CN1499770A - 通信设备与通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通信设备，该通信设备具有：填充单元(14)，对异步分组(PN)附加数据以形成整数个块长度；加密单元(12)，用于对附加的异步分组(PN2)和同步分组进行加密；以及发送单元(18)，用于发送被加密的附加后的异步分组(PN2)和同步分组。

Description

通信设备与通信万法
技术领域
本发明涉及一种进行分组通信的通信设备，更具体地说，本发明涉及一种通过对异步分组进行加密，进行分组通信的通信设备和通信方法。
背景技术
由于最近开发出大量数字设备以及这些数字设备应用的扩大，需要在数字设备之间进行通信的功能块(function)。作为具体例子，具有诸如IEEE(电气电子工程师学会)1394的通信功能块的DTV(数字电视)和DVD(数字通用光盘)播放器已经得到广泛应用。
涉及这些设备的传统技术的例子(正如KOKAI第08-184881号日本专利申请公开所述)是具有对要处理的数字信息进行复制的功能块的数字设备。例如，该传统数字设备包括：发送端接口，包括用于从预定数据格式中检测复制生成管理信息的装置和用于将预定数据格式变换为网络总线的分组格式的装置，其中所检测的复制管理信息被变换装置变换后，被插入分组格式中的预定位置并被发送到网络总线。尽管没有明确说明，但是可以认为基于IEEE1394的数字设备可以应用于同步分组。
然而，没有对加密异步分组的方法进行说明。因此，在利用DTCP(数字传输内容保护)加密方法等对同步分组进行加密的情况下，不能将异步分组的信息(图像信息等)与同步分组一起加密，并因此不能保证安全。
具体地说，在传统通信设备中，诸如用于同步分组的块密码加密过程不能直接用于异步分组，因为数据长度不同。在处理与异步分组共存的同步分组的数字设备中，为了进行通信，仅利用块密码加密同步分组，而不加密异步分组，从而产生了使异步分组暴露于第三方的非法复制而且不能保证安全性的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过对异步分组和同步分组进行加密，进行通信的通信设备和通信方法。
根据本发明，提供了一种通信设备，该通信设备包括：填充单元，对异步分组附加数据以形成整数个块长度；加密单元，用于对被该填充单元附加后的异步分组和同步分组进行加密；以及发送单元，用于发送被加密单元加密的附加后的异步分组和同步分组。
在其中根据IEEE1394等，通过如DTCP加密方法利用预定块长度的块密码对同步分组进行加密，与其他数字设备建立通信的数字设备中，不能一律进行加密，因为异步分组不具有预定块长度。在根据本发明的通信设备中，利用附加过程对异步分组的实际数据加入无效数据等以获得加密方法要求的块长度，从而可以与对同步分组同样的方式，加密异步分组。因此，可以以对同步分组同样的方式加密异步分组的数据，而且可以与其他数字设备进行通信。
附图说明
图1是示出构成根据本发明通信系统的电视机结构例子的方框图；
图2是用于解释在根据本发明的通信设备中对异步分组进行填充处理的示意图；
图3是用于解释在根据本发明的通信设备中对被填充的异步分组附加控制信息的示意图；
图4是用于解释在根据本发明的通信设备中对被填充的异步分组附加控制信息专用异步分组的示意图；
图5是用于解释在根据本发明的通信设备中通过填充异步分组进行发送的发送过程的流程图；
图6是用于解释在根据本发明的通信设备中接收被填充的异步分组的接收过程的流程图；以及
图7是示出根据本发明的通信设备配置的网络系统例子的系统图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明根据本发明实施例的通信设备。
图1是示出构成根据本发明通信设备的电视机结构例子的方框图，图2是用于解释在根据本发明的通信设备中对异步分组进行填充处理的示意图，图3是用于解释对被填充的异步分组附加控制信息的示意图，图4是用于解释对被填充的异步分组附加控制信息专用异步分组的示意图，图5是用于解释通过填充异步分组进行发送的发送过程的流程图，图6是用于解释接收被填充的异步分组的接收过程的流程图，以及图7是示出根据本发明的通信设备配置的网络系统例子的系统图。
在此，在以上的说明中，同样可以将“填充过程”表达为它等于“对异步分组(PN)附加数据以形成整数个块长度的填充过程”。也就是说，在该说明书中，可以将术语“填充”(pad)变更为术语“附加”(add)。
[通信设备和网络系统的结构]
