CN1222855C - 用于保证数字数据分配和回放安全的系统 - Google Patents

Abstract

一种用于保证分配和存取数字数据安全的方法和系统，包括提供多个系统组件；使多个唯一的标识符与系统的不同元件关联；并且根据唯一的标识符之间的对应通过系统控制数字数据的存取。

Description

用于保证数字数据分配和回放安全的系统

技术领域

本发明涉及用于数据的成批生产和分配系统，数据可以是加密或者没有加密，而且能够通过使用数字介质的机器解密和回放。更具体的，本发明涉及数字回放装置和具有嵌入式标识符的储存介质，其中，标识符提供拷贝和回放控制。

背景技术

数字数据非常方便，并且很适合分配和拷贝，且没有质量损坏。但是，这些重要的特点对于拥有数字数据的人来说也是个威胁。在一些商业活动中，对有价值数据的复制和回放有必要严格控制。例如，数据库、画像、音乐和私人信息都是有很高价值的数字物品，对于拥有者来说可能希望限制选用这些物品。

数字介质的分配长期以来存在对安全的考虑，并且数字内容的盗版行为是一个重要的问题。软件、音频和视频内容被盗并且非法出售已习以为常。虽然这些盘上的信息可以加密，但是数据的专门加密和解密通常由于经济原因是不切实际的。并且解密密钥的分配对于庞大的市场通常由于逻辑的原因是不切实际的。

现有技术中许多加密技术是众所周知的，但这些加密技术有局限性。例如，用于使数字信息不可读的、没有首先用密钥解密信息的加密技术是众所周知的。一般的技术不是采用相同的密钥解密并加密，就是采用用一把密钥加密，用第二把密钥解密。如果没有加密者和解密者了解其他密钥是什麽的情况下这样做是可能的。不管加密技术如何，保持密钥本身的安全如同它的分配一样是有待解决的问题。

分配数字数据，例如音频、视频或数字电影给大量的接受者，同时对内容保持严格控制并存取内容是很有用的。这样做减少了对数据内容所有者的经济损失。这样做的困难可以分为介质控制、拷贝控制和回放控制。很显然，这些问题相互关联。

例如，1998年4月28日授权予0′Conner等人的美国专利US5,745,568、标题“用机器保护用于信息检索的CD-ROM数据的方法”，公布了一种用特定的计算机系统保护用于信息检索的CD-ROM数据的方法。用硬件标识符作为加密密钥加密数据。该标识符与回放硬件有关，并且用作通过硬件加密回放的数据。

该技术用于大量分配的数据有几个缺点。如果选用用于所有场合的普通加密密钥，则使用不能限制在硬件的子装置中。如果每个数据事件使用唯一的加密密钥，那么用于每个硬件回放装置(或具有普通标示符的硬件组)的数据必须执行单独的加密步骤。这种加密是冗长的和昂贵的；而且，硬件标识符在数据加密点的管理还是个问题，并且是个安全隐患。第二，这种技术不能阻止未授权的拷贝和信息回放。因此，两台具有普通标识符的回放装置，其无所顾忌的拥有者会在两台机器间拷贝数据和回放数据，但只为这些数据付一次钱。

而且，一旦泄密，硬件密钥对于有未来数据储存装置的未来开发者来说是开放的。只有彻底地改变硬件标识符安全才能得以重建。

Ha等人在1999年9月10日提交的美国申请系列号09/393,527中描述一种方法，用于控制批量生产的介质(用于激光唱片的可编程只读存储器或CD-ROM)上的数据组的拷贝，通过利用软件和修改的盘标识符在计算机中鉴别转移的程序，从而允许程序由计算机操作。该技术本身不能阻止拷贝，而是通过利用不能正常地从盘到盘拷贝的盘标识符禁止拷贝的软件在计算机上连续安装。

