CN1310463C - 在广播加密系统中跟踪叛徒接收机的方法 - Google Patents

在广播加密系统中跟踪叛徒接收机的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1310463C
CN1310463C CNB02804133XA CN02804133A CN1310463C CN 1310463 C CN1310463 C CN 1310463C CN B02804133X A CNB02804133X A CN B02804133XA CN 02804133 A CN02804133 A CN 02804133A CN 1310463 C CN1310463 C CN 1310463C
Authority
CN
China
Prior art keywords
subclass
receiver
traitor
key
node
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
CNB02804133XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN1554163A (zh
Inventor
杰弗里·B·洛特施派奇
达里特·瑙尔
西蒙·瑙尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Publication of CN1554163A publication Critical patent/CN1554163A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1310463C publication Critical patent/CN1310463C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B20/00—Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
    • G11B20/00086—Circuits for prevention of unauthorised reproduction or copying, e.g. piracy
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/08—Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B20/00—Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
    • G11B20/00086—Circuits for prevention of unauthorised reproduction or copying, e.g. piracy
    • G11B20/0021—Circuits for prevention of unauthorised reproduction or copying, e.g. piracy involving encryption or decryption of contents recorded on or reproduced from a record carrier
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B20/00—Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
    • G11B20/00086—Circuits for prevention of unauthorised reproduction or copying, e.g. piracy
    • G11B20/0021—Circuits for prevention of unauthorised reproduction or copying, e.g. piracy involving encryption or decryption of contents recorded on or reproduced from a record carrier
    • G11B20/00217—Circuits for prevention of unauthorised reproduction or copying, e.g. piracy involving encryption or decryption of contents recorded on or reproduced from a record carrier the cryptographic key used for encryption and/or decryption of contents recorded on or reproduced from the record carrier being read from a specific source
    • G11B20/00224—Circuits for prevention of unauthorised reproduction or copying, e.g. piracy involving encryption or decryption of contents recorded on or reproduced from a record carrier the cryptographic key used for encryption and/or decryption of contents recorded on or reproduced from the record carrier being read from a specific source wherein the key is obtained from a remote server
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B20/00—Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
    • G11B20/00086—Circuits for prevention of unauthorised reproduction or copying, e.g. piracy
    • G11B20/0021—Circuits for prevention of unauthorised reproduction or copying, e.g. piracy involving encryption or decryption of contents recorded on or reproduced from a record carrier
    • G11B20/00217—Circuits for prevention of unauthorised reproduction or copying, e.g. piracy involving encryption or decryption of contents recorded on or reproduced from a record carrier the cryptographic key used for encryption and/or decryption of contents recorded on or reproduced from the record carrier being read from a specific source
    • G11B20/00246—Circuits for prevention of unauthorised reproduction or copying, e.g. piracy involving encryption or decryption of contents recorded on or reproduced from a record carrier the cryptographic key used for encryption and/or decryption of contents recorded on or reproduced from the record carrier being read from a specific source wherein the key is obtained from a local device, e.g. device key initially stored by the player or by the recorder
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B20/00—Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
    • G11B20/00086—Circuits for prevention of unauthorised reproduction or copying, e.g. piracy
    • G11B20/0021—Circuits for prevention of unauthorised reproduction or copying, e.g. piracy involving encryption or decryption of contents recorded on or reproduced from a record carrier
    • G11B20/00217—Circuits for prevention of unauthorised reproduction or copying, e.g. piracy involving encryption or decryption of contents recorded on or reproduced from a record carrier the cryptographic key used for encryption and/or decryption of contents recorded on or reproduced from the record carrier being read from a specific source
    • G11B20/00253—Circuits for prevention of unauthorised reproduction or copying, e.g. piracy involving encryption or decryption of contents recorded on or reproduced from a record carrier the cryptographic key used for encryption and/or decryption of contents recorded on or reproduced from the record carrier being read from a specific source wherein the key is stored on the record carrier
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B20/00—Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
    • G11B20/00086—Circuits for prevention of unauthorised reproduction or copying, e.g. piracy
    • G11B20/0021—Circuits for prevention of unauthorised reproduction or copying, e.g. piracy involving encryption or decryption of contents recorded on or reproduced from a record carrier
    • G11B20/00485—Circuits for prevention of unauthorised reproduction or copying, e.g. piracy involving encryption or decryption of contents recorded on or reproduced from a record carrier characterised by a specific kind of data which is encrypted and recorded on and/or reproduced from the record carrier
    • G11B20/00492—Circuits for prevention of unauthorised reproduction or copying, e.g. piracy involving encryption or decryption of contents recorded on or reproduced from a record carrier characterised by a specific kind of data which is encrypted and recorded on and/or reproduced from the record carrier wherein content or user data is encrypted
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/08—Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
    • H04L9/0816—Key establishment, i.e. cryptographic processes or cryptographic protocols whereby a shared secret becomes available to two or more parties, for subsequent use
    • H04L9/0819—Key transport or distribution, i.e. key establishment techniques where one party creates or otherwise obtains a secret value, and securely transfers it to the other(s)
    • H04L9/083—Key transport or distribution, i.e. key establishment techniques where one party creates or otherwise obtains a secret value, and securely transfers it to the other(s) involving central third party, e.g. key distribution center [KDC] or trusted third party [TTP]
    • H04L9/0833—Key transport or distribution, i.e. key establishment techniques where one party creates or otherwise obtains a secret value, and securely transfers it to the other(s) involving central third party, e.g. key distribution center [KDC] or trusted third party [TTP] involving conference or group key
    • H04L9/0836—Key transport or distribution, i.e. key establishment techniques where one party creates or otherwise obtains a secret value, and securely transfers it to the other(s) involving central third party, e.g. key distribution center [KDC] or trusted third party [TTP] involving conference or group key using tree structure or hierarchical structure
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/08—Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
    • H04L9/0891—Revocation or update of secret information, e.g. encryption key update or rekeying
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N21/00—Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
    • H04N21/20—Servers specifically adapted for the distribution of content, e.g. VOD servers; Operations thereof
    • H04N21/25—Management operations performed by the server for facilitating the content distribution or administrating data related to end-users or client devices, e.g. end-user or client device authentication, learning user preferences for recommending movies
    • H04N21/266—Channel or content management, e.g. generation and management of keys and entitlement messages in a conditional access system, merging a VOD unicast channel into a multicast channel
    • H04N21/26606—Channel or content management, e.g. generation and management of keys and entitlement messages in a conditional access system, merging a VOD unicast channel into a multicast channel for generating or managing entitlement messages, e.g. Entitlement Control Message [ECM] or Entitlement Management Message [EMM]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N21/00—Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
    • H04N21/40—Client devices specifically adapted for the reception of or interaction with content, e.g. set-top-box [STB]; Operations thereof
    • H04N21/41—Structure of client; Structure of client peripherals
    • H04N21/418—External card to be used in combination with the client device, e.g. for conditional access
    • H04N21/4181—External card to be used in combination with the client device, e.g. for conditional access for conditional access
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N21/00—Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
    • H04N21/40—Client devices specifically adapted for the reception of or interaction with content, e.g. set-top-box [STB]; Operations thereof
    • H04N21/43—Processing of content or additional data, e.g. demultiplexing additional data from a digital video stream; Elementary client operations, e.g. monitoring of home network or synchronising decoder's clock; Client middleware
    • H04N21/433—Content storage operation, e.g. storage operation in response to a pause request, caching operations
    • H04N21/4331—Caching operations, e.g. of an advertisement for later insertion during playback
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N21/00—Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
    • H04N21/40—Client devices specifically adapted for the reception of or interaction with content, e.g. set-top-box [STB]; Operations thereof
    • H04N21/45—Management operations performed by the client for facilitating the reception of or the interaction with the content or administrating data related to the end-user or to the client device itself, e.g. learning user preferences for recommending movies, resolving scheduling conflicts
    • H04N21/462—Content or additional data management, e.g. creating a master electronic program guide from data received from the Internet and a Head-end, controlling the complexity of a video stream by scaling the resolution or bit-rate based on the client capabilities
    • H04N21/4623—Processing of entitlement messages, e.g. ECM [Entitlement Control Message] or EMM [Entitlement Management Message]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/16—Analogue secrecy systems; Analogue subscription systems
    • H04N7/167—Systems rendering the television signal unintelligible and subsequently intelligible
    • H04N7/1675—Providing digital key or authorisation information for generation or regeneration of the scrambling sequence
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B2220/00—Record carriers by type
    • G11B2220/20—Disc-shaped record carriers
    • G11B2220/25—Disc-shaped record carriers characterised in that the disc is based on a specific recording technology
    • G11B2220/2537—Optical discs
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L2209/00—Additional information or applications relating to cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communication H04L9/00
    • H04L2209/60—Digital content management, e.g. content distribution
    • H04L2209/601—Broadcast encryption
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L2209/00—Additional information or applications relating to cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communication H04L9/00
    • H04L2209/60—Digital content management, e.g. content distribution
    • H04L2209/606—Traitor tracing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Two-Way Televisions, Distribution Of Moving Picture Or The Like (AREA)
  • Storage Device Security (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

