DE10037630A1 - Verfahren zur Adressierung von Endgeräten - Google Patents
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Abstract
Bei einem Verfahren zur Adressierung von Endgeräten zum Empfang von gebührenpflichtigen Fernsehprogrammen, wobei die Endgeräte in Gruppen mit jeweils einer Gruppenadresse eingeteilt sind und jedem der Endgeräte jeweils einer Gruppe eine Kennung innerhalb der Gruppe zugeordnet ist, ist die Kennung ein binärer Vektor. Zur Adressierung von Endgeräten einer Gruppe werden die Gruppenadresse und ein Datenwort gesendet. Das Datenwort wird durch logische Verknüpfung der binären Vektoren mit einem weiteren binären Vektor gebildet, der beschreibt, welche der Endgeräte der Gruppe adressiert werden sollen. Vorzugsweise wird die Verknüpfung durch Bildung einer binären Matrix aus den binären Vektoren und durch Multiplikation der binären Matrix mit dem weiteren Vektor vorgenommen.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adressierung von
Endgeräten zum Empfang von gebührenpflichtigen
Fernsehprogrammen, wobei die Endgeräte in Gruppen mit
jeweils einer Gruppenadresse eingeteilt sind und jedem der
Endgeräte jeweils einer Gruppe eine Kennung innerhalb der
Gruppe zugeordnet ist.
Bei Systemen zum Empfang von gebührenpflichtigen
Fernsehprogrammen - auch Pay-TV-Systeme genannt - ist
sicherzustellen, daß die gebührenpflichtigen Programme nur
von den dazu berechtigten Kunden empfangen werden können.
Dies geschieht mit einer Verschlüsselung der
Programminhalte, durch Speicherung von Empfangsrechten im
Sicherheitsmodul des Endgerätes und durch Hinzufügen von
Empfangsbedingungen zum Programm.
Endgeräte zum Empfangen der gebührenpflichtigen Programme
sind als sogenannte Set-Top-Boxen oder Decoder bekannt. Es
sind jedoch auch andere Endgeräte möglich, wie
beispielsweise PC-Karten oder PCMCIA-Module. Geeignete
Endgeräte können auch in dem Fernsehempfänger integriert
sein.
Als Sicherheitsmodule werden meist Chipkarten verwendet, die
nicht fest mit dem Endgerät verbunden sind, sondern auch aus
diesem entfernt werden können. Dadurch kann ein und das
gleiche Endgerät von verschiedenen Nutzern jeweils mit einem
individuellen Sicherheitsmodul benutzt werden. Im
Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird als
Endgerät jedoch das Endgerät selbst zusammen mit dem jweils
benutzten Sicherheitsmodul betrachtet.
Die Verschlüsselung der Programminhalte erfolgt unter
Kontrolle eines sogenannten Kontrollwortes CW, wobei als
Algorithmus im digitalen auf dem MPEG-2-Standard basierenden
Fernsehen in Europa hauptsächlich der DVB (= digital video
broadcasting) Common Scrambling Algorithmus zum Einsatz
kommt. Es sind jedoch auch andere Algorithmen
bekanntgeworden.
Empfangsbedingungen werden einem Programm in Form
sogenannter Entitlement Control Messages (ECM) hinzugefügt,
die mit dem Programminhalt übertragen werden. Diese ECMs
sind fest mit einem Programminhalt assoziiert. ECMs
enthalten außer den Empfangsbedingungen auch das
verschlüsselte Kontrollwort CW und eine kryptographische
Prüfsumme MAC zur Verhinderung von Manipulationen.