而且，本发明的使用对于要求广泛的分配和严格的控制拷贝使用和回放的应用有些困难。对于非常有价值的数据，软件标识符的措施带来了安全上的冒险。如果介质和数据标识符被非法得到，对数据就没有进一步的保护措施。虽然拷贝可能不安装在计算机上，但在一些未授权的犯罪地点可以有限次地回放。在一些场合，这不是问题，但在其他场合(例如如果数据提供给公众使用或观看)这是一个严重的问题。虽然特殊制造的机器适用于拷贝，一点一点地，一个CD-ROM到另一个CD-ROM可能胜过通过从一个盘到另一个盘的盘标识符，其结果是糟糕的质量而且可供使用的工业设备不支持它。

而且，该技术不能提供对回放装置的控制。对特殊组的回放机器限制使用数据进一步增强安全性是理想的。最后，该技术没有为数据加密和其后的解密提供一种方便易行的方法。因此，那些非法得到数据标识符并且创造或修改他们的回放装置的人可以无限次地得到数据并且回放。

有许多已知技术用于通过不安全的途径安全分配计算机软件。通常，这些技术要求原数据的加密和使用不同的公众/私人密钥技术用于解密。例如，1999年9月21日授权予Arnold等人的美国专利US5,956,408，题目“用于安全分配数据的装置和方法”中描述了秘密的加密软件，分配软件，然后使用相应的公用密钥在安全的区域在目标计算机范围内解密。

同样的，用于联系数据与特殊设备和地址的技术是已知的，例如，欧洲专利号EP0179612B1，1991年8月7日授权给Horn，题目为“用于直播卫星网络的密码系统”。该系统典型的要求标识符本地知识，其中，该标识符被加密以在一些场合提供接受者密钥。这些方法不提供如在此描述的源介质或数据的校验(虽然内容的准确可以通过已知的确认技术来校验)或部分密钥。注意本专利不描述或要求数据确认技术。该技术可以用于除了在此描述的以外，又提供安全的另一水准和数据整体性的保证。

因此有必要提供一种改进的数字数据分配方法，以避免上述已有技术中数字数据内容的安全和回放控制等问题。

发明内容

本发明的保证数字数据的分配和使用安全的方法和系统可满足这些要求，该系统包括许多系统组件；该方法使系统的不同组件与多个唯一的标识符相关，并根据唯一标识符之间的一致性，由系统控制对数字数据的存取。根据本发明另一方面，这些标识符可以通过用具有普通密钥加密数据但用嵌入在介质、回放装置、和任何其他有关的系统组件中的多部分密钥解密数据补充加密/解密能力。当介质放置在回放装置中，设备将选用介质，数据和回放标识符，只有当标识符一致时，才能继续进行回放。如果所有的多部分密钥都正确，解密和回放才能进行。

本发明的优点是提供以安全和经济的方式保证大批生产的数字数据的安全分配装置。当回放可以非常好地控制时，可以很容易地使用低成本的数据复制。这种方法也可防止偷窃行为和非法回放。

根据本发明，提供一种确保分配和存取数字数据的系统，包括：

储存在数据存储介质上并且有唯一的数据标识符嵌入其中的数字数据，所述数字数据被加密；

能够存取存储在数据存储介质上的数据并有唯一的电子可存取装置标识符的装置，并且，

所述装置包括响应于唯一的数据和装置标识符之间的对应的器件，用于通过装置控制存储在介质上的数据的存取；

以及利用唯一的标识符解密数据的装置。

附图说明

图1是一方框图显示根据本发明用于保证对数字数据的分配和存取的常规系统。

图2是一方框图，使用胶片，光盘和没有加密的数字投影机说明本发明的一个系统实施例。

图3是一方框图，显示本发明的标识符和加密的一个系统的实施例。

具体实施方式

与有价值的数字数据的分配和使用有关上述问题可以通过利用标识符和加密而控制数字数据的存取、复制和回放来克服。参考图1，一个用于数字数据分配的12的常规系统10包括一个分配器14，一个分配介质16和一个数据应用装置18。许多唯一的标识符与系统相应的许多系统组件相关。例如，如果介质是物理介质，例如光盘，在介质上唯一的介质标识符20将被携带。以唯一的数据标识符22被嵌入数字数据内，而且唯一的设备标识符24与数据应用装置相关。这些唯一的标识符用于按如下所述的方式控制数据的存取。可利用加密进一步增强系统的安全性。根据本发明的一个实施例，标识符通过传递确认程序或从介质到回放装置的指令来确认。

