CN102224521B - 使用加扰和水印技术用于多播视听节目的记录的拷贝的安全共享的方法和装置 - Google Patents

使用加扰和水印技术用于多播视听节目的记录的拷贝的安全共享的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于在多播视听节目的记录的拷贝的各种个人用户设备之间的安全共享的设备和方法，通过使用加扰和水印技术的创造性方法保证再次编码的视听节目的合法消费。提供所述设备和方法，以用于原始视听流通过多播会话到多个消费者设备的安全分发，所述方法包括步骤：通过修改所述原始视听流生成受保护的视听流；生成包括适合于允许从所述受保护的流重构视听流的数字信息的任何格式的补充流，其中，所述方法的特征在于它包括步骤：根据接收消费者设备或外部安全设备的唯一识别符计算第一标记；在所述接收消费者设备上根据所述第一标记和所述补充流从所述受保护的流计算第一经标记的视听流；将所述受保护的流从所述接收设备传送到所述第二设备；根据第二设备、外部安全设备或使用所述第二设备的消费者的唯一识别符计算第二标记；在所述第二消费者设备上根据所述第二标记从由所述接收设备所接收的所述受保护的流计算第二经标记的视听流。

Description

使用加扰和水印技术用于多播视听节目的记录的拷贝的安全共享的方法和装置
技术领域
本发明总体上涉及多媒体内容的安全分发(distribution)。本发明更具体地涉及一种用于在多播视听节目的记录的拷贝的各种个人用户设备之间的安全共享的方法和装置，通过使用加扰(scramble)和水印(watermark)技术的创造性方法保证再次编码(recoded)的视听节目的合法消费。
背景技术
增加的数字电视(卫星、线缆和无线电广播以及更近的IP多播)的部署在客户机侧提供更灵活的内容消费。消费者可以记录电视节目，以在以后观看它们来消磨时间，或者制作可以在任何他们的个人家庭设备上使用的永久私人拷贝。与家人或朋友共享这些拷贝是数字TV订户高度需要的另一特征。
然而，这些新的服务必须保证内容拥有者或服务提供商批准的权限，并且必须防止任何非法使用和识别(identify)成功的剽窃尝试。
为了安全地实现这种系统，本领域技术人员已知各种技术。
DTCP(数字传输内容保护)是一种用于通过数字接口传递到个人家庭设备的版权内容的拷贝保护的技术规范。在该规范下，数字内容能够在用户的家庭中的设备之间安全地共享，但不能与家庭网络外的第三方共享。通过使用认证方案，DTCP允许用户指定家庭网络中的设备作为可以将数据传出并且传入的受信目的地。
然而，这种技术的缺点是恶意用户可以通过指定“伪装”设备作为他的家庭网络的一部分规避DTCP安全性措施，并且使用它不仅违法地消费内容，而且甚至更糟地是，非法地分发内容。
另一缺点在于DTCP规定应该在传送到其它个人家庭设备之前加密内容。这需要更昂贵的个人家庭设备，因此限制这种系统的部署。
CPCM(内容保护和拷贝管理)是DVB(数字视频广播)规范的一部分。CPCM针对在消费者设备已经接收视听内容之后对视听内容的保护。一旦符合CPCM的设备接收视听内容，就通过各种加密技术保护它，并且包含消费权限的证书绑定到保护的内容。因此，对于所述内容中存储的使用权限，其它符合CPCM的设备能够呈现保护的内容。
虽然是两种不同的技术(CPCM关注内容保护，DTCP关注传送链路保护)，但CPCM具有与DTCP相同的缺点：不可能识别成功的剽窃尝试，并且要部署复杂和昂贵的家庭设备。
本发明目的在于通过以下方式解决这些缺点：在提出一种需要在服务器侧仅应用一次的内容保护的唯一操作的更简单的保护系统的同时，通过用于每一消费设备的唯一标记对内容进行标记，以允许在以后识别最终的剽窃尝试。
发明内容
为了解决这些缺点，提供一种方法，以用于原始视听流通过多播会话到多个消费者设备的安全分发，所述方法包括步骤：
-通过修改所述原始视听流生成受保护的视听流；
-生成包括适合于允许从所述受保护的流重构视听流的数字信息的任何格式的补充流，
其中，所述方法的特征在于它包括步骤：
