CN100483293C - 处理复制保护信号 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通过使用记录装置把带有第一复制保护信息的信息信号记录到贮存媒体的方法和设备，所述记录按照由所述第一复制保护信息表示的第一复制法则来执行。该方法包括以下步骤：检测表示所述第一复制法则的第一复制保护信息，按照所述检测的第一复制法则记录至少第二复制保护信息，所述第一和至少第二复制保护信息表示要被读出装置解译的合法性消息，以安全的方式把屏蔽信息记录在所述贮存媒体上，所述屏蔽信息表示第一复制保护信息已被读出。

Description

处理复制保护信号
技术领域
本发明涉及用于记录信息信号的方法和设备，本发明也涉及用于读出信息信号的方法和设备。本发明还涉及用于记录和/或读出信息信号的装置。
背景技术
随着廉价的数字IC技术的到来，出现两种用来保护多媒体内容(视频、音频等等)的新方法：加密和加水印。这些工具被添加到现在已有的内容，诸如用于CD和视频的CGSM复制比特，和用于VCR的宏观景像(Macrovision)非法复制者信号。由于这些保护方法都有它具体的优点和弱点，所以，它们将以各种组合方式作为混合物而被应用。
水印是被嵌入/添加到包括多媒体内容的信息信号/主信号上的难以觉察的标签。标签例如可包含复制权信息、复制保护信息、内容的拥有者的名字。根据水印存储的或得到的信息通常被称为有用负载，它由比特表示。在大多数水印方案中，水印是伪随机噪声序列(pn-序列)，它是在时域、空间域、或已变换的域(例如，富立叶、离散余弦或小波域)上被添加到主信号/信息信号的。水印检测通常是根据水印与嵌入的主信号之间的相关值而进行的。
水印是在它们所关系到的内容段被播放/记录后被检测和被译码的，这提出感兴趣的实时问题。多种流行的复制保护系统结构赞同(支持)以下的原则：
1.当从模拟(或未加密的数字)源进行记录时，如果输入的内容已加水印为复制一次(CO)，表示它可以被这个记录器复制一次，但不允许进行对所述第一复制品的再次复制，这个内容将会：
(a)被加上附注，即，将会添加上第二水印，表示它不能被再次复制：不再复制(CNM)。
(b)在传送到贮存媒体(storage medium)(磁带、光盘或磁盘)之前被加密。例如，DVD论坛的工作组9已规定：复制一次(CO)内容在被存储在盘上的同时将被加密。4C CPSA复制保护结构(IBM、英特尔、松下、东芝公司的用于记录媒体的复制保护)是另一个例子。
注意，如果内容已被标记为CO，但已被加附注(CNM)，则显然它将不再被记录。
2.被加水印为决不复制(CN)或CNM的内容将不被记录。
3.被加水印为自由复制(CF)的内容或非加水印的材料将被记录，而不用进一步加密。这还没有被正式约定，而是保持处于多数的意见的状态。
4.在播放设备中，CNM和CN内容应当在记录载体上被加密。所以，带有CNM或CN水印的未加密的内容被认为是非法的。由此，带有非法内容的媒体的重放是不可能的，非法内容可能被非法复制者使用非一致的记录器来把已加水印的内容转储到盘上从而被记录下来。
5.在未加密的内容中(重放和记录)只需要检验水印。
最近，规定了一个新的内容种类，它被称为“自由复制，不能由互联网再传输”(CFNIR)：它可以在家中被自由地复制，但不可以例如通过互联网，被再传输出家外。它可以作为CO内容被处理，而不用加附注步骤。对于这样的内容，规定以下的原则：
6.被加水印为“自由复制，不能由互联网再传输”(CFNIR)的内容可被记录。这个材料在传送到贮存媒体(磁带，光盘或磁盘)上之前将被加密。
有关CNM、CN、CF和CO的水印中的信息在记录和重放内容时按原则中所规定的那样被解译(interpret)和被使用。
这些描述的原则应当能够涉及三种类型的记录器：
一致的允许CO(compliant CO-enabled)的记录器。这些类型的记录器可以进行CO记录。
一致的不允许CO(compliant not CO-enabled)的记录器。这些类型的记录器不能记录CO内容，例如，因为它们不能按照原则1作附注或加密，但是具有水印检测器去识别CN或CO状态。
非一致的(non-compliant)记录器.这些类型的记录器是由假冒者修改的记录器或传统的设备。
水印检测是一个统计处理过程，其成功检测的概率很大地取决于以下情况，诸如基础内容的性质(许多边缘，高的标准偏差等等)、输入信号的信号噪声比(SNR)、同步等等。其结果是可能发生水印的暂时丢失，以及在按照原则1记录CO内容期间，加密过程将被中断。
