장이 가능하다. 통상적으로 2시간 이내의 영화 한 편 정도는 충분히 저장이 가능하다. 조건에 따라서 메모리 개수를 증가시키면 그에 따라서 저장시간이 늘어난다. 따라서 24시간 이상의 장시간의 녹화기능이 아닌 수시간 이내의 녹화기능을 적용한 PVR 장치와 같은 영상 녹화장비에는 적용하는데 있어서 문제가 없다.In the case of SD (TV quality, 720x480) video, the amount of data in the TS stream varies depending on the video, but is usually 2-4 Mbps (Mega bit per second), with an average data size of about 3Mbps. That is, 3M bits of data capacity per second and 180M bits for 1 minute. Here, 1M means 1 million (6 powers of 10), and 1G corresponds to 1000 times 1M. The NAND flash memory capacity of the commonly used MLC structure is 32G bit? It is available in single chip with 64G bits. The 32G NAND flash memory has a storage capacity of 177 minutes (32G bits / 180M bits = 177.7), allowing approximately 3 hours of continuous storage. Typically, a movie can be stored within two hours. Increasing the number of memories according to conditions increases the storage time accordingly. Therefore, there is no problem in applying to video recording equipment such as a PVR device which applies a recording function within several hours instead of a long recording function over 24 hours.

상기와 같은 조건에 따라서 결정된 MLC 구조의 낸드 플레시에 실시간으로 수신된 영상 TS 스트림을 저장하고 이를 이용하여 재생하거나 또는 타임 시프트와 같은 기능에 적용할 수 있다.The video TS stream received in real time in the NAND flash of the MLC structure determined according to the above conditions can be stored and played back, or applied to a function such as a time shift.

추가적으로 암호, 복호부(203)가 낸드 플레시의 입력과 출력에 연결되어 있다. 앞에서 설명한 것과 같이 방송 콘텐츠의 경우 불법 복제가 매우 문제가 되는데, 특히 PVR 장치의 경우 하드 디스크(HDD)와 같은 저장매체는 장착된 장치에서 손쉽게 탈, 부착이 가능하기 때문에 저장된 콘텐츠의 복제가 가능하며, 외부의 저장매체를 이용하는 경우에는 더욱 더 복제가 쉽다. 물론 낸드 플레시와 같이 단일칩 형태의 메모리의 경우는 보드에 완전히 부착된 형태로 탈,부탁이 매우 어렵지만 경우에 따라서는 슬롯형태로 부착을 할 경우에는 부분적으로 탈,부착이 가능할 수 있기 때문에 역시 복제의 가능성이 있다. 이를 막기 위해서 저장하기 전에 PVR 장치의 고유번호를 암호화 키로 이용하여 암호화를 수행하고 재생시에는 다시 장치의 고유번호를 복호화 키로 이용하여 복호화를 수행한다. 도면 4 는 이와 관련된 일련의 과정을 도표를 이용하여 표시하였다. 암호화 또는 복호화를 위한 암호화 방식은 동일 암호화, 복호화 키를 사용하는 양-방향성 블럭 방식의 암호화 방식으로 64 비트 또는 128 비트의 키를 사용하는 AES(Advanced Encryption Standard), Triple DES(Data Encryption Standard), CSA(Common Scramble Algorithm) 방식이 사용되며, 그외 여러 방식의 블럭 암호화 방식의 적용이 가능하다. 특히 TS 스트림은 188 바이트의 정규화된 규격을 가진 패킷 구조이기 때문에 이와 같이 블럭 방식의 암호화 방식이 적합하다.In addition, an encryption and decryption unit 203 is connected to the input and output of the NAND flash. As described above, illegal copying is very problematic in the case of broadcast contents. Especially, in the case of PVR devices, storage media such as hard disks (HDDs) can be easily removed and attached from the installed devices, thereby allowing the stored contents to be copied. In the case of using an external storage medium, the copying becomes easier. Of course, in the case of a single-chip type memory such as NAND flash, it is very difficult to remove or request the device in the form of completely attached to the board, but in some cases, when attaching in the form of a slot, it may be partially removable. There is a possibility. To prevent this, encryption is performed using the unique number of the PVR device as the encryption key before storage, and decrypted using the unique number of the device as the decryption key again during playback. 4 shows a series of related processes using a diagram. The encryption method for encryption or decryption is a bi-directional block type encryption method using the same encryption and decryption keys. An AES (Advanced Encryption Standard) using a 64-bit or a 128-bit key, Triple DES (Data Encryption Standard), Common Scramble Algorithm (CSA) is used, and various other block ciphers can be applied. In particular, since the TS stream is a packet structure having a normalized standard of 188 bytes, the block-type encryption method is suitable.

