DE60214799T2 - System zur Sicherung eines Systems zur Erneuerung einer Verschlüsselung und zur Erfassung und Fernaktivierung eines Verschlüsselungsgerätes - Google Patents

System zur Sicherung eines Systems zur Erneuerung einer Verschlüsselung und zur Erfassung und Fernaktivierung eines Verschlüsselungsgerätes Download PDF

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Description

  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Übermittlung von Inhalten und insbesondere ein System zur Übermittlung von angeforderten Videoinhalten über ein Kommunikationsnetzwerk.
  • Herkömmliche Systeme zur Übermittlung von angeforderten Videoinhalten an Abonnenten erlangen zunehmend Bekanntheit. VOD (Video on Demand = Video auf Bestellung) ist ein interaktiver Dienst, bei dem Inhalte (zum Beispiel Video) auf Bestellung über ein Punkt-zu-Mehrpunkt-Netzwerk (zum Beispiel ein Kabelsystem) an einen Abonnenten übertragen werden. Ein Abonnent kann jederzeit Programminhalte bestellen und empfangen, ohne an ein vorher festgelegtes Sendeprogramm gebunden zu sein. Oft werden dem Abonnenten mit einem Videorekorder vergleichbare Steuerfunktionen angeboten, wie zum Beispiel Pause (Standbild), Zeitlupe, Vorwärtssuche und Zeitlupe rückwärts. Dem Abonnenten wird in der Regel ein mehrfaches Ansehen eines gekauften Programms innerhalb eines Zeitfensters, zum Beispiel 24 Stunden, gestattet. VOD imitiert (oder übersteigt) den Steuerungsumfang und den Bedienkomfort ausgeliehener Videobänder. Um den unbefugten Zugriff auf einen VOD-Dienst zu Verhindern, beinhaltet das System, das diesen Dienst implementiert, die eine oder andere Form der Zugangsbeschränkung.
  • Zugangsbeschränkung
  • Das System, das VOD implementiert, beinhaltet die Fähigkeit, den Zugriff auf Inhalte auf berechtigte Abonnenten zu beschränken, weil die Inhalte, die im Rahmen des Dienstes übermittelt werden, von ihren Eigentümern im Allgemeinen als wertvolles geistiges Eigentum angesehen werden. Beim Kabel- und Satellitenfernsehen kennt man diese Fähigkeit unter der Bezeichnung "Zugangsbeschränkung". Eine Zugangsbeschränkung erfordert einen vertrauenswürdigen Mechanismus zum Klassifizieren von Abonnenten in verschiedene Klassen und einen Durchsetzungsmechanismus zum Verweigern des Zugriffs für unbefugte Abonnenten. In der Regel ist die Verschlüsselung der Mechanismus, der zum Verweigern des unbefugten Zugangs zu Inhalten verwendet wird (im Gegensatz zum Trägersignal).
  • Ebenenaufbau von Diensten
  • Um zwischen befugten und unbefugten Abonnenten und zwischen verschiedenen Befugnisebenen zu unterscheiden, wird ein Konzept der Diensteklassen verwendet. Eine "Ebene" meint in der herkömmlichen Terminologie des Kabel- oder Satellitenfernsehens eine Diensteklasse. Man kann sie auch als eine Befugniseinheit oder eine Zugangsberechtigung betrachten, die gewährt, widerrufen oder auf sonstige Weise verwaltet werden kann.
  • Schlüsselverwaltung
  • In einem System, das mit Verschlüsselung arbeitet, bezieht sich die Schlüsselverwaltung auf sämtliche Aspekte des Umgangs mit kryptografischen Schlüsseln, einschließlich ihrer Erzeugung, Verteilung, Erneuerung, ihres Ablaufs und ihrer Unbrauchbarmachung. Das Ziel der Schlüsselverwaltung ist es zu gewährleisten, dass alle Parteien genau die kryptografischen Schlüssel bekommen können, für die sie gemäß einer Zugangskontrollvorschrift die Befugnis haben. Die Zugangskontrolle erfolgt über eine sorgfältige Kontrolle der Verteilung von Schlüsseln. In einem Zugangsbeschränkungssystem für Kabelsysteme wird die Zugangsbeschränkung mittels zweier Klassen von Steuermeldungen implementiert: Berechtigungssteuermeldungen (BSMs) und Berechtigungsverwaltungs meldungen (BVMs).
  • Berechtigungsverwaltungsmeldungen
  • BVMs sind Steuermeldungen, die Zugangsrechte an Endgeräte von Abonnenten senden. Im Gegensatz zu BSMs (Berechtigungssteuermeldungen), die in Transportmultiplexe eingebettet sind und zu mehreren Abonnenten rundgesendet werden, werden BVMs einzeln an jedes Endgerät eines Abonnenten gesendet. Das heißt, eine BVM ist für einen bestimmten Abonnenten spezifisch. In einer typischen Implementierung enthält eine BVM Informationen über den periodischen Schlüssel sowie Informationen, die einem Endgerät eines Abonnenten den Zugriff auf eine BSM gestatten, die später gesendet wird. BVMs definieren auch die Ebenen für jeden Abonnenten. Im Hinblick auf Kabeldienste zum Beispiel kann eine erste BVM den Zugang zu HBOTM, ESPNTM und CNNTM gestatten. Eine zweite BVM kann den Zugang zu ESPNTM, TNNTM und BETTM gestatten, usw.
  • Berechtigungssteuermeldungen
  • In einem Zugangsbeschränkungssystem ist jeder Inhaltsstrom einem BSM-Strom zugeordnet, der zwei Grundfunktionen erfüllt: (1) die Zugangsanforderungen für den zugehörigen Inhaltsstrom zu spezifizieren (d. h. welche Rechte für den Zugang zu bestimmten Programmen erforderlich sind); und (2) die von Abonnenten-Endgeräten benötigten Informationen zu übermitteln, um den einen oder die mehreren kryptografischen Schlüssel zu berechnen, die für die Entschlüsselung von Inhalten benötigt werden. BSMs werden innerhalb des Bandes zusammen mit ihren zugehörigen Inhaltsströmen übertragen. In der Regel sind BSMs kryptografisch durch einen "periodischen Schlüssel" geschützt, der periodisch wechselt, gewöhnlich einmal im Monat. Der periodische Schlüssel wird in der Regel durch BVMs vor den BSMs verteilt, wie oben angesprochen.
  • Verschlüsselung
  • In einem Kabelsystem werden Trägersignale an eine Gesamtheit von Abonnenten-Endgeräten (auch als Set-Top-Boxen bekannt) rundgesendet. Dies erfolgt oft verschlüsselt, um den unbefugten Zugang zum Dienst zu verhindern. Wenn Inhalte verschlüsselt sind, so sind sie für Personen oder Geräte, denen der oder die richtigen kryptografischen Schlüssel fehlen, nicht verständlich. Eine grundlegende Funktion eines Zugangsbeschränkungssystems ist die Kontrolle der Verteilung von Schlüsseln an die Gesamtheit von Abonnenten-Endgeräten, um zu gewährleisten, dass jedes Endgerät nur die Schlüssel für die Dienste berechnen kann, für die es befugt ist. Herkömmlicherweise wird bei Rundfunkdiensten eine Verschlüsselungsvorrichtung im Signalweg angeordnet, bevor das Signal an das Verteilungsnetzwerk übermittelt wird. Danach verschlüsselt die Verschlüsselungsvorrichtung das Signal und seine Inhalte in Echtzeit. Diese Technik ist akzeptabel, weil eine große Anzahl von Abonnenten dieselben (relativ wenigen) Inhaltsströme gemeinsam nutzt.