根据本发明的通信设备是诸如数字电视的数字设备，它具有IEEE1394等的通信功能块。以被划分为异步分组和同步分组的分组方式对通过这些设备传送的信息进行处理。
在图1中，通信设备N2包括：信号处理器11，具有数字电视的原始功能块，其包括调谐电路、解码电路、视频处理电路以及声频放大器；以及显示电路10，用于显示图像。此外，通信设备N2还包括通信功能块，例如，用于执行块加密过程的DTCP单元12和包括在DTCP单元12内的异步分组/密钥管理单元13。通信设备N2进一步包括：异步处理器/填充处理器14，通过数据总线连接到信号处理器11和DTCP单元12，用于处理要发送的异步分组；异步处理器/提取器15，用于处理接收的异步分组；同步处理器16，用于处理同步分组；数据长度信息/复制信息附加器17，用于对分组加入数据长度信息和复制信息；以及发射机/接收机18。
此外，根据本发明的通信设备构成与多个数字设备相连的网络N。图7示出该网络的系统图。具体地说，在图7中，根据本发明的通信设备与配置了连接到图7所示网络N的DVD播放器N1、DTVN2、PC(个人计算机)N3、DTVN 4、DVHSN 5以及打印机N6的网络系统一起使用。
在该实施例中，示出基于作为通信协议的IEEE1394的分组通信过程。然而，本发明并不局限于该通信协议，而且可以使用其他网络通信协议。
[根据本发明的通信过程和填充过程]
接着，将参考分组的时序图和流程图，详细说明根据本发明的通信设备的通信过程和本发明独特的填充过程。
首先，将说明同步分组与异步分组之间的差别。同步分组主要用于动态图像数据和语音数据，而且对分组传输具有时间限制。此外，可以在发送端与接收端之间设置时间。同步分组用于实时传输，而且分组实际数据部分的长度是整数个固定值。相反，异步分组主要用于控制数据和静止图像数据，而且不具有时间限制。因为用于非实时传输，所以可以对异步分组进行调制。
图1所示的DTV(数字电视)N2的显示单元10和信号处理器11具有数字电视的原始结构。接收外部信号源发出的广播信号，并对该信号进行解调以示出视频信号。相应图像显示在显示单元10上。
此外，例如，根据IEEE1394通信协议，利用相关的通信功能块，将该视频信号作为同步分组发送到图7所示的DVHSN 5。另一方面，将构成视频信号的一部分的静止图像信号作为异步分组发送到图7所示的打印机N6。参考流程图，以下将详细说明发送过程和接收过程。
[发送过程]
首先，在图5所示的流程图中，确定是利用同步分组还是利用异步分组进行分组通信(S11)。在利用同步分组进行分组通信的情况下，如图2所示，将信号处理器11提供的、其长度等于整数个预定块长度的每个同步分组PS送到DTCP单元12，然后以块的形式进行加密(S17)。在同步处理器16内进行处理后，利用发送单元18，通过网络N，将同步分组PS送到诸如DVHSN5的其他通信设备(S18)。
另一方面，在利用异步分组进行分组通信的情况下(S11)，如图2所示，确定异步分组中实际数据J的长度是否等于整数个块长度(S12)。如果异步分组为整数个块长度，则直接将异步分组送到DTCP单元12，而无需进行填充，然后以块形式进行加密(S14)。如果异步分组的长度不等于整数个块长度，则由填充单元14对该异步分组进行填充处理。具体地说，如图2所示，对异步分组PN进行填充处理，在填充处理过程中，对实际数据J加入附加数据D。因此将异步分组的长度调整为等于整数个(或者2个)块长度，以准备好在DTCP单元12对后续块进行加密。因此，将如此填充的异步分组PN2送到DTCP单元12，然后以块形式进行加密(S14)。
此后，如图3所示，以对同步分组进行加密的同样方式加密的异步分组PN2具有例如由数据长度信息附加器17附加到报头(header)H之后的实际数据J的数据长度信息(S15)。然后，将分组PN2发送到发射机18，并例如通过网络N例如发送到打印机N6。
通过这样做，经过利用块密码等以类似于对同步分组中的信息加密的形式对异步分组中的该信息进行加密，根据本发明的通信设备可以进行通信，同时保持安全性。
此外，如图3所示，用于在DTCP单元12内进行加密的加密密钥不直接用于异步分组，但是例如根据时间，基于密钥重写信息K，密钥管理单元13重写加密密钥。该密钥重写信息适于附加在报头H之后，如图3所示。这样，与同步分组类似，可以利用时变密钥加密异步分组。因此，可以利用对同步分组进行加密/解密的同样技术，对异步分组进行加密/解密。
