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Die
Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Übertragung von Daten über eine
isochrone Schnittstelle mit einem ersten Takt bzw. einer Vorrichtung
zum Anschluss an eine isochrone Schnittstelle, über die Daten mit einem ersten
Takt übertragen
werden nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.
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Aus
der
DE 693 28 003
T2 ist eine Vorrichtung zum Kommunizieren von Daten zwischen
einer Anzahl von isochronen und nicht-isochronen Datenquellen und
Datensenken bekannt, wobei die Vorrichtung eine Anzahl von Knoten
aufweist, jeder Knoten mit mindestens einer Quelle oder Senke verbunden
ist sowie eine Anzahl von Naben, wobei mit jeder Nabe zumindest
einer der Knoten verbunden ist, wobei eine der Quellen aufgebaut
ist um Daten isochron zu übertragen,
eine der Quellen aufgebaut ist um Daten nicht-isochron zu übertragen,
eine der Senken aufgebaut ist um Daten isochron zu empfangen, eine der
Senken aufgebaut ist um nicht-isochron zu empfangen und ein lokales
Zurückschleifen
von isochronen Daten in einer Vermittlungsanordnung vorgesehen ist.
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Aus
der
DE 199 00 245
A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Senden und
Synchronisieren isochroner Daten auf einem USB-Endpunktkanal bekannt. Außerdem werden
Möglichkeiten
einer Doppelpufferung, einer Sendeverzögerung, einer Synchronisation
und einer Takteinstellung offenbart.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine effizientere Ausnutzung
eines vorgegebenen Zeitfensters zur Verschlüsselung bzw. Entschlüsselung
bereitzustellen.
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Gelöst wird
diese Aufgabe verfahrensmäßig durch
die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale sowie gegenständlich durch
die in dem auf eine Vorrichtung gerichteten Anspruch 6.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Übertragung
von Daten über
eine isochrone Schnittstelle mit einem ersten Takt bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Anschluss an eine isochrone Schnittstelle, über die Daten mit einem ersten
Takt übertragen
werden, haben den Vorteil, dass eine effizientere Ausnutzung eines
vorgegebenen Zeitfensters zur Verschlüsselung bzw. Entschlüsselung
ermöglicht
wird. Dies hängt
daran, dass eine isochrone Schnittstelle zwar ein festes Rahmen-
bzw. Taktschema aufweist, aber nicht in jedem Takt werden Daten übertragen,
d. h. es gibt Pausen, in denen keine Daten über die isochrone Schnittstelle
bspw. einen Bus übertragen
werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
bzw. das erfindungsgemäße Verfahren
sorgt nun dafür,
dass die über
die isochrone Schnittstelle zu übertragenden
Daten und die über
die isochrone Schnittstelle empfangenen Daten zu synchronen Daten
zusammengefasst werden, d. h. zwischen den Daten ist keine Pause
mehr, in jedem Takt folgt ein Datum. Dazu weist die erfindungsgemäße Vorrichtung
eine Taktanpassung auf. In dem Verschlüsselungs- bzw. Entschlüsselungsmodul
werden dann die Daten ver- bzw. entschlüsselt, und zwar mit einer Verarbeitungsgeschwindigkeit,
die unabhängig
von den Datentakten ist. Diese Verarbeitungsgeschwindigkeit ist
im allgemeinen höher,
um in einem vorgegebenen Zeitfenster einen effizienten Verschlüsselungs-
bzw. Entschlüsselungsalgorithmus
ablaufen zu lassen.
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Durch
die effizientere Ausnutzung des Zeitfensters zur Verschlüsselung
bzw. Entschlüsselung ist
es einerseits möglich,
eine niedrigere Taktrate für den
Algorithmus zu verwenden, andererseits einen komplexeren Algorithmus
zur Verschlüsselung
bzw. Entschlüsselung
einzusetzen.