在一个介质是只读介质、例如载有数字数据的压缩光盘、而且制造许多盘拷贝的实施例中的系统操作如下。数字数据写入或固定在只读介质上。唯一的介质标识符介质可以是子代码或其它唯一指定该介质的固定标识符，而且当介质内容被拷贝时，它通常不被拷贝。然后，使用任何已知的数据嵌入方法将唯一的数据标识符嵌入到数字数据中，并将包含嵌入标识符的数据写入每张光盘中。只有介质的制造商才了解介质标识符，同时只有数据的拥有者才能了解数据标识符。

然后光盘送达购买者，购买者可以拥有许多回放装置。每个回放装置中有一个唯一的回放装置标识符(回放装置标识符对于可能有几台回放装置的拥有者来说是唯一的，每个回放装置包含拥有者的唯一装置标识符)。该标识符只有回放装置的拥有者知道，或者，由于该标识符可以隐匿在设备的硬件中，对拥有者来说是很清楚的。因为回放装置很可能移动，售出或交换，所以标识符可以修改(有些困难)、且不能直接硬连接到组件中并不可改变是最理想的。

然后购买者把介质插入回放装置中进行数据检索、存取或显示。回放装置选用介质和标识符。回放装置首先以预定方式建立相应的介质、数据和回放的标识符、然后进行回放数据。注意增强安全性，唯一的标识符应该在某些方式上相符但不相同。如果介质、数据和装置的标识符不与预定的方式相符，回放装置将没有能力正确地读出和输出数据。

该技术避免了单独随数据传递标识符给拥有者的要求。确实，拥有者不必了解数据标识符及其结构，因此增强了安全性。如果产生载有数据拷贝的介质(没有介质标识符拷贝)，则数据不能回放。而且，如果非法获得数据或介质标识符，而回放装置没有使用相应的设备标识符，系统会保持其安全性。如果所有的标识符和硬件回放装置都遭到损害，需要通过改变附加在新数据或介质上的标识符重建未来的安全。

作为前述的一个例子，图2表示系统40，其中，用计算机46经44对数字化的胶片42扫描，用盘记录器48写入光盘50。嵌入数字内容内部的是编码的数据标识符，该数据标识符可以在不伤害数据的整体性的情况下提取出来。储存在光盘次级编码中的是介质标识符。然后盘及其内容通过分配通道52送达拥有数字投影仪或其它回放设备购买者。在投影仪内部设有装置标识符。投影仪有能力读出所有三个标识符，确定它们是否匹配，如果匹配则使用和回放数据，如果不匹配则返回相应的错误。一致性的确定是每个系统的优选内容。

作为一致性的一个简单例子，每个标识符可以是相同的任意字母数字混排的字符串。回放装置仅仅需要进行比较看它们是否相同。上述需要注意的是，该技术不能提供更好的安全性。只有得到一个标识符，其余的才能找到。一个更复杂的方法是标识符中的两个是非常大的素数。第三个数是前两个的乘积。回放装置必须把两个素数乘在一起，得到它们的乘积与第三个数匹配。(因式分解大数很困难。因此，这种方法大大增加了保密程度。而且，该方法可以通过使用更大的素数很容易地得到扩展)。在这种情况下，如果得到两个标识符，就可以找到第三个。还有另一个方法是合并一个表格作为标识符之一(或者，如下所述，一个转换指令的组成部分)，第二个数是项目数目，而第三个是表项目。回放装置进行查找和试验是否数字对应。而这种方法保密性差，但对于维持大量的客户还是很实际的方法。

适用于发明的其他例子包括音乐，多媒体文献和类似的事物。存储设备可以包括光盘(CD-ROMS，DVD等)也可以是磁带，磁盘或其他磁介质。分配可包括介质的实际装运或，利用例如无线电通讯、卫星、区域网络、合作网络、陆上线路、因特网等广播机构的分配。存取设备包括传统的计算机、CD机、DVD机和数字投影仪等。注意如果用电子分配，适用于介质的标识符可能不可用，并且系统将仅依靠剩余的数据和设备标识符。这对于读/写介质也是一个问题，其中，标识符不能方便地设置。一些介质可以利用不经受拷贝的介质标识符，而其他的介质不可以。使用这些介质的扩展取决于整个系统所需的属性。