密钥重写信息K可以采取各种形式。例如，它可以是用于指出何时改变时变密钥的时间信息，或用于指出时变密钥已经被改变的标记，或用于重写密钥的加密信息。密钥重写信息K最好被同步分组和异步分组共享。
此外，最好还将用于指示复制分组信息的次数被限制为一次或0次的复制控制信息C附加到异步分组PN2的报头H之后。该复制控制信息利用例如2位信息指出允许复制的次数。因此，与同步分组内容的版权类似，利用与对同步分组同样的方法，通过限制复制内容的次数，可以保护异步分组内容的版权。
此外，如图4所示，不必如图3所示将包括数据长度信息L、密钥重写信息K以及复制控制信息C的控制信息附加到报头H之后。相反，利用例如数据长度信息/复制控制信息附加器17的功能块准备控制信息专用分组PN3，并将它插入异步分组PN2之间的适当位置。这样，与同步分组类似，利用异步分组时变密钥，可以对加密/解密以及复制过程进行控制。
[接收过程]
其他通信设备通过网络N接收上述操作过程发送的同步分组和异步分组，如下所述，进行接收过程。
具体地说，在图6所示的流程图中，在接收机18收到通信分组时(S21)，确定通信分组是同步分组还是异步分组(S22)。在通信分组是同步分组Ps的情况下，同步处理器16执行诸如从报头H提取控制信息等的处理，然后，将该分组送到DTCP单元12，在DTCP单元12，利用块密码，根据加密密钥对该分组进行解密。在时变密钥用于加密过程的情况下，利用从报头H提取的密钥重写信息K等，将加密密钥重写为进行加密的加密密钥，此后，利用重写的加密密钥，解密同步分组(S26)。将这样解密的同步分组送到信号处理器11(S27)。
相反，在确定通信分组是异步分组的情况下(S22)，将异步分组PN2送到DTCP单元12，然后利用块密码对其进行解密(S23)。在时变密钥用于加密的情况下，利用被密钥管理单元13附加到报头H之后的密钥重写信息K，将加密密钥重写为用于进行加密的加密密钥，此后，利用重写的加密密钥，解密异步分组PN2。
此后，将异步分组PN2送到异步处理器/提取器15，然后，根据如图2所示附加在报头H之后的数据长度信息L，提取不包括附加数据D的实际数据J(S24)。此后，将提取的实际数据J送到信号处理器11(S25)。
通过这样做，在根据本发明的通信设备中，与用于同步分组的信息类似，可以利用块密码等对用于异步分组的信息进行解密。因此，可以在保持安全性的同时，进行通信。
此外，假定用于指出复制分组信息的次数被限制为例如1次或0次，或者用于指出可以没有限制地复制任意次数分组信息的复制控制信息C附加到异步分组PN2的报头H之后。然后，根据复制控制信息C，信号处理器11对构成异步分组PN2的内容的实际数据J进行复制控制。因此，与同步分组类似，可以以对同步分组同样的方式，通过限制复制异步分组内容的次数，在某种程度上保护异步分组内容的版权。
此外，如图4所示，发送包括数据长度信息L、密钥重写信息K以及复制控制信息C的控制信息，作为插入异步分组PN2之间的控制信息的专用分组PN3。在异步处理器/提取器15内，根据专用分组PN3恢复每个控制信息，并将该控制信息用于后续控制过程。因此，与同步分组类似，采用类似技术，利用时变密钥，可以加密/解密异步分组，并对其复制过程进行控制。
利用以上描述的各实施例，本技术领域内的熟练技术人员可以实现本发明。此外，本技术领域内的熟练技术人员还可以容易地设想对这些实施例进行各种修改，而且可以将本发明应用于各种实施例，而不需要具有特别的创新能力。因此，本发明包括与本发明原理不相矛盾的广泛范围以及以上所公开的新颖特征，而且本发明并不局限于以上公开的各实施例。
因此，根据以上详细说明，可以明白，根据本发明，通过利用填充过程调整数据长度，甚至可以类似于同步分组对其长度不是整数个加密块长度的异步分组进行加密和解密。因此，提供了一种类似于同步分组，可以在保持安全性的同时，对异步分组进行通信的通信设备。

Claims (20)

1.一种通信设备，其特征在于包括：
填充单元(14)，对异步分组(PN)附加数据以形成整数个块长度；
加密单元(12)，用于对被该填充单元附加后的异步分组(PN2)和同步分组进行加密；以及
发送单元(18)，用于发送被加密单元加密的附加后的异步分组(PN2)和同步分组。
2.根据权利要求1所述的通信设备，其特征在于进一步包括：
数据长度信息附加器(17)，用于将关于异步分组中实际数据的长度的数据长度信息(L)附加到被加密的附加后的异步分组上。
3.根据权利要求1所述的通信设备，其特征在于进一步包括：
密钥管理单元(13)，用于根据密钥重写信息(K)，重写加密单元用于进行加密的密钥信息，并将密钥重写信息附加到被加密的附加后的异步分组上。