这不单导致次最佳的内容保护，而且未加密的内容的断续的伸缩(stretch)也造成在重放期间对消费者的很大的威胁。正如在以上的原则4中提到的，水印检测器不单在记录阶段期间运行，而且在重放期间也运行。再次因为检测过程的统计性质，非常可能发生这样的情形：在记录器中的水印检测器没有鉴别到CO水印的场合下，播放机中的检测器确实鉴别到在未加密的伸缩之一中的CO水印。原则4规定播放机必须把它解译为合法的(因为所有的CO内容应当被加密)，以及将停止重放。虽然在记录器和播放机中的水印检测器性能不同的概率不大，但是对于市场上大量记录器和播放机而言，它不能被忽略。
已提出了通过加密CO和CF内容来解决上述的问题。如果CF内容也被加密，则关注水印检测丢失就无价值了。虽然在SDMI场合中某些实施者采用这个原理，但它具有重要的缺点：消费者即使要处理他们自己产生的内容，也需要一致的软件(即，包含解密密钥)，例如，编辑家庭视频需要有被许可的软件。并不清楚：加密密钥的许可代理是否想要使得密钥对于视频编辑计算机程序是可提供的，从而潜在地暴露加密系统的重大的秘密。
发明内容
本发明的目的是提供解决上述的问题的方法。
这是通过使用记录装置把带有第一复制保护信息的信息信号记录到贮存媒体上的方法(和相应的设备)而达到的，所述记录按照由所述第一复制保护信息规定的第一复制法则来执行，所述方法包括以下步骤：
-检测识别所述第一复制法则的所述第一复制保护信息，
-按照所述检测到的第一复制法则，记录至少第二复制保护信息，所述第一和至少第二复制保护信息识别将由读出装置解译的合法性消息，
-以假冒者难以访问或修改的方式把屏蔽信息记录在所述贮存媒体上，所述屏蔽信息是证明已从信息信号中成功地检测到第一复制保护信息的附加数据。
本发明还涉及用于读出信息信号的方法(和相应的设备)，该方法包括以下步骤：
-检测根据第一复制保护信息和至少第二复制保护信息进行解译的合法消息的存在，所述第二复制保护信息已被记录装置添加上，
-检测在所述信息信号中的屏蔽信息，所述屏蔽信息是证明已从信息信号中成功地检测到第一复制保护信息的附加数据，
-按照合法性消息或屏蔽信息，确定信息信号的合法性。
本发明也涉及用于按照以上记录或读出信息信号的装置。
本发明还涉及其中存储了具有识别将由读出装置解译的合法性消息的第一和至少第二复制保护信息的信息信号的贮存媒体，此信息信号还包括屏蔽信息，所述屏蔽信息以安全的方式已被存储在所述贮存媒体上。
通过本发明，得到一种记录信息信号的方法，它解决在复制保护信号中的信息丢失(dropout)的问题。通过引入在确定信息信号的合法性时可被使用的屏蔽信息，解决了这个问题。屏蔽信息以安全的方式被存储，由此黑客很难访问该信息。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的优选实施例，其中
图1显示在信息信号中的水印信息101，
图2显示在水印丢失的情况下记录图1的信号时水印检测器和加密器的实时性能，
图3显示按照原则1记录信息信号(IS)和进一步添加上屏蔽信息(SI)的方法，
图4显示读出器如何使用屏蔽信息读出记录的信息信号，
图5显示按照原则1记录信息信号(IS)和进一步加密与添加上屏蔽信息(SI)的方法，
图6显示按照原则1记录信息信号(IS)和在记录的信息信号中进一步加密与添加上屏蔽信息(SI)和散列信息以作为水印的方法。
具体实施方式
在下面描述的实施例中，第一复制保护信息是表示复制法则CF(自由复制)、CFNIR(自由复制，不能由互联网再传输)或CO(复制一次)的水印。第二复制保护信息是加密的信息信号或未加密的信息信号，以及第三复制保护信息是表示CNM(不再复制)的水印的存在。
图1显示在信息信号中的水印信息101，其中在信息信号中的某些内容112具有水印CF(自由复制)，以及其他内容113具有水印CO(复制一次)。该图还显示当信息信号中信息的类型改变时，水印信息如何改变。按照上述的原则1，当记录信息信号时，CO内容应当被加密(ENC)和被标记以CNM(不再复制)。CF内容应当保持如103所示的明文(CT)。
