CN1267856A - 数字数据文件加密装置和方法以及加密程序的记录介质 - Google Patents

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Abstract

一种数字数据文件加密装置和方法。其中接收和存储被加密为较高密级的数字数据和密钥。根据该密钥对所存储的加密数字数据进行解密,并以预定的单位将其存储到缓存器中。来自该缓存器的输出数字数据被再加密为较低密级,并被下载到数字数据播放器上或数据存储介质中。因此,其能够在不增加成本的情况下防止在通过计算机通信网络将数字音频或视频文件传送给个人电脑进而下载到数字数据播放器时该数字文件非法流出计算机通信网络。

Description

数字数据文件加密装置和方法以及加密程序的记录介质
本发明一般涉及防止通过诸如因特网等计算机通信网络进行传输的程序被非法下载的技术，具体涉及数字数据文件加密装置和方法以及用于在其上记录数字数据文件加密程序的记录介质，其中在数字音频数据(如MP3、VQF和AAC等类型)或数字视频数据(如MPEG和JPEG等类型)通过计算机通信网络被传送给个人电脑，进而下载到数字数据播放器(如MP3播放器)的同时能够防止数字数据文件非法流出计算机通信网络(如因特网)，从而能够防止数字数据播放器的成本因进行高强度加密而增加。
通常，数字数据播放器是一种采用了MPEG Layer3中所规定的音频数据压缩编码技术，从而能够便捷地从计算机通信网络下载并重放所需数据的新概念型、便携式数字设备。具体地说，由于其是以数字数据的形式来存储文件的，所以数字数据播放器很少会出现故障且其音质极佳。另外，由于数字数据播放器体积很小且重量很轻，使其具有很高的便携性，以致于用户即使在体育锻炼的过程中也可将其带在身上听音乐。因此，本产品作为便携磁带式录音机以及光盘(CD)随身听的替代产品正越来越受到业界的瞩目。
参照图1，其所示为数字数据播放器以及其相关外设(如服务器，个人电脑终端以及数据存储介质)的常规配置。图中，图注10表示数字数据服务器，在进行用户注册时其为个人电脑20指定标识(ID)号码和口令(PWD)并同时将软件形式的数字数据播放器22传送给个人电脑20。一接收到来自用户的文件提供请求，数字数据服务器10便根据用户所输入的ID号和口令识别该用户的身份并根据识别结果将加密数字数据文件提供给该用户。个人电脑20将由数字数据服务器10所提供的该数字数据文件存储到其硬盘21上，并通过所下载的软件播放器22对其进行解密，以重放解密所得的未经处理的数字数据文件或将其下载到数字数据播放器30上。数字数据播放器30从个人电脑20下载未经处理的数字数据文件并将其存储在存储单元40中以对其进行重放。存储单元40从数字数据播放器30下载未经处理的数字数据文件，并将其存储在其内部存储器42中以在执行所需读取操作时进行输出。
接下来将对具有上述结构的常规配置下的数字数据文件下载操作进行说明。
为了合法地从数字数据服务器10接收所需的数字数据文件，用户必须向数字数据文件提供者进行注册。为了进行用户注册，用户将由数字数据文件提供者指定一个ID号和口令。随后，用户通过通信网络从数字数据服务器10下载软件形式的数字数据播放器22，并将所下载的数字数据软件播放器22安装到个人电脑20上。
随后，为了通过个人电脑20和通信网络从数字数据服务器10下载所需的数字数据文件，用户通过个人电脑20和通信网络将其ID号和口令传送给数字数据服务器10。数字数据服务器10根据所传送来的ID号和口令识别用户的身份并根据识别结果将所需的数字数据文件提供给该用户。其中数字数据服务器10以用户的ID号作为密钥对该数字数据文件进行加密，并将加密数字数据文件传送给个人电脑20。
个人电脑20将从数字数据服务器10传送来的数字数据文件存储在硬盘21上。随后，一接收到来自用户的重放请求，个人电脑20便通过数字数据软件播放器22对所存储的数字数据文件进行解密并重放。其结果是，用户能够通过个人电脑20欣赏所喜欢的音乐。
另一方面，如果用户想要利用便携式数字数据播放器30欣赏数字数据文件形式的音乐，则个人电脑20将利用数字数据软件播放器22对通过通信网络下载并存储于硬盘21上的该数字数据文件进行解密，并通过其下载单元23和通信网络将解密所得的数字数据文件传送给数字数据播放器30。