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Durch
die in den abhängigen
Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen
und Weiterbildungen ist eine vorteilhafte Verbesserung des Verfahrens
bzw. der Verfahren zur Übertragung
von Daten über
eine isochrone Schnittstelle mit einem ersten Takt bzw. einer Vorrichtung
zum Anschluss an eine isochrone Schnittstelle möglich.
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Besonders
vorteilhaft ist, dass der Datentakt der isochronen Schnittstelle
dazu verwendet wird, mit einer Phasenregelschleife (PLL = Phase
Locked Loop) und einem FIFO-Speicher den Datentakt für die synchrone
Verarbeitung, also die Ver- bzw.
Entschlüsselung
der Daten, abzuleiten.
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Die
isochrone Schnittstelle weist vorteilhafterweise eine Rahmensynchronisation
auf und wird im allgemeinen als Bus ausgeführt, vorzugsweise in einem
Kraftfahrzeug.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der
nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigt
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1 ein Blockschaltbild der
erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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2 ein Takt- und Datenschema;
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3 ein erstes Flussdiagramm
des erfindungsgemäßen Verfahrens
und
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4 ein zweites Flussdiagramm
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die
Verschlüsselung
synchroner Daten, hier insbesondere von digitalen Audio- und/oder
Videoströmen,
ist eine aktuelle Problematik, die insbesondere in Zusammenhang
mit DVD-(Digital
Versatile Disk)-Anwendungen von Bedeutung ist. Sie dient dort den
Inhalteanbietern als Schutz gegen ein unberechtigtes Kopieren ihrer
Inhalte. Zur Verschlüsselung
sind vom DVD-Forum verschiedene Verschlüsselungsverfahren vorgeschrieben.
Für die
Verschlüsselung
auf der DVD ist dies das CSS-Verfahren (CSS = Content Scrambling
System). Wird der Inhalt von der DVD über digitale Busse (IEEE 1394,
MOST, USB) übertragen,
so ist das DTCP (Digital Transmission Content Protection)-Verfahren
zur Verschlüsselung
auf diesen Bussen zu verwenden.
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Eine ähnliche
Aufgabe ergibt sich im Bereich des digitalen Fernsehens (DVB, ATSC),
wo Pay-TV-Programme durch entsprechende Verschlüsselungsalgorithmen vor einem
unberechtigten Zugriff geschützt
werden. Dabei wird jedoch das gesamte Synchronisations- und Rahmenschema
des Signals bereits im Sender durch Einfügen entsprechender Zeit- und
Synchronisationsmarken in den Datenstrom bestimmt. Hierin besteht
ein wesentlicher Unterschied zum Abspielen digitaler Inhalte von
Massenspeichern, also bspw. einer DVD und deren Übertragung über digitale Busse. In diesem
Fall gibt es die Möglichkeit,
das gesamte System bereits vor der Verschlüsselung auf Takt- und Rahmenschema
des verwendeten Bussystems zu synchronisieren und somit den Datenstrom
entsprechend frühzeitig
anzupassen. Das erfindungsgemäße Verfahren
bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung
bietet hierzu jedoch eine Alternative, indem die Anpassung der Synchronisations-
und Rahmenstruktur erst unmittelbar an der isochronen Schnittstelle
zum Bussystem vorgenommen wird.
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Das
Abspielen und Übertragen
von DVD-Datenströmen
gewinnt auch im Fahrzeug zunehmend an Bedeutung. Entsprechende Systeme
werden immer mehr seitens der Automobilindustrie angefragt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ermöglicht
also die synchrone Verarbeitung, das ist hier die Verschlüsselung
digitaler Daten, wie bspw. Audio oder Video, und ihre isochrone Übertragung über ein digitales
Bussystem. Dabei kann ein beliebiger Verschlüsselungsalgorithmus angewendet
werden, welcher durch einen unabhängigen und im allgemeinen schnelleren
Takt, also eine Verarbeitungsgeschwindigkeit, gesteuert wird. Anschließend erfolgt
die Anpassung dieser verschlüsselten
Daten auf die Rahmen- und Synchronisationsstruktur der nachfolgenden
isochronen Schnittstelle.
