CN1830030A - 含有加密指标信息的记录载体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在扇区(S)中存储用户数据和与所述扇区相关的管理信息(n)的记录载体(10)。为了当经由PC的通信总线(6)传输时提供简单、低成本、灵活和安全的用户数据复制保护技术，根据本发明提出了所述管理信息包括加密指示信息(M1)，所述加密指示信息(M1)表示存储在相关扇区(S)中的用户数据在经由通信总线(6)被传输之前由读取装置(2)加密。

Description

含有加密指示信息的记录载体
技术领域
本发明涉及一种用于在扇区中存储用户数据和与所述扇区相关的管理信息的记录载体。本发明另外涉及一种用于从记录载体读取数据的读取装置和相应的读取方法。更进一步，本发明涉及一种用于在记录载体上记录数据的记录装置和一种相应的记录方法。最后，本发明涉及一种用于执行所述方法的计算机程序。
背景技术
在个人计算机(PC)中，光驱经由通信总线与其它组件相连接，更具体而言经由所谓的PCI总线。黑客能够很容易接听到经过这个总线的通信并且能够访问所传输的用户数据。所谓的总线加密技术通常用于保护数据传输以防止偷听，根据该技术用户数据在经由通信总线被传输之前被加密然后在传输之后由接收组件解密。然而，总线加密技术需要极大的计算工作量或者增加这样系统的代价，而极大的计算工作量将降低应用性能。所述极大的计算工作量能够通过在所有扇区中不加密所有用户数据，而仅仅通过加密一些扇区或者扇区中的部分用户数据，或者通过选取需要较少计算工作量的加密算法而被减少。然而，这样的方法可能减弱保护效果。
因为不同的应用具有不同的安全需要，并且单个光驱必须对于许多不同的应用读取和保护数据，因此它的一个问题是使光驱从记录载体读取数据或者更通常地提供一种读取装置用于从记录载体读取数据，其以单个总线加密方法满足所有需要。更具体而言，当在记录载体如可记录光盘上记录用户数据时，在经由通信总线传输期间应该提供这个灵活的保密级以保护用户数据。
已经产生了许多复制保护方法以防止复制用户数据。这些方法中的一个是基于所谓的再加密技术，根据再加密技术，盘的一些扇区被加密并且在经由安全通信通道将所述加密扇区传输给PC中的另一个组件之前由驱动器解密。再加密技术的优点是由驱动器使用以对扇区进行解密的密钥没有离开驱动器并且因此不容易由黑客发现。然而，对加密扇区的解密需要极大的计算工作量，极大的计算工作量降低了驱动器的性能或者增加了驱动器的成本。虽然极大的计算工作量能够通过上述相同的措施减少，但是保护的强度将被减弱。
因为不同的应用具有不同的安全需要，因此期望提供一种最优化的用于单个应用的保密级的低成本读取装置和一种提供用于所有应用的正确保密级的通用读取装置并且该装置能够读取用于所有应用的记录载体。因此需要一种方法，通过该方法通用读取装置能够确定是否并且优选地使用何种类型的加密。优选地，应该提供在加密之前表示是否需要以及需要何种类型的解密的附加信息。
发明内容
因此本发明的一个目的是提供一种记录载体、一种记录装置与方法以及一种读取装置与方法，所述读取装置与方法提供一种灵活的保密级以在经由通信总线传输期间同时当在记录载体例如可记录光盘上记录数据时保护用户数据。
根据本发明，这个目的由在权利要求1中所限定的记录载体实现，根据该记录载体，管理信息包括加密指示信息，所述加密指示信息表示存储在相关扇区中的用户数据在经由通信总线传输之前要由读取装置加密。
在权利要求7中定义了一种用于从这样一种记录数据中读取数据的读取装置，并且该装置包括用于解释所述管理信息的数据解译器，用于加密扇区的用户数据的加密单元，用于所述加密扇区的用户数据的相关加密指示信息表示所述用户数据要被加密，以及用于输出所述用户数据的输出单元。
在权利要求10中定义了一种用于在这样一种记录载体上记录数据的记录装置，并且该装置包括：
输入单元，用于从通信总线接收用户数据和在记录载体上的扇区中记录所述用户数据的指令，
指令解译器，用于解释所述指令，以便识别包括在所述指令中的表示所接收的用户数据的哪些部分被加密并且在所述记录载体上记录之前要被解密的解密指示信息，