-根据接收消费者设备或外部安全设备的唯一识别符计算第一标记；
-在所述接收消费者设备上根据所述第一标记和所述补充流从所述受保护的流计算第一经标记的视听流；
-将所述受保护的流从所述接收设备传送到所述第二设备；
-根据第二设备、外部安全设备或使用所述第二设备的消费者的唯一识别符计算第二标记；
-在所述第二消费者设备上根据所述第二标记从由所述接收设备所接收的所述受保护的流计算第二经标记的视听流。
本发明的另一公开是一种设备，包括：
-用于通过修改所述原始视听流生成受保护的视听流的装置；
-用于生成包括适合于允许从所述受保护的流重构视听流的数字信息的任何格式的补充流的装置，
-用于根据接收消费者设备或外部安全设备的唯一识别符计算第一标记的装置；
-用于在所述接收消费者设备上根据所述第一标记和所述补充流从所述受保护的流计算第一经标记的视听流的装置；
-用于将所述受保护的流从所述接收设备传送到所述第二设备的装置；
-用于根据第二设备、外部安全设备或使用所述第二设备的消费者的唯一识别符计算第二标记的装置；
-用于在第二消费者设备上根据所述第二标记从由所述接收设备所接收的所述受保护的流计算第二经标记的视听流的装置。
附图说明
通过参照附图详细地描述示例性实施例，本发明的以上方面将变得更清楚，其中：
图1A和图1B示出用于安全地传递多媒体内容的多播系统的详细的服务器侧。
图2A、图2B和图2C示出图1A和图1B中提出的安全地传递多媒体内容的多播系统的详细的客户机侧。
图3A、图3B和图3C详细示出位于图2A、图2B和图2C中提出的用于多播系统的客户机侧的解扰模块。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述本发明某些示例性实施例。
在以下描述中，说明书中定义的内容(例如详细构造和要素)只是被提供用于帮助本发明的全面理解的东西，而非其他。因此，清楚的是，可以在没有这些限定的内容的情况下执行本发明。此外，由于公知功能和构造将使本发明模糊于不必要的细节中，因此将不详细描述它们。
此外，附图内的相同标号针对相似的技术要素，除非清楚地描述不同的含义。
图1A是保护系统的结构化视图，包括：多播内容分发服务器11、用于回放服务器11分发的内容的接收设备12、以及用于回放接收设备12传送的内容的第二设备13。
多播内容分发服务器11具有两个主要功能：保护输入内容，以及通过广播技术将其传送到动态用户组。
原始内容流1是包含视频和音频流以及富媒体流的多媒体流。
视听压缩方法是本领域技术人员公知的方法，例如标准方法：MPEG-2、MPEG-4部分2、MPEG-4AVC/H.264、MPEG-4SVC等，或产业中大量使用的方法：Windows Media Audio and Video、VP6等。
原始内容流1的结构，以及允许混合各种音频和视频流的所有其它机制与编解码器类型、流类型和私有数据的信令(signaling)为标准的MPEG-2TS、MP4文件格式等，或专用的FLV(Flash视频文件格式)、ASF(先进系统格式)文件格式等。
加扰模块2加扰原始内容流1，生成受保护的流121和补充流122作为输出，补充流122包括解扰组件21分别根据第一标记511、第二标记512从受保护的流121生成经标记的内容124和127所需的信息。
补充流122的格式可以是专用的或标准的，例如与受保护的流121的格式相同的标准。
根据一方面，加扰模块2通过使用本领域技术人员已知的各种加密机制(例如规范DVB-CA，见ETR 289)生成受保护的流121和补充流122。
根据一方面，允许受保护的流具有与原始流相同格式的技术是利用将强加给解码器的视听标准的不同参数来跳过(因此不解码)受保护的流内包含的修改的数据。例如，对于进一步编码为H.264标准的视频数据，如果NALU类型字段的值被设置为0或以24至31开始，则标准解码器跳过作为受保护的流的一部分的修改的NALU。跳过受保护的流的修改的NALU允许用户具有对受保护的内容的降级的表示的访问(因为仅未修改的NALU被解码)，这将不允许他消费它，但这将提示他购买该内容而以适当的质量显现。
