CN102354351B - 激活芯片组上至少一种功能的方法及执行该方法的芯片组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于激活芯片组功能的方法，该芯片组包括至少一个存储器和负责加密操作的计算模块，该存储器至少包含种子，该计算模块包含至少一种加密算法，该方法包括步骤：-接收分段密钥(SK)、共用密钥(GK)和共用加密算法选择器(GCAS)中的至少一个；-将种子、所接收的分段密钥(SK)、公用密钥(GK)和共用加密算法选择器(GCAS)中的至少两个发送至计算模块，所述种子、所述所接收的分段密钥、所述共用密钥和所述共用加密算法选择器通过至少两个不同机构提供；-通过使用计算模块的所述至少一种加密算法中的一种，和种子(Sd)、分段密钥(SK)、共用密钥(GK)和共用加密算法选择器(GCAS)中的至少两个元素，在计算模块中产生临时密钥(SKtemp)；-通过计算模块接收激活消息；-通过计算模块(CM)接收所述消息的识别码，所述消息的识别码(MAC)使用临时密钥(SKtemp)来计算；-使用消息的识别码(MAC)和临时密钥(SKtemp)验证所接收的消息的可靠性；-如果所接收的消息是可靠的则激活芯片组的相应功能(F1，F2，F3)；-如果所接收的消息是不可靠的则拒绝激活芯片组的所述相应功能。

Description

激活芯片组上至少一种功能的方法及执行该方法的芯片组
技术领域
本发明涉及一种用于激活芯片组的至少一种功能的方法，该芯片组包括至少存储器和负责加密操作的计算模块。本发明还涉及执行本发明方法的安全芯片组。
该芯片组例如可用在意图能够存取条件存取数据(诸如付费电视内容)的用户单元中。实际上其可用在其中芯片组的安全性是重要问题的任何装置中。
背景技术
如本发明中使用的芯片组是一组电子电路，其允许处理器管理装置或者用户单元的不同部件之间的数据交换。执行芯片组级的操作目的是防止在分析所交换信号中存在的所有材料侵袭，从而发现专用于该装置或用户单元的密钥。由此，芯片组密钥在芯片组外部是不能存取的。
在一些现有的安全芯片组中，在制造中将唯一的密钥引入到芯片组中。该芯片组密钥存储在芯片组存储器中且难以译码，从而不能欺骗性地修改该密钥。其他密钥也可根据这种芯片组密钥计算，从而，一方面，不能修改硬编码的芯片组密钥，另一方面，通过修改密钥的计算可获得不同的密钥。可通过级联、加密或者芯片组密钥与随机或不随机的数字的任意其他组合完成密钥的计算。
稍后引入到芯片组或者装置中的所有密钥都取决于根据该原始芯片组密钥的某种方法。作为条件存取电视领域中的一个实例，用于控制存取加密内容的权利通过与该解码器相关的解码器秘钥(decoder key)加密。该解码器秘钥被发送到通过原始芯片组密钥加密的相关解码器。由此，如果危及原始芯片组密钥，则也危及了解码器秘钥及其内容。
在芯片组使用寿命期间该原始密钥不能改变。在将芯片组密钥引入到绝对安全环境中的情况下这很重要。如果该芯片组密钥不以严格的安全条件被引入，则不能保证芯片组和用户单元的安全性。由于不能改变芯片组密钥，因此如果原始密钥不是绝对安全的，则不能加强以后的安全性。
总是在制造芯片组时引入原始密钥。但是如果达到了特别是关于芯片组结构的特定条件，则应当激活该密钥。实际上，紧接在制造芯片组之后或者在其制造过程中，芯片组必须通过结构测试，以检查该结构是否对应于特定需求，特别是涉及到安全问题的需求。制造商执行这些结构测试，制造商是唯一能对其实施控制的。由此，尽管不是所有的结构测试都是成功的，也可以激活原始密钥。不能遵照所有需求可能是由欺骗性或者错误产生，且可能导致违反了安全性。任一种情况下，如果没有通过所有测试，则没有解决方案可以防止这种密钥的错误激活。这种情况下，不能保证用户单元的安全性。
在现有技术的安全芯片组中，由于仅能通过制造商执行结构测试，因此，通过了测试且激活了特定功能，或者没通过测试且不激活相应功能。只要完成了制造工艺就不可以增加新的特征。
专利Nr.US5,883,956描述了一种安全处理单元(SPU)，其中在已经将芯片组安装在装置中之后可动态配置其功能，所述装置以用户为前提。受可信当局使用性能表和数字签名重新配置安全处理单元。所述性能表在头端器(headend)中形成且被散列以获得消息摘要。使用安全处理单元的私钥加密消息摘要以获得签名。性能表和数字签名被发送到预定的安全处理单元。在SPU中，使用可信当局的公开密钥解密消息摘要。