  • Leider entstehen bei VOD durch eine Echtzeitverschlüsselung viel größere Kosten- und Platzanforderungen. Ein Kabelsystem von mittlerer Größe kann zum Beispiel 50.000 Abonnenten haben. Wenn man von einer geschätzten maximalen gleichzeitigen Nutzung von 10 % ausgeht, so kann es während der Spitzenzeiten bis zu 5000 gleichzeitige VOD-Sitzungen geben. Eine typische Verschlüsselungsvorrichtung kann eine kleine Anzahl von Transportmultiplexen (digitalen Trägern) verarbeiten. Es wird eine relativ große Anzahl von Echtzeit-Verschlüsselungsvorrichtungen benötigt, um die Nutzung während der Spitzenzeiten bei dem beispielhaften System zu bewältigen. Eine solch große Menge an Ausrüstung verteuert nicht nur das System ganz erheblich, sondern stellt auch enorme Anforderungen an den Platzbedarf.
  • Eine Lösung des oben angesprochenen Problems ist in der gleichzeitig anhängigen verwandten Anmeldung mit dem Titel SYSTEM FOR SECURELY DELIVERING PRE-ENCRYPTED CONTENT ON DEMAND WITH ACCESS CONTROL, US-Seriennummer 2002-0076050A1, eingereicht am 3. Juli 2001, offenbart. In US-Seriennummer 2002-0076050A1 ist ein System offenbart, das Inhalte offline verschlüsselt (in der Regel, bevor die Inhalte durch den Nutzer angefordert werden), bevor sie zu Punkt-zu-Punkt-Systemen wie zum Beispiel Kabelsystemen verteilt werden. Das System gestattet es, Inhalte in einer zentralisierten Einrichtung einmal zu verschlüsseln und in verschiedenen Punkt-zu-Punkt-Systemen wiederzuverwenden. Vorteilhafterweise haben die vorverschlüsselten Inhalte in der vorliegenden Erfindung eine unbegrenzte Nutzbarkeitsdauer. Das System führt periodisch eine Operation aus, die man als BSM-Nachrüstung bezeichnet, wodurch die Inhalte in mehreren Systemen und mehrere Male innerhalb desselben Systems verwendet werden können. Die Datenmenge, die während der BSM-Nachrüstung verarbeitet wird, ist sehr klein (in der Größenordnung von mehreren tausend Byte). Die vorverschlüsselten Inhalte brauchen nicht erneut verarbeitet zu werden. Das ist ein entscheidender Vorteil, da mehrere tausend Byte nur einen winzigen Bruchteil der Größe eines typischen 2-stündigen Videoprogramms ausmachen, das ungefähr 3 Gigabyte (3.000.000.000 Byte) groß sein kann.
  • In einer ersten Ausführungsform enthält das System von US-Seriennummer 2002-0076050A1: ein Inhaltsvorbereitungssystem (IVS), das ein Offline-Verschlüsselungssystem (OLVS) zum Vorverschlüsseln der Inhalte offline zu vorverschlüsselten Inhalten enthält; ein Verschlüsselungserneuerungssystem (VES) zum Erzeugen von Berechtigungssteuermeldungen (BSMs), die es ermöglichen, dass die vorverschlüsselten Inhalte für eine bestimmte Zeitdauer entschlüsselbar sind; und ein Zugangsbeschränkungssystem (ZBS), um Empfangseinheiten einen kontrollierten Zugang zu gewähren. Das VES ist – in einem ersten Aspekt – mit dem öffentlichen Internet verbunden und ist für das World Wide Web ohne Weiteres zugänglich, wodurch das VES für den Zugang durch unbefugte Parteien anfällig ist. Da das VES hoch-sensible Informationen handhabt, muss es vor unbefugtem Zugriff geschützt und gesichert werden.
  • Das OLVS muss aktiviert werden, um mit dem Verschlüsseln unverschlüsselter Inhalte offline zu beginnen. Eine Aktivierung erfolgt erst, nachdem Informationen über die Nutzer und die Betriebsbedingungen des OLVS eingeholt wurden, weil es zum Herstellungszeitpunkt keine Hinweise darauf gibt, was diese Bedingungen sind. Des Weiteren werden kryptografische Parameter benötigt, um das OLVS zu aktivieren, wobei diese Parameter eindeutig sein müssen, so dass die Informationen nur in dem System verwendet werden können, für das sie gedacht sind. Überdies müssen solche Informationen verborgen bleiben und müssen manipulationssicher sein.
  • Darum besteht Bedarf an der Lösung der oben angesprochenen Probleme bezüglich eines Systems zum sicheren Übermitteln vorverschlüsselter Inhalte, und die vorliegende Erfindung befriedigt diesen Bedarf.
  • Die Schrift WO 02/058398A2 gehört zum Stand der Technik im Sinne von Art. 54(3) EPC.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung ist in Anspruch 1 definiert.
  • Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung offenbart ein System zum sicheren Übermitteln verschlüsselter Inhalte auf Bestellung mit einer Zugangskontrolle. Das System verschlüsselt die Inhalte, bevor sie über ein Punkt-zu-Punkt-Kommunikationssystem (zum Beispiel Kabelsysteme) verteilt werden. Inhalte werden einmal in einer zentralisierten Einrichtung verschlüsselt und können in verschiedenen Punkt-zu-Punkt-Systemen verwendet werden. Vorteilhafterweise haben die vorverschlüsselten Inhalte in der vorliegenden Erfindung eine unbegrenzte Nutzungsdauer.
  • Gemäß einem alternativen Aspekt enthält das System ein VES (Verschlüsselungserneuerungssystem) zum Ausführen einer Operation, die man als BSM-Nachrüstung (BSM = Berechtigungssteuermeldung) bezeichnet, damit vorverschlüsselte Inhalte nutzbar bleiben. Weil das VES hochsensible Daten, wie zum Beispiel periodische Schlüssel, handhabt, trennt die vorliegende Erfindung VES-Komponenten in zwei oder mehr Rechenplattformen, um die Daten zu schützen. Die erste Plattform, die zum Beispiel über das Internet öffentlich zugänglich sein kann, führt eine nicht-abgesicherte Verarbeitung von Informationen im Zusammenhang mit dem BSM-Nachrüstprozess aus, während die zweite Plattform physisch getrennt ist, um eine abgesicherte Verarbeitung auszuführen.
  • Des Weiteren wird das VES verwendet, um eine zweistufige Registrierung eines OLVS (Offline-Verschlüsselungssystem) vorzunehmen. Vor dem Betrieb benötigt das OLVS bestimmte kryptografische Parameter zum Verschlüsseln von Inhalten von dem VES. Das liegt daran, dass das VES die Nachrüstung vornimmt, was es letztendlich ermöglicht, Inhalte, die durch das OLVS verschlüsselt wurden, zu entschlüsseln. Zum Zeitpunkt der Herstellung wird ein Satz kryptografischer Schlüssel im OLVS und im VES gespeichert. Danach werden die Schlüssel zum Verschlüsseln der kryptografischen Parameter, die zum OLVS weitergeleitet wurden, verwendet. Erst nach dem Empfang der kryptografischen Parameter wird das OLVS aktiviert.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Systemarchitektur zum Übermitteln verschlüsselter Inhalte an einen Abonnenten gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist eine beispielhafte Systemarchitektur des Verschlüsselungserneuerungssystems von 1 zum Erzeugen von BSMs gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Aktivieren eines Offline-Verschlüsselungssystems zum Beginnen einer Verschlüsselung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung offenbart ein System zum sicheren Übermitteln verschlüsselter Inhalte auf Bestellung mit einer Zugangskontrolle. Das System verschlüsselt die Inhalte, bevor sie über ein Punkt-zu-Punkt-Kommunikationssystem (zum Beispiel Kabelsysteme) verteilt werden. Obgleich die vorliegende Erfindung anhand von Punkt-zu-Punkt-Systemen beschrieben wird, findet sie auch Anwendung auf Punkt-zu-Mehrpunkt-Systeme. Inhalte werden einmal in einer zentralisierten Einrichtung verschlüsselt und sind in verschiedenen Punkt-zu-Punkt-Systemen nutzbar. Vorteilhafterweise haben die vorverschlüsselten Inhalte in der vorliegenden Erfindung eine unbegrenzte Nutzungsdauer. Das System enthält ein VES (Verschlüsselungserneuerungssystem) zum Ausführen einer Operation, die man als BSM-Nachrüstung bezeichnet, damit vorverschlüsselte Inhalte nutzbar bleiben.