根据另一方面，加扰模块2通过以不同数据替换原始内容流1的一些部分并且因此生成与原始内容流1的格式符合的受保护的流内容、以及在补充流122内存储原始的被替换的部分，生成受保护的流121和补充流122。
在各种文献(例如文献WO 2005/032135)中描述了这种方法。
根据一方面，传输模块4使用用于两个流的一个多播会话将生成的流121和122分发到接收机的动态组。
根据一方面，传输模块4集成DVB MUX功能以复用和/或传送生成的流121和122。
根据另一方面，传输模块42和43分别使用用于每个流的单独的多播会话将生成的流121和122分发到接收机的动态组。
根据一方面，传输模块43和/或42集成DVB MUX功能以复用和/或传送生成的流121和122。
根据一方面，本领域技术人员公知的各种加密装置保护补充流122的传输。例如，通过执行规范DVB-CA(见ETR 289)保护补充流122。
在客户机侧，接收设备12通过网络接口41得到受保护的流121和补充流122。
接收设备12是计算机、机顶盒、媒体中心、移动电话、PDA、便携式媒体播放器或具有多媒体能力的任何其它硬件设备。
取决于传送两个流的网络的种类，网络接口41是IP(互联网协议)、线缆、地面、卫星或移动网络接口。
解扰模块22然后处理两个流，以根据第一标记511生成第一经标记的内容124。稍后(图3A)将描述解扰模块21的功能。
然后第一经标记的内容124被传送到多媒体解码接口6，以供解码和呈现。
多媒体解码接口6是执行视听解码的软件/硬件模块、多媒体播放器或具有关于多媒体解码和呈现的各种能力的外部设备。
受保护的内容121通过直接连接(例如USB连接)、网络传送(例如无线或有线)或外部存储介质(例如外部硬盘、闪盘、USB密钥或CD/DVD)从接收设备12传送到第二设备13。
第二设备13是计算机、机顶盒、媒体中心、移动电话、PDA、便携式媒体播放器或具有多媒体能力的任何其它硬件设备。
在第二设备13上，解扰模块21然后处理受保护的内容121和补充流122，以根据第二标记512生成第二经标记的内容127。
然后第二经标记的内容127被传送到多媒体解码接口61，以供解码和呈现。
多媒体解码接口61是执行视听解码的软件/硬件模块、多媒体播放器或具有关于多媒体5解码和呈现的各种能力的外部设备。
图1B是替选的保护系统的结构化视图。与图1A内提出的保护系统的不同在于，预标记模块3而不是加扰模块2处理原始内容流1。
预标记模块3分析原始内容流1并且生成2个流：经预标记的内容流131以及标记元数据流132，所述经预标记的内容流131具有与原始内容流1相同的视听表示，所述标记元数据流132包括分别根据第一标记511、第二标记512从经预标记的内容流131生成经标记的内容124和127所需的信息。
根据本发明一方面，如文献WO 9965241中描述的那样生成经预标记的内容流131和标记元数据流132。
加扰模块2处理经预标记的内容流131和标记元数据流132，以生成受保护的流121和补充流122，补充流122包括解扰组件21分别根据第一标记511、第二标记512从受保护的流121生成经标记的内容124和127所需的信息。
然后，解扰模块21在接收设备12上处理受保护的流121以及补充流122，以根据第一标记511生成第一经标记的内容124。稍后(图3B)将描述解扰模块21的功能。
图2A详细示出在处理如图1A和图1B描述的那样生成的受保护的内容121和补充流122时接收设备12和第二设备13的功能。
标记生成器5生成第一标记511。
标记生成器5是SIM卡、安全USB设备、或者能够安全地存储唯一识别符以生成第一标记511的任何其它安全硬件/软件组件。
第一标记511包括允许接收设备12、接收设备12的硬件/软件组件中的一个的唯一识别的值(对于接收设备12例如为SIM卡ID，对于接收设备12的硬件/软件组件例如为芯片组中的内建值)。此外，第一标记511可以包括与受保护的内容121有关的操作中的一个的识别符(例如受保护的内容流121的获取/接收、受保护的内容流121的消费的日期/时间等等)。