随后，数字数据播放器30将沿上述路径发送来的数字数据文件存储在存储单元40的存储器42(其被制成可拆卸存储器卡的形式)中。如果用户请求数字数据播放器30重放存储于存储器42中的数字数据文件，则数字数据播放器30将从存储器42中读出所存储的数字数据文件并通过其中的译码器32对其进行重放。其结果是，用户无论身在何处均能够通过数字数据播放器30欣赏其所喜欢的音乐，同时还能以多种方式来利用所下载的数据，比如在数字数据播放器中所安装的显示器上(未示出)显示字符信息和图象信息。
然而，因为其是在未经处理的情况下从个人电脑下载到数字数据播放器上的，所以如上所述的常规数字数据文件加密配置的缺点在于：从数字数据服务器上所下载的数字数据文件可能会非法流出通信网络。数字数据文件诸如此类的非法流出将会使音乐版权所有者和音乐版权合作者(copyright associates)(比如负责音乐制作、复制和分销的音乐制作人和策划人)的版权权益得不到保护。为了解决上述问题，可以在利用常规的高强度加密方法来对数字数据文件进行高强度加密后再将其传送给数字数据播放器。而这样做，相应地需要数字数据播放器具有高强度解密功能，由此将使其成本大为增加。
因此，本发明的初衷便在于解决上述问题，其一个目的是提供一种加密系统，其中在不增加成本的情况下能够防止从服务器下载的数字数据文件(如MP3)在被解密和下载到数字数据播放器上的过程中出现非法流出的现象。
根据本发明的一个方面，其提供了一种数字数据文件加密装置，其包括：存储装置，用于接收并存储被加密为较高密级的数字数据和密钥；解密装置，用于根据该密钥对存储在存储装置中的加密数字数据进行解密；缓存器，用于将来自解密装置的输出数字数据以预定单位存储；以及加密/下载装置，用于将来自缓存器的输出数字数据再加密为较低密级，并将再加密所得的数字数据下载到数字数据播放器上或数据存储介质中。
根据本发明的另一个方面，其提供了一种用于对数字数据文件进行加密的方法，包括：第一步骤，用于接收及存储被加密为较高密级的数字数据和密钥；第二步骤，根据该密钥对所存储的加密数字数据进行解密；第三步骤，以预定单位将解密数字数据存储在缓存器中，将来自缓存器的输出数字数据再加密为较低密级，并将再加密所得的数字数据下载到数字数据播放器上或数据存储介质中。
第三步骤优选地可以包括根据数字数据文件的容量可变地设置缓存器的有效容量以将解密数字数据文件存储在缓存器中的步骤。
另外，第三步骤优选地还可以包括以预定的间隔在解密所得的数字数据中设置加密区，以对解密数字数据进行再加密的步骤。
另选地，第三步骤还可以包括对所有解密数字数据进行低强度加密，并以预定的间隔在低强度加密数字数据中设置高强度加密区域以对解密数字数据进行再加密的步骤。
根据本发明的再一个方面，其提供了一种用于在其上记录数字数据文件加密程序的记录介质，其被设计成接收并存储被加密为较高密级的数字数据以及一个密钥，根据该密钥对所存储的加密数字数据进行解密，并以预定的单位将解密所得的数字数据存储在缓存器中，将来自缓存器的输出数字数据再加密为较低密级，并将再加密所得的数字数据下载到数字数据播放器上或数据存储介质中。
根据本发明的再一个方面，其提供了一种数字数据文件加密装置，其包括：存储装置，用于接收并存储来自多个服务器的被加密为较高密级的数字数据和多个密钥；多个解密装置，其分别用于根据相应的一个密钥对存储于存储装置中的加密数字数据的相应一个进行解密；缓存器，其用于以预定单位存储来自多个解密装置的输出数字数据中被选中的一个；以及加密/下载装置，其用于将来自缓存器的输出数字数据再加密为较低密级，并将再加密所得的数字数据下载到数字数据播放器上或数据存储介质中。
根据本发明的另一个方面，其提供了一种用于对数字数据文件进行加密的方法，其包括如下步骤：第一步骤，接收来自多个服务器的被加密为较高密级的数字数据和多个密钥，并将所接收到的数字数据和密钥存储在记录介质上；第二步骤，根据各密钥中相应的一个对存储于记录介质上的加密数字数据中对应的一个进行解密；以及第三步骤，以预定的单位将解密数字数据中被选中的一个存储在缓存器中，而将来自缓存器的输出数字数据再加密为较低密级，并将再加密所得的数字数据下载到数字数据播放器上或数据存储介质中。
