CN102326399A - 用于安全分发根据多个传输协议封装的视听数据的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将根据多个传输协议封装的视听数据安全分发到连接至网络的各种装置的系统和方法。提供用于安全分发由根据多个传输协议封装的传输分组的集合构成的、适合于被发送到与所述传输协议之一兼容的用户装置的视听流的系统和方法，所述方法包括步骤：从原始流生成受保护的视听流，所述主视听包括经修改的传输分组的集合，所述经修改的传输分组在修改位置处不同于对应的原始传输分组；生成包括适合于允许从所述主流重构原始视听流的数字信息的任何格式的补充流；在所述接收装置上根据所述补充流从受保护的流重构原始视听流，所述补充流包括所述修改位置，以及，所述修改位置根据所述传输协议中的每个传输协议而生成。

Description

用于安全分发根据多个传输协议封装的视听数据的方法和设备
技术领域
本发明总体上涉及视听数据的安全分发。本发明更具体地涉及一种用于将根据多个传输协议封装的视听数据安全分发到连接至网络的各种装置的方法和设备。
背景技术
现今使用各种装置(STB、PC、移动电话和其它移动娱乐装置)来消费通过多样的分发基础设施(卫星、无线电、线缆和IP网络)传输的视听内容。为所有这些技术平台提供统一商业报价(offers)代表服务提供商愿意使他们自己与其同行相区别的关键要素。
部署这样的有成本效益的统一服务的技术手段关注于再利用客户端的硬件/软件组件(用于视听解码/解复用的芯片集、用于解扰的智能卡等)，并通过各种分发基础设施传输特有的视听流。通过按多个传输协议封装视听流来使得这种特征变为可能。最已知的用于视听数据传输的协议是UDP(用户数据报协议)、RTP(实时协议)和用于IP网络的RTSP(实时流传输协议)、以及用于卫星、无线电和线缆网络的MPEG-2 TS(传输流)。
例如，使用卫星基础设施进行广播的数字电视服务将会使用MPEG-2 TS作为传输协议。同一运营商想为连接至IP网络的接收装置提供IPTV服务。在这种情况下，将根据两个传输协议(保证直到IP头端基础设施为止的传输的MPEG-2 TS、以及用于将内容流传输到连接至IP网络的装置的RTP或UDP)封装视听流。
为了保护内容传输，大多数传输协议包含与安全机制相关的规范：SRTP(安全RTP)和ISMACryp(互联网流式媒体联盟)提供根据RTP的内容保护的规范；DVB-CA(通用加扰算法)根据DVB标准规定通过MPEG-2 TS的内容传输的安全机制；IP SEC(安全性)解决IP传输协议的安全性。
技术人员可使用所述安全机制20中为特定传输协议而设计的任何安全机制来保护内容传输。
然而，使用这样的机制，特定的传输协议将仅允许遵循该特定传输协议的装置解开对视听流的保护。关于以上示出的示例，安全地将视听流分发到以IP为特征的装置将会要求IP级别的保护，这将会妨碍以MPEG-2 TS为特征的装置访问这样的视听流。
这种缺点主要在于：服务提供商被迫在分发基础设施的头端处选择其保护系统，这将会强烈地限制终端用户的硬件装置的选择。
另外，一旦选定保护系统，就将不可能在分发链的任意级别处访问清晰的视听流，以例如插入识别分发节点的标记或者简单地修改视听流的内容。
发明内容
为了解决这些缺点，目前的需求提出一种方法和系统，用于保证根据多个传输协议将视听流传输到支持所述传输协议中的任何传输协议的装置的安全。然后，支持所述传输协议中的任何传输协议的装置能解除同一个受保护的视听流的保护，而不是只有支持一个特定传输协议的装置才能解除同一个受保护的视听流的保护。
在这种情况下，所提出的方法将使得可与用于封装所述视听内容的传输协议的体系无关地对视听流进行保护和解除视听流的保护。
根据这些陈述，本文档公开提供了一种用于安全分发由根据多个传输协议封装的传输分组的集合构成的、适合于被发送到与所述传输协议之一兼容的用户装置的视听流的方法，所述方法包括以下步骤：
-从原始流生成受保护的视听流，所述主视听包括经修改的传输分组的集合，所述经修改的传输分组在修改位置处不同于对应的原始传输分组；
-生成包括适合于允许从所述主流重构原始视听流的数字信息的任意格式的补充流；