도면 3 는 국제적으로 표준화된 TS 패킷의 구조로 기본 패킷은 188 바이트로 구성되어 있으며, 처음 4 바이트는 헤더에 해당한다. 패킷의 헤더에서 첫번째 바이트는 처음을 표시하는 동기신호(Sync)로 0x47 값으로 고정되어 있고 패킷의 고유번호(PID, Packet ID), 패킷의 암호화 여부(SCR, Scrambling ContRol ), 패킷의 종류(AF, Adaptation Field), 패킷의 연속성표시(CC, Continuity Counter)을 표시하는 것으로 패킷을 분류하거나 재생시에 검색하여야 하는 내용으로 암호화를 수행하지 않는다. 그리고 스트림의 기본적인 정보를 담고 있는 어뎁테이션 필드 데이타(Adaptation Field Data) 영역은 콘텐츠의 종류나 이름, 제목, 채널 번호와 같은 정보를 가지고 있기 때문에 역시 암호화를 수행하지 않는다. 그 외의 영역은 영상이나 음성 데이타로 페이로드(Payload)라고 부르며 실제로 이 부분만 영상, 음성복원을 위해서 MPEG2 디코더부에서 사용된다. 본 발명에서도 헤더와 어뎁테이션 필드 데이타를 제외한 페이로드(Payload) 영역만 암호화를 수행한다. 188 바이트로 구성되는 패킷은 301, 302, 303 과 같은 3 가지 종류의 형태로 존재한다. 즉 301 의 경우는 헤더를 제외한 184 바이트가 모두 영상 또는 음성 데이타라는 것을 의미하며, 302 의 경우는 184 바이트가 모두 콘텐츠의 이름, 제목, 채널번호등과 같은 부가정보로 구성되었음을 표시하며, 303 의 경우는 일부는 어뎁테이션 필드 데이타, 일부는 페이로드 데이타로 구성되어 있는 경우의 예이다. 이것은 유료 방송의 경우 방송국에서 암호화를 수행하는 암호화 와는 다른 PVR 장치내의 독립적인 암호화, 복호화 기능으로 방송 콘텐츠의 암호화 유무와 관계없이 수행된다.3 shows a structure of an internationally standardized TS packet, in which a basic packet consists of 188 bytes, and the first 4 bytes correspond to a header. The first byte in the header of the packet is the sync signal (Sync) that indicates the beginning. It is fixed at 0x47 and the packet's unique number (PID, Packet ID), whether the packet is encrypted (SCR, Scrambling ContRol), and the packet type (AF). It indicates the continuity counter (CC) of the packet by adapting the field, and does not encrypt the content to be searched when classifying or playing the packet. The adaptation field data area, which contains the basic information of the stream, contains information such as the content type, name, title, and channel number, and thus does not perform encryption. The other area is called payload as video or audio data, and only this part is actually used in MPEG2 decoder unit for video and audio restoration. In the present invention, only the payload region excluding the header and adaptation field data is encrypted. A packet consisting of 188 bytes exists in three types, such as 301, 302, and 303. That is, 301 means that all 184 bytes except the header are video or audio data, and 302 indicates that all 184 bytes are composed of additional information such as name, title, channel number, etc. of the content. The case is an example of a case in which part is composed of adaptation field data and part is payload data. In the case of paying broadcasting, this is performed independently of the encryption performed by the broadcasting station, and is performed independently of the encryption and decryption functions in the PVR device, regardless of whether the broadcast content is encrypted.

도면 4 는 암호, 복호부(203) 에서 사용될 암호,복호키를 생성하는 방법을 제시하고 있다. 장치가 전원이 켜져서 시작(401) 되면 먼저 기본적인 장치 내의 각 부분들을 장치 초기화(402) 과정을 거친다. 이것은 장치의 구성 및 프로그램 개발자의 조건에 따라서 다를 수 있지만 통상적인 초기화 과정이다. 그리고 프로그램 코드가 저장된 플레시 저장 장치나(FLASH,404) 또는 별도의 불휘발성 메모리(EEPROM,404)로 부터 미리 지정된 위치의 주소로 부터 8 바이트 또는 16 바이트의 고유정보를 읽어온다(403). 만약 고유 정보가 입력되어있지 않은 초기화 값("0")(405) 이면 랜덤 데이타 발생부(406)을 이용하여 임의의 랜덤 값을 발생시키어서 이것을 장치의 고유번호로 사용하도록 한다. 이것은 앞에서 저정된 위치에 저장하게 된다. 물론 지정된 위치란 프로그램 개발자 외에 제 3자는 알 수가 없다.4 illustrates a method for generating an encryption and a decryption key to be used in the encryption and decryption unit 203. When the device is powered on and started 401, first, each part of the basic device is initialized 402. This is a normal initialization process although it may vary depending on the configuration of the device and the conditions of the program developer. Then, 8 bytes or 16 bytes of unique information are read from a flash storage device (FLASH, 404) or a separate nonvolatile memory (EEPROM, 404) in which a program code is stored from an address of a predetermined location (403). If it is an initialization value (“0”) 405 where no unique information is input, the random data generator 406 generates a random value to use it as a unique number of the device. This will be stored in the location saved earlier. Of course, the designated location is not known to third parties other than the program developer.