根据本发明的再一个方面，其提供了一种用于在其上记录数字数据文件加密程序的记录介质，其被设计成接收来自多个服务器的被加密为较高密级的数字数据和多个密钥，将所接收到的数字数据和密钥存储到存储装置中，并根据各密钥中对应的一个对存储于存储装置中的加密数字数据中对应的一个进行解密，以预定的单位将解密所得的数字数据中被选中的一个存储在缓存器中，将来自缓存器的输出数字数据再加密为较低密级并将再加密所得的数字数据下载到数字数据播放器上或数据存储介质中。
从接下来参照附图所进行的详细说明中将对本发明的上述目的、特性和优点有更清楚的理解，其中：
图1所示为数字数据播放器及其相关外设的常规配置的方框图；
图2所示为根据本发明的数字数据文件加密装置的一种实施例的方框图；
图3a到3e所示为用于例示根据本发明的文件加密方式的多个实例的示意图；
图4所示为用于例示根据本发明的数字数据文件加密方法的流程图；
图5所示为根据本发明的数字数据文件加密装置的另选实施例的方框图。
参照图2，其所示为根据本发明的数字数据文件加密装置的一种实施例的方框图。接下来将参照图2到4对根据本发明的数字数据文件加密装置的操作进行说明。
首先，用户必须向一个数字数据文件提供者进行注册以从数字数据服务器110合法地接收所需的数字数据文件。为了进行用户注册，将由数字数据文件提供者为用户指定一个ID号和口令。随后，用户便通过通信网络下载软件形式的数字数据播放器122，并将所下载的数字数据播放器122安装到个人电脑120中。
此后，用户通过个人电脑120和通信网络将其ID号和口令传送给数字数据服务器110，以通过个人电脑120和通信网络从数字数据服务器110下载所需的数字数据文件。数字数据服务器110根据所传送来的ID号和口令识别用户的身份，并根据识别结果将所需的数字数据文件传送给用户。其中数字数据服务器110根据预定的密钥对该数字数据文件进行加密，并将加密所得的数字数据文件传送给个人电脑120。
个人电脑120将从数字数据服务器110传送来的数字数据文件存储在其硬盘121中。随后，一接收到来自用户的重放请求，个人电脑120便通过数字数据软件播放器122对所存储的数字数据文件进行解密和重放。其结果是，用户能够通过个人电脑120欣赏其所喜欢的音乐。
另一方面，当用户想要利用数字数据播放器130欣赏数字数据文件形式的音乐时，个人电脑120将不得不将所需数字数据文件下载到数字数据播放器130中。此时，如果所要下载到数字数据播放器130上的数字数据文件经过了高强度加密，则数字数据播放器130中也必须执行相应的高强度解密功能，从而使其成本大为增加。或者，如果是在已解密或未经处理的条件下下载数字数据，则其将很易于被非法盗取。为了克服上述问题，本加密装置将以如下方式来加密和下载数字数据文件。
在个人电脑120中，来自硬盘121的加密数据文件由密码解密器123解密后暂时存储在缓存器124中，并被传送给加密/下载单元125。很明显，沿同一路径可以将多种不同类型的数据文件传送给加密/下载单元125。同时，将确定是否必须对给定数据文件进行版权保护。如果判定应保护所给定数据文件的版权权益，则将根据给定文件的大小(容量)适当地改变缓存器124的大小。与此相反，当不需要保护给定数据文件的版权权益时，将直接将其下载到数字数据播放器130上。
根据需要适当地改变缓存器124的大小可以使解密数据，即使在其被存储到缓存器124中的同时被窃取(hack)了或非法流出了，也不能被正常地使用。其结果是，即使数据文件被窃取或非法流出也不会使其版权权益受到损害。
例如，假设版权应受到保护的数字数据文件具有3分钟的容量，且只有当其是以两秒容量为单位存储于缓存器124中时才可以被正常地重放。此情况下，如果数字数据文件是以一秒容量为单位存储于缓存器124中的，则即使出现了非法流出现象该数字数据文件也不能被正常地重放。其结果是，该数字数据文件的版权权益能够得到保护。可以有许多种用于识别文件版权是否应受到保护的方法。其中的一种便是根据扩展索引(extension index)来识别版权权益应受到保护的文件。