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Doch
auch umgekehrt ist das erfindungsgemäße Verfahren für die Entschlüsselung
der Daten vom Bus zu einer Busstation geeignet. Durch die synchrone
Verarbeitung der Daten erfolgt eine effizientere Ausnutzung des
für einen
Verschlüsselungszyklus zur
Verfügung
stehenden Zeitfensters, also die Zeit für die Verschlüsselung
eines Datenwortes. Dies hängt
daran, dass die Daten direkt nacheinander angeordnet werden und
die Pausen, die durch die isochrone Übertragung entstehen, so vermieden
werden.
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1 zeigt als Blockschaltbild
die erfindungsgemäße Vorrichtung.
Eine Datenverarbeitungseinheit, hier ein Verschlüsselungsbaustein 1, sorgt
dafür,
dass Daten, die über
einen Datenein-/ausgang 3 in den Verschlüsselungsbaustein 1 gelangen,
für die Übertragung über einen
Bus über die
isochrone Schnittstelle 8 verschlüsselt werden. Der Verschlüsselungsbaustein 1 arbeitet
mit einer Verarbeitungsgeschwindigkeit fV,
wobei dieser Takt am Takteingang 4 in den Verschlüsselungsbaustein 1 eingespeist
wird. Bspw. ist das Verhältnis
zwischen fV und der Datenrate k·fR = 10. Es kann jedoch ein beliebiges Verhältnis gewählt werden,
das von den hier diskutierten Parametern unabhängig ist.
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Die
Datenrate k·fR ist die synchrone Datenrate, mit der die
Daten durch den Verschlüsselungsbaustein 1 transportiert
werden. Auf dem Verschlüsselungsbaustein 1 arbeitet
dann ein vorgegebener Verschlüsselungsalgorithmus
mit der Verarbeitungsgeschwindigkeit fV.
Da die Daten nur für
eine vorgegebene Zeit im Verschlüsselungsbaustein 1 zur
Verfügung
stehen, muss die Datenrate fV entsprechend gewählt werden,
so dass in dem vorgegebenen Zeitfenster die Verschlüsselung
stattfinden kann. Der Verschlüsselungsbaustein 1 kann
als Prozessor oder direkt in Hardware realisiert sein. Anstatt eines
Verschlüsselungsbausteins
kann auch ein Entschlüsselungsbaustein
oder ein Baustein, der in der Lage ist, sowohl zu ver- als auch
zu entschlüsseln,
eingesetzt werden.
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Über einen
Takteingang 15 erhält
der Verschlüsselungsbaustein 1 von
einer Phasenregelschleife 6 den synchronen Takt k·fR, der von dem isochronen Takt N.fR abgeleitet wurde. Dieser Takt k·fR wird auch einem Schnittstellen-FIFO 5 zugeführt, der ebenfalls
zur Anpassung der momentanen Datenrate von N.fR auf
k·fR im Falle des Empfangs der Daten von der
isochronen Schnittstelle 8 bzw. von k.fa auf N.fR im Fall des Sendens der Daten an die isochrone Schnittstelle 8 dient.
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Über einen
Datenein-/ausgang 16 werden die Daten über den Schnittstellen- FIFO 5 und
den Datenein-/ausgang 8 zur isochronen Schnittstelle, also
bspw. einen Bus, wie den MOST-Bus, übertragen. Die Phasenregelschleife 6 und
der Schnittstellen-FIFO 5 bilden zusammen die Takt- und
Datenratenanpassung. Auf der isochronen Schnittstelle erfolgt eine
Rahmensynchronisation, so dass nur eine begrenzte Anzahl an Daten
pro Rahmen übertragen werden
kann. Durch die Koppelung der Takte, also des synchronen Taktes
und der isochronen Taktrate, sind beide Datenraten, gemittelt über einen
längeren Zeitraum,
z. B. über
einen Rahmen der isochronen Schnittstelle, natürlich identisch. Die Größe des erforderlichen
FIFO-Bausteins 5 wird dabei durch die Anzahl der Datenwörter pro
Rahmen bestimmt. Entsprechend ist dieses Verfahren auch für die Gegenrichtung,
d. h. für
das synchrone Entschlüsseln
beim Datenempfang über
eine isochrone rahmensynchronisierte Schnittstelle, anwendbar.