在该安全装置中，需要私钥在头端器和安全处理单元之间交换数据。该私钥在制造期间被引入到SPU中或者从在制造期间引入的密钥导出。因此，如果危及该密钥，则也可能危及权利。
由此，在US5,883,956中描述的解决方案提供了用于增加或去除芯片组上权利或功能的装置，但是在芯片组上操作的安全性取决于原始密钥的安全性。该原始密钥通过一个机构来设置，该机构通常是芯片组的制造商，即使没达到所有需求，其也能设置密钥。由于仅一个机构设置自其得到所有其他密钥的密钥，因此没有其他机构能检验和确认达到了所有需求。
公开WO2006/091304涉及一种用于根据地理区域和时区两者制备和传输至少一个芯片组、密钥或权利的系统和方法。所述方法用于提供中断功能(blackout function)。这些密钥或权利取决于包含在所涉及的芯片组中的原始密钥。由此，如果危及了原始密钥，则也危及了整个芯片组的安全性。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种安全芯片组，其中可以在激活芯片组之前保证达到了所有需求。
本发明的另一目的是在芯片组的制造步骤之后激活附加功能。但是仅当达到特定条件时才激活这些附加功能。
本发明的再一目的是如果看起来危及了芯片组密钥则提供可以改变芯片组密钥的可能性。
本发明的目的通过用于激活芯片组功能的方法实现，该芯片组包括至少存储器和负责加密操作的计算模块，该存储器包含至少种子，该计算模块包含至少一种加密算法，该方法包括步骤：
-接收分段密钥(SK)、共用密钥(GK)和共用加密算法选择器(GCAS)中的至少一个；
-将种子、所接收的分段密钥(SK)、公用密钥(GK)和共用加密算法选择器(GCAS)中的至少两个发送至计算模块，所述种子、所述所接收的分段密钥、所述共用密钥和所述共用加密算法选择器通过至少两个不同机构提供；
-通过使用计算模块的所述至少一种加密算法中的一种，和种子(Sd)、分段密钥(SK)、共用密钥(GK)和共用加密算法选择器(GCAS)中的至少两个元素，在计算模块中产生临时密钥(SKtemp)；
-通过计算模块接收激活消息；
-通过计算模块(CM)接收所述消息的识别码，所述消息的识别码(MAC)使用临时密钥(SKtemp)来计算；
-使用消息的识别码(MAC)和临时密钥(SKtemp)验证所接收的消息的可靠性；
-如果所接收的消息是可靠的则激活芯片组的相应功能(F1，F2，F3)；
-如果所接收的消息是不可靠的则拒绝激活芯片组的所述相应功能。
-本发明的目的也通过芯片组实现，该芯片组至少包括存储器和负责加密操作的计算模块，该存储器包含至少种子，该计算模块包含至少一种加密算法，该芯片组还包括：
-用于接收分段密钥(SK)、共用密钥(GK)和共用加密算法选择器(GCAS)中的至少一个的装置；
-用于将种子、所接收的分段密钥(SK)、共用密钥(GK)和共用加密算法选择器(GCAS)中的至少两个发送至计算模块的装置，所述种子、所述所接收的分段密钥、所述共用密钥和所述共用加密算法选择器通过至少两个不同机构提供；
-用于通过使用计算模块的所述至少一种加密算法中的一种，和种子(Sd)、分段密钥(SK)、共用密钥(GK)和共用加密算法选择器(GCAS)中的至少两个元素，在计算模块中产生临时密钥(SKtemp)的装置；
-用于通过计算模块接收激活消息的装置；
-用于通过计算模块(CM)接收所述消息的识别码的装置，所述消息的识别码(MAC)使用临时密钥(SKtemp)来计算；
-用于使用消息的识别码(MAC)和临时密钥(SKtemp)验证所接收的消息的可靠性的装置；
-用于如果所接收的消息是可靠的则激活芯片组相应功能(F1，F2，F3)的装置；和
-用于如果所接收的消息是不可靠的则拒绝激活芯片组的所述相应功能的装置。
由于本发明的方法和装置，一个机构(尤其是制造商)不能单独激活芯片组的强制性特征(mandatory feature)。这意味着由于制造商一方的欺骗行为或者由于最终测试期间的错误不能危及芯片组的安全性。
如果危及所述密钥，本发明的方法还能替换芯片组密钥。这对于这些芯片组的使用提供了很大的灵活性。
还可以提供具有未激活的强制性特征的芯片组，该未激活的强制性特征不像现有技术那样在制造阶段被激活，而是在后面的个性化阶段被激活。这能两次检验激活需求，一次检验是在制造中和另一次是在激活中。
芯片组可进一步具有在个性化之后激活的仅几种功能或仅一种功能。当芯片组已经安装在装置中或者已经投入使用时可稍后激活附加功能。