本发明涉及在广播加密系统中跟踪叛徒接收机的方法。该方法包括用一假密钥编码代表系统中接收机的多个子集。这些子集用一个子集-覆盖系统从一棵树推出，叛徒接收机与一个或多个被泄露的密钥相联系，这些密钥被一潜在仿制的盗版接收机所获得。用盗版接收机的一个伪冒机，通过产生一个合适的子集集合，叛徒接收机的身份被确定或者使盗版接收机伪冒机变成不能用被泄露的密钥解密数据。

Description

在广播加密系统中跟踪叛徒接收机的方法
发明背景
1.发明领域
本发明涉及采用加密密钥进行的广播数据加密。
2.相关技术的说明
各种广播加密系统已被提出来加密内容，内容采用诸如CD和DVD等记录媒体或通过诸如卫星广播这样的无线广播方法，广播给可能数百万的接收机。这些系统被用来加密内容，使得只有被授权的接收机(也称为“用户”和“放—录机”)才能解码和播放此内容，但是以某种手段设法从一个被授权设备(“叛徒(traitor)”)获得有效解密密钥的那些用软件或硬件实现的盗版设备(也称为“伪冒机”或“恶意设备”)不能解密和播放此内容。
这种系统的一个例子被公开在本受让人的美国专利第6,118,873号中，此专利在此作为参考。如此专利中所述，只有被授权的放录机能播放和/或复制内容，且只能按照内容卖主所制定的规则进行。以这种方法可以防止内容的盗版复制，目前内容提供者每年因内容被盗版复制而损失数十亿美元。
广播加密系统的另一个例子是本受让人同时待审的美国专利申请序列号[docket no.ARC9200100_US]中所公开的“子集覆盖”系统，在此作为参考。这种系统将在下面详细说明，此系统是针对“无状态”接收机的困难情况的，这样的接收机不必要在广播之间更新它们的加密状态来接受针对盗版设备的对策。例如，一个付费频道电视可能使其机顶盒被切断一段时间，在此时间内更新的加密数据在此系统上广播。如果这样一台设备发生不能在被切断之否更新它自己的情况，该设备将被视为“无状态”的，并且将不能接收为以后的内容解密所需的更新数据。另一个无状态接收机例子是一个CD和DVD放—录机，它通常与其它系统部件没有交互，并且它将不接收每一段可能的加密数据更新，因为没有播放机接收每张出售的盘。
如熟悉此领域的人所知道的，广播加密系统中的解密密钥可能被泄密，使得未被授权的盗版设备能解密内容。这种盗版设备能以硬件或软件实现，在以软件实现的情况下能够在互联网上发布以任意下载给想要获得专有内容而不为此付费的任何人。在任何情况下，本发明目的在于抑制盗版伪冒机的蔓延，方法是寻找那些密钥已被盗版者获得的系统接收机(“叛徒”)的身份，或者通过找出一种加密，它不能被伪冒机解密，但能被授权用户解密，从而使盗版伪冒机变得无用。
本发明特别(但不局限于)将注意力集中于子集—覆盖系统中跟踪叛徒的问题。不像上面参考的873专利所述系统，在子集—覆盖系统中在设备之间不存在密钥的重叠。密钥重叠的一个结果是在873专利所述系统中下述情况在工作中属于完全正常：某些设备密钥将正确地解密内容，而某些设备密钥则不能，从而一个伪冒机不能简单地通过监测是否发送给它的消息不能用其全部的密钥解密，来判定它是否正在被测试。在子集—覆盖系统中不是这样的，因为每个设备有至少一个独有的密钥。因此，如果一个伪冒机从多个叛徒那里获得了密钥，并且如果从一个叛徒得到的密钥正确地解密内容，而从其它叛徒得到的其它密钥则不能解密，则此伪冒机能推断出它正在被测试。
一旦一个伪冒机推断出它正在被测试，它可以采取多种对抗措施中的任一个，例如在叛徒之间转换身份，或者甚至于自毁。当然，在自毁的情况下，特许代理者能简单地获得又一个伪冒机用于进一步(改变)的测试，但是这需要时间。考虑所述这些缺陷，本发明的一个优选实施例提出以下针对一个或多个缺陷的解决方案。
发明概述
第一个方面本发明相应提出一种方法用于在广播加密系统中识别或禁用至少一个具有至少一个相关独特的、被泄露的解密密钥的叛徒接收机，该方法包括：接收由一棵确定叶片的树推出的一个子集集合，每个叶片代表一台相应的接收机；从子集集合中识别出至少一个叛徒子集，如果它包含至少一个代表一个叛徒接收机的叶片的话；并且应用此叛徒子集识别或禁用叛徒接收机，其中识别或禁用步骤包括用一个假密钥编码子集集合中多个子集。
作为本发明第一方面的方法可进一步包括：确定叛徒子集是否代表至少一台叛徒接收机，并且如果是这样，则划分此叛徒子集为两个子集合。
作为本发明第一个方面的方法可进一步包括：确定叛徒子集是否是一个边界集的一个成员，并且如果是，则从边界集中去掉一个补子集。
作为本发明第一个方面的方法可进一步包括：使用概率执行在子集集合上的对分搜索。
这是合适的，对分搜索通过确定两个概率之差至少等于一个预定概率而终止，其中一个概率是当前j个子集包含假密钥时解密一个消息的概率Pj，另一个是前j-1个子集包含假密钥时解密一个消息的概率Pj-1。
这是合适的，当|Pj-1-Pj|＞P/m时识别出叛徒子集，其中m是子集集合中的子集数。
这是合适的，子集集合如此产生：指配给一组接收机中的每台接收机相应的个人信息Iu；选择至少一个会话加密密钥K；划分不在被废弃集合R中的接收机为一组不相交的子集Si1，…，Sim，它们具有相关的子集密钥Li1，…，Lim；并且用子集密钥Li1，…，Lim加密会话密钥K和假密钥。
这是合适的，树包括一个根和多个节点，每个节点具有一个相关的密钥，并且其中每台接收机从在代表接收机的叶片与根之间的直达路径中的所有节点被指配密钥。
这是合适的，树包括一个根和多个节点，每个节点对应一组标记，并且其中每台接收机从所有挂在接收机和根之间的直达路径上的节点被指配标记，而不是从直达路径中的节点被指配。
这是合适的，被撤销集合R定义一个生成树，其中方法包括：初始化一个覆盖树T作为生成树；反复地从覆盖树T去掉节点，并加节点到覆盖树T，直至覆盖树T有最多一个节点。
作为本发明第一个方面的方法可包括识别或禁用包括在一个伪冒机中的多个叛徒接收机。
这是合适的，识别或禁用步骤包括用一个假密钥编码子集集合中前j个子集。
本发明可适当提供一个计算机程序设备，它包括：一个计算机程序存储设备，它包含计算机可用的指令程序，该程序包括：用于访问一个树以产生树的一组子集的逻辑，树包括代表至少一个由一个被泄露密钥所表征的叛徒设备的叶片；用于加密一个假密钥j次和用于加密一个会话密钥m-j次的逻辑，其中m是子集集合中的子集数；用于响应加密逻辑而识别一个叛徒子集的逻辑；以及用于采用叛徒子集来识别或禁用叛徒设备的逻辑。
进一步优选的计算机程序设备的特征可包含用于引起一个计算系统按照本发明第一个方面优选的特征实现优选方法的步骤的逻辑。
在第二个方面，本发明提供一个计算机程序，它包括计算机程序码，当它装载到计算系统并被执行时导致计算系统实现作为本发明第一个方面的方法步骤。
本发明第二个方面的优化特征包括计算机程序码，它导致计算系统实现根据本发明第一个方面的优化特征的方法的优选步骤。
本发明可进一步提供一个指令编程的计算机，使得计算机实现方法步骤，包括：用一个假密钥编码代表无状态接收机的多个子集，这些接收机中的至少一个叛徒接收机与至少一个被泄露密钥有关联，该密钥已经被至少一个盗版接收机获取；以及用此盗版接收机或其一个伪冒机确定叛徒接收机的身份，或者使得盗版接收机或其伪冒机变成不能用被泄露的密钥解密数据。
这是合适的，多个子集定义一组子集，并且计算机所进行的方法步骤还包括：接收由一棵确定叶片的树推出的一个子集集合，每个叶片代表一台相应的接收机；从子集集合中识别至少一个叛徒子集，如果它包含至少一个代表一个叛徒接收机的叶片的话；并且应用此叛徒子集识别叛徒接收机。
这是合适的，计算机所进行的方法步骤进一步包括：确定叛徒子集是否代表至少一台叛徒接收机，并且如果是这样，则划分此叛徒子集为两个子集合。
这是合适的，计算机所进行的方法步骤进一步包括：确定叛徒子集是否是一个边界集的一个成员，并且如果是，则从边界集中去掉一个补子集。
这是合适的，识别步骤包括：用假密钥编码子集集合中的多个子集。
这是合适的，计算机所进行的方法步骤进一步包括：使用概率执行在子集集合上的对分搜索。
这是合适的，对分搜索通过确定当前j个子集包含假密钥时解密一个消息的概率Pj至少等于一个预定的概率而终止。
这是合适的，当|Pj-1-Pj|＞P/m时识别出叛徒子集，其中m是子集集合中的子集数。
这是合适的，子集集合如此产生：指配给一组接收机中的每台接收机相应的个人信息Iu；选择至少一个会话加密密钥K；划分不在被废弃集合R中的接收机为一组不相交的子集Si1，…，Sim，它们具有相关的子集密钥Li1，…，Lim；并且用子集密钥Li1，…，Lim加密会话密钥K和假密钥，其中树包括一个根和多个节点，每个节点对应一组标记，并且其中每台接收机从所有挂在接收机和根之间的直达路径上的节点被指配标记，而不是从直达路径中的节点被指配。
本发明相应包括一个用于实现所述发明逻辑的计算机系统。本发明可被实施为一个计算机程序产品，它存储此逻辑，并且它能被一个处理器访问，以执行此逻辑。因此本发明是一个计算机实现的方法，该方法进行下述逻辑运算。