图2显示在记录其中水印丢失的图1上的信号时水印检测器和加密器的实时性能。显示了在从CF内容到CO内容和返回到CF内容之间的转移，CF内容112可以例如是新闻，以及CO内容113可以是电影。水印信号用201表示，以及已记录的信息信号的加密状态用203表示。在225和227，水印信息应当被检测为CO，但水印被检测为CF，由此，信息信号没有按照原则3被加密。于是当读出器读出已记录的信息时，它可能在225和227没有信号丢失，由此，因为未加密的信息信号与被检测的CO内容的组合，信息信号被认为是非法的。
以上的信号丢失问题是通过记录附加数据以证明所有记录的内容(无论是CF还是CO)已被检验而解决的。所述附加数据被称为屏蔽信息(screening info)，并且在未加密的内容中CO水印的情形下，播放机利用这个屏蔽信息的存在而将此(存在)解译为利用次最佳检测进行记录得出的结果(它可以被播放)，以及将屏蔽信息的不存在解释为没有水印检测的非一致(不顺从)的记录(它不应当被播放)。按照本发明，屏蔽信息应当以这样的方式来存储，由此屏蔽信息很难被假冒者(counterfeiter)访问/修改，因为这个信息的存在有效地代替记录器的记录控制中所有的信赖的播放控制。
图3显示按照原则1记录信息信号(IS)和进一步添加可被使用来避免在记录与读出期间由水印的丢失检测引入的问题的屏蔽信息(SI)的方法。首先，在信息信号(IS)301中检测水印(WM)303。在305，检验水印信息是否为CO，以及如果是的话，则添加水印不再复制(watermark copy no more)(CNM)310，信息信号被加密311，以及包括了被添加的水印的加密的信息信号被记录在贮存媒体上313。如果水印信息不是CO，则检验水印是否为CF 307，以及如果是的话，则信息信号作为明文(CT)未加密地被存储在贮存媒体上313。否则，不进行信息信号(IS)的进一步记录308。最后，例如，当整个信息信号被记录时，屏蔽信息315以安全的方式被记录在贮存媒体上313。
在一个特定的实施例中，记录屏蔽信息的安全方式可以是把SI记录在保密(安全)信道中。该信道应当具有这样的性质：用户不能直接操纵该信道的内容。而且，除了复制保护以外，该保密(安全)信道不应当有任何合法的使用，由此，禁止其他制造商把这样的记录器投入市场：这些记录器在提供合理的新的特性给消费者的藉口之下给予用户以接入到该信道的权利。
保密信道在特定的实施例中可以是保密的边带信道，它只是记录器中检测水印的电路可进行写入的信道。这样的边带信道的例子可以是正如美国专利5,669,434中在光媒体上的信道代码的冗余度。在另一个实施例中，该信道可以是在DVD+RW/DVD-RW/DVD-RAM盘的扇区标题中的6“RSV”字节。
在图4上，显示了读出器如何通过使用屏蔽信息读出记录的信息信号。首先，在403，检验信息信号(IS)401是否被加密，以及如果是的话，则信息信号是合法的，405，从而它可被访问。如果没有被加密，则在407检测水印。在409，检验水印信息究竟是CO、CNM或CN中的一个或多个。如果不是的话，则信息信号是合法的，405。如果它被加以水印CO、CNM或CN，则检验在载送信息信号的贮存媒体上是否存在有效的屏蔽信息(SI)。如果有的话，则该信息信号是合法的，否则它是非法的，并且不能被处理(！OK)413。
以安全的方式记录屏蔽信息的另一个方法是其中屏蔽信息被加密的实施例。屏蔽信息可以通过使用与加密信息信号所使用的相同的加密系统来被加密。在这种情形下，加密的信息可以作为用户可访问的文件被存储。不必将屏蔽信息的加密做得优于信息信号的加密，正如I.J.Cox和J.-P.M.G.Linnatz的“scrambling hack(加扰黑客)”(IEEE J.Select，Areas Comm.16，pp.587-593(1998))描述的那样。如果假冒者以黑客方式攻击内容加密系统(例如，CPRM)，则假冒者可通过加密非法的内容而复制他想要的所有的内容，以及通过使用非一致的记录器存储它。因为按照原则5，这将不存在水印检测。
图5显示按照原则1记录信息信号(IS)和进一步加密和添加上屏蔽信息(SI)的方法。首先，在信息信号(IS)501中检测水印(WM)503。在505，检验水印信息是否为CO，以及如果是的话，添加上不再复制(CNM)的水印510，对信息信号加密511，以及把包括了被添加上的水印的加密的信息记录在贮存媒体上513。如果水印信息不是CO，则检验水印是否为CF 507，以及如果是的话，则该信息信号未加密地作为明文(CT)被存储在贮存媒体上513。否则，停止进行信息信号(IS)的进一步记录508。最后，当整个信息信号被记录时，屏蔽信息517首先被加密515，以及被存储在贮存媒体上。