为了允许第二设备13上受保护的内容流121的消费，补充流122从接收设备12传送到第二设备13。
补充流122通过直接连接(例如USB连接)、网络传送(例如无线或有线)或通过任何其它外部存储介质(例如外部硬盘、闪盘、USB密钥或CD/DVD)从接收设备12传送到第二设备13。
根据一方面，本领域技术人员公知的各种加密装置保护补充流122从接收设备12到第二设备13的传输。
标记生成器51生成第二标记512。
标记生成器51是SIM卡、安全USB设备、或者能够安全地存储唯一识别符以生成第一标记512的任何其它安全硬件/软件组件。
第二标记512包括允许第二设备13、第二设备13的硬件/软件组件中的一个的唯一识别的值(对于第二设备13例如为SIM卡ID，对于第二设备13的硬件/软件组件中的一个例如为芯片组中的内建值)。此外，第二标记512可以包括与受保护的内容121有关的操作中的一个的识别符(例如受保护的内容流121的获取/接收、受保护的内容流121的消费的日期/时间等等)。
图2B详细示出在处理如图1A和图1B描述的那样生成的受保护的内容121和补充流122时接收设备12和第二设备13的替选的功能。该实施例与图2A中提出的实施例之间的不同在于，同一标记生成器5生成两个标记：第一标记511和第二标记512。
根据一方面，使用标记生成器5，将补充流122从接收设备12传送到第二设备13。在此情况下，标记生成器51是SIM卡、安全USB设备、或能够安全地读取/写入/存储二进制数据的任何其它安全硬件/软件组件。
根据一方面，标记生成器5包括用于认证(authentify)接收设备12和/或第二设备13以确保补充流122从接收设备12到第二设备13的安全传输的装置。
图2C详细示出在处理如图1A和图1B描述的那样生成的受保护的内容121和补充流122时接收设备12和第二设备13的替选的功能。该实施例与图2A和图2C中提出的实施例之间的不同在于，补充流122或补充的经标记的流123从远程服务器7传送到第二设备13。
补充的经标记的流123是从补充流122和第二标记152生成的，并且它包括从受保护的内容流121生成第二经标记的流127所需的信息。稍后(图3C)将描述补充的经标记的流123的生成。
根据一方面，如文献WO 2008081113中描述的那样生成补充的经标记的流123。
根据一方面，第二设备13和远程服务器7包括本领域技术人员公知的加密装置来确保补充流122从远程服务器7到第二设备13的安全传输。
根据另一方面，标记生成器5或51参与补充流122或补充的经标记的流123从远程服务器7到第二设备13的传输的保护的处理。在该处理中起的作用是：安全地存储第二设备13与远程服务器7之间的认证处理所使用的信息(例如SIM卡ID)，以及/或者，加密/解密第二设备13与远程服务器7之间交换的消息。
图3A高亮显示解扰设备21执行的用于根据第一标记511或第二标记512从受保护的内容流121和补充流122生成经标记的内容124或127的不同步骤。
解扰设备21执行以下步骤：
-通过生成具有与原始内容1相似的视觉和听觉表示的干净的内容流125，使用补充流122中包含的信息解扰(211)受保护的内容流121；
-通过分别根据第一标记511、第二标记512生成经标记的内容124或127，标记(311)所述干净的内容流125。
根据一方面，解扰步骤211使用补充流122中包含的解密密钥将受保护的内容流121解密为干净的内容流125，其中，解密算法是本领域技术人员公知的算法。
根据另一方面，解扰步骤211使用补充流122中包含的原始内容流1的原始部分，将其插回到受保护的内容流121中，以获得干净的内容流125。
根据另一方面，插回到受保护的内容流121的原始部分替换加扰模块2插入的伪(dummy)部分。
根据一方面，干净的内容流125的标记步骤311使用补充流122中包括的信息。
根据一方面，使用本领域技术人员公知的标记技术，在干净的内容流125的编码或解码的形式上完成干净的内容流125的标记步骤311。