解密单元，用于解密所述用户数据的所述部分，用于所述用户数据的所述部分的相关解密指示信息表示它们被加密并且在所述记录载体上记录之前要被解密，以及
写入单元，用于在所述记录载体上的扇区中记录所述用户数据和与所述扇区相关的管理信息，所述管理信息包括加密指示信息，所述加密指示信息表示存储在扇区中的与所述管理信息相关的用户数据在经由通信总线传输之前将由读取装置加密。
在权利要求9和11中定义了相应的方法。在权利要求13中定义了用于执行所述方法的计算机程序。
本发明基于下面的想法：发信号给所述读取装置，特定的用户数据在它们经由通信总线，更具体而言经由PC的PCI总线传输之前应该由读取装置加密。因此将加密指示信息提供在管理信息中并且使其与用户数据存储在其中的所有扇区相关联，所述用户数据在经由通信总线传输之前应该被加密。这个加密指示信息将由读取装置读取和评估，然后读取装置在相关的用户数据被输出到通信总线之前对该相关的用户数据进行加密。根据本发明，所述记录装置被调整为使得在记录用户数据期间将这样的加密指示信息分配给用户数据并且也将其记录在记录载体上用于后来由读取装置读取。基于包括在由记录装置接收的指令中的相应解密指示信息，这样的加密指示信息与在记录载体上记录特定用户数据的指令一起被写入。因此本发明提供了一种简单、灵活以及低成本的解决方案，该解决方案在用户数据经由通信总线传输期间提供了复制保护，所述用户数据是从记录载体读取的。
应该注意，用户数据应该被理解为包括存储在记录载体中的任何种类的数据并且能够经由通信总线传输，即不仅包括特别意欲用于用户的数据如音频、视频或者软件数据，而且包括任何其它种类的数据例如管理数据或者控制数据。
本发明的优选实施例被限定在从属权利要求中。根据一个简单实施例，管理信息被存储在每一个扇区的标头中并且加密指示信息是一位，该加密指示信息被用于触发对存储在相关扇区中的用户数据进行加密。然而，管理信息除了存储在正常的数据通道中之外也能够存储在单独(附加的)的子码通道中。
根据另外的实施例，管理信息包括附加的信息，所述附加信息表示哪一部分或者哪些部分用户数据要被加密，哪一个加密算法要被用于加密，哪一个密钥体系要被用于确定加密密钥，所述加密密钥要被用于加密和/或表示存储在相关扇区中的用户数据在再次被加密用于传输之前由读取装置解密。此外，这些指示符可以是存储在扇区标头中的单独的位。优选地，使触发总线加密的指示信息独立于触发扇区解密的指示信息，因为两种方法的安全需求可以不同。如果用于总线加密的触发和用于扇区解密的触发是独立的，那么优选地至少总线加密触发的完整性被保护。这可以例如使扇区解密密钥至少取决于总线加密触发而实现(例如XOR或者将所述触发混编进密钥)。
附图说明
现在参考附图以更具体的细节解释本发明，其中
图1示出了一个PC的方框图，
图2示出了根据本发明的读取和记录装置的方框图，
图3阐释了本发明的第一实施例，
图4阐释了具有不同参数设置的本发明的第一实施例，
图5阐释了本发明的第二实施例，
图6阐释了本发明的第三实施例，以及
图7阐释了本发明的第四实施例。
具体实施方式
图1示出了PC1的方框图，其包括能够从记录载体10读取数据并且能够将数据写入记录载体10的驱动器2(例如光驱)、CPU3(中央处理单元)、存储器4和图形卡5，所有这些部件都被连接到通信总线6。为了简化的缘故，没有示出PC1的进一步的细节，当然PC1还包括另外的和其它的组件。
图2示出了根据本发明的驱动器2的方框图。为了从记录载体10读取数据提供了读取单元21；为了将数据写入记录载体10提供了写入单元22。当从记录载体10读取存储在扇区S中的用户数据U时，如图3所示以每一个具有2048字节长度的扇区的光盘作为例子，存储在与每一个扇区S相关的扇区标头H中的相关管理信息M(在本实施例中其具有n个字节)也被读取并且被向前传送到数据解译器23。在数据解译器23中，在图3所示的例子中，一个字节包括8位的管理信息M被评估，以便确定存储在相关扇区S中的已读取的用户数据在由输出单元25输出并且随后经由通信总线6传输之前是否应该由加密/解密单元24加密。
