CN100378706C - 用于加密和解密元数据的方法和用于管理元数据的方法及其系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种加密可以以树状结构表示的元数据的方法。该方法包括：使用将用于预定节点的上级节点的加密密钥和指定该预定节点的信息作为输入参数的函数来产生用于元数据的预定节点的加密密钥；和使用产生的加密密钥来加密预定节点的数据。

Description

用于加密和解密元数据的方法和用于管理元数据的方法及其系统
技术领域
本发明涉及一种加密和解密元数据的方法、和一种用于管理元数据的方法和系统，更具体地讲，涉及一种用于使用用于有效地加密和解密元数据的方法来有效地管理元数据的方法和系统。
背景技术
对于另外种类的元数据在未来广播环境中的广泛使用存在高期望，除了已经被使用在传统广播系统中的电子节目导航(EPG)以外，元数据将被广泛地使用。
与如此简单的程序如EPG比较，有关元数据信息需要更多时间和金钱以提取或计划。因此，元数据的货币价值(cash value)太高以至于不能忽略，并且元数据权限管理和保护被认为是重要的。由于这个原因，元数据与可以由在互联网上冲浪的任意用户或浏览者免费访问的传统EPG数据不同。
例如，在元数据中的用户描述信息的权限管理和保护被认为与用户隐私的保护相同。由于防止节目信息被非法复制是重要的，所以因为元数据使用的控制如用户描述信息与提供增值服务紧密相关，因此元数据使用的控制如用户描述信息也是重要的。
在传统的广播环境中，当处理媒体数据的权限管理和保护的问题时，注意力主要聚焦在广播系统的类型上，即，该广播系统是否是陆地广播系统、卫星广播系统或有线广播系统。在其中为提供媒体数据的目的而使用元数据的这种传统的广播系统中，没有通过任何类型的权限管理和保护机制来执行元数据的使用。
然而，包括在元数据中的某些信息，如节目评论信息和划分信息需要更多努力以建立，因此要比在元数据中的其它信息需要更多的限制的使用规则。此外，在元数据包括用户的个人信息如元数据使用历史的情况下，为了使用用户的个人信息，第三人如服务提供商需要遵守由用户建立的规则。
在近未来的广播环境中给定所期待的元数据的各种使用，元数据的权限管理和保护是非常重要的。
随着可以被包括在元数据中并被用于广播系统的信息的量和复杂性的增加，元数据的权限管理和保护成为更重要的议题。然而，用于管理和保护元数据的有效方法还没有被提议，因此，采用当前水平的技术很难有效地保护元数据。
发明内容
本发明提供了一种有效地加密和解密元数据的方法。
本发明还提供了一种用于管理元数据的方法和系统，其可以有效地管理和保护元数据。
根据本发明的一方面，提供了一种加密可以以树状结构表示的元数据的方法。该方法包括：使用将用于预定节点的上级节点的加密密钥和指定该预定节点的信息作为输入参数的函数来产生用于元数据的预定节点的加密密钥；和使用产生的加密密钥来加密预定节点的数据。
根据本发明的另一方面，提供了一种解密可以以树状结构表示的元数据的方法。该方法包括：使用将用于预定节点的上级节点的加密密钥和指定该预定节点的信息作为输入参数的函数来产生用于元数据的预定节点的加密密钥；和使用产生的加密密钥来解密预定节点的数据。
根据本发明的另一方面，提供了一种管理可以以树状结构表示的元数据的方法。该方法包括：接收对加密的元数据的预定节点的元数据的请求；验证对请求的元数据的许可；和如果对请求的元数据的许可被验证，则对请求的元数据提供解密信息。于此，使用将用于预定节点的上级节点的加密密钥和指定该预定节点的信息作为输入参数的函数已经将请求的预定节点的元数据加密。
根据本发明的另一方面，提供了一种管理可以由树状结构表示的加密的元数据的系统。该系统包括：输入单元，其接收对被加密的预定节点的元数据的请求；元数据许可存储单元，在其中存储对请求的元数据的用户许可；和元数据管理单元，其通过比较对请求的元数据的许可和存储在元数据许可存储单元中的用户许可来验证对请求的元数据的许可，并且如果对请求的元数据的许可被验证，则输出解密信息。于此，使用将用于预定节点的上级节点的加密密钥和指定该预定节点的信息作为输入参数的函数已经将可以由树状结构表示的预定节点的元数据加密。