计算机被适当编程，以用一个假密钥编码代表无状态接收机的多个子集。系统中至少一台叛徒接收机被联系于一个被泄露密钥，此密钥已被一台伪冒的盗版接收机所获得。应用一个盗版接收机的伪冒机，计算机确定叛徒接收机的身份，或者通过生成一个适当的加密策略来使盗版接收机伪冒机变得不能用所泄露的密钥进行数据解密。
另一方面，公开了一种优选的方法，用于识别广播加密系统中一台具有一个相关的独特的、被泄露的解密密钥的叛徒接收机。此方法包括：接收一个由一棵确定叶片的树推出的子集集合，每个叶片代表一台相应的接收机。此方法还包括从子集集合识别一个叛徒子集，如果包含至少一台叛徒接收机的话，然后用此叛徒子集识别出叛徒接收机。
在一个优选的实施例中，此方法包括：确定叛徒子集是否代表一台或多台叛徒接收机，并且如果是这样，则划分此叛徒子集为两个子集合，并用这两个子集合识别出一个新的叛徒子集。优选的方法还包括确定此叛徒子集是否是一个边界集的一个成员，并且如果是，则从边界集中去掉一个补子集。
所优选的识别一个叛徒子集的方法包括：用一个假密钥编码子集集合中前j个子集，然后用概率实现在子集集合上的对分搜索。对分搜索通过确定两个概率之差至少等于一个预定概率而终止，其中一个概率是当前j个子集包含假密钥时解密一个消息的概率Pj，另一个是前j-1个子集包含假密钥时解密的概率Pj-1。特别是，当|Pj-1-Pj|＞P/m时识别出叛徒子集，其中m是子集集合中的子集数。子集集合由一个子集-覆盖方案产生，该方案具有产生能被二分叉的子集的属性。
另一方面，一个计算机程序设备包括：用于访问一棵树的逻辑装置，以产生树的一组子集，树包括代表至少一个由一被泄露密钥表征的叛徒设备的叶片。逻辑装置被提供来用于加密一个假密钥j次，并用于加密一个会话密钥m-j次，其中m是子集集合中的子集数。逻辑装置还用于响应加密逻辑装置而识别一个叛徒子集。此外，逻辑装置用叛徒子集来识别出叛徒设备。
附图简述
下面将借助附图说明本发明优选的实施例，它们仅作为例子给出，附图中：
图1是本发明系统的方框图；
图2是整个加密逻辑的流程图；
图3是整个解密逻辑的流程图；
图4是完全子树方法的密钥指配部分流程图；
图5是完全子树方法的加密部分流程图；
图6是完全子树方法的解密部分流程图；
图7是一个完全子树的一个子集的示意图；
图8是子集差分方法中一个子集的示意图；
图9是子集差分方法中子集示意图的另一形式；
图10是在子集差分方法中确定一个覆盖的逻辑流程图；
图11是在子集差分方法中说明密钥指配的一棵树的一个子集示意图；
图12是子集差分方法中解密部分流程图；
图13是子集差分方法中指配密钥的逻辑流程图；
图14是子集差分方法中一棵树的一个子集示意图；
图15是表示本发明跟踪逻辑的流程图，以及
图16是表示跟踪逻辑的子集跟踪模块的流程图。
优选实施例的详细说明
本发明的一个优选的实施例可以与任一个广播加密方法一起被使用。通过非限定性举例说明，一个这样的系统—子集覆盖系统—首先被说明，然后按照子集—覆盖系统说明本发明跟踪算法。
首先参考图1，它示出一个系统10，此系统用于产生一个广播内容保护系统中的密钥组，这样的系统例如但不局限于上面参考的专利中公开的系统。“广播”一词意味着节目从一个内容提供者到许多用户同时经过电缆(从一个卫星源)，或电线，或无线电频率(包括从一个卫星源)，或从广泛出售的内容盘的广泛散布。
如图所示，系统10包括一个密钥组确定计算机12，它访问一个密钥组确定模块14，其功能如下所述。计算机12所确定的密钥组被潜在无状态放—录设备16应用，这些设备也被称为“接收机”和“用户”，在这些设备中具有处理器，用于解密内容。内容与下面还要说明的某些密钥一起通过例如设备制造商16在媒体17上被提供给相应设备。一台放—录设备能访问它的密钥组来解密媒体上的内容或通过无线通信广播给它的内容。这里所用的“媒体”可包括但并不局限于DVD，CD，硬盘驱动器和闪存设备。在另一种实施例中，每台接收机16能操纵模块14，以实现计算下面所说明的“覆盖”的步骤，这是通过给定被撤销的接收机集合并实现下面所述的逻辑来进行的。
可以理解，与模块14相联系的处理器访问模块，以实现下面示出和讨论的逻辑，此逻辑可以作为一个计算机可执行的指令序列被处理器执行。下面给出两种方法—完全子树方法和子集差分方法—以应用系统10来有选择地撤销泄露密钥接收机16解密广播内容的能力，而不撤销任何没有泄露密钥的接收机16解密广播内容的能力。
指令可被放在一个具有计算机可读媒体的数据存储设备中，例如一张计算机软盘，它具有计算机可用的媒体，计算机可读的码单元存储在其中。或者指令可存储在DASD阵列，磁带，传统的硬盘驱动器，电子只读存储器，光存储器件或其它适用的数据存储器件中。在本发明所示出的实施例中，计算机可执行的指令可以是多行已编译的C++兼容码。
确实，流程图反映计算机程序软件中所实现的本发明的优选实施例的逻辑结构。本领域技术人员都知道，流程图表示包含集成电路上逻辑电路在内的计算机程序码单元的结构，逻辑电路根据本发明操作。显然，本发明以其基本实施例由一个机器构件实现，该构件实现程序编码单元，实现形式为对一台数字处理设备(即一台计算机)发出指令，使其实现相应于程序编码单元的一系列功能操作。
图2示出当以子集差分方法和完全子树方法两者实施时本发明一个优选实施例的整个逻辑。为说明的目的，假设系统10中有N台接收机16，且要求能撤销在一个被撤销接收机子集R中的r台接收机解密内容的能力，即使被撤销接收机在一个联合体内(通过共享解密知识)，而其它接收机仍然能解密内容。从方框19开始，系统开始于对一个子集集合S1，…Sw中的相应子集指配长寿命子集密钥L1，…，Lw，在子集集合中接收机按照下述方法被分组，每一个子集Sj具有一个与它相联系的长寿命子集密钥Lj。在第一种(“完全子树”)方法中，覆盖不在被撤销集合中的接收机的子集是简单的子树，它由下述方法产生。在第二种(“子集差分”)方法中，覆盖不在被撤销集合中的接收机的子集通过第一个子树与一个较小的子树间的差分被定义，该较小的子树完全在第一个子树内，如下所述。
在方框20处，系统进一步初始化：给每台接收机u提供个人信息Iu，它对于解密内容是有用的。个人信息Iu的详情在下面进一步说明。如果Iu是提供给接收机u的秘密信息，则在Sj中的每台接收机u可由其Iu推出Lj。如下面更全面说明的，给定被撤销集合R，非被撤销接收机被划分成m个不相交的子集Si1，…，Sim，并且一个短寿命会话密钥K用相应子集Si1，…，Sim所联系的长寿命子集密钥Li1，…Lim加密m次。在完全子树方法中子集密钥是显式子集密钥，而在子集差分方法中子集密钥由子集标记导出。
特别是，在方框22处至少一个会话密钥K被选择，用来加密在一个消息M中广播的内容，广播通过无线或有线的通信线路或通过诸如CD和DVD等存储媒体实现。会话密钥K是一个随机的比特串，对每个消息，它被重新选择。如果需要，多个会话密钥可被用来加密消息M的各部分。
在下面描述的两种方法中，非被撤销接收机利用一棵树在方框24处被划分为不相交的子集Si1，…，Sim。这里有时称子集为“子树”，在第一个方法中直接考察子树，在第二个方法中考虑子树为这种形式：“第一个子树减去完全包含在第一个子树中的第二个子树”。每个子集Si1，…，Sim被联系于一个相应的子集密钥Li1，…，Lim。在考虑任何数据树状结构时，为说明的目的，假设树是一个全二分叉树。
现在转到方框26处，一般，会话密钥K被加密m次，每次用一个子集密钥Li1，…，Lim。导出的广播密文可表示如下：
<[i1，i2，…，im，ELi1(k)，ELi2(K)，…，ELim(k)]，FK(M)>其中括号之间的部分表示消息M的头，且i1，i2，…，im表示不相交子集的编号。
在一个实施例中，加密基元FK通过将消息M与由会话密钥K产生的一串密码进行异或运算实现。加密基元EL是用长寿命子集密钥向接收机16传递会话密钥K的方法。可以理解，对FK，EL的所有加密算法均在本发明范畴之中。EL的一种优选的实现形式可以是一个块密码的前缀-截短规范。假设l表示长度等于EL的分组长度的随机串，并假设K是用于长度例如为56比特的密码FK的一个短密钥。于是[Prefix-k-EL(1)/K]提供一个强加密。因此，前缀-截短头变为
<[i1，i2，…，im，U，[Prefix-k-ELi1(U)]/K，…，[Prefix-k-ELim(U)]/K]，FK(M)>
这有利地减短头的长度到大约m-K-比特而不再是m-L-比特。在EL的密钥长度是极小的情况下，下述方法能用来排除因子m，优点是对手必须进行强大的攻击，它是由用m个不同的密钥加密同一个串1导致的。串1/ij被加密。即
<[i1，i2，…，im，U，[Prefix-L-ELi1(U/i1)]/K，…，[Prefix-L-ELim(U/im)]/K]，FK(M)>