  • Weil die vorliegende Erfindung hoch-sensible Daten wie zum Beispiel pe riodische Schlüssel handhabt, teilt sie das VES in zwei oder mehr Rechenplattformen, um die Daten zu schützen. Die erste Plattform, die zum Beispiel über das Internet öffentlich zugänglich sein kann, führt eine nicht-abgesicherte Verarbeitung von Informationen im Zusammenhang mit dem BSM-Nachrüstprozess aus, während die zweite Plattform physisch getrennt ist, um eine abgesicherte Verarbeitung auszuführen.
  • Des Weiteren wird das VES verwendet, um eine zweistufige Registrierung eines OLVS (Offline-Verschlüsselungssystem) vorzunehmen. Vor dem Betrieb erfordert das OLVS bestimmte kryptografische Parameter zum Verschlüsseln von Inhalten von dem VES. Das liegt daran, dass das VES die Nachrüstung vornimmt, was es letztendlich ermöglicht, Inhalte, die durch das OLVS verschlüsselt wurden, zu entschlüsseln. Zum Zeitpunkt der Herstellung wird ein Satz kryptografischer Schlüssel im OLVS gespeichert. Des Weiteren werden die gleichen Schlüssel im VES gespeichert und anschließend zum Verschlüsseln der kryptografischen Parameter, die zum OLVS weitergeleitet wurden, verwendet. Erst nach dem Empfang der kryptografischen Parameter wird das OLVS aktiviert.
  • 1 ist eine Systemarchitektur 100 zum Übermitteln verschlüsselter Inhalte zu einem Abonnenten gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Neben weiteren Komponenten umfasst die Systemarchitektur 100 ein Inhaltsvorbereitungssystem (IVS) 102 zum Vorverschlüsseln von Inhalten; ein VOD-System (VOD = Video on Demand [Video auf Bestellung]) 108, das verschlüsselte Programme zum Verteilen an Abonnenten auf Bestellung speichert; ein Zugangsbeschränkungssystem 110 zum Kontrollieren eines oder mehrer Schlüssel, die Zugang zu vorverschlüsselten Inhalten gewähren; ein Verschlüsselungserneuerungssystem (VES) 104, das Anforderungen von dem Video-on-Demand-System entgegennimmt, neue Berechtigungssteuermeldungen für vorverschlüsselte Inhalte zu erzeugen; ein Verteilungsnetzwerk 112 zum Verteilen von Inhalten; und ein interaktives Netzwerk 114, das eine Dialoginteraktion zwischen dem Abonnenten und dem Inhaltssystem ermöglicht. Obgleich nicht gezeigt, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass auch andere Komponenten und Anordnungen zum Erreichen der verschiedenen Funktionen der Systemarchitektur 100 möglich sind. Zum Beispiel kann das VOD-System direkt mit dem ZBS 110 verbunden sein, und Funktionen können in beiden Komponenten konsolidiert sein, weil beide Komponenten sich in der Regel innerhalb der Kopfstelle eines Kabelsystems befinden.
  • Das VOD-System 108 ist so installiert, dass es während des Betriebes VOD für Abonnenten erbringt. Bevor es in Betrieb geht, durchläuft das VOD-System 108 einen Registrierungsprozess beim VES 104. Dadurch erfährt das VES die Identität des VOD-Systems 108, damit es richtige und zweckmäßige Antworten erzeugen kann, die speziell auf die VOD-Systeminstallation abgestimmt sind. Nach erfolgter VOD-Systemregistrierung können Inhalte in das VOD-System eingespeist und dem Abonnenten verfügbar gemacht werden. Unverschlüsselte Inhalte (a), wie zum Beispiel ein Spielfilm, kommen von einem Inhaltsanbieter und beginnen ihren Eintritt in das VOD am IVS 102. Hier werden die unverschlüsselten Inhalte mit Hilfe eines (nicht gezeigten) Offline-Verschlüsselungssystems (OLVS) verschlüsselt, das die Inhalte in Vorbereitung auf die Übermittlung durch das VOD-System 108 vorverschlüsselt. Das OLVS erzeugt außerdem einen Verschlüsselungsdatensatz im Zusammenhang mit den verschlüsselten Inhalten. Es ist zu beachten, dass das VOD-System den Verschlüsselungsdatensatz mit den vorverschlüsselten Inhalten stets behalten kann, wenn es die Inhalte für eine spätere Verarbeitung und Entschlüsselung im VOD-System 108 identifiziert.
  • Sobald der unverschlüsselte Inhalt im OLVS verschlüsselt ist, werden die resultierenden vorverschlüsselten Inhalte und der zugehörige Verschlüsselungsdatensatz an das VOD-System 108 übermittelt, um auf dem lokalen Server gespeichert zu werden. Vorteilhafterweise können mehrere VOD-Systeme an das IVS 102 angeschlossen sein, so dass Inhalte einmal verschlüsselt und an die Systeme verteilt werden. Das VOD-System 108 ist dafür zuständig, die vorverschlüsselten Inhalte und den zugehörigen Verschlüsselungsdatensatz zusammenzuhalten. Bevor die vorverschlüsselten Inhalte angefordert und von den Abonnenten in ihren Wohnungen angesehen werden können, erhält das VOD-System 108 geeignete Berechtigungssteuermeldungen (BSMs) von dem VES 104. Das VOD-System übermittelt eine BSM-Anforderung an das VES 104, die den Verschlüsselungsdatensatz (c) für die gewünschten vorverschlüsselten Inhalte enthält.
  • Das VES 104 antwortet mit den richtigen BSMs. Die BSMs werden speziell für die konkreten vorverschlüsselten Inhalte und das konkrete Punkt-zu-Punkt-System, in dem das VOD-System arbeitet, und für einen bestimmten Zeitraum erzeugt. Die BSMs verschlüsseln Inhalte unter Verwendung eines Schlüssels (in der Regel periodisch), der durch jedes Zugangsbeschränkungssystem (in diesem Fall ZBS 110) übermittelt wird, das die Set-Top-Boxen steuert. Das VOD-System (108) fügt die empfangenen BSMs zusammen mit den vorverschlüsselten Inhalten jedes Mal in die Ströme ein, wenn sie an einen Abonnenten ausgegeben werden. Die BSMs werden in die Ströme mit den Inhalten eingefügt.
  • Es ist zu beachten, dass BSMs, die durch das VES 104 zum VOD-System 108 zurückgesandt werden, nur für einer begrenzte Zeit gültig sind und mit den vorverschlüsselten Inhalten verwendet werden können. Die genaue Zeit, die durch das ZBS 110 bestimmt wird, ist nicht vorhersagbar. Die Rückrufzeit, die mit den BSMs zurückgesendet wird, gibt somit den Zeitpunkt an, bis wann das VOD-System 108 beim VES abklären muss, ob BSMs für alle vorverschlüsselten Inhalte aktualisiert werden können. Wenn das VOD-System die Rückrufzeit empfängt, so muss sie gespeichert und anhand der aktuellen Zeit beobachtet werden. Wenn die Rückrufzeit erreicht ist und das VOD-System 108 in der Zwischenzeit keinen Kontakt zum VES 104 aufgenommen hat, so versucht das VOD-System 108 selbst dann, das VES 104 zu kontaktieren, wenn es keine neuen BSM-Anforderungen zu erfüllen hat.