附图说明
通过结合附图详细地描述其示例性实施例，本发明的以上和其它特点和优点将会变得更加清楚，其中：
图1是示出在即时电视权限管理和保护(RMP)环境中执行的元数据管理的方框图；
图2是示出即时电视主要文档的结构的图；
图3是示出以XML写的元数据的例子的图；
图4是示出以XML写的元数据的另一个例子的图；
图5是示出以树状结构表示的元数据的图；
图6是示出根据本发明优选实施例的加密元数据的方法的图；
图7是示出根据本发明优选实施例的用于管理元数据的许可的例子的图；
图8是示出根据本发明优选实施例的用于管理元数据的系统的图；
图9是根据本发明优选实施例的管理元数据的方法的流程图；和
图10是示出将如图3所示的以XML写的元数据加密成二进制格式的方法的图。
具体实施方式
以下，将参考图1到图10来更加全面地描述元数据的权限管理和保护。其中，示出了本发明的优选实施例。
图1是示出元数据管理的图。如图1所示，当应用程序120请求元数据的使用，例如复制元数据的预定片段时，权限管理和保护系统(RMP)140确定应用程序120是否具有用于发布该指定请求的许可(license)，并且基于该确定结果来允许或拒绝该请求。
以下，将参考用于即时电视的元数据的特征来描述元数据管理。
即时电视主要文档的元素可以被分类为图2示出的种类。更具体地讲，即时电视主要文档被分割成用户描述信息和包括节目描述信息、分类方案表、和版权声明信息的其它数据。
为了便于解释，该“其它数据”将被称作为有关节目描述信息。
假设非用户的第三人将有关节目描述信息和用户描述信息提供到用户是合理的。有关节目描述信息涉及提供给用户的节目和服务。通过用户装置元数据的使用可以被分类为将在下面段落中更加详细地描述的复制操作、修改操作、浏览操作和消费(consume)操作。
复制操作指示将接收的元数据复制到本地存储单元或者将接收的元数据如A/V数据中的计算机图形元文件的副本提供给第三人的过程。
修改操作的例子如下。为了从提供的节目中检索划分数据的优选目标(shot)的目的，用户产生私人化的划分数据，该过程与修改操作相应。当用户对由服务提供商提供的划分数据不满意时，该划分数据可以被修改，该过程也被归类为修改操作。简而言之，该修改操作由修改提供的元数据的用户刻画。
浏览和消费操作通常涉及元数据的使用。应用程序读取元数据并使用读取的元数据来产生输出信息。通常，产生的输出信息处理对媒体数据执行的预定操作，如再现或记录媒体数据的操作。然而，产生的输出信息可以采用元数据自身来识别。例如，在一些情况下，所有或一些元数据内容可以由用户或另一个第三人浏览，在那个情况下，由用户或第三人浏览的元数据以纯文本格式或可以导致更好的理解的图形用户界面(GUI)格式被表示。不论元数据的格式如何，元数据的内容对公众是可用的。例如，在相对短元数据的情况下，可以通过手工复制来简单地复制元数据的内容。
该“浏览”和“消费”操作的更加典型的例子如下。在应用程序接收用于观看预定节目的精彩类型(highlight-type)片段组的请求的情况下，应用程序访问并读取与该片段组相应的元数据，并且提取片段的定位器(locator)。以后，应用程序检测一些选择的片段的位置，解密并解压缩该选择的片段，并且顺序地再现解密并解压缩的片段。
在这种情况下，认为应用程序可能需要检查是否其具有再现节目的所有或一些部分的权限是合理的。因此，该浏览和消费操作与服务允许权限紧密相关。
严格来讲，元数据的消费与元数据的浏览不同。然而，在通常的应用程序情景中，很难将两个操作即消费和浏览操作互相区分。
以下，将描述用户描述信息即用户描述信息。