上面已说明用以完成加密基元E和F的优选的非局限性的方法，现在将注意力指向图3，它示出接收机16所进行的解密逻辑。从方框28开始，每台非被撤销的接收机u在密文中寻找一个子集标记ij，它属于子集Sij。如下面还要进一步说明的，如果接收机在被撤销集合R中，方框28的结果将为“空”。接着，在方框30处接收机用其个人信息Iu提取对应于子集Sij的子集密钥Lij。用此子集密钥，会话密钥在方框32处被确定，然后用会话密钥在方框34处将消息解密。
用于实现上述整个逻辑的优选方法在下面说明。在每个方法中子集的集合被确定，规定密钥被指配给子集的方法和用集合中不相交的子集覆盖非被撤销接收机的方法。在每个方法中系统中接收机的集合建立一棵树的叶片，此树例如但不局限于一个全二分叉树。
讨论的第一个方法是图4至7所示的完全子树方法。开始于图4所示方框36，一个独立且随机的子集密钥Li被指配给树中的每个节点Vi。此子集密钥Li对应于包含生成在此节点Vi上的所有叶片的子集。然后在方框38处每台接收机u被提供在由接收机到根的直达路径中的所有子集密钥。如图7简单示出的那样，在子集Si中的接收机u被提供与节点Vi相联系的子集密钥Li，以及与节点P相联系的密钥，节点P位于Si中的接收机与树的根之间。
如果要发送一个消息并且使某些接收机失去解密此消息的能力，图5所示逻辑被调用来划分非被撤销接收机为不相交的子集。从方框40出发，一个生成树被找出，它由被撤销接收机集合R中的叶片确定。生成树是全二分叉树的最小子树，它连接“被撤销”叶片，并且它可以是一棵Steiner树。在方框42，在树中具有相邻于一阶节点(即直接相邻最小树的节点)的根的那些子树被确定。这些子树定义一个“覆盖”并且建立子集Si1，…，Sim。覆盖包含所有非被撤销的接收机。相应地，在方框44处用由覆盖确定的子集密钥将会话密钥K加密。
为了解密消息，每台接收机调用图6所示的逻辑。从方框46出发，通过确定任一源始节点是否在消息头中的集合i1，i2，…，im中来确定接收机的任一源始节点是否与覆盖的一个子集密钥相联系。接收机的个人信息Iu—在完全子树方法中它包括其在树中的位置和与源始节点相联系的子集密钥—被用来确定这一点。如果一个源始节点在消息头中被找到(说明接收机是一台非被撤销接收机)，则在方框48中用子集密钥对会话密钥K解密，然后在方框50用会话密钥将消息解密。
在完全子树方法中，头包含至多r*log(N/r)个子集密钥和加密。这也是密钥和加密的平均数。而且，每台接收机必须存储logN个密钥，且每台接收机用至多log logN次运算加单次解密运算对消息进行处理。
现在参照图8-13说明对被撤销接收机的子集差分方法。在子集差分方法中，每台接收机必须存储比完全子树方法更多的密钥(0.5log2N+0.5logN+1个密钥)，但是消息头只包含至多2r-1个子集密钥和加密(平均1.25r)，并且这比完全子树方法明显更短。在子集差分方法中用至多logN次伪随机数发生器的操作加单次解密运算对消息进行处理。
如图8和图9所示，子集差分方法认定子集是一个较大的子集A与一个完全包含在A中的较小的子集B之间的差。相应地，如图所示一个较大的子集的根在节点Vi处，而一个较小的子集的根在节点Vj处，节点Vj是从节点Vi生成出的。导出的子集Sij包括Vi之下除了Vj之下标为“否”的叶片之外的所有叶片“是”(标为“否”的叶片在图中比标有“是”的叶片颜色更黑)。图9如此示出这一点：子集Vi，j被表示为大三角之内和小三角之外的区域。
在子集差分方法中，如果要发送一个消息并撤销某些接收机解密此消息的能力，上述结构像图10所示那样被应用。从方框52出发，一棵生成树被找出，它由被撤销接收机的集合R中的叶片确定。生成树是连接“被撤销”叶片的全二分叉树的最小子树，它可以是一棵Steiner树。在方框54处，一棵覆盖树T被初始化为生成树。然后开始一个迭代循环，在循环中节点从覆盖树被移去，而子树被加到覆盖中，直至覆盖树有最多一个节点。输出确定对非被撤销接收机的覆盖。
尤其是，从方框54移至方框56，在覆盖树T中找出叶片Vi和Vj，其中它们的最小公共源始节点V不包含T中其它叶片。在判决菱形框57中判定在覆盖树T中是否只存在一个叶片。如果有多于一片的叶片存在，逻辑进入方框58寻找V中的节点Vl，VK，使得Vi由Vl生成出，而Vj从VK生成出，且Vl，Vk是V的下代(即直接由V生成出，而在V和Vl，Vk之间无任何中间节点)。相反，若T中只有单个叶片存在，逻辑由判决菱形框57转移到方框60，置Vi＝Vj＝唯一保留叶片，置V为T的根，并置Vl＝VK＝根。
逻辑从方框58或60转到判决菱形框62。在判决菱形框62，判定Vl是否等于Vi。VK是否等于Vj也同样被判定。如果Vl不等于Vi，则逻辑转到方框64，加子集Si，I到T中，从T中移去V的所有后代，并使V为一叶片。同样，若VK不等于Vj逻辑转到方框64，加子集Sk，j到T中，从T中消除V的所有后代并使V为一叶片。逻辑循环从方框64或在判定不存在不等时从判决菱形框62返回方框56。
记住上述子集差分密钥指配方法的全貌，现在说明一个特别优选的实施例。当一台接收机所属的子集的总数与N一样大时，这些子集可分组为logN个由第一个子集i(另一个子集从此子集中减去)确定的群集。对于每个对应于全树中一个内部节点的1＜i＜N，选择一个独立并随机的标记LABELi，它引出形式Si，j的所有合法子集的标记。由此标记推出子集密钥。图11示出下面讨论的优选标识方法。标识为Li的节点是子树Ti的根，其后代按照本发明原理被标识。
如果G是一个密码伪随机序列发生器，它使输入长度增至三倍，G_L(S)表示G在种子S上的输出的左三分之一，G_R(S)表示其右三分之一，且G_M(S)表示中间的三分之一。考虑覆盖树T的子树Ti，其根在标记为LABELi的节点Vi处。如果此节点被标识为S，它的两个下代分别被标识为G_L(S)和G_R(S)。指配给集合Si，j的子集密钥Li，j是在子树Ti中推出的节点Vj的LABELi，j标识的G_M。注意每个标记S引出三部分，即对于左和右子节点的标记和节点的密钥。因此给定一个节点的标记，可以计算出所有其后代节点的标记和密钥。在一个优选的实施例中函数G是一个密码散列数据，例如安全散列算法-1，然而也可用其它函数。
图12示出在子集差分方法中接收机如何解密消息。从方框66出发，接收机找出接收机所属的子集Si，j以及相联系的标记(它是接收机个人信息的一部分，使接收机能推出LABELi，j和子集密钥Li，j)。接收机用此标记在方框68通过至多N次估算函数G计算出子集密钥Li，j。然后在方框70接收机用子集密钥解密会话密钥K，用于后面的消息解密。
图13示出在子集差分方法中标记和因而子集密钥被指配给接收机。所说明的标识方法被用来使每台接收机必须存储的密钥数最小。
从方框72出发，每台接收机被提供那些节点的标记，这些节点不是在接收机和根之间的直达路径上，而是“挂”在直达路径上，并且这些节点由u的源始节点Vi推出。这些标记在方框74建立接收机的个人信息Iu，在方框76用由标记推出的子集密钥来加密后继消息会话密钥。
图14简示出上述原理。对于一台接收机u的具有标记S的每个源始节点Vi，接收机u接收挂在从节点Vi到接收机u的直达路径上的所有节点71的标记。如将要进一步讨论的，这些标记最好都由S推出。与完全子树方法明显不同，在图8至14所示子集差分方法中接收机u不接收从接收机u到节点Vi的直达路径中任一节点73的标记。用这些标记，接收机u可通过估算上述函数G计算出所有根为节点Vi的集合(除了直接路径中的集合)的子集密钥，而不能计算其它的子集密钥。
传统的多播系统缺乏逆向安全性，即一台已被撤销的经常接收的接收机仍然能记录所有加密的内容，并且然后在将来的某个时刻获得一个有效的新密钥(例如通过重新登记注册)，该密钥可以解密过去的内容。本发明的一个优选实施例可用于这种情况来解决逆向安全性缺乏的问题，方法是在被撤销接收机集合中包括所有被认定为还没有被指配的接收机标识。如果所有接收机都被按相继次序指配给叶片，这可实现。在此情况下，所有未指配标识的被撤销导致消息头大小的适中增加，但是并不正比于这些标识的数量。
本发明的一个优选实施例也认可这是需要的：简单编码消息头中的子集ij，并为接收机提供快速确定它是否属于一个子集ij的途径。假设一个节点用它到根的路径表示，用O表示一个左分叉，1表示一个右分叉。路径的结束用一个1后跟一个或多个O表示。所以根是1000…000b，根的最右后代是01000…000b，根的最左后代是11000…000b，而一个叶片是××××…××××1b。
如上所述，一个较大子树的根路径是一个较小子树的根路径的一个子集，子集差可表示为较小子树的根加到较大子树的根路径的长度。记住这一点，一台接收机能通过执行以下Intel Pentium处理器循环迅速地确定它是否在一个给定子集中。
