CN1980387B - 用于内容封装保护的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种方法和装置，其用信号通知用媒体文件格式进行封装的媒体内容的保护信息。保护信令方法被定义以易于保护样本数据或存取单元，所述样本数据或存取单元很可能由带有相同或不同密钥参数的同一方法进行保护，特别是在基于IPMP的保护方案被用于保护基于文件格式的内容的情况下。这种保护信令方法将提供有效的随机存取以及选择性的保护特征。

Description

用于内容封装保护的方法和装置

技术领域

本发明涉及多媒体内容保护领域。更具体地，本发明涉及用于信令保护信息的方法，该信息用在媒体文件中，从而以最小的花费实现随机存取和选择性的保护特征。

背景技术

数字版权管理(DRM)在内容分发和传送方面变得愈加重要，其包括带有/不带有反向信道的单向广播、经由因特网的双向内容分发、通过诸如DVD、SD之类的存储介质的内容分发。

DRM包括三个主要部分：密钥管理和许可传送、使用规则表达、内容封装保护。它们可以绑定在一起，也可以分开。

在这三个部分中，只有进行保护的内容封装取决于被封装的格式，例如文件格式、系统格式、或RTP包格式。

这种内容封装格式包含诸如头(header)、元数据、媒体信息、时序和包间关系等等的信息。保护信令和保护信息必须被定义且与全部内容或内容的特定部分相关。

这种保护信息将以定义的方式与其他封装格式信息一起被携带，从而使终端知道在使用受保护的内容之前如何提取保护信息，而不发生延迟或者不愉快的用户体验。

在保护信息中，所采用其参数的加密方法、内容怎样被加密、怎样链接到受保护内容、携带秘匙至何处、怎样接收许可等等，是需要进行定义的必要项目。

除上述的针对实际系统的考虑外，灵活性和可扩展性也需要在设计之初进行考虑，以便最大限度地增强DRM系统与其他系统的互用性。

文件格式是最流行的封装格式之一，其用来存储播放内容，或存储通过IP或无线网络输出之前的内容。文件格式已经被用来传送数字媒体数据，例如视频、音频、图像、文本、图形等等。[1]中的ISO基媒体文件格式(BaseMedia File Format)(ISO/IEC 14496-12)是基本的文件格式，其用作其他文件格式的基础，例如，MP4FF、AVC FF、MP21FF、3GPP FF、AVS(中国音频视频系统)FF、OMA DRM FF、ISMA Protection FF。

在[2][3]中，DRM保护基于MPEG-4和MPEG-2系统来进行定义，这被称为MPEG IPMP方案。在[4]中IPMP方案被映射到ISO FF中，并且IPMP描述符在[5]中被进一步定义，从而详细阐述了IPMP信息如何在基于ISO FF文件的IPMP信息框中进行携带。

非专利出版物

[1]ISO/IEC 14496ISO/IEC Base File Format，October 2002(N5259)

[2]MPEG-4IPMP，ISO/IEC 14496-13，Information technology-Codingof audio-visual objects-Part 13Intellectual Property Management andProtection(IPMP)extensions

[3]MPEG-2IPMP，ISO/IEC 13818-11，Information technology-Genericcoding of moving pictures and associated audio information-Part 11：IPMP onMPEG-2systems.

[4]ISO/IEC 14496ISO/IEC Base File Format Amendment 1，June 2004(N6569)

[5]Patent Draft“Methods for Media File Protection”Z.Y.Huang，S.M.Shen，T.Ueno 2005

[6]ISMA Crypt，ISMA DRM Recommendations Version 1.0，InternetStreaming Media Alliance，2570W.El Camino Real

[7]OMA DRM 2.0，DRM-DCF，DRM-REL，DRM-DRM SpecificationV2.0(Candidate version)，September 2005

发明内容

待解决的问题

上文所述的现有技术具有如下问题。

文件格式包括许多样本数据，并且每个样本数据很可能使用具有相同或不同密钥参数的同一方法进行保护。在通过IP网络携带内容时，相同的情况还发生在存取单元上。

有必要提供一种机制或保护信令方法，使得上述设想易于进行而花费却最小，特别是在基于IPMP的保护方案用于保护基于文件格式的内容时。这种保护信令方法将提供随机存取和选择性的保护特征。