Empfangsrechte werden in Form sogenannter Entitlement
Management Messages (EMM) im gleichen Medium (Kabel,
Satellit, terrestrischer Rundfunk, ADSL) wie die
Programminhalte übertragen. Sie sind jedoch nicht fest mit
dem jeweiligen Programminhalt verknüpft, sondern mit der
logischen Adresse des Endgerätes des Kunden bzw. mit
derjenigen des Sicherheitsmoduls. EMMs können an einzelne
Kunden adressiert werden oder an Gruppen von Kunden. EMMs
enthalten meist neben den Empfangsrechten noch einen
Service-Schlüssel SK in verschlüsselter Form. Dieser
Service-Schlüssel wird dazu benötigt, die Verschlüsselung
der Kontrollwörter in den ECMs rückgängig zu machen. EMMs
können - gegebenenfalls teilweise - verschlüsselt oder
unverschlüsselt sein, sind jedoch mit einer
kryptographischen Prüfsumme (MAC) gegen Manipulationen
geschützt. Eine Anwendung von CW, ECM und EMM ist
beispielsweise in DE 196 30 707 A1 beschrieben.
In vielen derzeit eingesetzten Conditional Access Systemen
existiert ein Mechanismus zur Adressierung von Teilmengen
bestimmter Gruppen von Endgeräten. Dazu werden die
Sicherheitsmodule aller Kunden in Gruppen festgelegter
Größen aufgeteilt, in der Regel 256 = 28. Jede Gruppe erhält
eine Gruppenadresse, und jedem Kunden wird eine Kennung
durch eine Position innerhalb der Gruppe zugewiesen. Diese
Position wird der Gruppenadresse als Bitmap der Größe 256
mitgegeben. Ist das Bit i in der Bitmap auf 1 gesetzt, so
bedeutet dies, daß die EMM den Kunden betrifft, der in der
Gruppe die Position i besetzt. Eine 0 besagt, daß die EMM
das Endgerät mit der jeweiligen Position nicht betrifft. Es
können somit beliebige Teilmengen 1 bis 256 der Gruppe
adressiert werden.
Die Sicherheit dieses beschriebenen Verfahrens beruht nun
darauf, daß die Bitmaps in den EMMs nicht verändert werden
können, wofür der MAC am Ende der EMM sorgt. Es sind jedoch
Angriffe bekanntgeworden, bei denen der MAC gefälscht und
somit auch eine Fälschung der Bitmap möglich wurde.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Adressierung
der Endgeräte sicherer zu machen. Dabei soll der
Rechenaufwand, insbesondere im Endgerät bzw. im
Sicherheitsmodul, möglichst gering sein, da dort
gegebenenfalls sehr viele eintreffende EMMs zu prüfen sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Kennung ein binärer Vektor ist, daß zur Adressierung von
Endgeräten einer Gruppe die Gruppenadresse und ein Datenwort
gesendet werden und daß das Datenwort durch logische
Verknüpfung der binären Vektoren mit einem weiteren binären
Vektor gebildet wird, der beschreibt, welche der Endgeräte
der Gruppe adressiert werden sollen.
Eine bezüglich des Rechenaufwandes besonders günstige
Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht
darin, daß die Verknüpfung durch Bildung einer binären
Matrix aus den binären Vektoren und durch Multiplikation der
binären Matrix mit dem weiteren Vektor vorgenommen wird.
Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, daß der weitere binäre
Vektor für jedes Endgerät der Gruppe eine Binärstelle
enthält, die auf einen vorgegebenen Wert gesetzt wird, wenn
das Endgerät adressiert werden soll.
Im Endgerät bzw. im Sicherheitsmodul wird das
erfindungsgemäße Datenwort vorzugsweise dadurch ausgewertet,
daß der im Endgerät gespeicherte dem Endgerät zugeordnete
binäre Vektor mit dem übertragenen Datenwort multipliziert
wird und daß die Adressierung als vorgenommen gilt, wenn
diese Multiplikation einen vorgegebenen binären Wert ergibt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung der senderseitig
durchgeführten Verfahrensschritte,
Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der
endgeräteseitigen Verfahrensschritte,
Fig. 3 die Bildung einer die binären Vektoren enthaltenden
Matrix,
Fig. 4 die Bildung des zu übertragenden Datenwortes und
Fig. 5 die Auswertung des übertragenen Datenwortes.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Flußdiagramme
stellen Teile von Programmen dar, welche senderseitig und im
Sicherheitsmodul bzw. Endgerät ablaufen, soweit sie das
erfindungsgemäße Verfahren betreffen. Senderseitig wird nach
einem Start bei 1 der Vektor u eingelesen, der besagt, an
welche Endgeräte eine EMM gesendet werden soll. Der
eingelesene Vektor u stellt eine einzeilige Matrix dar, die
bei 2 zur Matrix uT transformiert wird.