当不需要保护来自缓存器124的输出数字数据的版权时，其将通过加密/下载单元125被直接下载到数字数据播放器130上。然而，如果必须对来自缓存器124的输出数字数据的版权权益进行保护，则将由加密/下载单元125对其进行低强度加密，再将其下载到数字数据播放器130上。
图3a到3e所示为根据本发明的文件加密方式的几个实例。对于低强度加密，根据预定密钥将如图3a所示的一个完全加密文件部分解密，而其剩余部分则被保持原样。其结果是，由加密/下载单元125所加密和下载的文件将具有如图3b所示的条状加密区域。
另选地，可以对如图3a所示的加密文件完全解密(如图3c所示)，随后根据预定密钥对其进行低强度加密(如图3d所示)/下载，或进行再加密(如图3e所示)/下载。
数字数据播放器130将来自个人电脑120的数字数据文件(以上述方式进行加密和下载的)存储在数据存储介质140的存储器142(其被制成可拆卸存储器卡的形式)中。如果用户请求数字数据播放器130重放存储在存储器142中的数字数据文件，则数字数据播放器130将从存储器142中读出所存储的数字数据文件，并通过其译码器132对其进行重放。同时由于其处于加密状态，所以为了重放将不得不对从数据存储介质140中读出的数字数据文件进行解密。因此，在数字数据播放器130中，微电脑131将根据在上述加密过程中所使用的密钥对从数据存储介质140中读出的数字数据文件进行解密，并通过译码器132将解密所得的数字数据文件输出到输出线上。其结果是，利用数字数据播放器130用户无论身在何处均能欣赏其所喜欢的音乐，而同时能够防止在下载数字数据文件的同时出现非法流出的现象。
根据本发明，上述加密方法可以作为一个程序被存储在记录介质上。加密程序被设计成接收并存储被加密为较高密级的数字数据以及一个密钥，根据该密钥对所存储的加密数字数据进行解密，以预定单位将解密所得的数字数据存储在缓存器中，将来自缓存器的输出数字数据再加密为较低密级，并将再加密使得的数字数据下载到数字数据播放器上或数据存储介质中。将此加密程序存储在单一记录介质上，以用于执行本发明的数字数据加密操作。
图4所示为根据本发明的数字数据文件加密方法的流程图。首先，在步骤410一接收到来自个人电脑的数字数据文件下载请求，则服务器便在步骤420识别该用户的身份以确定其是否合法。即，如前所述该服务器根据由该服务器指定给该用户的ID码和口令识别该用户的身份。如果认定该用户为合法用户，则服务器在步骤430将把被加密为较高密级的所需数字数据文件和一个密钥下载到个人电脑中。从服务器上一下载完所需的数字数据文件，个人电脑便在步骤440确定是否必须对所下载文件的版权权益进行保护。如果不需要对所下载的该数字数据文件的版权权益进行保护，则在步骤510将对其进行解密并将其直接下载到数字数据播放器上。由于即使所下载的文件被窃取了，也不会对其版权权益造成损害，所以在将所下载的文件传送给数字数据播放器时不必再对其进行加密处理。
另一方面，当在上述步骤440判定必须对所下载文件的版权权益进行保护时，个人电脑首先在步骤450检测所下载文件的容量，随后在步骤460根据检测结果对缓存器的有效容量进行设置。随后，个人电脑在步骤470根据密钥对所下载的文件进行解密，并在步骤480将解密所得的文件以如此方式(即使其在被下载到数字数据播放器的过程中被窃取了，所得文件也不能被正常重放)存储到缓存器中。在步骤490将存储在缓存器的该数字数据文件加密为较低密级。此低密级加密操作不需要执行高密级加密或高强度加密操作时所常使用的独立微处理器，因此抑制了成本的增加。随后，在步骤500将被加密为较低密级的数字数据文件下载到数字数据播放器上。
参照图5，其所示为根据本发明的数字数据文件加密装置的一种另选实施例。此第二实施例的结构除了配备有多个数字数据服务器110A-110C之外，与第一实施例的结构大体相同。由于所配备的是多个数字数据服务器，所以个人电脑120执行解密操作时将不再是只利用图2所示的单一密钥，而是使用由各数字数据服务器所分别提供的多个密钥。随后，个人电脑120以如上所述的方式对解密所得的或未经处理的数字数据文件进行重放，或将其下载到数字数据播放器130上。