  • Inhaltsvorbereitungssystem (IVS)
  • In 1 ist das Inhaltsvorbereitungssystem (IVS) 102 eine zentralisierte Einrichtung zum Vorbereiten von Inhalten gemäß den Anforderungen des VOD-Systems (VOD) 108 und den Anforderungen des Zugangsbeschränkungssystems (ZBS) 110. Das IVS 102 codiert Inhalte in einem Format (zum Beispiel MPEG-2), das zum Speichern auf Videoservern und zur Verteilung an die Endgeräte von Abonnenten geeignet ist. Für Inhalte, die bereits in dem geeigneten Format vorliegen, wird dieser Codierungsschritt möglicherweise nicht benötigt. Das IVS 102 dient auch dazu, digital codierte Inhalte gemäß den Spezifikationen des ZBS 110 zu verschlüsseln.
  • Während des Verschlüsselungsprozesses werden ein einziger oder eine Reihe von kryptografischen Schlüsseln erzeugt. Im Rahmen des Verschlüsselungsprozesses werden die kryptografischen Schlüssel oder die zu ihrer Erzeugung verwendeten Parameter in einer Datenstruktur gespeichert, die man als einen Verschlüsselungsdatensatz bezeichnet. Der Verschlüsselungsdatensatz wird durch Verschlüsselung geschützt, um einen unbefugten Zugriff auf die Schlüssel zu verhindern. Das IVS 102 kann verschlüsselte Programme mit den zugehörigen Verschlüsselungsdatensätzen zusammenpacken, die zusätzlich nützliche, aber nicht-wesentliche Informationen über die Inhalte enthalten können. Zu solchen Informationen können der Programmtitel, eine Identifikation des Programms, die durch verschiedene Parteien zugewiesen wurde, Codierungsparameter, Programmdauer usw. gehören. Das IVS 102 kann mehrere Kabelsysteme oder mehrere Punkt-zu-Punkt-Systeme bedienen. Der oben beschriebene Inhaltsvorbereitungsprozess erzeugt codierte und verschlüsselte Inhalte, die zur Verteilung zu VOD-Systemen in einem diversen geografischen Gebiet bereit sind. Zu möglichen Verfahren der Inhaltsdateiverteilung gehören die Verteilung über physische Medien, Netrwerkdateiübertragung oder Satellitendateiübertragung.
  • Obgleich nicht gezeigt, enthält das IVS 102 ein OLVS (Offline-Verschlüsselungssystem) zum Ausführen der oben angesprochenen Funktion. Das OLVS verwendet ein oder mehrere Nichtechtzeit- oder Offline-Verschlüsselungsvorrichtungen zum Verschlüsseln von Inhalten. Ein bestimmtes OLVS erzeugt programmspezifische kryptografische Schlüssel, die zum Verschlüsseln von Inhalten verwendet werden. Das OLVS ist durch physische Sicherheitsmittel, einschließlich physischer Zugangskontrolle, und abgesicherte Kapselung geschützt. Das OLVS enthält Funktionen wie zum Beispiel Entgegennehmen der Verschlüsselungssteuerbereitstellungsparameter von dem VES, einschließlich kryptografischer Informationen zum Unterstützen der Inhaltsverschlüsselung; Auswählen eines oder mehrerer kryptografischer Schlüssel anhand der Verschlüsselungssteuerparameter und der Systemkonfiguration, wobei diese Schlüssel zum Verschlüsseln der Programminhalte verwendet werden; Erzeugen eines Verschlüsselungsdatensatzes, der Informationen über die Schlüssel enthält, die zum Verschlüsseln der Inhalte verwendet werden, wobei dieser Datensatz selbst verschlüsselt ist, um die Sicherheit des Verschlüsselungsdatensatzes zu wahren; Verschlüsseln der Programminhalte mittels der gewählten Schlüssel; und Einspeisen der verschlüsselten Inhalte und des Verschlüsselungsdatensatzes in das IVS zur anschließenden Übertragung zu wenigstens einem VODS.
  • In der Regel wird ein OLVS durch das VES 104 registriert und autorisiert, bevor es in der Lage ist, Verschlüsselungsoperationen auszuführen. Das VES 104 stellt einen Wechseldatenträger bereit, der Befugnis- und Konfigurationsparameter für das OLVS enthält, wobei diese Daten während der Ersteinrichtung verarbeitet werden. Des Weiteren steht ein "Paketauswahl"-Betriebsmodus zur Verfügung, bei dem bestimmte eingegebene MPEG-Pakete nicht verschlüsselt werden. Während des Betriebes in diesem Modus zeigt der Wert "00" im Transportverwürfelungssteuerungsfeld (TVSF) des MPEG-Paketkopfes an, dass das Paket nicht verschlüsselt werden soll. Wenn die Werte "11" oder "10" im TVSF eines Paketes erscheinen, so verschlüsselt das OLVS das Paket entsprechend der Schlüsselnutzungsdauer, die für den Verschlüsselungsmodus festgelegt ist.
  • Zu weiteren Modi gehört die Unterstützung des OLVS für einen Stapelbetriebsmodus, bei dem zu verschlüsselnde Inhalte in das systemeigene OLVS-Dateisystem, zum Beispiel NTFS, kopiert werden, und für einen Echtzeit-Streaming-Verschlüsselungsmodus, bei dem ein MPEG-kompatibler Transportstrom, der ein einzelnes Programm enthält, über die Netzwerkschnittstelle an das OLVS übermittelt wird. Wie oben angemerkt, werden im Rahmen des Verschlüsselungsprozesses die kryptografischen Schlüssel oder die zu ihrer Erzeugung verwendeten Parameter durch das OLVS in einer Datenstruktur gespeichert, die als ein Verschlüsselungsdatensatz bezeichnet wird.
  • Das OLVS kann MPEG-Inhalte offline verarbeiten, wobei der unbearbeitete Inhalt vollständig codiert wurde und von einem Server (VOD- oder sonstiger Server) erhalten werden kann oder im OLVS-System abgelegt wurde. Ein Durchschnittsfachmann erkennt, dass die oben beschriebenen Richtlinien beispielhaft sind und andere Ausführungsformen mit anderen Richtlinien möglich sind.
  • Video-on-Demand-System (VOD-System)
  • Das VOD-System 108 umfasst einen oder mehrere Videoserver, die für Video-on-Demand-Anwendungen konfiguriert sind. Die Server speichern verschlüsselte Programme zur Verteilung an Abonnenten auf Bestellung. Danach werden die vorverschlüsselten Programme zu den befugten Abonnenten geroutet und gestreamt. Außerdem nimmt das VOD-System 108 Kaufaufträge von Abonnenten-Endgeräten entgegen und validiert und autorisiert solche Kaufaufträge entsprechend. In einigen Fällen können – nach Genehmigung eines Kaufauftrages – die VOD-Käufe vorübergehend gespeichert werden, bis der Abonnent sie anfordert.
  • Zusätzlich zum vorübergehenden Speichern von Käufen kann das VOD-System 108 Bewegungssteuerungsanforderungen von Abonnenten-Endgeräten entgegennehmen und solche Anforderungen entsprechend durch Steuern des Streaming von Inhalten zu dem Abonnenten ausführen. In einer ersten Ausführungsform verwaltet das VOD-System 108 Systemressourcen im Zusammenhang mit Video-on-Demand und dergleichen, wie zum Beispiel Bandbreitenverwaltung. Das VOD-System 108 ist mit anderen Komponenten des Inhaltssystems 100 verbunden, um verschiedene Funktionen bereitzustellen. Zum Beispiel ist es mit einer (nicht gezeigten) Video-on-Demand-Client-Anwendung (VODCA) verbunden, die auf Abonnenten-Endgeräten ausgeführt wird, um den Abonnenten Benutzerschnittstellen zur Verfügung zu stellen. Des Weiteren hat das VOD-System 108 eine Kommunikationsverbindung zu dem Abrechnungssystem (AS), um Käufe zu melden, und zu dem Verschlüsselungserneuerungssystem (VES), um periodisch BSMs für vorverschlüsselte Programme anzufordern.