附图说明
通过参考所包括的附图以及特定实施例的详细描述可更好地理解本发明及其优势，其中：
图1是本发明方法的示意图。
具体实施方式
根据本发明，芯片组至少包含存储器和计算模块CM。在制造芯片组期间，存储器接收唯一的标识号码(Sd)。该标识号码可为安全的或不安全的。
芯片组的计算模块CM包含至少一种加密算法。根据优选实施例，该算法是专用的。但是，也可使用非常公知的加密算法，诸如3DES、AES、RSA。图1中，通过三个算法GCA1、GCA2和GCA3示出计算模块。
在制造芯片组之后，通常通过除了制造商之外的另一个机构将其个性化。在个性化期间，芯片组接收分段密钥SK。其可进一步接收共用密钥GK或共用加密算法选择器GCAS中的至少一个。由此，芯片组包括至少唯一的标识号码，该标识号码可用作种子以及分段密钥、共用密钥和共用加密算法选择器当中的至少一个元素。
唯一的标识号码、分段密钥、共用密钥和共用加密算法选择器当中的至少两个元素可被发送到加密模块CM。如果共用加密算法选择器不被发送到加密模块，则使用默认算法。唯一的标识号码可用作种子，同时其他元素中的一个被发送到计算模块。包含在加密模块中的算法还可用于产生临时密钥SKtemp。
通常，芯片组制造商知道种子或唯一的标识号码。STB制造商知道分段密钥，安全提供者知道包含在计算模块中的加密算法。由此，制造商和个性化机构都不知道所有秘密。
从上文可见，需要几条信息用于形成临时密钥。这几条消息分散到几个机构，即制造商、负责个性化的机构和安全提供者。恶意的人可能很难将其聚集在一起。这很大程度上保证了装置安全性不受欺骗性行为以及错误影响。
根据具体实施例，只要还没有收到激活消息，芯片组的强制性特征就是未激活的。处理激活消息需要使用如上所述形成的临时密钥SKtemp。诸如在管理中心形成激活消息，且该激活消息用于特定芯片组。可加密或不加密该消息。该激活消息与消息识别码相关，通过使用对于管理中心公知的临时密钥计算所述码。通过临时密钥计算消息识别码可以是使用消息识别码和临时密钥加密或者任何其他的适当操作。当芯片组接收消息时，如果需要的话，对其进行处理以将其解密，且取回消息识别码。该消息可包含至少两部分。一部分涉及如果达到某些条件则必须执行的操作。另一部分包含在执行操作之前必须达到的条件AC。该消息还可包含其他可选部分。激活条件的一个实例表明检验临时密钥SKtemp是否已经存在于芯片组中。如果临时密钥已经存在于芯片组中则不存储分段密钥SK。
使用临时密钥SKtemp计算消息识别码。在计算模块中处理该消息识别码从而以可用形式获得消息识别码并检验消息的可靠性。如果消息是可靠的，则芯片组检验是否达到消息中包含的条件AC。如果达到了，则执行包含在消息中且与条件列表相关的操作。根据特定实施例，第一种功能是激活芯片组的强制性功能且使其可使用。在使用一次之后将临时密钥SKtemp删除。
消息可不包含条件。这种情况下，仅消息识别的结果确定是否激活该功能。如果识别失败了或没有达到条件，则不激活相应功能。根据特定执行方式可能出现其他结果。
在使用芯片组期间，可以向该芯片组提供附加功能F1、F2、F3。如前所述，将消息发送到芯片组，使用临时密钥SKtemp计算消息识别码。该消息还至少包含一项操作和条件AC的列表。消息识别码用于检验所述消息的可靠性。也检验该条件，且如果达到了该条件，则执行操作。操作可以例如是激活芯片组的新功能。
如果没达到条件，则至少不激活新功能。也可实现其他结果。例如，如果没达到某些条件，则芯片组的全部或部分功能可能被去激活。
可以通过一组条件发送一条消息用于将被激活的每个新功能。在单个消息中也可包含不同组条件，且不同组条件可与相同操作或者不同操作相关。
根据本发明，不仅在制造芯片组时，也在稍后的定制过程中，可以以安全方式引入密钥。由于测试可执行两次且由不同机构执行，因此提供了较大的灵活性以及较大的安全性。
在本发明的芯片组中，可以改变芯片组密钥。由此，如果危及了密钥，则在改变了密钥之后仍可使用芯片组。
根据本发明的方法，安全提供者可完全控制该过程且能够特别确定芯片组结构与所需特征对应。这提供了抵抗错误以及欺骗操作的较高的安全性。
可以提供一种芯片组，其中只要还没有接收到可靠的激活消息强制性功能就是未激活的。这种可靠消息通过与安全提供者连接的管理中心生成并发送。由此，芯片组在制造阶段以及激活阶段必须与需求对应。由于通常通过不同机构执行制造和激活，因此加强了安全性。