Im nächsten Verfahrensschritt 3 wird eine Matrix eingelesen,
deren Zeilen jeweils einen einem Endgerät zugeordneten
binären Vektor der Länge k darstellen. Durch Multiplikation
der invertierten Matrix A-1 mit der Matrix uT entsteht das
zu übertragende Datenwort xT. Dieses wird bei 4 der zu
übertragenden EMM hinzugefügt. Bei 5 wird die EMM
einschließlich des Datenwortes xT über das jeweilige Medium
zu den Endgeräten übertragen. Danach wird bei 6 das Programm
beendet bzw. zur Adressierung weiterer Endgeräte wiederholt.
Im Endgerät wird nach einem Programmstart 7 bei 8 eine EMM
im ankommenden Datenstrom erkannt und daraus bei 9 das
Datenwort xT separiert. Im Programmschritt 10 wird dann das
Datenwort xT mit dem gespeicherten individuellen Vektor vi
des Endgerätes i multipliziert. Das Ergebnis b ist bei
Adressierung des Endgerätes i = 1, was bei 11 geprüft wird,
worauf bei 12 die EMM mit den bekannten kryptographischen
Methoden verarbeitet wird.
Ist jedoch b = 0, bedeutet dies, daß die empfangene EMM nicht
für dieses Endgerät bestimmt ist. Das Programm wird dann bei
13 beendet, ohne daß eine weitere Bearbeitung der EMM
erfolgt, also beispielsweise keine Freigabe des Endgerätes
zum Empfang der jeweiligen Programme vorgenommen wird.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Zahlenbeispiel bilden die
binären Vektoren v1 bis v5 von fünf Endgeräten jeweils eine
Zeile einer Matrix A. Diese Matrix wird invertiert und als
Matrix A-1 gemäß Fig. 4 mit der Matrix uT multipliziert,
welche besagt, daß das erste, das zweite und das fünfte
Endgerät dieser Gruppe adressiert werden sollen. Durch
Multiplikation entsteht eine weitere Matrix xT, die als
Datenwort der EMM angefügt wird.
Fig. 5 zeigt die Prüfung des Datenwortes im Empfänger anhand
des gleichen Zahlenbeispiels für den Empfänger, dessen
binärer Vektor v1 ist. Dieser im Sicherheitsmodul
gespeicherte Vektor wird mit der Matrix xT multipliziert,
was in dem dargestellten Beispiel eine 1 ergibt.
Claims (4)
1. Verfahren zur Adressierung von Endgeräten zum Empfang
von gebührenpflichtigen Fernsehprogrammen, wobei die
Endgeräte in Gruppen mit jeweils einer Gruppenadresse
eingeteilt sind und jedem der Endgeräte jeweils einer Gruppe
eine Kennung innerhalb der Gruppe zugeordnet ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kennung ein binärer Vektor ist, daß
zur Adressierung von Endgeräten einer Gruppe die
Gruppenadresse und ein Datenwort gesendet werden und daß das
Datenwort durch logische Verknüpfung der binären Vektoren
mit einem weiteren binären Vektor gebildet wird, der
beschreibt, welche der Endgeräte der Gruppe adressiert
werden sollen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verknüpfung durch Bildung einer binären Matrix aus den
binären Vektoren und durch Multiplikation der binären Matrix
mit dem weiteren Vektor vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der weitere binäre Vektor für jedes Endgerät der Gruppe eine
Binärstelle enthält, die auf einen vorgegebenen Wert gesetzt
wird, wenn das Endgerät adressiert werden soll.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der im Endgerät gespeicherte dem
Endgerät zugeordnete binäre Vektor mit dem übertragenen
Datenwort multipliziert wird und daß die Adressierung als
vorgenommen gilt, wenn diese Multiplikation einen
vorgegebenen binären Wert ergibt.
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