DE3124150A1

DE3124150A1 - Zwei-ebenen-verschluesselungs-system fuer rf-signale

Info

Publication number: DE3124150A1
Application number: DE19813124150
Authority: DE
Inventors: Leo I. Rancho Bernardo Calif. Bluestein; Paul Ed San Diego Dalif. Crandell; David A. Escondido Calif. Drake; Leo San Diego Calif. Jedynak; Larry W. 92064 Poway Calif. Simpson
Original assignee: Oak Industries Inc
Current assignee: Oak Industries Inc
Priority date: 1980-06-19
Filing date: 1981-06-19
Publication date: 1982-03-18
Also published as: JPS63976B2; BR8103848A; AU539774B2; DE3124150C2; GB2079109B; GB2079109A; JPS5730438A; CA1162623A; AU7187181A; NL8102940A; FR2485305A1; IL63102A; IL63102A0; GR74584B; MX150514A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Verschlüsseln von Nachrichten in digitaler Form mit besonderer Anwendungsmöglichkeit auf dem Gebiet der Übertragungstechnik. Die Erfindung wird im Zusammenhang mit der Verschlüsselung und Entschlüsselung von Audiosignalen beschrieben, beispielsweise solchen, die in irgendeiner Form von Abonnements-Rundfunk- oder Kabelübertragung verwendbar sind. Die Erfindung hat ein wesentlich breiteres Anwendungsgebiet und kann zur Verschlüsselung von Videosignalen verwendet werden, z»B. beim Abonnement-Fernsehen mit drahtloser oder Kabel-Übertragung; ein weiteres Anwendungsgebiet ist das der Satellitenübertragung von Audio Signalen s, Videosignalen und anderen Formen von Informations wie Daten, die in Digitalform übertragen werden können» Die Erfindung wird im Zusammenhang mit einem eigenen EntSchlusselungsSchlussel für jeden Empfänger beschrieben. Die aufgezeigten Grundgedanken sind jedoch in gleicher Weise anwendbar mit einem eigenen Entschlüsselungsschlüssel für jede kleine Gruppe von Empfängerno Die Verwendung des Ausdrucks "Empfänger" soll somit auch eine kleine Gruppe von Empfängern einschließen. Wichtig ist5 daß ein EntschlusselungsSchlussel nicht mehr als einer kleinen Gruppe von einzelnen Abonnenten gemeinsam sein sollo

Der vorwiegende Zweck der Erfindung besteht in einem Verschlüsselungssystem der angegebenen Art_s das zwei Sicherheitsebenen besitzt, von denen die erste die Verschlüsselung der Information tragenden Signale vornimmt₉ während die zweite Sicherheitsebene dazu verwendet wird₉ Änderungen im Schlüssel zur Entschlüsselung der Information führenden Nachrichten auf der ersten Sicherheitsebene zu verschlüsseln.

Bei dem Verschlüsselungssystem der beschriebenen Art soll ferner die zweite Sicherheitsebene einen eigenen, unabhän-

gigen VerschlüsselungsSchlussel für jeden Empfänger im System besitzen.

Bei dem erfindungsgemäßen Vers chlüs sellings sys tem ist ein Sender vorgesehen, über den regelmäßig Information führende Nachrichten ausgestrahlt oder übertragen werden, und zwar in verschlüsselter Form in einem besonderen Schlüssel, der auf periodischer Basis geändert v/erden kann. Die Schlüsseländerung selbst ist in einem zweiten Schlüssel verschlüsselt, wobei für jeden unabhängigen Empfänger in dem System ein eigner, zweiter Schlüssel vorhanden ist.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen; es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Senders, wie er in dem vorgenannten System verwendbar ist; und

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines mit dem Sender nach Fig. 1 verwendbaren Empfängers.

Wie zuvor angedeutet, läßt sich das hier beschriebene Konzept einer Zwei-Sicherheitsebenen-Verschlüsseiung auf vielerlei Weise in Übertragungssystemen anwenden. Es ist anwendbar bei Satellitenübertragungen, bei dem Abonnement-Fernsehen, Abonnement-Rundfunk,-Kabelsystemen und verschiedenen Formen der Datenübertragung. Die nachfolgende Beschreibung erfolgt insbesondere anhand der Verschlüsselung digitaler Audioinformation, obgleich aus den vorstehenden Ausführungen ohne weiteres hervorgeht, daß die Erfindung darauf nicht beschränkt sein soll.

Fig. 1 zeigt eine Quelle 10 für Audioinformation in Digitalform, die mit einer Datenverschlüsselungsschaltung 12 verbunden ist, welche beispielsweise einen Baustein Fairchild

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9414 als grundlegende, integrierte Schaltung zur Verschlüsselung der digitalisierten Audioinformation verwendet. Die Quelle 10 ist mit dem Datenanschluß oder -eingang der Verschlüsselungsschaltung 12 verbunden. Ein Schlüsselgenerator 14 liegt am Schlüsseleingang der Verschlüsselungsschaltung 12 und liefert den Schlüssel zur Verwendung bei der Verschlüsselung der digitalisierten Audioinformation. Am Ausgang der Verschlüsselungsschaltung 12 tritt somit'die digita^ lisierte Audioinformation verschlüsselt in einem besonderen Schlüssel auf, der nachstehend als "erster Schlüssel" bezeichnet wird.