-在所述接收装置上根据所述补充流从受保护的流重构原始视听流，
其中，所述方法的特征在于：
-所述补充流包括所述修改位置，以及
-所述修改位置根据所述传输协议中的每个传输协议而生成。
本发明的另一公开内容为一种系统，包括：
-用于从原始流生成受保护的视听流的装置，所述受保护的视听包括经修改的传输分组的集合，所述经修改的传输分组在修改位置处不同于对应的原始传输分组；
-用于生成包括适合于允许从所述受保护的流重构原始视听流的数字信息的任意格式的补充流的装置；
-用于在所述接收装置上根据所述补充流从主流重构原始视听流的装置，
其中，所述系统的特征在于：
-所述补充流包括所述修改位置，以及
-所述修改位置根据所述传输协议中的每个传输协议而生成。
附图说明
通过参照附图对本发明的示例性实施例进行详细描述，本发明的以上方面将变得更加清楚。
图1A和图1B显示安全传递根据多个传输协议封装的多媒体内容的保护系统的结构视图。
图2显示在服务器端集成到图1中示出的保护系统中的第一加扰模块和第二加扰模块的详细描述。
图3显示在客户端集成到图1中示出的保护系统中的解扰模块的详细描述。
具体实施方式
以下，将参照附图对本发明的某些示例性实施例进行详细描述。
在以下描述中，在该描述中限定的内容(例如详细构造和要素)只不过是被提供用于帮助全面理解本发明的内容，而非其他。因此，清楚的是，可在没有这些限定内容的情况下实现本发明。此外，由于公知的功能或构造将会在不必要的细节中模糊本发明，所以不对这些功能或构造进行详细描述。
另外，附图内的相同标记指的是类似的技术要素，除非明确地描述不同的意义。
图1A是保护系统的结构视图，该保护系统包括：内容分发服务器11和用于回放由服务器11分发的内容的接收装置12。
原始内容流1为包含视频流和音频流的多媒体流以及富媒体流。
视听流压缩方法是技术人员公知的方法，比如，以下标准方法：MPEG-2、MPEG-4第2部分、MPEG-4 AVC/H.264、MPEG-4 SVC等，或者产业大量使用的方法：Windows媒体音频和视频(Windows Media Audio and Video)、VP6等。
原始流1由根据多个传输协议封装的传输分组的集合构成。
根据优选的非限制性实施例，传输分组根据以下传输协议封装：首先，根据MPEG-2 TS(参见ISO/IEC 13818-1)对视听内容进行打包(package)，根据RTP(参见RFC3550)对得到的MPEG-2TS进行封装，以输出RTP分组。
加扰模块2对原始内容流1进行加扰，作为输出生成：
-受保护的流121，所述受保护的流121包括经修改的传输分组的集合，所述经修改的传输分组在修改位置处不同于对应的原始传输分组，和
-补充流122，所述补充流122包括解扰模块22恢复原始流1所需的信息。
在本文档后面对加扰模块2的功能进行详细描述(图2)。
补充流122的格式可以是专用的，也可以是标准的，例如遵循受保护的流121的所述传输协议中的至少一个。
根据一个方面，保护模块5使用技术人员公知的各种加密手段对补充流122的发送进行保护。
发送模块4根据专用传输协议或标准传输协议发送受保护的流121和补充流122二者。
根据一个方面，发送模块42和发送模块43分别根据专用传输协议或标准传输协议分开地发送受保护的流121和补充流122二者。
根据另一个方面，在发送受保护的流121和补充流122之前，对受保护的流121和补充流122进行多路化(multiplex)。
根据一个方面，在从内容分发服务器11发送之后、在接收装置12上接收之前，一个拆包(unpacking)模块311或多个(n个)拆包模块31n对受保护的流121进行拆包。如果补充流122被发送装置4混合并通过与受保护的流121相同的传输会话发送，则它将与受保护的流121一样被拆包。这些拆包模块遵循用于封装原始流1的传输协议，这些传输协议与用于封装受保护的流121的传输协议相同。应用这些拆包操作，以使得可通过各种网络基础设施(比如，关于MPEG-2 TS的卫星或线缆、或者关于RTP的IP)发送受保护的流121(最后，补充流122)，并使得适于在各种接收装置(比如，用于MPEG-2 TS的机顶盒或用于RTP的IP媒体中心)上消费。