在[4][5]中，上述机制或方法没有定义和提供。

在[6][7]中，虽然定义了一种信令方法，但是，在密钥参数对于每个样本或存取单元都相同的情况下，对于每个样本或存取单元来说，花费过大。

解决问题的方式

本发明定义了一种保护信令，以改进现有技术并且解决以上提及的问题。

IPMP样本格式框(IPMPSampleFormatBox)被定义在样本输入框之下，以便指示是否采用选择性的保护，指示密钥参数是否针对待保护的样本而被固定，以及携带将要被用于待保护样本的通用密钥参数。

IPMP样本头(IPMPSampleHeader)被进一步定义为样本数据的头，以描述样本是否得到保护，以及如果其得到保护，那么应携带和使用何种密钥参数。

同样的方式可用于存取单元，其中IPMPAU格式框(IPMPAUFormatBox)和IPMPAU头(IPMPAUHeader)被定义成实现相同的目标。

发明效果

本发明提供了一种对现有的DRM方案的改进，其以基于ISO的文件格式为基础。它用进一步的改进对现有的基于IPMP的DRM方案进行补充。

附图说明

图1示出了清晰的AVS-M文件结构。

图2示出了用于视频光轨的一般ISO基文件格式保护方案。

图3示出了大体的受保护的AVS-M文件结构。

图4示出了带有所有用于AVS-M文件保护的子框的保护方案信息框(Protection Scheme Info Box)。

图5示出了直到具有使用基于IPMP的保护的头的受保护样本数据为止的受保护文件结构。

图6示出了用于提取和使用来自IPMP样本格式框和IPMP样本头的保护标志和参数的流程图。

图7示出了服务器创建受保护文件的过程。

图8示出了终端或设备播放受保护文件的过程。

具体实施方式

参照附图，本发明的优选实施例描述如下。

图1、图2、图3和图4示出了现有技术，描述如下：

图1描述了处于顶层(top-level)的一般文件格式结构，这里，以举例的方式以中国音频视频系统(AVS)文件格式进行描述。文件主要包括三个框，分别为文件类型框(file type box)101、影片框(movie box)102和媒体数据框(media data box)104，媒体数据框104包含按实际时间排序且交织或非交织的视频和音频帧。

实际的视频光轨框103应该包含于影片框102中。用于视频光轨处理程序框106的处理程序类型应该是“vide”，并且用于视频光轨的样本描述的四字符代码在AVS FF的情况下应该为“avsm”。图1所示的封装于AVS-M媒体文件中的媒体内容呈清晰格式。

图2示出了以当前ISO基文件格式使用的一般保护方案。样本描述的四字符代码被替换成指示保护封装的四字符代码：这些代码只随媒体类型(例如，视频光轨的“encv”201)而变化。保护方案信息框202被添加到样本描述中，而其他所有的框都未被更改。实际的媒体数据203应该呈转换形式(例如，被加密)。

图3中展示了一般受保护的AVS-M文件结构，其采用了如图2所示的这种一般ISO基文件格式保护方案。用于AVS-M文件的这种ISO基文件格式保护的实例是，样本描述的四字符代码被替换成指示保护封装的四字符代码，并且此处的“avsm”被替换成“encv”301。保护方案信息框302被添加到样本描述中，而其他所有的框都未被更改。并且最重要的是，原始样本输入类型(四字符代码“avsm”)被存储于被称为原始格式框(OriginalFormatBox)的新框中的保护方案信息框之中。

保护方案信息框包含所有被转换的信息(例如所使用的加密方法及其参数，总的DRM模块名及其信息)以及其他保护信息，例如密钥管理系统的种类和位置。该信息框还为媒体的原始(未被加密的)格式提供证明。如图4所示，保护方案信息框401是一种容纳框(container box)，并且它包含四个框：原始格式框402(必须要有)、IPMP信息框403(必须要有)、方案类型框404(可选)以及方案信息框(可选)。保护方案信息框401在使用指示受保护流的4cc这种样本输入中被强制执行。