在进一步的执行中，数字数据可以包括用于配合标识符的指令或转移的程序56(图2)。这些指令由使用设备执行，然后提供附加安全层，其中如果一套特定的标识符，介质和回放装置遭到泄密，指令可以改变以防止使用泄密的设备。而且，可以利用指令本身提供或防止与现有的数据标准的兼容性。例如，经过验证的数据格式的标识符(例如标题或文件名)可以被抑制，或隐藏，以使只有转移的程序才能识别它们。另外，程序可以被指示直接使用到数据。注意这并不禁止拷贝介质，只是通过转移的程序进行回放。如果不依赖于转移的程序的存取装置创造出来或忽略标识符，如果数据以一种可识别的格式储存，则存取装置可以使用数据。另外，如果生成介质的物理复制品(包括标识符)，转移程序将不能将该介质检测为复制品。

因此，系统的安全可以得到增强，通过使用概念上与上述的多重标识符相似的由多部分组成的解密密钥的解密技术。确实，密钥作为标识符可以是相同的信息，但也不是必须相同。注意，将需以相同数据写到每张光盘上的数字数据与介质一起有效的制作是很重要的。

当还使用加密技术时，图3图示说明系统60的操作。首先，选择一个加密密钥组62，以便一个或多个互补的解密密钥可以存在，每个加密密钥可以分成许多部分或标示符。加密机66使用加密密钥68加密数字数据64，生成一个具有称为数据密钥72的嵌入式标识符(或局部的解密密钥)的加密数据文件70。然后将加密的数据70写入或者固定到数据被分配的介质74的所有拷贝中，在数据分布其上的介质74的每个拷贝上写入一个标识符，标识符包括解密密钥(介质密钥)76的一部分。另一部分可以编成密码进入介质(介质密钥)的76，而第三个(回放密钥)78固定在回放装置80中，或者制作或者安装。每套密钥都与一个客户联系在一起。然后经数据分配52到达客户。介质74由客户插入回放装置80。回放装置选用部分密钥，组合它们、解密数据并进行播放。

注意描述的系统实际上可以包括更多(或更少)的部分密钥。在有安全要求的系统中每个组件可以与部分密钥相关，只要通信装置把部分密钥的信息传递到回放装置。选用回放装置组合所有相关的密钥强制对数据进行安全存取。例如，播放人员可由标识符提供，标识符必须进入系统。标识符要用其他元件的标识符评价，只有标识符相匹配回放才能继续。另外，可以使用较少的密钥部分或标识符从而简化了系统，但也减少了安全性。为了更安全，密钥和标识符本身可以隐藏在数据介质或回放装置中，通过进一步加密它们，在其它数据元素中分配它们，并把它们分成几部分存储在多个地方等。

与各种系统组件相联系的标识符可以编译更多的信息而不是简单地使用部分解密密钥和附加的信息进一步限定数据的使用。例如，可以编码截止和起始的日期以便回放装置在某个日期过去之前或之后没有能力读取或解密日期。其他的限制也可以编码，例如播放的次数等。

此外，与标识符的情况一样，通过在数字数据中的一个转移程序或指令82(图3)附加的安全措施可以结合起来进入系统，其中，数字数据通过回放装置使用和执行。这就允许对安全管理进行进一步的改变，并且通过保持确认机构与实际的回访硬件分离增加安全性。是否指令实际上包括在数字数据本身还是简单的单独的驻留在介质中是一个优选的问题。将指令隐藏在数据中或进行加密，可改进安全性，但会限制指令的范围。

多部分密钥或标识符的使用减少了数据泄密的风险。如果任何一个标识符或密钥被盗，系统仍然不支持回放。只有在回放装置和相应的数据储存介质被盗的情况下，数据回才会泄密。在这种情况下，本发明也支持进一步的安全措施，数据储存设备制造商可以简单地停止生产具有与被盗的回放装置相匹配的部分密钥的储存介质。因此，未来的介质不会被泄密。可以使用替换的密钥部分，转移程序不工作，也就是说，转移程序可以被指示忽视某个泄密的数据密钥。