  • Das VOD-System 108 befindet sich in der Regel in dem Kabelsystem. Ungeachtet dessen ist die genaue Position der Ausrüstung, die das VOD- System 108 bildet, variabel und beeinflusst nicht die Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung. In einem Kabelsystem, das unter Verwendung der Hybridfaserkoaxial (HFK)-Technologie aufgebaut wurde, kann sich das VOD-System 108 an der Kopfstelle befinden. Alternativ kann das VOD-System 108 Ausrüstung an mehreren Standorten haben, einschließlich der Kopfstelle und der Verteilungsknoten in dem Netzwerk. Das VOD-System 108 kann räumlich abgesetzt installiert sein und kann ein oder mehrere Kabelsysteme bedienen. VOD-Systeme sind einschlägig bekannt und brauchen hier nicht näher beschrieben zu werden. So kann das VOD-System 108 Komponenten aus der Massenproduktion, einschließlich Hardware und Software, und/oder anpassbare Software gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen.
  • Zugangsbeschränkungssystem (ZBS)
  • Wie angesprochen, enthält das Inhaltssystem 100 ein Zugangsbeschränkungssystem (ZBS) 110. Das ZBS 110 gestattet den Zugang zu vorverschlüsselten Inhalten durch Abonnenten-Endgeräte, indem es ihnen BVMs übermittelt und BSMs für VOD-fremde Dienste erzeugt. Zu weiteren Funktionen des ZBS 110 gehören das Steuern von Echtzeitverschlüsselungsvorrichtungen in dem Kabelsystem, das Berichten der (planmäßigen) Vornahme periodischer Schlüsselwechsel an das Verschlüsselungserneuerungssystem (unten beschrieben) und das Übertragen kabelsystemspezifischer kryptografischer Parameter (zum Beispiel periodischer Schlüssel) zu dem Verschlüsselungserneuerungssystem, um die BSM-Nachrüstung zu ermöglichen. Das ZBS 110 kann sich entweder vor Ort befinden oder räumlich abgesetzt sein und kann mehrere Kabelsysteme bedienen, wobei das ZBS 110 in einem solchen Fall als mehrere logische Zugangsbeschränkungssysteme fungiert. Des Weiteren ist das ZBS 110 mit dem Abrechnungssystem verbunden, um Befugnisinformationen über jeden Abonnenten einzuholen und um Käufe an das Abrechnungssystem zu melden. ZBS-Systeme sind einschlägig bekannt und können Komponenten aus der Massenproduktion umfassen. Außerdem kann ein Durchschnittsfachmann, wie zum Beispiel ein Programmierer, entsprechend den Erfordernissen Code entwickeln, um die vorliegende Erfindung anzupassen.
  • Abrechnungssystem (AS)
  • Das AS 106 hat eine Verbindung sowohl zu dem VOD-System 108 als auch zu dem ZBS 110, um folgende Funktionen zu ermöglichen: (1) Entgegennahme von Abonnement- und Dienständerungsanforderungen von Abonnenten; (2) Verwalten von Abonnentenkontoinformationen; (3) Rechnungserstellung für Abonnenten; (4) Verbinden mit dem VOD-System 108, um dem VOD-System 108 den Abonnentenbefugnisstatus zu übermitteln und um Video-on-Demand-Kaufinformationen von dem VOD-System 108 einzuholen; und (5) Übermitteln von Abonnentenbefugnisstatus-, Dienst- und Ereignisdefinitionsinformationen und Erfassen von Kaufinformationen.
  • Verschlüsselungserneuerungssystem (VES)
  • Wie in 1 gezeigt, hat das VES 104 eine Verbindung zum IVS 102, zum VOD-System 108 und zum ZBS 110. Das VES 104 ermöglicht die Verteilung vorverschlüsselter Inhalte an das VOD-System 108 und andere befugte Entitäten des VOD-Systems und ermöglicht gleichzeitig eine Zugangskontrolle innerhalb jedes ZBS 110. Das VES führt eine BSM-Erneuerung (BSM-Nachrüstung) in Synchronisation mit Kategoriezeitabschnittserneuerungsereignissen aus, die sich innerhalb jeder beteiligten ZBS 110 vollziehen.
  • Verschlüsselte Inhalte von dem IVS können erst dann genutzt werden, wenn eine anfängliche BSM-"Erneuerungs"-Operation ausgeführt wurde. Um die Inhalte zum ersten Mal nutzbar zu machen, kontaktiert das VOD-System 108 das VES 104, um den ersten Satz BSMs zu erhalten. Von da an erfolgt die BSM-Erneuerung periodisch, um eine Verbindung zwischen gültigen BSMs und allen Inhaltstiteln in dem VOD-System aufrecht zu erhalten. Zu den Funktionen des VES 104 gehören: Erzeugen von Verschlüsselungssteuerparametern zum Initialisieren von OLVS-Vorrichtungen, Kommunizieren mit dem ZBS in verschiedenen Punkt-zu-Punkt-Systemen, Entgegennehmen von Anforderungen von einem VOD-System zum Erzeugen von BSMs für vorverschlüsselte Inhalte, Berechnen nachgerüsteter BSMs, Senden nachgerüsteter BSMs zu dem anfordernden VODS, und Verwalten von Datenbanken entsprechender Parameter. Das VES 104 kann auch eine Verbindung zu dem VOD-System 108 haben, um Informationen über (planmäßige) periodische Schlüsselwechsel an das VOD-System 108 weiterzuleiten.
  • Das VES 104 kann mittels Hardware, Software oder einer Kombination aus beidem implementiert werden. Zum Beispiel können in der vorliegenden Erfindung eine Anzahl von Plattformen wie zum Beispiel Sun/SolarisTM, eine Codiersprache wie zum Beispiel JavaTM, Server wie ApacheTM von der Apache Group oder das Gemeinschaftsprodukt iPlanetTM von Sun und Netscape sowie Betriebsumgebungen wie zum Beispiel Windows NTTM verwendet werden.
  • Verteilungsnetzwerk
  • Das Verteilungsnetzwerk 112 ist ein Punkt-zu-Punkt-Netzwerk, das Signale zu allen oder einer Teilmenge der Abonnenten in dem System verteilt. Das Verteilungsnetzwerk 112 kann zum Beispiel Hybridfaserkoaxial (HFK)-Technologie umfassen. In einem HFK-Netzwerk werden zum Beispiel rundgesendete Signale von der Kopfstelle (Zentralstelle) zu einer Anzahl von Einrichtungen der zweiten Ebene (Verteilungsknoten) verteilt. Jeder Verteilerknoten wiederum verteilt Träger zu einer Anzahl von Faserknoten. In einer typischen Anordnung besteht das Verteilungsmedium von der Kopfstelle abwärts zur Faserknotenebene aus Lichtwellenleitern. Die Wohnungen von Abonnenten werden über Koaxialkabel mit Faserknoten verbunden. Auf einer der Verteilungseinrichtungsebenen (Verteilerknoten, Faserknoten oder sonstige Verteilungseinrichtungen) werden Video-on-Demand-Träger an eine Teilmenge der Gesamtheit der Abonnenten-Endgeräte, die durch die Verteilungseinrichtung bedient werden, rundgesendet. In der Regel geschieht das auf Faserknotenebene. Diese Anordnung gestattet die Wiederverwendung von Video-on-Demand-Trägerfrequenzen zum Beispiel an Faserknoten, weil verschiedenen Faserknoten verschiedene Video-on-Demand-Träger zu den von ihnen bedienten Abonnenten rundsenden.