4.根据权利要求1所述的通信设备，其特征在于进一步包括：
复制控制信息附加器(17)，用于将用于限制复制异步分组的次数的复制控制信息(C)附加到被加密的附加后的异步分组上。
5.根据权利要求1所述的通信设备，其特征在于进一步包括：
附加器(17)，用于将从包括关于异步分组中实际数据的长度的数据长度信息(L)、用于重写加密单元用于进行加密的密钥信息的密钥重写信息(K)以及用于限制复制异步分组的次数的复制控制信息(C)的控制信息中选择的一个控制信息插入被加密的附加后的异步分组之间。
6.根据权利要求1所述的通信设备，其特征在于进一步包括：
接收单元(18)，用于接收发送单元发送的被加密的附加后的异步分组(PN2)；
解密单元(12)，用于解密接收单元接收的被加密的附加后的异步分组，并输出附加后的异步分组；以及
提取单元(15)，用于从解密单元输出的附加后的异步分组中提取除填充单元附加的数据之外的实际数据(J)。
7.根据权利要求6所述的通信设备，其特征在于，提取单元检测关于异步分组中实际数据的长度的数据长度信息(L)，并根据检测的数据长度信息，从解密单元输出的附加后的异步分组中，提取除附加数据之外的实际数据(J)。
8.根据权利要求6所述的通信设备，其特征在于，解密单元检测用于重写加密单元用于进行加密的密钥信息的密钥重写信息(K)，并根据利用密钥重写信息重写的最新密钥信息，对接收单元接收的被加密的附加后的异步分组进行解密。
9.根据权利要求6所述的通信设备，其特征在于进一步包括：
复制功能块(11)，用于检测用于限制复制接收单元接收的异步分组的次数的复制控制信息(C)，并在该限制内至少复制该异步分组。
10.根据权利要求6所述的通信设备，其特征在于，接收单元接收从包括关于异步分组中实际数据的长度的数据长度信息(L)、用于重写加密单元用于进行加密的密钥信息的密钥重写信息(K)以及用于限制复制异步分组的次数的复制控制信息(C)的控制信息中选择的一个控制信息。
11.一种通信方法，其特征在于包括：
对异步分组(PN)附加数据以形成整数个块长度；
对附加后的异步分组(PN2)和同步分组进行加密；以及
发送被加密的附加后的异步分组(PN2)和同步分组。
12.根据权利要求11所述的通信方法，其特征在于进一步包括：
将关于异步分组中实际数据的长度的数据长度信息(L)附加到被加密的附加后的异步分组上。
13.根据权利要求11所述的通信方法，其特征在于进一步包括：
根据密钥重写信息(K)，重写用于进行加密的密钥信息，并将密钥重写信息附加到被加密的附加后的异步分组上。
14.根据权利要求11所述的通信方法，其特征在于进一步包括：
将用于限制复制异步分组的次数的复制控制信息(C)附加到被加密的附加后的异步分组上。
15.根据权利要求11所述的通信方法，其特征在于进一步包括：
将从包括关于异步分组中实际数据的长度的数据长度信息(L)、用于重写用于进行加密的密钥信息的密钥重写信息(K)以及用于限制复制异步分组的次数的复制控制信息(C)的控制信息中选择的一个控制信息插入被加密的附加后的异步分组之间。
16.根据权利要求11所述的通信方法，其特征在于进一步包括：
接收被发送的被加密的附加后的异步分组(PN2)；
解密被加密的附加后的异步分组，并输出附加后的异步分组；以及
从附加后的异步分组中提取附加数据之外的实际数据(J)。
17.根据权利要求16所述的通信方法，其特征在于，检测关于异步分组中实际数据的长度的数据长度信息(L)，并根据检测的数据长度信息，从被解密的附加后的异步分组中，提取除附加数据之外的实际数据(J)。
18.根据权利要求16所述的通信方法，其特征在于进一步包括：
检测用于重写用于进行加密的密钥信息的密钥重写信息(K)，并根据利用检测的密钥重写信息(K)重写的最新密钥信息，对所接收的被加密的附加后的异步分组进行解密。
19.根据权利要求16所述的通信方法，其特征在于进一步包括：
检测用于限制复制异步分组的次数的复制控制信息(C)，并在该限制内至少复制该异步分组。
20.根据权利要求16所述的通信方法，其特征在于，接收从包括关于异步分组中实际数据的长度的数据长度信息(L)、用于重写用于进行加密的密钥信息的密钥重写信息(K)以及用于限制复制异步分组的次数的复制控制信息(C)的控制信息中选择的一个控制信息，作为专用控制信息分组(PN3)。
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