这种方法的优点是有价值的、有版权的数据的广泛分配可以实现，同时减少了数据被非法使用的风险。正如所述，该技术可以通过禁止存取内容而防止使用常规设备进行数据回放。通过要求识别介质和不容易从一个介质转移到另一个介质的标识符而避免考贝介质。通过要求匹配的数据、介质和回放装置标识符而对存取建立控制。

通过加密建立数据安全性。使用普通的加密密钥可以获得高的制造效率。把密钥分成多个部分，每部分嵌入进一个不同的装置(例如，介质本身和回放装置)而建立解密密钥安全。

通过使用转移程序和指令来保持附加安全性，转移程序或指令在硬件装置本身中减少确认机制的有效性。这也给应用和未来的扩展或修改提供了附加的灵活性。

因此，大的数字数据文件可以低成本写入介质中并且安全的分配。如果介质被盗，它既不能使用也不能进行任何介质的非法拷贝。如果回放装置被盗，它只能使用特殊的介质，而介质除了合法的拥有者外是得不到的。如果介质和回放装置都被盗。它们只能在一起使用。在这种情况下，选择不同的数据密钥或者改变标识符以确保未来数据内容的安全。

还有可供选择的基本方法。例如，装置标识符不需要必须嵌入回放装置而是由回放装置的拥有者控制的中央计算机，或介质的制造商通过网络分配它。通过英特网分配也是可行的。在回放装置内部的控制机构或转移的程序可以依靠或基于外部因素定时、并允许更精细的数据回放控制。因此该技术不仅可以用于防止盗版行为，而且可用于控制和强制合法使用。

Claims (14)

1.一种确保分配和存取数字数据的系统，包括：

储存在数据存储介质上并且有唯一的数据标识符嵌入其中的数字数据，所述数字数据被加密；

能够存取存储在数据存储介质上的数据并有唯一的电子可存取装置标识符的装置，并且，

所述装置包括响应于唯一的数据和装置标识符之间的对应的器件，用于通过装置控制存储在介质上的数据的存取；

以及利用唯一的标识符解密数据的装置。

2.根据权利要求1的系统，还包括用于关联存取数字数据的指令与数字数据的装置，和在系统组件中使用这些指令存取数字数据的装置。

3.根据权利要求1的系统，其中，所述对应是标识符相同。

4.根据权利要求1的系统，其中，所述对应是至少两个标识符是素数并且第三个标识符是所述至少两个素数的乘积。

5.根据权利要求1的系统，其中，所述对应是标识符之一是一查阅表，标识符之一是查阅表中的项目，第三个标识符是查阅表中项目的位置。

6.根据权利要求1的系统，还包括用于从远程位置检索装置标识符的器件。

7.根据权利要求6的系统，其中，所述远程位置是一个通过通信网络可访问的服务器。

8.根据权利要求7的系统，其中，所述通信网络是因特网。

9根据权利要求7的系统，其中，所述通信网络是局域网。

10.据权利要求7的系统，其中，所述通信网络是通过电信基础结构可访问的合作网络。

11.根据权利要求1的系统，其中，数据用加密密钥加密，并且在所述装置中还包括用唯一的标识符的组合作为解密密钥来解密数据的器件。

12.根据权利要求11的系统，其中，加密密钥是用于储存在相应多个介质中的大量数据拷贝的普通密钥，并且其中对于普通加密密钥存在多重的解密密钥，其中，唯一的标识符由使用可转换的算法的解密密钥组成。

13.根据权利要求1的系统，其中，数据存储介质包括记录在介质上的唯一的介质标识符，以及其中，响应于在唯一的数据和装置标识符之间的对应的所述器件也响应于与唯一的介质标识符的对应，以便通过所述装置控制对储存在介质上的数据进行存取。

14.根据权利要求1的系统，其中，所述数据存储介质是光盘。

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