Das Ausgangssignal der Schaltung 12 läuft zu einem Signalkombinierer 16 und dann zu einem Modulator 18, der die Information in einer für das geeignete Medium geeigneten Form aussendet, sei es nun in Form von Rundfunk, Kabel oder Satellitenübertragung.

Wie zuvor angegeben, wird der erste Schlüssel auf irgendeiner regelmäßigen Basis geändert, um das System sicherer zu machen. Eine Schlusseländerungs-Einleitungsschaltung 20 bewirkt die Bildung eines neuen Schlüssels durch den Schlüsselgenerator 14. Der neue Schlüssel wird dann an den Block 12 zur Verschlüsselung der digitalisierten Audioinformation angelegt. Das neue Schlüssel-Einleitungssignal wird auch einer Adressenfolgeschaltung 22 zugeführt, die einen Suchlauf nach gültigen Abonnentenadressen durchführt, die in einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff bzw. einer Abonnentendatei 24 gespeichert sind. Die Abonnentenliste muß: nicht in irgendeiner besonderen Reihenfolge durchsucht werden, wichtig ist lediglich, daß gewährleistet ist, daß jeder Abonnent, dessen Adresse nach wie vor gültig ist, bei jedem Schlüsselwechsel angesprochen wird.

An die Abonnentendatei 24 ist ein Schlüsselgenerator 26 angeschlossen, der die Form eines Nur-Lesen-Speichers (ROM) haben kann und in dem sich ein eigener, unabhängiger Schlüssel für jeden Abonnenten des Gesamtsystems befindet. Der Ausgang des Schlüsselgenerators 26 ist an eine Schlüsselverschlüsselungsschaltung 28 angeschlossen, die an ihrem Dateneingang den neuen Schlüssel von dem Schlüsselgenerator 14 empfängt. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß der Schlüsselgenerator 14 ein Zufallszahlen-Generator sein kann, der unabhängige, sich nicht wiederholende Schlüssel generiert. Der am Dateneingang auftretende, neue Schlüssel wird durch eine Reihe von von dem Schlüsselgenerator 26 abgegebenen Schlüsseln verschlüsselt, mit dem Ergebnis, daß jede Nachricht eine Adresse und einen verschlüsselten, neuen Schlüssel aufweist, wobei die Verschlüsselung in einem zweiten Schlüssel durchgeführt wird, der für jeden Empfänger anders ist. Diese Nachricht wird von der Schaltung 28 ausgegeben und an den Signalkombinierer zur nachfolgenden Aussendung übertragen, wie dies zuvor beschrieben wurde. Somit wird für jede Änderung in dem ersten Schlüssel zur Verschlüsselung der Information führenden Signale diese Änderung im Schlüssel selbst in einer Nachricht verschlüsselt, die eine Adresse und den ersten Schlüssel verschlüsselt in einem zweiten Schlüssel beinhaltet, wobei der zweite Schlüssel für jeden einzelnen Empfänger anders ist.

Es wird nun auf den Empfänger gemäß Fig. 2 bezug genommen, der die Information führenden Signale und Schlüsseländerungsnachrichten, wie sie zuvor im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben wurden, an einem Demodulator 30 empfängt, der an einen Demultiplexer 32 Steuer- und Informationsbits anlegt. Der Demultiplexer 32 besitzt zwei Ausgänge. Der eine Ausgang ist der Audiokanal 34, der mit einer Datenentschlüsselungsschaltung 36 verbunden ist, die einen Dateneingang und einen Schlüsseleingang besitzt. Die verschlüs-

selten,Information führenden Signale werden an den Dateneingang angelegt, während das Ausgangssignal der Datenentschlüsselungsschaltung 36 die Audio information in weiter verwendbarer Form ist.

Ein Speicher 38 enthält den besonderen Schlüssel, d.h. den ersten Schlüssel, der zu einem speziellen Zeitpunkt verwendbar ist, und ist mit dem Schlüsseleingang der Datenentschlüsselungsschaltung 36 verbunden, wodurch die Entschlüsselung der codierten, Information führenden Signale erfolgte Auch hier kann die bestimmte, integrierte Schaltung für die Datenentschlüsselungsschaltung ein Baustein Fairchild 9414 sein, der für eine Entschlüsselung in geeigneter Weise geschaltet ist.