在即时电视中使用的用户描述元数据包括内容使用历史和用户偏爱(preference)信息。用户描述元数据还包括用户的个人信息。在用户描述元数据被发送到第三人如服务提供商的情况下，关于使用用户描述元数据的权限的问题出现。这个问题与当尝试复制节目描述元数据时出现的一个问题相似。
以下，将更加详细地描述用户描述元数据的不同使用。
复制用户描述元数据的最简单的方法之一是将用户的个人数据记录到存储装置如硬盘驱动器(HDD)。因为从用户请求使用个人数据的授权，所以复制并发送用户的个人数据到第三人是非常复杂的任务。有两种关于用户的个人数据的不同类型的授权。一种类型是授权第三人以发送接收的数据到另一个第三人，另一种类型是授权第三人处理数据并且使用处理的数据以用于预定服务如目标广告。后者可以被分割成两种不同的情况，即预定服务针对原始用户的情况、和预定服务针对另一个用户的另一种情况。
存在很多不同的修改用户描述元数据的例子。一个例子是关于他的或她的偏爱的信息即用户偏爱描述信息的用户的修改或删除。另一个例子包括安装在预定装置中的基于内容使用历史自动地修改用户偏爱描述信息的代理(agent)软件。在这种情况下，代理软件可以浏览或消费关于内容使用历史的信息。
此外，修改用户描述元数据的另一个例子是用户对预定节目浏览并搜索内容使用历史并且然后再现或记录搜索的节目。另一个例子是代理软件基于用户偏爱描述信息过滤并搜索节目。
一旦个人数据对公众公开，则不论有多少个人数据被释放，可能发生很严重的法律问题。因此，允许在远程区域中的任何其它用户或第三人看见用户的个人数据与使得节目描述信息对公众可用相比，可能导致更加严重的问题。因此，尝试使得用户个人数据对公众公开应该被严厉地禁止。
图3是示出以XML写的元数据的例子的图。
为了更加有效地保护和管理元数据的目的，根据优选实施例的管理元数据的方法被提供。在本实施例中，元数据以XML表示。例如，<A>、‘name’和‘EX’分别表示标签(tag)、属性名称和属性值。
通过使用图3示出的元数据如有关片段的元数据，用户可以观看15分钟长的包括来自60分钟长节目的几个主要片段的精彩部分，而非整个节目。
在本实施例中，XrML被用于表示元数据。然而，可以以除XrML以外的不同格式如html、文本和二进制表示元数据。
图4是示出以XML写的元数据的另一个例子的图。
图5是用于更加全面地描述根据本发明优选实施例的保护和管理元数据的方法的示出以树状结构表示的元数据的图。如图5所示的以树状结构表示的元数据与图3示出的以XML写的元数据相同。
为了有效地保护和管理图5示出的元数据，应该可以做出节点A的所有子节点的加密。另外，还应该可以做出仅仅一些节点即节点D及其子节点的加密。
于此，为了元数据的灵活加密和解密，对图5示出的节点中的每一个的随机访问必须被保证。
换言之，通过将元数据和访问权限如许可描述信息一起发送，仅仅指定用户被允许解密或使用元数据的解密的部分。例如，仅仅具有节点D的密钥的机顶盒被允许访问与节点D及其子节点相应的加密的元数据。
图6是示出根据本发明优选实施例的保护和管理元数据的方法，具体地讲，加密元数据的方法的图。
参考图6，使用加密密钥Key_A和加密算法如先进的加密标准(AES)来加密包含在节点A中的数据。在本实施例中，AES是用于加密预定节点的数据的算法。然而，在一些情况下，任意加密算法也可被使用。
使用加密密钥Key_B来加密包含在作为节点A的子节点的节点B中的数据。使用下面方程获得加密密钥Key_B。
Key_B＝F(Key_A，Info_B)    ...(1)
在方程(1)中，Info_B表示节点B的位置信息，F表示不能执行反向操作的单向(one-way)函数如散列(hash)函数。于此，可以通过将Key_A和Info_B输入方程(1)获得Key_B，而不可以通过将Key_B和Info_B输入方程(1)获得Key_A。