랜덤 테이타 발생부(406)에서 생성된 랜덤 값은 8 바이트로 64 비트에 해당되는 것으로 동일한 값이 발생할 확률은 2의 64승(2^64) 개 중의 1개로 천문학적인 확률로 불가능하기 때문에 동일한 고유번호를 가지는 PVR 장치가 생기는 경우는 무시할 수 있다.The random value generated by the random data generation unit 406 is 8 bytes, which corresponds to 64 bits. The probability of occurrence of the same value is one of 64 powers (2 ^ 64) of 2, which is impossible because of the astronomical probability. If a PVR device with a number is generated, it can be ignored.

이와 같이 생성된 고유번호는 헤쉬 함수(410)을 통해서 한번 변형된 값으로 변환된 다음 암호,복호부의 임시키(411)로 사용이 된다. 이 임시키 값을 그대로 최종암호, 복호화 키로 사용될 수도 있지만 사용자가 패스워드를 사용할 경우에는 임시키와 패스워드를 조합한 새로운 키값인 코드워드(CW, Code Word, 413)을 생성하여 이 값을 암호,복호용 최종 키(414) 로 사용하게 된다.The unique number generated in this way is converted into a modified value once through the hash function 410 and then used as a temporary key 411 of the encryption and decryption unit. This temporary key value can be used as a final password and decryption key, but when a user uses a password, a new key value combining the temporary key and the password is generated (CW, Code Word, 413) to encrypt and decrypt this value. For the final key 414.

이와 같이 장치 고유번호와 사용자의 패스워드를 사용하게 되면 낸드플레시 또는 스트림 데이타가 복사가 되어 불법 유출이 되더라도 다른 PVR 장비에서는 재생이 불가능하다.In this way, if the device unique number and the user's password are used, the NAND flash or stream data is copied, and even if it is illegally leaked, it cannot be played on other PVR equipment.

Claims (5)

PVR 장치의 구성에 있어서 수신된 방송 스트림을 물리적으로 안정된 낸드 플레시 메모리와 같은 불휘발성 메모리에 저장하고 녹화하는 것을 특징으로 하는 방송 콘텐츠의 저장 및 재생 장치의 구현 방법,A method of implementing a storage and reproducing apparatus of a broadcast content, characterized in that the configuration of the PVR device stores and records the received broadcast stream in a nonvolatile memory such as a physically stable NAND flash memory. 제 1 항에 있어서,
낸드 플레시 메모리에 저장하기 위한 낸드 플레시 컨트롤러로, 연속적으로 들어오는 스트림을 1차 버퍼링한 후 낸드 플레시의 저장특성에 맞게 순차적, 연속적으로 저장하는것을 특징으로 하는 낸드 플레시 컨트롤러의 구현 방법,
The method of claim 1,
An NAND flash controller for storing in a NAND flash memory, the method of implementing a NAND flash controller characterized in that the primary buffer is continuously buffered, and then sequentially and consecutively stored according to the storage characteristics of the NAND flash.
PVR 장치의 구성에 있어서, 수신된 방송 스트림의 불법복제와 같은 유출을 막기 위해서 낸드 플레시와 같은 불휘발성 메모리에 저장하기 전에 암호화를 수행하고 재생하기 전에 복호화를 수행하는 것을 특징으로 하는 방송콘텐츠의 저장 및 재생장치의 구현 방법,In the configuration of the PVR device, in order to prevent leakage such as illegal copying of the received broadcast stream, storing the broadcast content, performing encryption before storing in a nonvolatile memory such as NAND flash and decrypting before playing. And a method of implementing the playback device, 제 3항에 있어서,
낸드 플레시와 같은 불휘발성 메모리에 저장하기 전에 암호화를 수행하기 위한 암호화 수단 및 암호화를 하기 위한 암호키의 생성은 장치마다 할당된 고유번호와 사용자의 패스워드를 조합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 암호화 수단 및 암호키의 생성 방안,
The method of claim 3, wherein
Encryption means for performing encryption before storage in a nonvolatile memory such as NAND flash, and generation of an encryption key for encryption is an encryption means characterized by using a combination of a unique number assigned to each device and a user's password; and Method of generating an encryption key,
제 3 항에 있어서,
낸드 플레시와 같은 불휘발성 메모리에서 재생하기 전에 복호화를 수행하기 위한 복호화 수단 및 복호화를 하기 위한 복호키의 생성은 장치마다 할당된 고유번호와 사용자의 패스워드를 조합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 복호화 수단 및 복호키의 생성 방안,
The method of claim 3, wherein
Decoding means for performing decryption before reproduction in a nonvolatile memory such as NAND flash, and generation of a decryption key for decryption using decryption means characterized in that a combination of a unique number assigned to each device and a user's password are used. Scheme for generating decryption keys,
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