在循环外，以下寄存器被设置：ECX中含有接收机的叶片节点，ESI指向消息缓冲器(第一个字节是到较大子树的根的路径的长度，而接着的4个字节是较小子树的根)，并且在被路径长度索引时一个静态列表输出32比特，其前面长度比特为1，而其余比特为0。
Loop：MOV BYTE EBX，[ESI++]
            MOV DWORD  EAX，[ESI++]
            XOR  EAX，ECX
                 AND  EAX，TABLE[EBX]
            JNZ  LOOP
如果一台接收机落在循环之外，它不一定意味着它属于特定子集。它可能在较小的不相容子树中，如果这样它必须返回此循环。然而因为在绝大多数情况下接收机已不在较大子树中，几乎没有处理时间用在此循环中。
在子集差分方法的进一步优化中，系统服务器不需要记住每个标记，它可能达到数百万个。代替的方法是，第i个节点的标记可以是节点的一个保密的函数。此保密函数可以是一个三重DES加密，当作用于数i时用一个加密密钥再生第i个节点的标记。
我们已经详细说明了本发明优选实施例能使用的子集—覆盖系统，现在说明图15和图16。从方框100出发，子集Si1，…，Sim的一个划分S被输入到一个被怀疑为盗版的伪冒机设备，它已被一个被授权的跟踪代理获得。起始划分由被撤销设备的当前集合确定或者如果没有已被撤销的设备，则初始划分S是所有用户的集合。现在转到判决菱形框102，在这里判定伪冒机是否已经用划分S按上述子集—覆盖系统原理，尤其是按子集差分实施例的原理解密内容。一个伪冒机被认为已经解密内容，如果它能以某个预定概率，例如P＞0.5，解密内容的话。在最实用的伪冒机中P＝1。如果伪冒机不能解密，则已找到一个击败伪冒机的加密，且处理相应结束于状态104。
然而，如果伪冒机已成功地解密了内容，则处理转到方框124。在方框124，后面将进一步说明的图16所示子集跟踪逻辑程序在划分S上被执行以产生一个子集Sij，且逻辑转入方框106接收子集Sij。现在转到判决菱形框108，判定子集Sij是否只有单个叛徒候选者，即子集Sij是否只有单个叶片。如果是，叛徒已被找出，并且处理指出第j个设备为“叛徒”并通过在方框110中将它移出非被撤销接收机的集合而将它放入被撤销接收机的集合R来撤销此叛徒。同时一个新的覆盖集合S在方框111处被确定，且处理转移到方框124，这在下面进一步说明。
如果子集Si，j有多于一个的叛徒候选者，逻辑程序从判决菱形框108进入方框112，在此集合Sij被分裂成两个子集合Sij 1和Sij 2。由于子集—覆盖系统的二分叉性质，其中的子树可粗分(但是不必要精确划分)为两个。
为了通过减少跟踪叛徒所需要的消息长度提高效率，一个优选的方法是从方框112转移到方框114-122的子程序。此子程序合并那些还没有被找出包含叛徒的子集为单个的有效处理的组。如果这个缩减是不被要求的，Sij 1和Sij 2被加到覆盖中，而方框114-122被略去。
在方框114，子集合Sij 1和Sij 2被加入一个边界集F，并且被联系于每个其它的作为“伙伴集合”。然后，在判决菱形框116判定集合Sij是否在从前的边界集F中(即在子集合Sij 1和Sij 2被加到它中之前的集合F)。如果是，则意味着集合Sij有一个互补的所谓“伙伴”集合也在边界集F中，并且在方框118中此“伙伴”集合(代表一台或多台接收机)被从边界集F中移去。以这种方法，还没有被发现包含叛徒候选者的集合被分组，同时从边界集F脱离开。
逻辑从方框118或当测试结果为否是从判决菱形框116进入方框120，在其中按照前面所述的子集—覆盖原理对所有不表示在边界集F中集合中的接收机u计算出一个覆盖C。具体说，由边界集F中集合所表示的接收机暂时被归入被撤销集合R，然后按照上述原理确定一个覆盖。在方框122，一个新的划分S被定义为覆盖C与边界集F中子集的并集。然后在方框124，图16所示子集跟踪逻辑在新的S上被执行以产生另一个Sij，并且逻辑循环返回方框106。
现在考虑图16所示的子集跟踪逻辑，开始于方框126，划分S被接收。逻辑管理一序列步骤，一个典型步骤实现一个加密，在那里前j个子集用一个有与会话密钥K相同长度的假密钥RK编码。这就是说，若P是伪冒机用划分S正确解密的概率，一个消息被产生：
<ELi1(RK)，ELi2(RK)，…，ELij(RK)，ELi(j+1)(K)，…，ELim(K)，FK(M)>
并且Pj是前j个子集包含假密钥时解密的概率。如果|Pj-1-Pj|＞P/m，则按本发明一个优选的实施例，Sij包含一个表示一个叛徒的叶片。为找出概率Pj，m2log(1/e)次试验被进行，以确定整个试验序列中有多少次伪冒机输出真实的消息M。特别是，如果伪冒机没有任何从后m-j个子集来的密钥(它加密实际的会话密钥K)，它将绝不能确定M(而不是单纯凭机遇)。
相应地，一个对分搜索被执行，以有效地寻找包含一个叛徒的Sij，此搜索开始在整个区间[0，m]上进行，并且逐次用上限和下限[a，b]平分区间(在方框130中初始化为[0，m])。注意P0＝P且Pm＝0。而且在大多数实际情况下p＝1，即伪冒机在正常工作中总是能解密的。
对分搜索开始于判决菱形框132，在其中判定上限和下限是否相差1(指出搜索结束)。如果是，逻辑转到方框134，返回第j个叛徒的序号作为上限b。否则，进入方框136寻找区间[a，b]的中点C的概率，即当前C个子集包含假密钥而其它子集包含真密钥时的解密概率。
按照本发明一个优选的实施例，在前j个子集包含一个假密钥时成功解密一个消息的概率Pj通过以下步骤计算出：反复选择消息M和加密M为FK(M)的密钥K，用假密钥编码前j个子集，用真密钥K编码后m-j个子集，以及观察伪冒机是否成功地解密M。
然后，在判决菱形框138判定中点概率与下限概率之差的绝对值是否至少等于下限概率与上限概率之差一半的绝对值，即判定是否有|Pc-Pa|＞|Pc-Pb|。如果是，区间在方框140通过取上限b等于当前中点C并使上限概率Pb等于中点概率Pc而取下一半为[a，c]。另一方面，若判决菱形框138判定结果为否，逻辑转入方框142。在方框142区间通过取下限a等于当前中点C及使下限概率Pa等于中点概率Pc而取上一半为[c，b]。然后逻辑返回判决菱形框132。
在方框136，中点概率Pc最好计算到1/m的精度。为了使Pc精确地以1-e的概率估算，要求对伪冒机观测m2log(1/e)次查询。
因而，图16所示逻辑最好对伪冒机进行m2log(m)log(1/e)次查询。如果需要，一个有扰对分搜索可被进行，在每一步它假设正确的判定以1-Q的概率被获得，其中Q是接近1/2的值，例如Q＝1/3。在一个模型中，每个回答以某个与历史无关的固定概率(例如大于2/3)是正确的，可以在m个集合上进行logm+log1/Q次查询来实现一个对分搜索。在上面所说明的实施例中，可以假设中点概率可以概率Q产生一个错误值。这意味着整个过程中查询次数可被减小到m2(logm+log1/Q)，因为为了以概率1-Q精确计算Pc在每一步要求m2次查询。
通过用相同的输入在多个伪冒机上并行地运行跟踪算法，可以从多于一个的伪冒机跟踪多个叛徒。初始输入是一个划分S0，它从不在被撤销集合R中的所有用户的集合导出。在过程前进时，若第一个伪冒机在它的集合之一中“检测”出叛徒，它相应地重新划分(通过移叛徒到被撤销集合R)。然后新的划分被同时输入到所有的伪冒机。同步方法的输出是一个划分(或者“撤销策略”)，它使所有被撤销接收机和伪冒机无效。
本发明的一个优选实施例给出了用相对小的消息跟踪相对大量叛徒的能力。它能无缝地与上述子集一覆盖系统集成。而且对能被跟踪的叛徒数不需要先验的限制。而且本发明的一个优选实施例通过跟踪叛徒或使盗版伪冒机变为无用起作用，与伪冒机为对抗跟踪所做的事无关。
上面示出和详细说明的在广播加密系统中跟踪叛徒接收机的具体方法完全实现了本发明的上述目的，可以理解，它是目前优选的本发明实施例，并且代表被本发明实施例所广泛考虑的主题，本发明的优选实施例的广度完全包括其它实施例，它们对熟悉此技术的人是明显的，并且本发明的优选实施例的范围只受所附权利要求的局限，在所附权利要求中单数的一个单元意味着“至少一个”，而不是“仅仅一个”，除非在权利要求中另有说明。所有结构上和功能上与上述优选实施例的单元的等效物——对于本领域技术人员而言它们是已知的或将要变成已知的——均被本发明权利要求包括在内。而且对于一个设备或方法而言，不必要提及由权利要求所包括的发明的一个优选实施例解决所有问题。此外，在本发明中没有单元、部件、或方法步骤是预计被公开的，无论此单元、部件或方法步骤是否明确地被陈述在权利要求中。没有权利要求单元要被理解为在35U.S.C.112第六段的条款下，除非此单元用短语“装置用于”明确陈述，或者在方法权利要求的情况下，该单元被表述成一个“步骤”而不是一个“动作”。