当在受保护的样本输入中使用时，这种框必须包含为原始格式提供证明的原始格式框。并且必须使用以下信令方法中的至少一种来识别所采用的保护：

1)独立IPMP：IPMP信息框，当使用MPEG-4系统外部的IPMP描述符时；

2)方案信令：方案类型框和方案信息框，当使用这些框(要么都使用，要么都不使用)时。

aligned(8)class ProtectionSchemeInfoBox(fmt)extends Box(′sinf′){

OriginalFormatBox(fmt)      original_format；

IPMPInfoBox                  IPMP_descriptors；      //optional

SchemeTypeBox             Scheme_type_box；    //optional

SchemeInformationBox      info；               //optional

}

如图4所示，IPMP信息框携带用于那条光轨下的所有受保护样本的基于IPMP的保护信息。

至于该光轨下的每个样本是否都得到保护，采用何种保护参数，特别在加密方法已经在IPMP信息框中得到声明和定义时采用何种密钥参数，这将如图5所示进行定义。

IPMP信息框示于502中，其置于保护方案信息框之下，同时保护方案信息框置于501中的样本描述框之下。被加密的数据示于503中。

IPMP样本格式框在504中被定义，其应该在IPMP信息框502内部进行携带，并且被应用于同一光轨下的被加密样本数据503。在505中，IPMP样本头1被定义为用来携带基于IPMP的保护信息，该信息明确指向506中的紧跟着的加密样本数据(加密数据1)，该数据是503中的加密媒体数据的一部分。同样的情况也应用于其他样本数据。所定义的IPMP样本格式框和IPMP样本头的目标在于，以较少的花费解决样本保护和选择性加密的问题。

图6示出了一种通用的流程图，其描述样本数据怎样得到保护，以及怎样获取用于每个样本的保护参数。

在图6的601中，IPMP样本格式框将由终端进行检查，以获取诸如602中的固定参数(Fixed_Parameter)和606中的选择性保护(Selective_Protection)之类的信息。

在603中，如果固定参数设为0，就意味着每个受保护的样本将具有它自己的参数设置，该参数设置将在604中从每个受保护的样本的IPMP样本头中获取，否则，每个受保护的样本将提取在605中携带的固定参数设置，该参数设置将被用于同一光轨下的所有受保护的样本。

在607中，如果选择性保护设为0，就意味着在该光轨之下的所有样本都得到保护，并且没有必要在608中所描述的每个样本的IPMP样本头中寻找保护标志，否则在609中，寻找在置于每个样本之前的IPMP样本头中所携带的保护标志。

在保护方法是加密且选择AES计数模式的情况下，固定参数可以变为固定密钥参数，而选择性保护可以变为选择性加密。

在AES计数模式用作保护的情况下，图5和图6中所示的IPMP样本格式框的句式可以进一步定义如下：

aligned(8)class IPMPSampleFormatBox extends FullBox(′iSFM′，0，0){

bit(1)  Selective_Encryption；

bit(1)  Fixed_KeyParameters；

bit(6)  reserved；

unsigned int(8)    Key_Indicator_Length；

unsigned int(8)    IV_length；

if(Fixed_KeyParameters＝＝1){

unsigned int(8*IV_length)   IV；

unsigned int(8*Key_Indicator_Length)    Key_Indicator；}

}

第一比特表示选择性加密是否被用于样本；第二比特确认固定密钥参数是否被用于该条光轨下的所有样本；如果确实如此，往下的两个——IV(初始向量)和密钥指示符将对于这里的所有样本都是相同的；否则，必须针对每个样本提供这种信息；