  • Interaktives Netzwerk
  • Das interaktive Netzwerk 114 hat eine Kommunikationsverbindung zum VOD-System 108 und zur Set-Top-Gesamtheit 120, um eine Zweiwegkommunikationsfähigkeit zwischen den Abonnenten-Endgeräten und dem VOD-System 108 herzustellen. Das interaktive Netzwerk 114 kann einen Teil der physischen Infrastruktur des Verteilungsnetzwerks 112 mit nutzen.
  • On-Demand-Übermittlung von Inhalten zu Abonnenten
  • Ein über die Set-Top-Box 120 agierender Abonnent, der Inhalte kaufen möchte, ruft die VOD-Client-Anwendung im (nicht gezeigten) Abonnenten-Endgerät auf. Die VODCA bietet dem Abonnenten eine Benutzerschnittstelle an, die dem Abonnenten die Auswahl aus einem Menü käuflicher Produkte ermöglicht. Der Abonnent ruft eine VODCA-Funktion auf, um ei nen Kauf zu tätigen, woraufhin eine Kaufanforderung an das VOD-System 108 weitergeleitet wird. Die Kaufanforderung enthält Informationen über den Abonnenten und das gekaufte Produkt. Das VOD-System 108 überprüft die Verfügbarkeit der Ressourcen, die zur Ausführung des Kaufs benötigt werden, sowie den Befugnisstatus des Abonnenten.
  • Wenn Ressourcen verfügbar sind und der Abonnent gemäß der Zugangskontrollvorschrift befugt ist, so wird die Kaufanforderung genehmigt. Andernfalls wird die Anforderung zurückgewiesen, und der Prozess wird abgebrochen. Wenn die Anforderung genehmigt wird, so übermittelt das VOD-System 108 den Genehmigungsstatus des Kaufs an den Abonnenten und teilt der VOD-Sitzung Ressourcen zu, einschließlich Datenpfad und Trägerbandbreite. Des Weiteren übermittelt das VOD-System 108 an die Set-Top-Box 120 Informationen, die für den Erwerb des Dienstes benötigt werden, zum Beispiel eine Nummer für einen virtuellen Kanal (einen Identifikator mit Entsprechung zur Trägerfrequenz und der Identifikation des Programms innerhalb eines Transportmultiplex). Die Set-Top-Box 120 führt die Abstimmung aus und erwirbt den Dienst. Das VOD-System 108 schlägt in seiner Datenbank nach, um Berechtigungssteuermeldungen abzurufen, die zu dem vorverschlüsselten Programm gehören und die dann zusammen mit dem Programm zur Set-Top-Box 120 gestreamt werden.
  • Erneuern von BSMs
  • Die BSM-Nachrüstung ist der Prozess des Erzeugens von BSMs für vorverschlüsselte Inhalte, so dass sie in verschiedenen Kabelsystemen und trotz periodischer Schlüsselwechsel nutzbar sind. Sie wird von einem Server ausgeführt, dessen Host das VES 104 ist, wobei es sich um eine abgesicherte Umgebung handelt. Die Inhalte werden vor einer Anforderung von einem Abonnenten-Endgerät verschlüsselt. Das VES 104 über mittelt an die Offline-Verschlüsselungsvorrichtungen in dem IVS 102 Verschlüsselungssteuerparameter, die es – neben weiteren Funktionen – der VES 104 ermöglichen, Informationen von Verschlüsselungsdatensätzen abzurufen, die durch das IVS erzeugt wurden. Diese Übermittlung braucht nur selten oder möglicherweise nur ein einziges Mal ausgeführt zu werden. Sie braucht nicht bei jeder BSM-Nachrüstanforderung von dem VOD-System 108 vorgenommen zu werden.
  • Als nächstes wird ein Verschlüsselungsdatensatz aus Parametern zum Verschlüsseln der Inhalte erzeugt. Das VOD-System 108 baut eine abgesicherte Verbindung zum VES 104 auf. Um ein vorverschlüsseltes Programm in einem bestimmten System für einen bestimmten Zeitraum nutzbar zu machen, sendet das VOD-System 108 den Verschlüsselungsdatensatz zum VES 104, das den Befugnisstatus der angeforderten Inhalte von dem VOD-System 108 überprüft. Wenn die Befugnisüberprüfung negativ ausfällt, so bricht das VES 104 die Sitzung ab. Andernfalls wird der Prozess fortgesetzt. Das VES 104 erzeugt eine oder mehrere BSMs für das vorverschlüsselte Programm unter Verwendung des periodischen Schlüssels, der dem Kabelsystem zugeordnet ist (und möglicherweise weitere Parameter, die von dem ZBS benötigt werden). Die BSM(s) werden so erzeugt, dass sie gültig sind, bis der periodische Schlüssel des Zielsystems wieder wechselt. Das VES 104 sendet die nachgerüstete(n) BSM(s) und die vorverschlüsselten Inhalte über das VOD-System 108 an den Abonnenten.
  • 2 ist eine beispielhafte Systemarchitektur des VES 104 (1) zum Erzeugen von BSMs gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt, enthält das VES 104 zwei Rechenplattformen, die physisch voneinander getrennt sind, um mehr Sicherheit gegen einen unbefugten Zugriff zu bieten.
  • Neben weiteren Komponenten enthält das VES 104 eine erste Rechenplattform, die als ein VVEM (VOD-Verschlüsselungserneuerungsmakler) 202 bezeichnet wird, zum Ausführen nicht-abgesicherter Aufgaben im Zusammenhang mit BSMs, und eine zweite Rechenplattform, die einen oder mehrere BSM-Nachrüster 204, 232, 234 (abgesicherte BSM-Nachrüster) enthält, zum Ausführen abgesicherter Aufgaben im Zusammenhang mit den BSMs. Der VVEM 202 besteht aus einem Web-Server 212, einer Servletmaschine 214 und Servlets 216. Das VES 104 umfasst des Weiteren eine Firewall 206 zum Verstärken der Sicherheit des Datenverkehrs zwischen dem VVEM 202 und dem Internet 230; eine Firewall 208 zwischen dem VVEM 202 und dem BSM-Nachrüster; eine Datenbank 220 zum Speichern kryptografischer Schlüssel; und einen Lastausgleicher 210. Der BSM-Nachrüster 204 enthält einen Web-Server 216; eine Servletmaschine 218; Servlets 222 und eine PCI-Schnittstelle 224. Die BSM-Nachrüster 232 und 234 enthalten Komponenten, die in der gleichen Weise funktionieren wie die, die im BSM-Nachrüster 204 enthalten sind. Überdies ist zu beachten, dass jeder der BSM-Nachrüster 204, 232 und 234 lösbar mit dem VVEM 202 verbunden ist.
  • Während des Betriebes wird Datenverkehr des Internets 230, der von (nicht gezeigten) VOD-Systemen kommt, durch die Firewall 206 gefiltert, bevor er den VVEM 202 erreicht. Dieser Datenverkehr kann zum Beispiel eine Anforderung für eine BSM-Anforderung enthalten, die in XML (Extensible Mark-up Language-Erweiterbare Markierungssprache) geschrieben ist. Der WEM 202 analysiert die Anforderung, sieht in der Datenbank 220 nach Verschlüsselungsschlüsselinformationen, die zum Erzeugen der BSM benötigt werden, und kommuniziert nach Bedarf mit den BSM-Nachrüstern, um der Anforderung nachzukommen. Ein (nicht gezeigter) ASIC-Sicherheitschip (ASIC = Anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis) von der Motorola, Inc. befindet sich in jedem der BSM-Nachrüster zum Erzeugen der BSM. Die BSM wird in einem der BSM- Nachrüster erzeugt und mittels des VVEM 202 an das anfordernde VOD-System zurückgesandt.