在客户端，接收装置12恢复通过网络接口41的受保护的流121和补充流122。
接收装置12为计算机、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装置。
取决于发送这两个流的网络的类型，网络接口41为IP(互联网协议)、线缆、陆地(terrestrial)、卫星或移动网络接口。
根据一个方面，适应保护模块5的解除保护模块51解除补充流122的保护。
然后，解扰模块21对这两个流进行处理，以根据补充流122生成原始传输分组115。后面将对解扰模块22的功能进行描述(图3)。
然后，一个拆包模块311或者多个(n个)拆包模块31n对原始传输分组115进行处理，以获得将通过多媒体解码接口6解码和呈现(render)的视频帧和/或音频采样。
多媒体解码接口6为执行视听流解码的软件/硬件模块、多媒体播放器、或者具有各种多媒体解码和呈现能力的外部装置。
根据一个方面，所述一个拆包模块311或多个(n个)拆包模块31n为集成在多媒体解码接口6内的软件/硬件模块。
图1B是替选的保护系统的结构视图。与图1A内示出的保护系统的不同之处在于，由封装模块3根据一个传输协议或者由n个封装模块3n根据n个传输协议对受保护的内容121进行打包，以确定第二受保护的流123。第二加扰模块21对该第二受保护的流123进行处理，以生成第二补充流124。然后，如图1A中的受保护的流121和补充流122那样处理第二受保护的流123和第二补充流124。
在根据各种传输协议的进一步封装操作发生在保护处理之后的情况下，使用第二加扰模块21。这使得服务提供商可具有更大的灵活性，服务提供商可在任何时间选择新的分发基础设施，而不必被迫再次应用初始的保护处理。
图2详述了加扰模块2和第二加扰模块21的功能。
加扰模块2的功能包括以下将描述的一组操作步骤。
对原始流1的所述原始传输分组中的每一个应用分析步骤211，以确定用于封装所述原始传输分组的所有传输协议。输出为传输协议列表131，其中，该列表中的第一个传输协议为位于传输协议堆栈中的最低级别处的一个传输协议。
根据优选实施例，分析步骤211的结果为包含两个传输协议(即，MPEG-2 TS和RTP)的列表131。
应用修改步骤212，以确定与原始流1的所述原始传输分组中的每一个对应的经修改的传输分组112和补充分组111。补充分组111具有任何格式，它包括适合于允许从对应的经修改的传输分组112重构所述原始传输分组的数字信息。
如下所述地应用修改步骤212。
首先，通过确定与列表131中的第一个传输协议对应的传输分组，将被选择要进行修改的数据从原始传输分组中隔离出来。根据优选实施例，MPEG-2 TS分组被选择进行修改。
第二，确定选定的传输分组内的偏移和要被修改的二进制数据的大小。所述偏移和大小表征(characterize)解扰模块22恢复原始数据和将它插回经修改的传输分组以确定原始传输分组所用的修改位置。
第三，将通过使用所述修改位置(偏移和大小)从所述选定的传输分组提取的原始数据存储在补充分组111内。也将所述偏移和大小存储在补充分组111内。
还可将传输协议的类型(在优选实施例中，为MPEG-2 TS)或者传输协议列表131内的传输协议位置(值1)存储在补充分组111内。
补充分组111还包括同步信息，所述同步信息使得解扰模块22能够选择经修改的传输分组112和补充分组111，以恢复原始传输分组。
根据优选实施例，同步信息包括与MPEG-2 TS分组或PES分组的结构相关的以下信息中的至少一个：PID、stream_id、PTS、DTS等。
可使用用于确定将被添加在补充分组111内的同步信息的替选的机制。例如，各种传输协议所允许的私有数据字段可被用于将唯一标识符添加在经修改的传输分组112内，并被存储在补充分组111内。
在修改步骤结束时，数据被修改，并被插回到创建经修改的传输分组112的原始传输分组中。允许从经修改的传输分组112重构原始传输分组的数据存储在补充分组111内。
根据一个方面，通过使用技术人员公知的各种加密技术对数据进行修改。允许重构所述原始传输分组的使用这些加密技术而进一步发出(issue)的一个密钥或多个密钥存储在补充分组111内。