Claims (10)

1.用于识别或禁用广播加密系统中至少一台叛徒接收机的方法，该叛徒接收机具有至少一个相关的独特的、被泄露的解密密钥，该方法包括：
接收由定义叶片的一棵树得出的一个子集集合，每个叶片代表一台相应的接收机；
从包含至少一个代表叛徒接收机的叶片的所述子集集合中识别出至少一个叛徒子集；以及
用所述叛徒子集识别或禁用叛徒接收机；
其中上述用所述叛徒子集识别或禁用叛徒接收机的步骤包括用一假密钥编码所述子集集合中的多个子集。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
判定叛徒子集是否代表至少两台叛徒接收机，如果是，将此叛徒子集分为两个子集。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括判定叛徒子集是否是一个边界集的成员，并且如果是，则从边界集中移去一个补子集。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括用概率在子集集合上执行对分搜索。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，对分搜索通过确定两个概率之差至少等于一个预定概率而终止，其中一个概率是前j个子集包含假密钥时解密一个消息的概率Pj，另一个概率是前j-1个子集包含假密钥时解密一个消息的概率Pj-1。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，当|Pj-1-Pj|＞p/m时识别出叛徒子集，其中m是子集集合中的子集数，p为伪冒机的正确解密概率。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，子集集合如此被产生：
指配给一组接收机中的每台接收机相应的个人信息Iu；
选择至少一个会话加密密钥K；
划分不在被撤销集合R中的接收机为一组不相交的子集Si1，...，Sim，这些子集具有相关的子集密钥Li1，...，Lim；以及
用子集密钥Li1，...，Lim加密会话密钥K和假密钥。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，树包括一个根和多个节点，每个节点有一相关的密钥，并且每台接收机被指配来自在代表该接收机的叶片与根之间直达路径中的所有节点的密钥。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，树包括一个根和多个节点，每个节点与一组标记相关，并且每台接收机从所有挂在接收机和根之间的直达路径上的节点被指配标记，而不是从直达路径中的节点被指配。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，被撤销集合R确定一棵生成树，并且该方法包括：
初始化一棵覆盖树T作为生成树；
反复地从覆盖树T移去节点并且加节点到覆盖树T，直至覆盖树T有最多一个节点。
CNB02804133XA 2001-01-26 2002-01-23 在广播加密系统中跟踪叛徒接收机的方法 Expired - Lifetime CN1310463C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/771,239 2001-01-26
US09/771,239 US7010125B2 (en) 2001-01-26 2001-01-26 Method for tracing traitor receivers in a broadcast encryption system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1554163A CN1554163A (zh) 2004-12-08
CN1310463C true CN1310463C (zh) 2007-04-11