根据另一方面，如文献WO 9965241中描述的那样完成干净的内容流125的标记步骤311。
图3B高亮显示替选的解扰设备21执行的用于根据第一标记511或第二标记512从受保护的内容流121和补充流122生成经标记的内容124或127的不同步骤。
解扰设备21执行以下步骤：
-通过生成经标记的补充流126，使用第一标记511或第二标记512来标记(312)补充流122；
-通过生成经标记的内容124或127，使用25经标记的补充流126中包含的信息，解扰212受保护的内容流121。
根据一方面，如30文献WO 2008081113中描述的那样在标记步骤312期间生成经标记的补充流126。
根据另一方面，如例如在文献WO 2005/032135中描述的那样，补充流122包含加扰模块2所提取的并且用受保护的内容流121中的伪数据替换的原始部分形式的原始内容流1。如图1B中公开的那样，补充流122包含来自标记元数据流132的数据。如在文献WO 9965241中描述的那样生成标记元数据流132。标记步骤312如下生成经标记的补充流126：
-如在文献WO 9965241中描述的那样，根据第一标记511或第二标记512选取标记元数据流132的一些标记的部分以插入视听内容。
-通过将来自标记元数据流132的所述选取的经标记的部分与补充流122中包括的原始内容流1的原始部分混合在一起，生成经标记的补充流126。
经标记的补充流126的格式是标记元数据流132的格式、补充流122的格式、或者专用的或标准的任何其它格式。
解扰步骤212通过将经标记的补充流126中包括的所有内容部分(经标记的和原始的)插入受保护的内容流121中，生成标记内容流124或127。例如，如同在文献WO 2008081113中那样实现该步骤。
图3C高亮显示替选的解扰设备21执行的用于根据第二标记512从受保护的内容流121生成经标记的内容127的不同步骤。该实施例与图3B中提出的实施例之间的不同在于，在远程服务器7远程地应用标记步骤312的同时，解扰模块21在第二设备13上仅执行解扰步骤212。在此情况下，从远程服务器7到第二设备13，在其间仅仅传送经标记的补充流126。

Claims (25)

1.一种用于通过多播会话将原始视听流安全分发到多个消费者设备的方法，所述方法包括步骤：
-生成具有原始视听流的视听内容的经预标记的内容流以及包含用于从经预标记的内容流生成经标记的内容的信息的标记流；
-通过用不同数据替换所述经预标记的内容流的至少一部分来从所述经预标记的内容流生成受保护的视听流；
-生成补充流，所述补充流包括适合于允许从所述受保护的视听流重构视听流的数字信息，所述补充流包括所述原始视听流中的被不同数据替换的原始数据和用于生成经标记的内容的信息；
-把所述受保护的视听流和所述补充流传送给接收消费者设备；
-根据接收消费者设备或外部安全设备的唯一识别符计算第一标记；
-在所述接收消费者设备上使用用于生成经标记的内容的所述信息、根据所述第一标记和所述补充流从所述受保护的视听流重构第一经标记的视听流；
-将所述受保护的视听流和所述补充流从所述接收消费者设备传送到第二消费者设备；
-根据第二消费者设备、外部安全设备或使用所述第二消费者设备的消费者的唯一识别符计算第二标记；
-在所述第二消费者设备上使用用于生成经标记的内容的所述信息、根据所述第二标记和所述补充流从经由所述接收消费者设备接收的所述受保护的视听流重构第二经标记的视听流。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述受保护的视听流的生成使用加密算法。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述受保护的视听流的生成使用规范DVB-CA。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述受保护的视听流与所述原始视听流具有相同的格式。
5.如权利要求1所述的方法，其中，使用直接连接链路将所述补充流从所述接收消费者设备传送到所述第二消费者设备。