在本实施例中，预定节点的绝对位置信息被使用作为预定节点的位置信息。然而，在一些情况下，相对位置信息或可以指定预定节点的标记信息也可被使用。例如，在使用绝对位置信息指定预定节点的情况下，Info_B是1，并且表示节点D的绝对点信息的Info_D是2。以相同的方式，Info_C1、Info_C2Info_E1、Info_E2、Info_F1和Info_F2分别是3、4、5、6、7和8。
使用下面方程(2)来加密作为节点B的子节点之一的节点C1。
Key_C1＝F(Key_B，Info_C1)    ...(2)
在方程(2)中，Info_C1表示节点C1的相对位置信息或绝对位置信息，F与方程(1)中的相同，表示单向函数。于此，可以通过将Key_B和Info_C1输入方程(2)获得Key_C1，而不可以通过将Key_C1和Info_C1输入方程(2)获得Key_B。
使用下面方程(3)来加密节点A的另一个子节点D。
Key_D＝F(Key_A，Info_D)  ...(3)
在方程3中，Info_D表示节点D的相对位置信息或绝对位置信息。
使用下面方程(4)加密节点D的子节点E1。
Key_E1＝F(Key_D，Info_E1)    ...(4)
在方程(4)中，Info_E1表示节点E1的相对位置信息或绝对位置信息。
使用下面方程(5)加密节点D的另一个子节点E2。
Key_E2＝F(Key_D，Info_E2)    ...(5)
在方程(5)中，Info_E2表示节点E2的相对位置信息或绝对位置信息。
以相同的方式，节点E1的子节点F1和F2被加密。
如上所述，在根据本发明的保护和管理元数据的方法中，描述了基于节点信息和父节点信息产生每个节点的密钥信息的单向函数。
因此，可以通过使用一条密钥信息即Key_A来解密在图6示出的节点的任何一个中的信息。换言之，一旦提供了Key_A，可以对所有的节点A的子节点解密。
此外，由于在本实施例中，使用单向函数和预定节点的位置信息来产生预定节点的密钥信息，所以可以仅仅解密加密的元数据的一部分。
因此，根据加密以本发明的树状结构的元数据的方法，可以随机地访问和解密该树状结构的指定子分支。对预定节点如节点D的随机访问使得可以访问该节点或节点D的任何子节点。然而，这个情景不允许对分别作为节点D的父节点和兄弟(sibling)节点的节点A和节点B的信息的随机访问。
简而言之，可以使用图6示出的加密元数据的方法来有效并灵活地保护和管理元数据。
例如，通过将节点E1的密钥信息即Key_E1发送到机顶盒，预定用户如机顶盒可以解密图6示出的加密的元数据的一部分，即节点E1及其子节点。
根据本发明的用于管理和保护元数据的方法，通过提供不同级别的用于访问不同用户的元数据的权限可以有效并灵活地管理元数据。
图7是示出根据本发明的用于保护和管理元数据的许可的例子的图。
根据本发明的保护和管理元数据的方法，图7示出的许可文件与元数据一起被从广播系统提供商的服务器发送到用户的客户装置。
以下，将更加详细地描述图7示出的关于元数据的许可信息。
元数据的许可信息包括：关于许可被应用到其的元数据的信息、主密钥信息、关于加密算法的多份信息、加密密钥产生函数、用于加密密钥产生函数的参数、和用户U1、U2和U3的访问权限信息。
使用在本实施例中的元数据与图3示出的那一个相同。在图7中，M_ex表示元数据。
元数据M_ex的许可信息包括主密钥信息，即Key_A。主密钥信息Key_A对用户或应用程序是不可知的，但是由图8示出的用于保护和管理元数据的系统使用。在下面的段落中，将参考图8来更加全面地描述用于保护和管理元数据的系统。
在本实施例中，先进加密标准(AES)被使用作为加密算法。然而，在一些情况下，除AES以外的加密算法也可被使用。
该许可信息还包括涉及用于产生加密密钥信息的单向函数的信息F。在本实施例中，散列函数被使用作为单向函数，并且相对位置信息被使用作为预定节点的位置信息。在一些情况下，绝对位置信息或指定预定节点的预定标记信息可以被使用以替代相对位置信息。
用户U1的访问权限信息720、用户U2的访问权限信息722、和用户U3的访问权限信息724描述了被授予用于访问元数据的相应用户的级别和使用权限。