  • Wie insbesondere in 2 gezeigt, ist die Firewall 206 die Basisschnittstelle zu dem – und bildet einen Schutz vor dem – öffentlichen Internet 230. Sie ist in der Regel ein handelsübliches Firewall-Produkt, das so modifiziert ist, wie es sich für die vorliegende Erfindung als notwendig erweist. (Nicht gezeigte) VOD-Systeme erhalten über die Firewall 206 Zugang zu dem VVEM 202, um BSM-Nachrüstungen sowie weitere Anforderungen anzufordern. Wie angesprochen, ist der WEM 202 die Basisplattform für die nicht-abgesicherte Verarbeitung für die BSM-Nachrüstung. Außerdem implementiert er Synchronisation, Registrierung von OLVS und CASs und ZBS-Aktualisierungen. Weitere Komponenten, wie zum Beispiel der Web-Server 212, können zum Beispiel ein handelsübliches Web-Server-Produkt sein, das so modifiziert ist, wie es sich für die vorliegende Erfindung als notwendig erweist. Die Servletmaschine 214 übernimmt die Koordinierung und Verbindung mit dem Web-Server und versendet Web-Server-Anforderungen zum Servlet 226 und kann von handelsüblicher Art sein.
  • Der Web-Server 212 und die Servletmaschine 214 versenden VOD-Anforderungen an den Code von Servlets 226, der alle Verarbeitung übernimmt, um jede Anforderung zu erfüllen. Zur Verarbeitung gehört das Analysieren der Anforderungen, das Zugreifen auf die Datenbank und das Versenden abgesicherter Anforderungen an den BSM-Nachrüster 204. Die Firewall 208 bildet die Schnittstelle zwischen dem WEM 202 und dem BSM-Nachrüster 204. Der VVEM 202 erhält über die Firewall Zugang zum BSM-Nachrüster 204 (oder 232 bzw. 234), um abgesicherte Berechnungen wie zum Beispiel BSM-Nachrüstungen, ZBS-Aktualisierungen und OLVS-Registrierung anzufordern. Der Lastausgleicher 210 verteilt die Last der Anforderungen des WEM 202 je nach der Belastung auf die verschiedenen BSM-Nachrüster.
  • Der BSM-Nachrüster 204 ist die Plattform für die abgesicherte Verarbeitung für die BSM-Nachrüstung, Synchronisation, OLVS- und ZBS-Registrierung und ZBS-Aktualisierungen. Der Web-Server 216 nimmt Anforderungen von dem VVEM 202 entgegen. Die Servletmaschine 218 übernimmt die Koordinierung und Verbindung mit dem Web-Server 216 und versendet Web-Server-Anforderungen an den Code der Servlets 222. Sie ist ein handelsübliches Produkt (und kann bei einigen Implementierungen Teil des Web-Servers sein). Die Servlets 222 enthalten eine spezielle Implementierung der nicht-abgesicherten Teile der BSM-Nachrüstfunktion (d. h. das Übermitteln der Anforderungen an den und von dem Sicherheitschip). Der Web-Server 216 und die Servletmaschine 218 versenden die Anforderungen des WEM 202 zum Code der Servlets 222, der alle Verarbeitung übernimmt, um jede Anforderung zu erfüllen. Zur Verarbeitung gehören das Analysieren der Anforderungen und der Zugang zum ASIC-Chip über die Schnittstelle 224. Die Schnittstelle 224, bei der es sich zum Beispiel um eine PCI-Schnittstelle handeln kann, ist mit dem Sicherheitschip verbunden, der in dem BSM-Nachrüster 204 enthalten ist.
  • Es ist zu beachten, dass im Gegensatz zu Systemen des Standes der Technik, die die Sicherheitsfunktionen unter Verwendung von Software ausführen, der Sicherheitschip ein angepasster ASIC mit spezieller Firmware ist. Überdies befindet sich der Sicherheitschip innerhalb einer Rechenplattform, die von einer öffentlich zugänglichen Plattform getrennt ist. Das heißt, alle externen Anforderungen müssen den VVEM 202, die erste Rechenplattform, durchlaufen. Erst nachdem die Anforderungen durch den VVEM 202 verarbeitet wurden, werden die Anforderungen zum BSM-Nachrüster 204 weitergeleitet. Der BSM-Nachrüster 204 handhabt alle geheimen Informationen, wie zum Beispiel die unverschlüsselten Schlüssel in dem Chip, und die Schlüssel werden vor dem Weiterleiten aus dem Chip immer verschlüsselt. Auf diese Weise bleiben unverschlüsselte Informationen vertraulich und sind relativ sicher vor unbefugtem Zugriff. Des Weiteren kann selbst dann, wenn eine Sicherheitsverletzung gemutmaßt wird, der BSM-Nachrüster 204 relativ schnell physisch abgetrennt werden, weil der BSM-Nachrüster abnehmbar mit dem WEM 202 verbunden ist.
  • 3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Aktivieren eines OLVS (innerhalb des nicht gezeigten IVS 102) zum Beginnen der Verschlüsselung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In 3 beginnt das Verfahren, wenn das OLVS hergestellt wird. Zu diesem Zeitpunkt ist das OLVS noch nicht betriebstüchtig und kann nicht zum Verschlüsseln unverschlüsselter Inhalte verwendet werden.
  • In Block 302 werden zum Zeitpunkt der Herstellung ein oder mehrere kryptografische Schlüssel in dem OLVS gespeichert. Kryptografische Schlüssel werden außerdem zum Zeitpunkt der Herstellung in dem VES 104 gespeichert, welches das vorliegende Verfahren in Verbindung mit dem OLVS implementiert. In einer Ausführungsform sind die kryptografischen Schlüssel geheime, gemeinsam genutzte Schlüssel, wenn ein symmetrisches Schlüsselsystem verwendet wird. Zusätzlich zur Verwendung eines symmetrischen Schlüsselsystems werden zwei öffentliche Schlüsselsysteme verwendet. In einem ersten öffentlichen Schlüsselsystem (Registrierung) werden ein öffentlicher und ein privater Schlüssel in dem OLVS gespeichert, während der private Schlüssel an das VES 104 zum Speichern weitergeleitet wird. Ein zweites öffentliches Schlüsselsystem (Signierung) wird verwendet, so dass ein öffentlicher und ein privater Schlüssel in dem OLVS gespeichert werden, während der private Schlüssel an das VES 104 zum Speichern weitergeleitet wird. Obgleich nicht gezeigt, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass auch andere vergleichbare Schlüsselsysteme entweder als Ersatz oder zusätzlich zu den oben angesprochenen Schlüsselsystemen verwendet werden können.
  • In Block 304 ist der Schritt des Erzeugens von Registrierungsdaten zum Registrieren des OLVS veranschaulicht. Das OLVS ist, nachdem es von einem Verbraucher erworben wurde, aktivierungsbereit (bereit zum Verschlüsseln unverschlüsselter Inhalte). Ohne Aktivierung kann das OLVS nicht betriebsbereit werden. Zum Aktivieren des OLVS beginnt das VES 104 mit dem Erzeugen von Registrierungsdaten, die Verschlüsselungsschlüssel zum Verschlüsseln der unverschlüsselten Inhalte enthalten. Es sind noch weitere zugehörige Informationen und Betriebsparameter in den Registrierungsdaten enthalten. Weil das VES 104 die BSM-Nachrüstung implementiert, ist es für die Übermittlung der Registrierungsdaten zuständig, die von dem OLVS zum Verschlüsseln unverschlüsselter Inhalte verwendet werden. Somit kann das OLVS nicht nach dem Zufallsprinzip seine eigenen Verschlüsselungsschlüssel und/oder Parameter erzeugen, weil das VES 104 während des Nachrüstprozesses keine Kenntnis von diesen Informationen hat. Somit bestimmt das VES 104 zum Registrierungszeitpunkt die Verschlüsselungsschlüssel und den zugehörigen Verschlüsselungsalgorithmus, die zugehörigen Betriebsparameter usw. Zu den Betriebsparametern gehören der Betriebsmodus, die Anzahl der Verschlüsselungssitzungen usw. In einer Ausführungsform werden die Betriebsparameter durch den VVEM 202 bestimmt (2). Es kann jedoch auch ein Mensch manuell die Betriebsparameter bestimmen. Nach ihrer Bestimmung werden die Parameter zum Beispiel über die grafische Benutzerschnittstelle eingegeben. In der Regel wird die Anzahl der Verschlüsselungssitzungen durch die Anzahl der vom Verbraucher gekauften Sitzungen bestimmt. Es ist zu beachten, dass, obgleich die Betriebsparameter entweder manuell oder durch den WEM 202 bestimmt werden, die Verschlüsselungsschlüssel und die zugehörigen Informationen auf sichere Weise innerhalb des BSM-Nachrüsters 204 (2) erzeugt werden, wie weiter unten noch näher beschrieben wird.