同样的情况也适用于存取单元，存取单元中定义了IPMPAU格式框。

aligned(8)class IPMPAUFormatBox extends FullBox(){

bit(1)Selective_Encryption；

bit(1)Fixed_KeyParameters；

bit(6)reserved；

unsigned int(8)Key_Indicator_Length；

unsigned int(8)IV_Length；

if(Fixed_KeyParameters＝＝1){

   unsigned int(8*IV_Iength)               IV；

   unsigned int(8*Key_Indicator_Length)    Key_Indicator；}

}

在AES用作保护的情况下，图5和图6中所示的IPMP样本头的句式可以进一步定义如下：

aligned(8)class IPMPSampleHeader{//this is under each sample

  if(Selective_Encryption＝＝1){//from the sample description

      bit(1)   Sample_Is_Encrypted；

      bit(7)   reserved；

  }

  else Sample_Is_Encrypted＝1；

  if(Sample_Is_Encrypted＝＝1){

      if(Fixed_KeyParameters＝＝0){//read further bits to get IV and Key_Indicator for each

sample

          unsigned int(8*IV_length)                IV；

          unsigned int(8*Key_Indicator_Length)  Key_Indicator；

  }

  else//retrieve the Fixed Key Parameters defined in the sample description level→IPMPSampleFormatBox

}

在选择性加密被设为1的情况下，将获取每个样本的第一比特，并且根据这个比特，将Sample_Is_Encrypted设为1或者0，否则将Sample_Is_Encrypted设为1。

在加密样本的情况中，如果固定密钥参数无效，那么将根据8*IV_length和8*Key_Indicator_Length，从每个样本数据中获取IV和密钥指示符(Key_Indicator)，否则这种数据将从IPMP样本格式框获得，并且将被请求用于该光轨下的所有受保护的样本数据。

同样的情况也适用于存取单元保护。

aligned(8)class IPMPAUHeader{

  bit(1)EncryptedAU；  //Encryption indicator

  bit(7)reserved；     //Must be zero

  if(EncryptedAU＝＝1){

     if(Fixed_KeyParameters＝＝0){//read further bits to get IV and Key_Indicator for

each sample

         unsigned int(8*KeyIndicatorLength)Key_Indicator；

         unsigned int(8*IVLength)IV；

     }

     else  //retrieve the Fixed Key Parameters defined in IPMPAUFormatBox

}

图7示出了服务器创建受保护文件的过程。首先，内容服务器或创建者701应该创建并格式化诸如711中的IPMP样本头之类的每个带有保护信息的样本数据，并且在单独的参数设置被用于每个受保护的样本数据的情况下，将参数设置置于712中的IPMP样本头之中。

如713中所示，通过将固定参数标志和选择性保护标志置于IPMP样本格式框中，创建IPMP样本格式框。同时，在固定参数将被用于同一光轨下的所有受保护样本数据的情况下，携带IPMP样本格式框中的保护参数设置。

通过如下方法创建IPMP信息框，即，或者使用缺省的加密算法、密钥管理系统和版权数据(rights data)相关信息703，或者仅仅使用特定的IPMP工具来呈现某些专有的DRM模块和版权相关信息702，来构建IPMP描述符。

多种IPMP描述符构建IPMP信息框704，其采用原始格式框705的信息(即，针对AVS-M情况的代表原始未转换的样本输入编码名的4cc“avsm”)，进一步形成保护方案信息框706。保护方案信息框将采用样本描述框707的信息(即，指示所声明的视频样本受到保护的4cc“encv”)，进一步形成影片框708。

最后，包含于媒体数据框709和影片框中的被转换的(例如，被加密的)媒体数据与文件名”avsl”一起被封装，以形成受保护的AVS-M文件710，其随时可由终端用户下载或流式传输(stream)。

图8示出了终端或设备播放从服务器下载或流式传输的受保护文件的过程。

当终端801从服务器下载或流式传输文件802时，第一步骤是提取影片框804的样本描述框805内部携带的4cc信息。当例如对于携带作为媒体数据的AVS-M的情况而使“avsm”被检测时，实际的媒体数据呈清晰形式，并且AVS-M数据框803中所携带的媒体数据可以直接由终端播放。

当检测到“encv”时，需要进行下一个步骤以得到在保护方案信息框806内部所携带的信息，因为AVS-M数据框803中所携带的实际接收到的媒体数据处于被转换的(例如，加密的)形式，因此不能被直接播放。

如果缺省的加密算法、密钥管理系统和版权数据相关信息808可以从保护信息框内部的IPMP信息框807中声明的IPMP描述符中提取，终端将利用这些信息来获得密钥、许可等等，从而在下面的步骤811-814中解密和播放清晰的AVS-M视频数据。