正如从上述说明中所显而易见的，根据本发明，从一个单独服务器下载的数字数据文件被解密，并以预定单位将其存储在缓存器中，再以较简单的方式进行加密并将其下载到数字数据播放器中。而从多个服务器下载的数字数据文件则以各自独立的方式进行解密，再以如上所述的较简单方式进行加密并将其下载到数字数据播放器上。因此，其能够可靠地保障给定数字数据文件的版权不受侵犯，而同时却不会使数字数据播放器的成本因该种解密功能而增加。
尽管上文中出于例示目的对本发明的多种优选实施例进行了说明，但应被本领域的技术人员理解的是，在不背离如附加的权利要求所公开的本发明的范围和精神的条件下可以对本发明进行多种形式地修正、附加和替换。

Claims (9)

1.一种数字数据文件加密装置，包括：
存储装置，用于接收及存储被加密为较高密级的数字数据和一个密钥；
解密装置，用于根据所述密钥对存储在所述存储装置中的所述加密数字数据进行解密；
缓存器，用于以预定单位存储来自所述解密装置的输出数字数据；
加密/下载装置，用于将来自所述缓存器的输出数字数据再加密为较低密级，并将再加密所得的数字数据下载到数字数据播放器上或数据存储介质中。
2.一种用于对数字数据文件进行加密的方法，包括如下步骤：
a)接收并存储被加密为较高密级的数字数据以及一个密钥；
b)根据所述密钥对所存储的加密数字数据进行解密；以及
c)以预定单位将解密所得数字数据存储到缓存器中，将来自所述缓存器的输出数字数据再加密为较低密级，并将再加密所得的数字数据下载到数字数据播放器上或数据存储介质中。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述步骤c)包括根据所述数字数据文件的容量可变地设置所述缓存器的有效容量，以将所述解密所得的数字数据存储在所述缓存器中的步骤。
4.如权利要求2所述的方法，其中所述步骤c)包括在所述解密所得数字数据中以预定的间隔设置加密区域以对所述解密所得数字数据进行再加密的步骤。
5.如权利要求2所述的方法，其中所述步骤c)包括对所有所述解密所得数字数据进行低强度加密，以及在所述低强度加密数字数据中以预定间隔设置高强度加密区域以对所述解密所得数字数据进行再加密的步骤。
6.一种用于在其上记录数字数据文件加密程序的记录介质，其被设计成接收并存储被加密为较高密级的数字数据和密钥，根据所述密钥对所存储的加密数字数据进行解密，以预定单位将解密所得的数字数据存储在缓存器中，将来自所述缓存器的输出数字数据再加密为较低密级，并将再加密所得的数字数据下载到数字数据播放器上或数据存储介质中。
7.一种数字数据文件加密装置，包括：
存储装置，用于从多个服务器接收及存储被加密为较高密级的数字数据和多个密钥；
多个解密装置，其分别根据所述多个密钥中对应的一个对存储在所述存储装置中的所述加密数字数据中对应的一个进行解密；
缓存器，用于以预定的单位存储来自所述多个解密装置的输出数字数据中被选中的一个；
加密/下载装置，用于将来自所述缓存器的输出数字数据再加密为较低密级，并将再加密所得的数字数据下载到数字数据播放器上或数据存储介质中。
8.一种用于对数字数据文件进行加密的方法，包括如下步骤：
a)从多个服务器接收被加密为较高密级的数字数据及多个密钥，并将所接收的数字数据和密钥存储在记录介质上；
b)根据所述多个密钥中对应的一个对存储在所述记录介质上的所述加密数字数据中对应的一个进行解密；以及
c)以预定的单位将解密所得数字数据中被选中的一个存储在缓存器中，将来自所述缓存器的输出数字数据再加密为较低密级，并将再加密所得的数字数据下载到数字数据播放器上或数据存储介质中。
9.一种用于在其上记录数字数据文件加密程序的记录介质，其被设计成从多个服务器接收被加密为较高密级的数字数据和多个密钥，将所接收的数字数据和密钥存储在存储装置中，根据所述多个密钥中对应的一个对存储在所述存储装置中的加密数字数据中对应的一个进行解密，以预定的单位将解密所得数字数据中被选中的一个存储到缓存器中，将来自所述缓存器的输出数字数据再加密为较低密级，并将再加密所得的数字数据下载到数字数据播放器上或数据存储介质中。
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