  • In Block 306 ist der Schritt des Verschlüsselns der Registrierungsdaten mit einem oder mehreren kryptografischen Schlüsseln zu verschlüsselten Registrierungsdaten gezeigt. Nach der Erzeugung sind die Registrierungsdaten unverschlüsselt. Unter Verwendung der gespeicherten kryptografischen Schlüssel verschlüsselt das VES 104 die Registrierungsdaten. Wie angesprochen, erfolgen die Verschlüsselung (und die Erzeugung der Verschlüsselungsschlüssel) im Inneren des BSM-Nachrüsters 204. Das gewährleistet die vollständige Integrität der Registrierungsdaten. Da die Betriebsparameter außerhalb des BSM-Nachrüsters 204 erzeugt werden, werden die Registrierungsdaten erst verschlüsselt, nachdem der BSM-Nachrüster 204 die Betriebsparameter von dem VVEM 202 empfangen hat. Während Informationen in unverschlüsselter Form empfangen werden können, sind somit alle Informationen, die den BSM-Nachrüster 204 verlassen, verschlüsselt.
  • Um die Registrierungsdaten zu verschlüsseln, wendet das VES 104 den gespeicherten gemeinsam genutzten geheimen Schlüssel auf unverschlüsselte Registrierungsdaten an, um einen Authentifikator zu erzeugen. Danach wird der öffentliche Schlüssel (Signierung) verwendet, um eine Signatur anhand des Authentifikators zu erzeugen. Der Authentifikator gewährleistet, dass Änderungen an den verschlüsselten bzw. entschlüsselten Registrierungsdaten erkannt werden, und die Signatur verifiziert, dass der Authentifikator durch das OLVS erzeugt wird. Nach dem Erzeugen der Authentifikatorsignatur werden die resultierenden verschlüsselten Registrierungsdaten unter Verwendung des öffentlichen Schlüssels (Registrierung), der in dem VES 104 gespeichert ist, vor dem Weiterleiten der verschlüsselten Registrierungsdaten verschlüsselt.
  • In Block 308 ist der Schritt des Weiterleitens der verschlüsselten Registrierungsdaten zum OLVS gezeigt. Die Registrierungsdaten können manuell (zum Beispiel mit einer Diskette) oder über ein Kommunikationsnetzwerk weitergeleitet werden. Das Kommunikationsnetzwerk kann zum Bei spiel ein Fasernetz, ein Telefonnetz oder ein Satellitennetzwerk sein.
  • In Block 310 ist der Schritt des Abrufens der Registrierungsdaten aus den verschlüsselten Registrierungsdaten gezeigt. An diesem Punkt kann das OLVS beginnen, unverschlüsselte Inhalte zu verschlüsseln. Die Registrierungsdaten werden abgerufen, indem man die Schritte, die in Block 306 oben beschrieben sind, in der umgekehrten Reihenfolge ausführt. Auf diese Weise gestattet das vorliegende Verfahren die Aktivierung eines OLVS, nachdem es durch einen Verbraucher erworben wurde, um mit dem Verschlüsseln unverschlüsselter Inhalte zu beginnen.
  • Obgleich das oben Dargelegte eine vollständige Beschreibung beispielhafter konkreter Ausführungsformen der Erfindung ist, sind auch weitere Ausführungsformen möglich. Darum ist die obige Beschreibung nicht so zu verstehen, als würde sie den Geltungsbereich der Erfindung einschränken, der durch die angehängten Ansprüche definiert wird.

Claims (10)

  1. Ein Verschlüsselungserneuerungssystem (104) zur Verwendung in einem Kabelsystem zur Erzeugung von einer oder mehreren Steuermeldungen, wobei die Meldungen kryptographische Schlüssel enthalten, um einer Abonnenten-Set-Top-Box (120) zu ermöglichen, einen offline verschlüsselten Inhalt zu entschlüsseln, wobei die Steuermeldung mit diesem Inhalt an das Abonnentenendgerät (120) weitergeleitet wird, wobei das Verschlüsselungserneuerungssystem (104) Folgendes umfasst: eine erste Rechenplattform (202) zum Empfangen einer Anforderung zum Erzeugen der Steuermeldungen, wobei die erste Rechenplattform (202) nicht gesicherte Aufgaben, die mit den Steuermeldungen verbunden sind, durchführt; eine zweite Rechenplattform (204), separat untergebracht, die leicht von der ersten Rechenplattform (202) abgetrennt werden kann, um die Steuermeldungen zu erzeugen, wobei die zweite Rechenplattform (204) gesicherte Aufgaben durchführt, die mit den Steuermeldungen verbunden sind; eine oder mehrere Firewalls (206, 208) zwischen der ersten (202) und der zweiten (204) Rechenplattform zum Erhöhen der Sicherheit des Verschlüsselungserneuerungssystems (104), wobei die erste Rechenplattform (202) die Steuermeldungen weiterleitet, um die Abonnenten-Set-Top-Box (120) zu befähigen, den offline verschlüsselten Inhalt zu entschlüsseln; und einen Lastausgleicher (210), der zwischen der ersten (202) und zweiten (204) Rechenplattform liegt.
  2. System gemäß Anspruch 1, wobei die zweite Rechenplattform (204) ferner einen Chip mit anwendungsspezifischem integriertem Schaltkreis zum Erzeugen der Steuermeldungen umfasst.
  3. System gemäß Anspruch 1, das ferner eine Datenbank (220) zum Speichern von Schlüsseln, die in den Steueranzeigen eingeschlossen werden sollen, umfasst.
  4. System gemäß Anspruch 1, wobei der Schlüssel ein periodischer Schlüssel aus einem Zugangsberechtigungssystem (110) zum Steuern einer Gesamtheit von Set-Top-Boxen (120) ist.
  5. System gemäß Anspruch 1, das ferner eine dritte Rechenplattform (232, 234), physikalisch separat von der ersten Rechenplattform (202), zum Durchführen von gesicherten Aufgaben, die mit den Steueranzeigen verbunden sind, umfasst.
  6. System gemäß Anspruch 5, wobei die dritte Rechenplattform (232, 234) leicht mit der ersten Rechenplattform (202) abgetrennt werden kann.
  7. System gemäß Anspruch 5, wobei die zweite (204) und dritte (232, 234) Rechenplattform anfänglich so konfiguriert sind, dass sie identisch sind.
  8. System gemäß Anspruch 1, wobei die zweite Rechenplattform (204) ferner einen Webserver (216) umfasst, der Anforderungen, um die Steueranzeigen zu erzeugen, von der ersten Rechenplattform (202) annimmt.
  9. System gemäß Anspruch 5, wobei die zweite (204) und dritte (232, 234) Rechenplattform austauschbar sind.
  10. System gemäß Anspruch 1, wobei die Steueranzeige unter Verwendung der kryptographischen Schlüssel und eines Verschlüsselungsdatensatzes, der offline erzeugt wird, wenn der Inhalt offline verschlüsselt wird, und der mit dem verschlüsselten Inhalt verbunden ist, erzeugt wird.
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