根据另一个方面，通过用经修改的传输分组112内的不同数据替代原始数据来对数据进行修改。然后，将该原始数据存储在补充分组111内。
根据一个方面，经修改的传输分组的集合112使得一个拆包模块311或多个(n个)拆包模块31n可生成将被多媒体解码接口6解码和以降低的视觉和/或听觉质量呈现的视频帧和/或音频采样。这可通过在修改步骤212内实现例如文档WO2005/032135所述的方法那样的修改方法来实现。
更新步骤213生成更新的补充分组113，所述更新的补充分组113包含可对列表131中的任何传输协议重构原始传输分组的信息。
如下应用更新步骤213：对于每个传输流，在列表131中，除了(已被修改步骤212使用的)第一个之外，如修改步骤212所进一步描述的那样生成偏移、大小、协议的识别信息、以及同步信息，并与补充分组111的内容组合，以生成更新的补充分组113。
根据优选实施例，对RTP应用更新步骤213。
打包步骤215重组(reassemble)所有的经修改的传输分组112，以生成受保护的流121，受保护的流121遵循原始流1所遵循的所有传输协议。
打包步骤214重组所有的更新的补充分组113，以生成补充流122，补充流122遵循专用传输协议或者原始流1所遵循的传输协议中的至少一个。
第二加扰模块21的功能与加扰模块2的功能类似，仅分析步骤216与分析步骤211稍微不同。
关于分析步骤216，生成传输协议列表132，以包含第二受保护的流123所遵循的一组传输协议与已在补充流122中写明(address)的一组传输协议之间的差别。
第二更新的补充分组114和对应的更新的补充分组113之间的差别与关于列表132中的传输协议的信息相关。
第二加扰模块21的输出为重组所有的第二更新的补充分组114的第二补充流124，并且它遵循专用传输协议或者第二受保护的流123所遵循的传输协议中的至少一个。
图3详述了解扰模块22的功能。
分析步骤221将补充流122或124的补充分组114或113、以及识别选定的传输协议的固定值作为输入参数。该选定的传输协议为一个拆包模块311或n个拆包模块31n之一所支持的传输协议。选定的协议的身份将被用于从补充分组114或113提取包含修改位置(偏移和大小)、同步信息的数据以及使得能够使用经修改的传输分组从受保护的流121或123重构原始分组的数据。所提取的数据表示该步骤的输出。
重构步骤222使用分析步骤221的输出数据来从受保护的流121或123选择对应的经修改的传输分组，并重构原始分组115。
根据一个方面，重构步骤222应用各种解密技术来使用来自分析步骤222的输出的一个解密密钥或多个解密密钥从对应的经修改的传输分组重构原始分组115。
根据另一个方面，重构步骤222替代经修改的传输中的数据，以使用来自分析步骤222的输出的原始数据重构对应的原始分组115。

Claims (15)

1.一种用于安全分发由根据多个传输协议封装的传输分组的集合构成的、适合于被发送到与所述传输协议之一兼容的接收装置(12)的视听流(1)的方法，所述方法包括步骤：
-从原始流生成受保护的视听流(121，123)，所述主视听包括经修改的传输分组的集合，所述经修改的传输分组在修改位置处不同于对应的原始传输分组；
-生成包括适合于允许从所述受保护的流重构原始视听流的数字信息的任何格式的补充流(122，124)；
-在所述接收装置上根据所述补充流从所述受保护的流重构所述原始视听流，
其中，所述方法的特征在于：
-所述补充流包括所述修改位置，以及
-所述修改位置根据所述传输协议中的每个传输协议而生成。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，生成受保护的视听流(121)包括：
-生成传输协议列表(131)的分析步骤(211)，所述传输协议列表(131)包含所述原始流所遵循的所有传输协议；
-生成经修改的传输分组(111)并生成补充分组(112)的修改步骤(212)，所述经修改的传输分组(111)在修改位置处不同于对应的原始传输分组，所述补充分组(112)包括与所述列表中的第一个传输协议相关地生成的修改位置；