在图3所示的实施例中，所述管理信息M仅仅包括意味着用户数据U在经由通信总线传输之前没有加密需要的零位。因此，用户数据将由输出单元25直接输出到通信总线6，即用户数据U将以图3所示的未加密形式经由总线6被传输。在图4所示的实施例中，包括在管理信息M中的加密指示信息M1通过设定一位表示存储在扇区S中的用户数据U在被输出之前要被加密。因此所述已读取的用户数据U将被传送到加密/解密单元24，在这里这些已读取的用户数据U在后来被输出到通信总线之前被加密。在本实施例中，仅仅扇区S的用户数据的固定部分Ue被加密而其它部分Uu以未加密形式被传输。
在图5所示的实施例中，存储在记录载体上的扇区S中的用户数据U的已存部分Se被加密而扇区S的其它部分Su没有被加密。在相关的管理信息M中，除了包括加密指示信息M1外，也包括附加解密指示信息M2，所述附加解密指示信息M2表示存储在扇区S中的该(部分)用户数据U在再次被加密(由M1表示)和经由通信总线传输之前需要首先被解密。优选地，已加密部分Se的解密密钥取决于第一指示符M1(和可选择性地也取决于M2)。因此，在扇区S的部分完全未加密用户数据U被加密和经由总线传输之前，加密/解密单元24首先对扇区S的已加密部分Se进行解密。优选地，将不同的加密/解密密钥和/或加密/解密算法使用于根据本实施例提供的这两个加密/解密步骤中。
管理信息可以进一步包括附加信息，诸如表示在加密之前需要被解密的用户数据数量，哪个算法用于解密和/或哪个密钥体系用于解密的信息。
根据图6所示的又另一个实施例，提供附加的加密数量信息M3作为扇区标头A中的附加管理信息，该附加管理信息表示扇区S的哪些部分必须由驱动器2加密。例如，如图6所示，应该被加密(Ue)的扇区S的三部分由已加密数量信息M3表示而该扇区的其它部分在经由总线被传输之前保持未加密(Uu)。
在管理信息中可以包括另外的信息，诸如例如加密算法信息M4和/或密钥体系信息M5，加密算法信息M4表示要使用哪一个加密算法进行加密，密钥级信息M5表示要使用哪一个密钥体系来确定加密密钥，所述加密密钥要被用于加密。
图2中示出的驱动器2的实施例进一步包括数据/指令解译器26和用于从通信总线6接收数据的输入单元27。这些单元将被将数据记录到记录载体10。在这种情况下，命令驱动器2记录特定用户数据的指令连同所述用户数据一起由输入单元27接收，并且由数据/指令解译器26评估。在图7中阐释了这个实施例，其中指令C包括解密指示信息C2(类似于图5所示的M2)和加密指示信息C1，所述解密指示信息C2表示从总线6接收的加密用户数据Ue需要被解密，加密指示信息C1表示全部用户数据或者部分用户数据在存储在记录载体上之前需要被加密。在这种情况下，至少触发用于扇区加密(C1)的完整性必须被保护。这可以通过例如使总线解密密钥至少取决于扇区加密触发而实现(例如XOR或者将所述触发混编进密钥)。
加密和解密的这些步骤在部分加密的用户数据由写入单元22写到记录载体10上之前由加密/解密单元24执行。同时将包括指示符M1和M2的合适的管理信息M存储在扇区标头H中。当然，附加的另外的信息，类似于上面所述的用于管理信息的附加另外的信息，也可以被包括在指令C中。
根据本发明，提供了一种在经由PC的通信总线传输之前用于保护存储在记录载体上的用户数据的简单、低成本、灵活和安全的解决方案。

Claims (13)

1、一种用于在扇区(S)中存储用户数据和与所述扇区(S)相关的管理信息(M)的记录载体，其中所述管理信息(M)包括加密指示信息(M1)，所述加密指示信息(M1)表示存储在相关扇区(S)中的用户数据在经由通信总线(6)被传输之前要由读取装置(2)加密。
2、如权利要求1所述的记录载体，其中所述管理信息(M)被存储在扇区标头(4)中或者存储在附加子码通道中。
3、如权利要求1所述的记录载体，其中所述管理信息(M)进一步包括加密数量信息(M3)，所述加密数量信息(M3)表示存储在相关扇区(S)中的哪一部分或者哪些部分用户数据要被加密。
4、如权利要求1所述的记录载体，其中所述管理信息(M)进一步包括加密算法信息(M4)，所述加密算法信息(M4)表示哪一个加密算法要被用于加密。