屏蔽信息的加密可以包括它所属于的信息信号的散列的或数字的概要，由此得出的结论是，加密的屏蔽信息对于特定的信息信号是独特的，由此，它不能被再使用。它阻止黑客通过使用非一致的记录器把非法的内容放置在媒体上，以及通过从合法的记录中“复制和粘贴(copy-and-pasting)”必要的屏蔽信息而添加这些必要的屏蔽信息。散列把屏蔽信息限制在特定的内容片断上，以及禁止“再使用”。一个特定的实施例可以是把记录载体的串行号(序号)限制到散列内容中。这防止在非一致的记录上一致记录的比特复制(副本)。
在优选实施例中散列信息被放置在散列水印中，后者在记录前被加到信息信号上。
图6显示按照原则1记录信息信号(IS)以及进一步在所述已记录的信息信号中加密和添加屏蔽信息(SI)与散列信息以作为水印的方法。首先，在信息信号(IS)601中检测水印(WM)603。然后，散列水印(HA_WM)利用屏蔽信息被嵌入604，这优选地取决于信息信号IS601。这个散列水印被添加到信息信号上。散列水印也可以进一步被添加上，只要它在加密之前发生就行(如果合适的话)。
在605，检验水印信息是否为CO，以及如果是的话，添加上不再复制(CNM)的水印609，并且使信息信号被加密611。将包括了CNM水印和散列水印的加密的信息信号记录在贮存媒体上613。如果水印信息不是CO，则检验水印是否为CF 607，以及如果是的话，则把包括了散列水印的信息信号不加密地作为明文(CT)而存储在贮存媒体上613。
散列水印可以是和应当是脆弱的，因为它在重放后是无用的。它应当载送由内容决定的有用负载，以致这个脆弱的标记不能被“提取”和被添加到非法复制者想要复制的所有的内容上。

Claims (12)

1.一种使用记录装置把带有第一复制保护信息的信息信号记录到贮存媒体上的方法，所述记录按照由所述第一复制保护信息识别的第一复制法则来执行，所述方法包括以下步骤：
检测识别所述第一复制法则的所述第一复制保护信息，
按照所述检测到的第一复制法则，记录至少第二复制保护信息，所述第一和至少第二复制保护信息识别将由读出装置解译的合法性消息，
以假冒者难以访问或修改的方式把屏蔽信息记录在所述贮存媒体上，所述屏蔽信息是证明已从信息信号中成功地检测到第一复制保护信息的附加数据。
2.按照权利要求1的方法，其中所述第二复制保护信息按照所述检测到的第一复制法则与第三复制保护信息组合地进行记录，所述第二和第三复制保护信息的组合连同所述第一复制保护信息一起识别将由所述读出装置解译的所述合法性消息。
3.按照权利要求2的方法，其中第一复制保护信息是第一水印，以及其中第二复制保护信息是加密的信息信号或未加密的信息信号，以及其中第三复制保护信息是第二水印。
4.按照权利要求1-3之中任一项权利要求的方法，其中屏蔽信息在所述贮存媒体上被存储在安全信道中，其中在安全信道中只有记录装置可以记录数据。
5.按照权利要求1-3之中任一项权利要求的方法，其中屏蔽信息在被存储在贮存媒体上之前使用第二加密过程被加密。
6.按照权利要求5的方法，其中屏蔽信息还包括与所述信息信号的内容有关的内容信息。
7.按照权利要求6的方法，其中内容信息是至少一部分所述已记录的信息信号的散列。
8.按照权利要求1-7之中任一项权利要求的方法，其中在把信息信号记录到记录媒体之前，将所述屏蔽信息存储在被添加到信息信号上的水印中。
9.按照权利要求8的方法，其中存储屏蔽信息的水印是脆弱的，表示：对信息信号的任何修改将使该水印失真。
10.一种读出信息信号的方法，包括以下步骤：
检测根据第一复制保护信息和至少第二复制保护信息进行解译的合法性消息的存在，所述第二复制保护信息已被记录装置添加上，
检测在所述信息信号中的屏蔽信息，所述屏蔽信息是证明已从信息信号中成功地检测到第一复制保护信息的附加数据，
按照合法性消息或屏蔽信息，确定信息信号的合法性。
11.按照权利要求10的方法，其中合法性消息是根据第二和第三复制保护信息的组合进行解译的，所述第二和第三复制保护信息已经被记录装置添加上。
12.按照权利要求11的方法，其中第一复制保护信息是第一水印，以及其中第二复制保护信息是加密的信息信号或未加密的信息信号，以及其中第三复制保护信息是第二水印。
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