如果只有特定的IPMP工具信息和版权相关数据809从IPMP描述符807提取，那么终端将执行从某处下载的实际DRM模块810(采用特定的IPMPID)，从而在下面的步骤811-814中对清晰的AVS-M视频数据进行反变换(例如，解密)和播放。

在811中，固定参数和选择性保护标志将从IPMP样本格式框获取，并且固定的保护参数也可以从该处获取，从而被用于该光轨下的所有受保护的样本数据。

在812中，如果选择性保护被启动，那么可以获取保护标志位。在813中，如果各个保护参数设置被用于每个受保护的样本，那么保护参数设置，例如针对加密情况的密钥参数设置将从IPMP样本头中获取，否则，可以从IPMP样本格式框获得固定保护参数设置。

最终，在814中，播放未受保护的媒体数据。

工业应用

本发明可用于数字媒体文件应用领域，特别是用于信令保护信息，其管理媒体文件的创建、分发和消费，特别是AVS-M文件的创建、分发和消费。

Claims (7)

1.一种用于内容封装保护的保护信令的方法，其包括以下步骤：

将文件中的数据分成控制数据框和内容数据框；

将样本或存取单元保护相关的公共控制参数所需要的数据嵌入到知识产权管理保护信息控制框中；并且

将对所述样本或存取单元保护相关的特定参数进行进一步解释所需要的数据嵌入到所述内容数据框中。

2.一种用于内容封装保护的保护信令的方法，其包括：

获取样本或存取单元保护相关的公共参数所需要的数据的步骤；

获取将对所述样本或存取单元保护相关的特定参数进行进一步解释所需要的数据的步骤；

获取受保护的样本或存取单元内容数据的步骤；

获取未受保护的样本或存取单元内容数据的步骤；

将样本或存取单元保护所需要的数据存储于知识产权管理保护信息控制框中的步骤；

将受保护的样本或存取单元内容数据存储于内容数据框中的步骤；

将未受保护的样本或存取单元内容数据存储于内容数据框中的步骤；

将进一步解释受保护的样本或存取单元所需要的数据，先于所述样本或存取单元数据，存储于所述内容数据框中的步骤。

3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：分离控制数据和内容数据的步骤，其中该分离控制数据和内容数据的步骤在所述获取将对所述样本或存取单元保护相关的特定参数进行进一步解释所需要的数据的步骤之后和所述获取受保护的样本或存取单元内容数据的步骤之前被执行。

4.根据权利要求2所述的方法，其中所述样本或存取单元保护相关的公共控制参数所需要的数据包括：选择性保护标志、关于密钥参数是否被固定的受保护的样本标志、用于待保护的所述样本的公共密钥参数。

5.根据权利要求2所述的方法，其中对所述样本或存取单元保护相关的特定参数进行进一步解释的数据包括：用于相关的样本或存取单元的样本保护标志和实际密钥参数。

6.一种产生用于在服务器侧进行内容封装保护的保护信令的装置，其包括：

获取样本或存取单元保护相关的公共参数所需要的数据的装置；

获取对所述样本或存取单元保护相关的特定数据进行进一步解释所需要的数据的装置；

获取受保护的样本或存取单元内容数据的装置；

获取未受保护的样本或存取单元内容数据的装置；

将样本或存取单元保护所需要的数据存储于知识产权管理保护信息控制框中的装置；

将受保护的样本或存取单元内容数据存储于内容数据框中的装置；

将未受保护的样本或存取单元内容数据存储于内容数据框中的装置；

对所述受保护的样本或存取单元进行进一步解释所需要的数据，先于所述样本或存取单元数据，存储于所述内容数据框中的装置。

7.一种由终端播放被保护和封装的内容的装置，其包括：

从知识产权管理保护信息控制框获取样本或存取单元保护相关的公共参数所需要的数据的装置；

从内容数据框获取对所述样本或存取单元保护相关的特定参数进行进一步解释所需要的数据的装置；

从所述内容数据框获取受保护和未受保护的样本或存取单元内容数据的装置；

根据对受保护的样本或存取单元数据进行解保护所需要的所有参数，播放所述受保护的样本或存取单元数据以及直接播放未受保护的样本或存取单元数据的装置。

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