在用户U1的访问权限信息720中，<A>表示被授予用户U1的授权级别。其还指示用户U1被允许以访问与最高级节点A及其所有子节点相应的信息，并且具有显示、复制和读取任何被访问内容的权限。
此外，访问权限信息720、722和724还包括授权方法和用于验证用户的身份证明即密码或有关授权信息所需的信息。
在用户U2的访问权限信息722中，<A/B>表示被授予用户U2的授权级别。其还指示用户U2被允许访问与节点B及其所有的子节点相应的信息，并且具有用于显示、复制和读取任何被访问内容的权限。
在用户U3访问权限信息724中，<A/D/E1>表示被授予用户U3的授权级别。这个授权级别允许用户U3访问与节点E1及其子节点相应的信息，并且指示用于复制任何被访问内容的的权限。为了用户U3访问授权的节点即E1、F1、和F2中的任何一个，用户U3必须预先支付$10访问费用。
图8是示出根据本发明的优选实施例的用于管理元数据的系统的图。
参考图8，用户U2使用预定应用程序820例如Windows Media Player来发布对与节点C1相应的将被复制的元数据的请求。在本发明中，使用相应节点的上级节点的加密密钥、相应节点的位置信息、和单向函数加密与图6示出的树状结构的每个节点相应的元数据。
响应于由用户U2发布的请求，元数据权限管理和保护(RMP)系统840检查存储在元数据许可存储单元842中的用户U2的许可信息，然后确定是否授权用户U2的请求。如果元数据RMP系统840确定接受用户U2的请求，则其发送由用户U2请求的用于解密与节点C1相应的信息所必需的解密信息到解密单元860。该解密信息包括：最高级节点A的密钥信息Key_A、节点C1的位置信息、和加密算法。在一些情况下，该解密信息可包括替代Key_A的节点C1的密钥信息Key_C1。
在经应用程序820将对元数据的请求输入元数据RMP系统840的情况下，元数据RMP系统840执行用户U2的授权。
解密单元860基于从元数据RMP系统840输入的解密信息产生节点C1的密钥信息；解密从元数据存储单元880输入的与节点C1及其子节点相应的元数据；和输出解密的元数据到应用程序820。加密和解密引擎、散列函数、和认证算法被安装在解密单元860中。
图9是根据本发明优选实施例的管理元数据的方法的流程图。
在步骤910中，用户U2使用预定应用程序如Window Media Player发布对节点C1的元数据的请求。使用相应节点的加密密钥、相应节点的位置信息和单向函数来加密在图6示出的节点中的每一个中的数据。
在步骤920中，执行用户U2的授权。
在步骤930中，发生关于用户U2是否具有使用请求的元数据的许可的验证。
在步骤940中，如果用户U2具有验证的许可，则提供解密请求的元数据所必需的信息，即最高级节点的密钥信息Key_A和节点C1的位置信息。在一些情况下，还可提供加密算法。
在步骤950中，基于提供的解密信息来解密请求的元数据，然后解密的元数据被发送到预定应用程序。
图10是示出根据本发明优选实施例的将以XML写的元数据加密成二进制格式的图。
根据本发明的另一个优选实施例，仅仅元数据中的属性值被加密。换言之，位置信息和属性名称没有被加密。通过不加密位置信息和属性值，可以容易地解密仅仅XML树状结构的预定子分支，而非整个XML树。
本发明可以被实现为写在计算机可读记录介质上的计算机可读代码。该计算机可读记录介质包括数据以通过其数据可以由计算机系统读取的方式可被写在其上的所有种类的记录介质。该计算机可读记录介质包括ROM、RAM、CD-ROM、磁带、硬盘、软盘、闪速存储器、光数据存储、和载波如通过互联网的数据传输。此外，该计算机可读记录介质可以被分散到多个在网络上互相连接的系统。在这种情况下，实施本发明的计算机可读代码可被写在计算机可读记录介质上，并且以分散的方式被执行。