5、如权利要求1所述的记录载体，其中所述管理信息(M)进一步包括密钥体系信息(M5)，所述密钥体系信息(M5)要被用于确定加密密钥，所述加密密钥要被用于加密。
6、如权利要求1所述的记录载体，其中所述管理信息(M)进一步包括解密指示信息(M2)，所述解密指示信息(M2)表示存储在相关扇区(S)中的用户数据在再次被加密用于经由所述通信总线(6)传输之前要由读取装置(2)解密。
7、如权利要求6所述的记录载体，其中用于解密用户数据的解密密钥至少取决于加密指示信息(M1)。
8、一种用于从用户数据存储在扇区(S)中的记录载体(10)读取数据以及与所述扇区(S)相关的管理信息(M)的读取装置，其中所述管理信息(M)包括加密指示信息(M1)，所述加密指示信息(M1)表示存储在相关扇区(S)中的用户数据在经由通信总线(6)被传输之前要由读取装置(2)加密，所述读取装置包括：
读取单元(21)，用于从所述记录载体(10)读取所述用户数据和所述管理信息(M)，
数据解译器(23)，用于解译所述管理信息(M)，
加密单元(24)，用于对扇区(S)的用户数据进行加密，用于所述扇区(S)的用户数据的相关加密指示信息(M1)表示所述用户数据要被加密，以及
用于输出所述用户数据的输出单元(25)。
9、一种用于从用户数据存储在扇区(S)中的记录载体(10)读取数据以及与所述扇区(S)相关的管理信息(M)的读取方法，其中所述管理信息(M)包括加密指示信息(M1)，所述加密指示信息(M1)表示存储在相关扇区中的用户数据在经由通信总线(6)被传输之前要由读取装置(2)加密，所述读取方法包括步骤如下：
从所述记录载体(10)读取所述用户数据和所述管理信息(M)，
解译所述管理信息(M)，
对扇区(S)的用户数据进行加密，用于所述扇区(S)的用户数据的相关加密指示信息(M1)表示所述用户数据要被加密，以及
输出所述用户数据。
10、一种用于在记录载体(10)上记录数据的记录装置，包括：
输入单元(27)，用于从通信总线(6)接收用户数据和在记录载体(10)上的扇区(S)中记录所述用户数据的指令(C)，
指令解译器(26)，用于解释所述指令(C)，以便识别包括在所述指令(C)中的表示已接收的用户数据的哪些部分被加密并且在所述记录载体(10)上记录之前要被解密的解密指示信息(C2)，
解密单元(24)，用于解密所述所述用户数据的所述部分，用于所述用户数据的所述部分的相关解密指示信息(M2)表示它们被加密并且在所述记录载体(10)上记录之前要被解密，以及
写入单元(22)，用于在所述记录载体(10)上的扇区(S)中记录所述用户数据和与所述扇区(S)相关的管理信息(M)，所述管理信息(M)包括加密指示信息(M1)，所述加密指示信息(M1)表示存储在扇区(S)中的与所述管理信息(M)相关的用户数据在经由通信总线(6)传输之前将由读取装置(2)加密。
11、一种用于在记录载体(10)上记录数据的记录方法，包括步骤如下：
从通信总线(6)接收用户数据和在记录载体(10)上的扇区(S)中记录所述用户数据的指令(C)，
解释所述指令(C)，以便识别包括在所述指令中的表示已接收的用户数据的哪些部分被加密并且在所述记录载体(10)上记录之前要被解密的解密指示信息(C2)，
解密所述用户数据的所述部分，用于所述用户数据的所述部分的相关解密指示信息(C2)表示它们被加密并且在所述记录载体(10)上记录之前要被解密，以及
在所述记录载体(10)上的扇区(S)中记录所述用户数据和与所述扇区(S)相关的管理信息(M)，所述管理信息(M)包括加密指示信息(M1)，所述加密指示信息(M1)表示存储在扇区(S)中的与所述管理信息(M)相关的用户数据在经由通信总线(6)传输之前将由读取装置(2)加密。
12、如权利要求11所述的记录方法，其中所述指令(C)进一步包括加密指示信息(C1)，并且用于解密用户数据的解密密钥取决于所述加密指示信息(C1)。
13、一种包括程序代码构件的计算机程序，用于当在计算机中执行所述计算机程序时使计算机执行如权利要求9和11所述方法的步骤。
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