Claims (11)

1.一种用于激活芯片组功能的方法，该芯片组包括至少一个存储器和负责加密操作的计算模块，该存储器至少包含种子，该计算模块包含至少一种加密算法，该方法包括步骤：
-接收分段密钥(SK)、共用密钥(GK)和共用加密算法选择器(GCAS)中的至少一个；
-将从由种子、所接收的分段密钥(SK)、共用密钥(GK)和共用加密算法选择器(GCAS)构成的组中选择的至少两项发送至计算模块，所述种子、所述所接收的分段密钥、所述共用密钥和所述共用加密算法选择器通过至少两个不同机构提供；
-通过使用计算模块的所述至少一种加密算法中的一种和所述至少两项，在计算模块中产生临时密钥(SKtemp)；
-通过计算模块接收激活消息；
-通过计算模块(CM)接收所述消息的识别码，所述消息的识别码(MAC)使用临时密钥(SKtemp)来计算；
-使用消息的识别码(MAC)和临时密钥(SKtemp)验证所接收的消息的可靠性；
-如果所接收的消息是可靠的则激活芯片组的相应功能(F1，F2，F3)；
-如果所接收的消息是不可靠的则拒绝激活芯片组的所述相应功能。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于激活消息还包括至少一个激活条件(AC)，该方法还包括步骤：
-检验是否达到所述消息中包含的至少一个激活条件；
-如果达到至少一个激活条件，则激活芯片组的所述相应功能(F1，F2，F3)；
-如果没达到所述激活条件的至少一个，则拒绝激活芯片组的所述相应功能。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于激活条件(AC)包括检验临时密钥(SKtemp)是否已经存在于芯片组中，并且如果临时密钥已经存在于芯片组中，则不存储分段密钥(SK)。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于当制造芯片组时引入种子(Sd)。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于在个性化芯片组的步骤期间引入分段密钥(SK)。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于包含在计算模块中的所述加密算法的至少一种是专用算法。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于计算模块(CM)包括若干种算法，并且芯片组接收表示应使用哪种算法产生临时密钥(Sktemp)的指令。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于直到接收和处理了激活消息为止，芯片组的至少一种功能是未激活的。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于临时密钥(SKtemp)在其被使用一次之后被删除。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于激活消息是加密的。
11.一种用于激活芯片组功能的装置，该装置包括至少一个存储器和负责加密操作的计算模块，该存储器至少包含种子，该计算模块包含至少一种加密算法，该装置还包括：
-用于接收分段密钥(SK)、共用密钥(GK)和共用加密算法选择器(GCAS)中的至少一个的装置；
-用于将从由种子、所接收的分段密钥(SK)、共用密钥(GK)和共用加密算法选择器(GCAS)构成的组中选择的至少两项发送至计算模块的装置，所述种子、所述所接收的分段密钥、所述共用密钥和所述共用加密算法选择器通过至少两个不同机构提供；
-用于通过使用计算模块的所述至少一种加密算法中的一种和所述至少两项，在计算模块中产生临时密钥(SKtemp)的装置；
-用于通过计算模块接收激活消息的装置；
-用于通过计算模块(CM)接收所述消息的识别码的装置，所述消息的识别码(MAC)使用临时密钥(SKtemp)来计算；
-用于使用消息的识别码(MAC)和临时密钥(SKtemp)验证所接收的消息的可靠性的装置；
-用于如果所接收的消息是可靠的则激活芯片组相应功能(F1，F2，F3)的装置；和
-用于如果所接收的消息是不可靠的则拒绝激活芯片组的所述相应功能的装置。
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