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2 erläutert das Takt- und Datenschema. In
der obersten Zeile 9 ist der synchrone Datentakt k·fR angegeben. Darunter sind dann die entsprechenden
Daten, die synchronen Daten 10, dem synchronen Takt 9 zugeordnet.
Man sieht, dass durch die einzelnen Buchstaben für eine volle Periode ein Datum angegeben
wird. Die Verarbeitungsgeschwindigkeit fV 11 in
der Zeile darunter ist sehr viel größer als die Datenrate k·fR. Unter der Verarbeitungsgeschwindigkeit 11 ist
der isochrone Datentakt 12 angegeben. Dieser wird in der
Zeichnung von 1 mit
N.fR angegeben. Darunter wiederum ist der
Rahmentakt angegeben, fR, der mit 13 bezeichnet
ist. Die entsprechenden isochronen Daten für diesen Rahmentakt sind in
der Zeile 14 angegeben. Man sieht, dass nur den ersten
drei Feldern, also während
der ersten drei Takte nach dem Datentakt 12, Daten zugeordnet sind.
Der übrige
Teil des Rahmens wird nicht für
die Datenübertragung
benutzt. Dadurch entsteht eine Lücke,
hier zwischen den Daten c und d. Ziel des erfindungsgemäßen Verfahrens
bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist nun, diese Lücke
zu schließen und
ebenfalls zur Datenverarbeitung (Verschlüsselung/Entschlüsselung)
zu verwenden.
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3 erläutert als Flussdiagramm das
erfindungsgemäße Verfahren
beim Empfang isochroner Daten über
die isochrone Schnittstelle. Im Verfahrensschritt 20 werden
nun die isochronen Daten 14 über die isochrone Schnittstelle
empfangen. Im Verfahrensschritt 21 erfolgt dann mittels
der Phasenregelschleife und des Schnittstellen-FIFOs 5 die
Taktanpassung. Die Daten befinden sich dann im synchronen Takt k·fR. Mit diesem synchronen Takt werden dann
im Entschlüsselungsbaustein
in Verfahrensschritt 22 die empfangenen Daten synchron
entschlüsselt.
Dabei läuft
ein Entschlüsselungsalgorithmus
mit der Verarbeitungsgeschwindigkeit fV ab,
die unabhängig
vom Rahmentakt fR ist.
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4 zeigt als ein zweites
Flussdiagramm das erfindungsgemäße Verfahren
bei der Verschlüsselung
von Daten, also solchen Daten, die über die isochrone Schnittstelle
dann übertragen
werden sollen. Bereits synchron vorliegende Daten werden synchron
verarbeitet, hier verschlüsselt.
Dabei läuft
der Verschlüsselungsalgorithmus
mit der Verarbeitungsgeschwindigkeit fV.
Diese synchrone Verschlüsselung
wird im Verfahrensschritt 24 durchgeführt. Im Verfahrensschritt 23 erfolgt
durch die Phasenregelschleife 6 und den Schnittstellen-FIFO 5 die
Taktanpassung für
die isochrone Schnittstelle 8. Im Verfahrensschritt 25 erfolgt
dann das Versenden der Daten über
die isochrone Schnittstelle, nachdem die Daten auf den isochronen
Datentakt N.fR angepasst wurden.
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Neben
der Ent- bzw. Verschlüsselung
sind auch andere Datenverarbeitungsschritte möglich, die anstatt oder zusätzlich durchgeführt werden
können, und
zwar im synchronen Datentakt k·fR.