Der zweite Ausgang des Demultiplexers 32 stellt einen Steuerkanal 40 dar, der mit einer ersten Datenselektor- und Pufferverstärkerschaltung 42 und einer zweiten gleichen Schaltung 44 verbunden ist. Die Schaltung 42 wählt den Adressenteil einer Steuernachricht aus, während die Schaltung 44 den Nachrichtteil auswählt. Die Schaltung 42 ist mit einem Komparator 46 verbunden, in dem der Adressenteil der Nachricht mit einer verdrahteten Adresse in dem ROM 48 verglichen wirdο Wird eine Übereinstimmung festgestellt, was bedeutet s, daß die Nachricht für den angesprochenen Empfanger bestimmt ist, dann gibt der Komparator 46 ein Ausgangssignal an ein Tor 50 und an einen Speicher RAM 52 mit wahlfreiem Zugriff. Der RAM 52 empfängt den verschlüsselten Schlüsselteil der Nachricht vom Datenselektor 44 und speichert diesen Schlüssel zeitweilig. Bei Empfang eines geeigneten Signals vom Komparator 46 wird die verschlüsselte Nachricht in dem RAM durch das Tor 50 zum Dateneingang einer zweiten Datenentschlüsselungsschaltung 54 durchgelassen. Der Schlüsseleingang der Datenentschlüsselungsschaltung 54 ist mit einem ROM 56 verbunden, der einen verdrahteten Schlüssel

beinhaltet, der spezifisch für einen bestimmten Empfänger ist. Somit wird der verschlüsselte, neue .Schlüssel oder erste Schlüssel am Dateneingang der Schaltung 54 empfangen, und der Schlüssel zur Entschlüsselung einer derartigen Nachricht gelangt an den Schlüsseleingang des ROM 56. Auch die Schaltung 54 kann die Form der zuvor genannten integrierten Schaltung oder einer Schaltung der gleichen Art und Qualität haben. Das Ausgangssignal von der Schaltung 54 ist der entschlüsselte, neue, erste Schlüssel, der in dem Speicher 38 gespeichert wird, so daß nachfolgende, Daten führende Nachrichten entschlüsselt werden können.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß ein Zwei-Ebenen- ' Sicherheitssystem beschrieben wurde, das einen ersten Schlüssel zur Verschlüsselung von Information führenden Nachrichten in digitaler Form verwendet. Der erste Schlüssel wird entweder auf regelmäßiger oder willkürlicher Basis geändert, und zwar abhängig von den für die speziellen Übertragungszwecke notwendigen Sicherheitsmaßnahmen. Soll der erste Schlüssel geändert werden, dann wird der neue, erste Schlüssel selbst in einer Nachricht verschlüsselt, die speziell für jeden einzelnen Empfänger oder eine kleine Gruppe von Abonnentenempfängern ist, wie dies zuvor angegeben wurde. Eine derartige Nachricht enthält die Adresse eines Empfängers und den in einer· dem speziellen Empfänger eigenen Codierung verschlüsselten, ersten Schlüssel. Es ergibt sich somit eine Folge derartiger Nachrichten, jeweils eine für jeden Empfänger in dem System. Empfängerseitig wird der verschlüsselte, erste Schlüssel entschlüsselt durch den zweiten Schlüssel, der dem Empfänger eigen ist. Der entschlüsselte, erste Schlüssel wird dann bei der Entschlüsselung nachfolgender , digitaler,Information führender Nachrichten verwendet.

Bei der beschriebenen und veranschaulichten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind vielerlei Modifikationen_s Änderungen und Austauschm.öglichkeiten gegeben.

Claims

Patentansprüche

1. System zur Verschlüsselung Digitalinformation- führender Signale, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (2), die einen ersten Schlüssel zur Verschluss seiung der digitalen Signale verwendet, eine Vorrichtung (16,18) zum übertragen der verschlüsselten Digitalsignale an eine Vielzahl von Empfängern, eine Vorrichtung zum Ändern des auf die Digitalsignale angewandten ersten Verschlüsselungsschlüssels, eine Vorrichtung (28) zum Verschlüsseln einer Informationsnachricht in einen zweiten Verschlüsselungsschlüssel bezüglich der Änderung in dem ersten Verschlüsselungsschlüssel und eine Vorrichtung (16,18) zum übertragen der Nachricht bezüglich der Änderung des ersten Schlüssels in dem zweiten Schlüssel an die Vielzahl von Empfängern.

TELEFON (088) 2238 82

TELEX 03-29 3SO

-z-

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schlüssel für jeden der Vielzahl von Empfängern unterschiedlich ist.

3- System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationsnachricht eine Adresse für jeden der Vielzahl von Empfängern enthält, wobei der zweite Schlüssel für jeden Empfänger unterschiedlich ist.

4. Empfänger zur Entschlüsselung verschlüsselter, Digital-, information führender Signale, gekennzeichnet durch eine erste Entschlüsselungsvorrichtung, die auf einen ersten Entschlüsselungsschlüssel zur Entschlüsselung der Digitalsignale anspricht, eine Vorrichtung zum Ändern des ersten Schlüssels, die eine zweite Entschlüsselungsvorrichtung aufweist, welche auf eine in einem zweiten Schlüssel verschlüsselte Nachricht anspricht, die eine Änderung in dem ersten Schlüssel enthält.

5. Empfänger nach Anspruch ¹J, gekennzeichnet durch eine Adressenvorrichtung, die auf einen Adressenteil der Schlüsseländerungsnachricht zur Aktivierung der zweiten Entschlüsselungsvorrichtung anspricht.

6. Empfänger nach Anspruch k oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Entschlüsselungsvorrichtung auf einen Schlüssel anspricht, der nur einem Empfänger zugeordnet ist.