Family

ID=25091165

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB02804133XA Expired - Lifetime CN1310463C (zh) 2001-01-26 2002-01-23 在广播加密系统中跟踪叛徒接收机的方法

Country Status (10)

Country Link
US (1) US7010125B2 (zh)
EP (1) EP1354444B1 (zh)
JP (1) JP2004527937A (zh)
KR (1) KR100562982B1 (zh)
CN (1) CN1310463C (zh)
AT (1) ATE411665T1 (zh)
DE (1) DE60229354D1 (zh)
HK (1) HK1068513A1 (zh)
TW (1) TWI222302B (zh)
WO (1) WO2002060118A2 (zh)

Families Citing this family (63)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1111923A1 (en) * 1999-12-22 2001-06-27 Irdeto Access B.V. Method for operating a conditional access system for broadcast applications
HU229298B1 (hu) * 2000-06-21 2013-10-28 Sony Corp Eljárás és berendezés információk rögzítésére és/vagy lejátszására
US9520993B2 (en) 2001-01-26 2016-12-13 International Business Machines Corporation Renewable traitor tracing
JP2002319932A (ja) * 2001-04-19 2002-10-31 Sony Corp 情報記録装置、情報再生装置、および情報記録方法、情報再生方法、並びにプログラム
JP3917507B2 (ja) * 2002-01-28 2007-05-23 株式会社東芝 コンテンツ提供側システム、ユーザ側システム、追跡システム、コンテンツ提供方法、暗号化コンテンツ復号方法、不正ユーザ特定方法、暗号化装置、復号装置及びプログラム
US7450722B2 (en) * 2002-12-13 2008-11-11 General Instrument Corporation Subset difference method for multi-cast rekeying
US20040128259A1 (en) * 2002-12-31 2004-07-01 Blakeley Douglas Burnette Method for ensuring privacy in electronic transactions with session key blocks
US7386126B2 (en) * 2003-01-15 2008-06-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Content protection system, key data generation apparatus, and terminal apparatus
FR2850826B1 (fr) * 2003-02-04 2005-04-01 Medialive Procede et dispositif de protection pour la diffusion securisee d'oeuvres audiovisuelles
WO2004107635A2 (en) * 2003-05-21 2004-12-09 Docomo Communications Laboratories Usa, Inc. Broadcast encryption using rsa
FR2856539A1 (fr) * 2003-06-17 2004-12-24 France Telecom Procede et systeme tracables de chiffrement et/ou de dechiffrement d'informations, et supports d'enregistrement pour la mise en oeuvre du procede
EP1653653B1 (en) * 2003-08-05 2017-11-15 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Copyright protection system
JP4161859B2 (ja) 2003-09-11 2008-10-08 ソニー株式会社 情報処理装置、情報記録媒体、および情報処理方法、並びにコンピュータ・プログラム
US8180059B2 (en) * 2003-11-28 2012-05-15 Panasonic Corporation Management apparatus, terminal apparatus, and copyright protection system
KR100579515B1 (ko) * 2004-10-08 2006-05-15 삼성전자주식회사 브로드캐스트 암호화를 위한 키 생성 장치 및 방법
US7454021B2 (en) * 2004-10-29 2008-11-18 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Off-loading data re-encryption in encrypted data management systems
KR101092543B1 (ko) * 2004-11-12 2011-12-14 삼성전자주식회사 브로드캐스트 암호화를 위한 사용자 키 관리 방법
US8090105B2 (en) * 2004-11-24 2012-01-03 International Business Machines Corporation Broadcast encryption with dual tree sizes
JP4599194B2 (ja) * 2005-03-08 2010-12-15 株式会社東芝 復号装置、復号方法、及びプログラム
KR100717005B1 (ko) * 2005-04-06 2007-05-10 삼성전자주식회사 폐기 키를 결정하는 방법 및 장치와 이것을 이용하여복호화하는 방법 및 장치
KR100970391B1 (ko) 2005-04-19 2010-07-15 삼성전자주식회사 브로드 캐스트 암호화 시스템에서의 태그 형성방법
WO2006112635A1 (en) * 2005-04-19 2006-10-26 Samsung Electronics Co., Ltd Tag generation method in broadcast encryption system
US8161296B2 (en) * 2005-04-25 2012-04-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for managing digital content
US7630497B2 (en) * 2005-09-19 2009-12-08 International Business Machines Corporation System and method for assigning sequence keys to a media player to enable hybrid traitor tracing
US7711114B2 (en) * 2005-09-19 2010-05-04 International Business Machines Corporation System and method for assigning sequence keys to a media player to enable flexible traitor tracing
KR100803596B1 (ko) * 2005-11-25 2008-02-19 삼성전자주식회사 폐기 메커니즘 상에서 외부 디바이스 또는 서비스를이용하는 복호화 방법 및 장치, 이를 위한 복호화 지원방법 및 장치
US8176568B2 (en) 2005-12-30 2012-05-08 International Business Machines Corporation Tracing traitor coalitions and preventing piracy of digital content in a broadcast encryption system
US7756035B2 (en) * 2006-01-31 2010-07-13 Nortel Networks Limited Planning routes and allocating identifiers to routes in a managed frame-forwarding network
FR2899748B1 (fr) * 2006-04-07 2008-11-28 Thales Sa Schema de diffusion hybride efficace, adapte a une faible bande passante
US8121289B2 (en) * 2006-05-31 2012-02-21 France Telecom Cryptographic method with integrated encryption and revocation, system, device and programs for implementing this method
EP1890493A1 (fr) * 2006-08-17 2008-02-20 Nagracard S.A. Méthode de révocation de modules de sécurité utilisés pour sécuriser des messages diffusés
JP4984827B2 (ja) * 2006-10-30 2012-07-25 ソニー株式会社 鍵生成装置、暗号化装置、受信装置、鍵生成方法、暗号化方法、鍵処理方法、およびプログラム
US7986787B2 (en) * 2006-12-08 2011-07-26 International Business Machines Corporation System, method, and service for tracing traitors from content protection circumvention devices
US8306216B2 (en) * 2007-01-11 2012-11-06 Irdeto B.V. Method and system for tracking or identifying copy of implementation of computational method, and computation system
US8290157B2 (en) 2007-02-20 2012-10-16 Sony Corporation Identification of a compromised content player
US7876895B2 (en) * 2007-05-09 2011-01-25 International Business Machines Corporation System, method, and service for performing unified broadcast encryption and traitor tracing for digital content
US7975313B2 (en) 2007-08-14 2011-07-05 International Business Machines Corporation System and method for tracing Tardos fingerprint codes
US8824685B2 (en) * 2007-10-15 2014-09-02 Sony Corporation Method for detection of a hacked decoder
EP2068490A1 (en) 2007-12-05 2009-06-10 Nagravision S.A. Method to generate a private key in a Boneh-Franklin scheme
EP2073431A1 (en) 2007-12-21 2009-06-24 Nagravision S.A. Method to trace traceable parts of original private keys in a public-key cryptosystem
US8306220B2 (en) * 2008-01-17 2012-11-06 Nagravision S.A. Method to generate a private key in a boneh-franklin scheme
US7936882B2 (en) * 2008-01-17 2011-05-03 Nagravision S.A. Method to trace traceable parts of original private keys in a public-key cryptosystem
US8499149B2 (en) * 2008-02-20 2013-07-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Revocation for direct anonymous attestation
US9729316B2 (en) * 2008-02-27 2017-08-08 International Business Machines Corporation Unified broadcast encryption system
CN101534429B (zh) * 2008-03-12 2011-02-09 北京视博数字电视科技有限公司 盗版者追踪方法和系统
CN101534428B (zh) * 2008-03-12 2011-01-19 北京视博数字电视科技有限公司 一种动态叛逆者追踪方法及系统
KR101485460B1 (ko) * 2008-06-09 2015-01-23 삼성전자주식회사 브로드캐스트 암호화에서 디바이스 키를 추적하는 방법
US8108928B2 (en) * 2008-06-20 2012-01-31 International Business Machines Corporation Adaptive traitor tracing
US8122501B2 (en) * 2008-06-20 2012-02-21 International Business Machines Corporation Traitor detection for multilevel assignment
EP2151763A1 (en) * 2008-07-28 2010-02-10 Nagravision S.A. Method and apparatus for obfuscating virtual to physical memory mapping
US8422684B2 (en) * 2008-08-15 2013-04-16 International Business Machines Corporation Security classes in a media key block
US8897448B2 (en) * 2008-10-31 2014-11-25 Ciena Corporation Controlling session keys through in-band signaling
US8189789B2 (en) * 2008-11-03 2012-05-29 Telcordia Technologies, Inc. Intrusion-tolerant group management for mobile ad-hoc networks
US8571209B2 (en) 2009-01-19 2013-10-29 International Business Machines Recording keys in a broadcast-encryption-based system
US9455992B2 (en) * 2009-06-12 2016-09-27 Microsoft Technology Licensing, Llc Trusted hardware component for distributed systems
ES2524075T3 (es) * 2010-03-03 2014-12-04 Nagravision S.A. Método para gestionar revocaciones en un grupo de terminales
EP2393292A1 (en) 2010-06-01 2011-12-07 Nagravision S.A. A method and apparatus for decrypting encrypted content
US8396896B2 (en) * 2010-11-10 2013-03-12 International Business Machines Corporation Assigning resources to a binary tree structure
US9071421B2 (en) 2010-12-15 2015-06-30 Microsoft Technology Licensing, Llc Encrypted content streaming
CN103503464B (zh) 2011-04-15 2016-11-09 纳格拉影像股份有限公司 识别付费电视解码器系统中的安全模块的来源的方法
US10467384B2 (en) * 2016-05-18 2019-11-05 International Business Machines Corporation Subset-difference broadcast encryption with blacklisting
EP3280146A1 (en) * 2016-08-04 2018-02-07 Nagravision SA Traitor tracing
US10104088B2 (en) 2016-09-28 2018-10-16 International Business Machines Corporation Traitor tracing for obfuscated credentials