尽管已经参考本发明的示例性实施例具体地示出和描述了本发明，但本领域的普通技术人员应该理解在不脱离由以下权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在其中做出形式和细节上的各种改变。
产业上的可使用性
如上所述，根据本发明的用于保护元数据的方法使用单向函数、最高级节点的密钥信息、和预定节点的位置信息来加密或解密预定节点的元数据。因此，可以有效地管理和保护元数据同时将保护该元数据所必需的管理信息最小化。

Claims (25)

1.一种加密可以由树状结构表示的元数据的方法，包括：
使用将用于预定节点的上级节点的加密密钥和指定该预定节点的信息作为输入参数的单向函数来产生用于元数据的预定节点的加密密钥；和
使用产生的加密密钥来加密预定节点的数据。
2.如权利要求1所述的方法，其中，指定预定节点的信息是相对位置信息。
3.如权利要求1所述的方法，其中，指定预定节点的信息是绝对位置信息。
4.如权利要求1所述的方法，其中，该单向函数是散列函数。
5.如权利要求1所述的方法，其中，该加密的数据包括与预定节点相应的属性值。
6.一种解密可以由树状结构表示的元数据的方法，包括：
使用将用于预定节点的上级节点的加密密钥和指定该预定节点的信息作为输入参数的单向函数来产生用于元数据的预定节点的加密密钥；和
使用产生的加密密钥来解密预定节点的数据。
7.如权利要求6所述的方法，其中，指定预定节点的信息是相对位置信息。
8.如权利要求6所述的方法，其中，指定预定节点的信息是绝对位置信息。
9.如权利要求6所述的方法，其中，该单向函数是散列函数。
10.如权利要求6所述的方法，其中，该解密的数据包括与预定节点相应的属性值。
11.一种管理可以由树状结构表示的元数据的方法，包括：
接收对加密的元数据的预定节点的元数据的请求；
验证对请求的元数据的许可；和
如果对请求的元数据的许可被验证，则对请求的元数据提供解密信息，
其中，使用将用于预定节点的上级节点的加密密钥和指定该预定节点的信息作为输入参数的单向函数已经将请求的预定节点的元数据加密。
12.如权利要求11所述的方法，其中，解密信息包括用于预定节点的上级节点的加密密钥和指定该预定节点的信息。
13.如权利要求11所述的方法，还包括执行用户授权以响应于对预定节点的元数据的请求。
14.如权利要求11所述的方法，还包括使用解密信息解密预定节点的元数据并且发送解密的元数据。
15.如权利要求12所述的方法，其中，指定预定节点的信息是相对位置信息。
16.如权利要求12所述的方法，其中，指定预定节点的信息是绝对位置信息。
17.如权利要求11所述的方法，其中，该单向函数是散列函数。
18.如权利要求14所述的方法，其中，该解密的元数据包括与预定节点相应的属性值。
19.一种管理可以由树状结构表示的加密的元数据的系统，包括：
输入单元，其接收对被加密的预定节点的元数据的请求；
元数据许可存储单元，在其中存储对请求的元数据的用户许可；和
元数据管理单元，其通过比较对请求的元数据的许可和存储在元数据许可存储单元中的用户许可来验证对请求的元数据的许可，并且如果对请求的元数据的许可被验证，则输出解密信息，
其中，使用将用于预定节点的上级节点的加密密钥和指定该预定节点的信息取用作为输入参数的单向函数已经将可以由树状结构表示的预定节点的元数据加密。
20.如权利要求19所述的系统，其中，该解密信息包括用于预定节点的上级节点的加密密钥和指定该预定节点的信息。
21.如权利要求19所述的系统，还包括解密单元，其基于从元数据管理单元输出的解密信息来解密加密的元数据。
22.如权利要求20所述的系统，其中，指定预定节点的信息是相对位置信息。
23.如权利要求20所述的系统，其中，指定预定节点的信息是绝对位置信息。
24.如权利要求19所述的系统，其中，该单向函数是散列函数。
25.如权利要求21所述的系统，其中，解密的元数据包括与预定节点相应的属性值。
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