6.如权利要求1所述的方法，其中，使用外部安全设备将所述补充流从所述接收消费者设备传送到所述第二消费者设备。
7.如权利要求1所述的方法，其中，使用网络连接将所述补充流从远程服务器传送到所述第二消费者设备。
8.如权利要求1所述的方法，其中，由所述接收消费者设备生成所述第一标记。
9.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一标记在外部安全设备上生成，并且被使用直接连接链路传送到所述接收消费者设备。
10.如权利要求1所述的方法，其中，所述第二标记在所述接收消费者设备上生成，并且被使用直接连接链路传送到所述第二消费者设备。
11.如权利要求1所述的方法，其中，所述第二标记在所述接收消费者设备上生成，并且被使用外部安全设备传送到所述第二消费者设备。
12.如权利要求1所述的方法，其中，所述第二标记在外部安全设备上生成，并且被使用直接连接链路传送到所述第二消费者设备。
13.如权利要求1所述的方法，其中，在所述第二消费者设备上生成所述第二标记。
14.如权利要求1所述的方法，其中，通过加密装置保护所述补充流的传输和/或存储。
15.如权利要求1所述的方法，其中，通过加密装置保护经标记的补充流的传输和/或存储。
16.一种用于通过多播会话将原始视听流安全分发到多个消费者设备的系统，包括：
-用于生成具有原始视听流的视听内容的经预标记的内容流以及包含用于从经预标记的内容流生成经标记的内容的信息的标记流的装置；
-用于通过用不同数据替换所述经预标记的内容流的至少一部分来从所述经预标记的内容流生成受保护的视听流的装置；
-用于生成补充流的装置，所述补充流包括适合于允许从所述受保护的视听流重构视听流的数字信息，所述补充流包括所述原始视听流中的被不同数据替换的原始数据和用于生成经标记的内容的信息；
-用于把所述受保护的视听流和所述补充流传送给接收消费者设备的装置；
-用于根据接收消费者设备或外部安全设备的唯一识别符计算第一标记的装置；
-用于在所述接收消费者设备上使用用于生成经标记的内容的所述信息、根据所述第一标记和所述补充流从所述受保护的视听流重构第一经标记的视听流的装置；
-用于将所述受保护的视听流和所述补充流从所述接收消费者设备传送到第二消费者设备的装置；
-用于根据第二消费者设备、外部安全设备或使用所述第二消费者设备的消费者的唯一识别符计算第二标记的装置；
-用于在第二消费者设备上使用用于生成经标记的内容的所述信息、根据所述第二标记和所述补充流从经由所述接收消费者设备接收的所述受保护的视听流重构第二经标记的视听流的装置。
17.如权利要求16所述的系统，包括用于生成所述受保护的视听流的加密装置。
18.如权利要求16所述的系统，包括用于将所述补充流从所述接收消费者设备传送到所述第二消费者设备的外部安全设备。
19.如权利要求16所述的系统，包括用于将所述补充流传送到所述第二消费者设备的远程服务器。
20.如权利要求16所述的系统，包括用于生成/存储所述第一标记或所述第二标记的外部安全设备(5，51)。
21.如权利要求16所述的系统，包括用于将所述第一标记或所述第二标记分别传送/存储到所述接收消费者设备或所述第二消费者设备的外部安全设备(5，51)。
22.如权利要求16所述的系统，其中，所述接收消费者设备是计算机、机顶盒、媒体中心、移动电话、PDA、便携式媒体播放器、或具有多媒体能力的任何其它硬件设备。
23.如权利要求16所述的系统，其中，所述第二消费者设备是计算机、机顶盒、媒体中心、移动电话、PDA、便携式媒体播放器、或具有多媒体能力的任何其它硬件设备。
24.如权利要求16所述的系统，其中，所述外部安全设备是SIM卡、安全USB设备、或者能够安全地存储和传送唯一识别符的任何其它安全硬件/软件组件。
25.如权利要求16所述的系统，包括USB连接、无线网络、有线网络、外部硬盘、闪盘、USB密钥或CD/DVD设备，用于允许所述受保护的视听流和/或所述补充流的传送。
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