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5124984A (en) * 1990-08-07 1992-06-23 Concord Communications, Inc. Access controller for local area network
WO1999033270A1 (de) * 1996-11-28 1999-07-01 Deutsche Telekom Ag Verfahren zum sichern eines durch eine schlüsselhierarchie geschützten systems
US5974151A (en) * 1996-11-01 1999-10-26 Slavin; Keith R. Public key cryptographic system having differential security levels
CN1254475A (zh) * 1997-03-21 2000-05-24 卡纳尔股份有限公司 向mpeg接收/译码器下载数据的方法和用来实现该方法的mpeg传输系统
US6118873A (en) * 1998-04-24 2000-09-12 International Business Machines Corporation System for encrypting broadcast programs in the presence of compromised receiver devices

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4417338A (en) * 1981-04-13 1983-11-22 Wisconsin Alumni Research Foundation Cryptographic key sharing circuit and method using code correction
JPH03272293A (ja) * 1990-03-22 1991-12-03 Pioneer Electron Corp テレビジョン信号のスクランブル方法および装置
US5241597A (en) 1991-02-01 1993-08-31 Motorola, Inc. Method for recovering from encryption key variable loss
US5675649A (en) 1995-11-30 1997-10-07 Electronic Data Systems Corporation Process for cryptographic key generation and safekeeping
US5812670A (en) 1995-12-28 1998-09-22 Micali; Silvio Traceable anonymous transactions
US5748736A (en) 1996-06-14 1998-05-05 Mittra; Suvo System and method for secure group communications via multicast or broadcast
US6285991B1 (en) 1996-12-13 2001-09-04 Visa International Service Association Secure interactive electronic account statement delivery system
US5920861A (en) 1997-02-25 1999-07-06 Intertrust Technologies Corp. Techniques for defining using and manipulating rights management data structures
US6397329B1 (en) 1997-11-21 2002-05-28 Telcordia Technologies, Inc. Method for efficiently revoking digital identities
US6098056A (en) 1997-11-24 2000-08-01 International Business Machines Corporation System and method for controlling access rights to and security of digital content in a distributed information system, e.g., Internet
US6247127B1 (en) 1997-12-19 2001-06-12 Entrust Technologies Ltd. Method and apparatus for providing off-line secure communications
IL126472A0 (en) 1998-10-07 1999-08-17 Nds Ltd Secure communications system
US6651149B1 (en) * 1998-12-10 2003-11-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Data storage medium with certification data
US6684331B1 (en) 1999-12-22 2004-01-27 Cisco Technology, Inc. Method and apparatus for distributing and updating group controllers over a wide area network using a tree structure
DE60143452D1 (de) 2000-12-22 2010-12-23 Irdeto Eindhoven B V System mit bedingtem zugriff

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5124984A (en) * 1990-08-07 1992-06-23 Concord Communications, Inc. Access controller for local area network
US5974151A (en) * 1996-11-01 1999-10-26 Slavin; Keith R. Public key cryptographic system having differential security levels
WO1999033270A1 (de) * 1996-11-28 1999-07-01 Deutsche Telekom Ag Verfahren zum sichern eines durch eine schlüsselhierarchie geschützten systems
CN1254475A (zh) * 1997-03-21 2000-05-24 卡纳尔股份有限公司 向mpeg接收/译码器下载数据的方法和用来实现该方法的mpeg传输系统
US6118873A (en) * 1998-04-24 2000-09-12 International Business Machines Corporation System for encrypting broadcast programs in the presence of compromised receiver devices

Also Published As

Publication number Publication date
CN1554163A (zh) 2004-12-08
US20020133701A1 (en) 2002-09-19
TWI222302B (en) 2004-10-11
US7010125B2 (en) 2006-03-07
HK1068513A1 (en) 2005-04-22
KR100562982B1 (ko) 2006-03-23
JP2004527937A (ja) 2004-09-09
KR20030085126A (ko) 2003-11-03
DE60229354D1 (de) 2008-11-27
EP1354444A2 (en) 2003-10-22
WO2002060118A2 (en) 2002-08-01
EP1354444B1 (en) 2008-10-15
ATE411665T1 (de) 2008-10-15
WO2002060118A3 (en) 2002-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1310463C (zh) 在广播加密系统中跟踪叛徒接收机的方法
CN1287595C (zh) 内容的传递及保护的方法及装置
US9015850B2 (en) Detecting and revoking pirate redistribution of content
CN1122213C (zh) 给对象签名和签章的方法和设备
CN1818920A (zh) 管理用于文件加密和解密的多个密钥的系统和方法
CN1766529A (zh) 导航系统
CN1960248A (zh) 用于执行泄密者跟踪的系统和方法
JP2004088598A (ja) 電子透かし埋め込み装置、電子透かし解析装置、電子透かし埋め込み方法、電子透かし解析方法及びプログラム
JP2003289296A (ja) 鍵生成方法、コンテンツ提供方法、暗号化コンテンツ復号方法、不正ユーザ特定方法、コンテンツ提供側システム、ユーザ側システム、追跡システム、暗号化装置、復号装置、及びプログラム
CN1075040A (zh) 在能量测量应用中对数据加密/鉴别的方法和装置
CN1745377A (zh) 使用隐含中间密钥来认证软件的系统和方法
CN1860471A (zh) 数字权限管理结构、便携式存储装置以及使用该便携式存储装置的内容管理方法
JP2010528511A (ja) ソフトウェア暗号化方法およびソフトウェア暗号解読方法およびソフトウェア暗号化装置およびソフトウェア暗号解読装置
CN1874218A (zh) 一种许可证管理方法、系统及装置
WO2015057282A1 (en) Block management unification system and method
CN1838139A (zh) 用于分发受保护内容的数字多功能盘系统
CN1852432A (zh) 一种对直播流媒体数据进行加密和解密的方法
JP6533583B2 (ja) モデル結託防止用透かし
CN1906622A (zh) 机密信息处理方法、机密信息处理装置及内容数据再现装置
CN100336337C (zh) 数据处理器件及其方法
CN1991870A (zh) 数据删改防止方法及数据删改防止系统
CN1858769A (zh) 一种对媒体内容的使用方进行限制的方法和系统
CN1771689A (zh) 分配用于广播加密的用户密钥的方法
CN105184119B (zh) 一种软件的安全保护方法
CN1627275A (zh) 将文件分割存储和还原处理的方法和系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1068513

Country of ref document: HK

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20070411

CX01 Expiry of patent term