-生成更新的补充分组(113)的更新步骤(213)，所述更新的补充分组(113)包括与所述列表的所有传输协议相关的修改位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述生成第二受保护的视听流(123)包括：
-生成第二传输列表(132)的分析步骤(216)，所述第二传输列表(132)包含第二受保护的流(123)所遵循的一组传输协议与在补充流(122)内写明的一组传输协议之间的差别；
-生成第二更新的补充分组(114)的更新步骤(213)，所述第二更新的补充分组(114)包括与所述第二列表的所有传输协议相关的修改位置。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，生成受保护的视听流(121，123)使用加密算法。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，生成受保护的视听流(121，123)包括：用不同的数据替代原始传输分组中的至少一部分以生成经修改的传输分组(112)，以及将所述被替代的部分存储在补充传输分组(111，113，114)内。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述补充流(122，124)由可与所述传输协议中的至少一个兼容的传输分组的集合构成。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述受保护的流内多路化所述补充流。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，通过加密手段对所述补充流的发送进行保护。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述传输协议中的至少一个遵循以下规范之一：IP、UDP、RTP或MPEG-2 TS。
10.一种系统，包括：
-用于从原始流(1)生成受保护的视听流(121，123)的装置，所述受保护的视听包括经修改的传输分组的集合，所述经修改的传输分组在修改位置处不同于对应的原始传输分组；
-用于生成包括适合于允许从所述受保护的流重构原始视听流的数字信息的任何格式的补充流(122，124)的装置；
-用于在所述接收装置(12)上根据所述补充流从主流重构原始视听流的装置，
其中，所述系统的特征在于：
-所述补充流包括所述修改位置，以及
-所述修改位置根据所述传输协议中的每个传输协议而生成。
11.根据权利要求10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。
12.根据权利要求10所述的系统，包括用于以不同的数据替代原始传输分组中的至少一部分来生成经修改的传输分组(112)并将所述被替代的部分存储在补充传输分组(111，113，114)内的装置。
13.根据权利要求10所述的系统，包括：
-用于生成传输列表(131)的装置(211)，所述传输列表(131)包含所述原始流所遵循的所有传输协议；
-用于生成经修改的传输分组(111)并生成补充分组(112)的装置(212)，所述经修改的传输分组(111)在修改位置处不同于对应的原始传输分组，所述补充分组(112)包括与所述列表中的第一个传输协议相关的修改位置；
-用于生成更新的补充分组(113)的装置(213)，所述更新的补充分组(113)包括与所述列表的所有传输协议相关的修改位置。
14.根据权利要求13所述的系统，包括：
-用于生成第二传输列表(132)的装置(216)，所述第二传输列表(132)包含第二受保护的流(123)所遵循的一组传输协议和在补充流(122)内写明的一组传输协议之间的差别；
-用于生成第二更新的补充分组(114)的装置(213)，所述第二更新的补充分组(114)包括与所述第二列表的所有传输协议相关的修改位置。
15.根据权利要求10所述的系统，其中，所述接收装置为计算机、机顶盒、媒体中心、移动电话、PDA、便携式媒体播放器、或者具有多媒体能力的任何其它硬件装置。
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