DE69702310T3 - Verfahren zur gesicherten übertragung zwischen zwei geräten und dessen anwendung - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen einer gesicherten Kommunikation zwischen zwei Geräten in einem Decodierer für ein Pay-TV-System.
  • In einem Pay-TV-System besitzt im Allgemeinen jeder Abonnent einen Decodierer zum Entschlüsseln des Quellkomponentensignals, wobei der Decodierer ein Modul für einen bedingten Zugriff (Conditional Access Module) und eine Smartcard oder Chipkarte zum Entschlüsseln von Berechtigungskontrollnachrichten (ECMs) und Berechtigungsmanagementnachrichten (EMMs) aufweist. Um einen unautorisierten Betrieb des Decodierers zum Entschlüsseln eines Quellkomponentensignals zu verhindern, ist es beispielsweise wichtig, eine Wechsel von einer autorisierten auf eine unautorisierte Chipkarte zu verhindern.
  • Im Patentdokument EP-A-0428252 sind ein Verfahren zum Bereitstellen einer gesicherten Kommunikation zwischen zwei Geräten und eine Anwendung dieses Verfahrens in einem Pay-TV-System beschrieben. Gemäß diesem bekannten Verfahren wird die Authentizität eines zweiten Geräts, d. h. einer Chipkarte, durch ein erstes Gerät geprüft.
  • Im Patentdokument US-A-5029207 sind ein Verfahren zum Bereitstellen einer gesicherten Kommunikation zwischen zwei Geräten und eine Anwendung dieses Verfahrens in einem Pay-TV-System beschrieben. Gemäß diesem bekannten Verfahren wird ein erster Schlüssel in einer verschlüsselten Nachricht von einem Codierer zu einem Decodierer übertragen, wobei der Decodierer diese Nachricht entschlüsselt, um den ersten Schlüssel zum Entschlüsseln eines Programmsignals zu extrahieren. Zum Ver- und Entschlüsseln wird eine geheime Seriennummer verwendet. Es finden keine Übertragungen vom Decodierer zum Codierer statt.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren des vorstehend erwähnten Typs bereitzustellen, wobei die Kommunikation zwischen dem Zugriffssteuerungsmodul und der Chipkarte oder zwischen dem Decodierer und dem Modul für einen bedingten Zugriff derart ausgeführt wird, dass kein Wechsel von autorisierten auf unautorisierte Geräte möglich ist.
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren gemäß den Patentansprüchen 1 bzw. 2 bereitgestellt.
  • Durch die Erfindung wird ferner ein Decodierer für ein Pay-TV-System gemäß den Patentansprüchen 3 bzw. 4 bereitgestellt.
  • Die Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf die Zeichnungen, die eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen, bezüglich einer Anwendung in einem Decodierer für ein Pay-TV-System näher erläutert.
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Decodierers.
  • 2 zeigt eine Schrittfolge einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 1 zeigt auf eine sehr schematische Weise ein Blockdiagramm eines Decodierers für ein Pay-TV-System, wobei digitale Informationssignale beispielsweise unter Verwendung eines Kontrollwortes gemäß dem Eurocrypt-Standard verschlüsselt sind. In der vorliegenden Ausführungsform weist der Decodierer einen Demodulator 1, einen Demultiplexer 2 und eine Dekomprimierungseinheit 3 auf. Der Decodierer weist ferner ein Modul 4 für einen bedingten Zugriff (Conditional Access Module) (CAM) und eine Chipkarte 5 auf, die in einen Verbindungsschlitz des Moduls 4 für einen bedingten Zugriff einsetzbar ist. Außerdem weist der Decodierer einen Mikroprozessor 6 für Konfigurations- und Steuerungszwecke auf.
  • Das Modul 4 für einen bedingten Zugriff weist eine Descrambler- oder Entschlüsselungseinheit 7 und einen Mikroprozessor 8 mit einem Speicher 9 auf. Die Chipkarte 5 weist einen Mikroprozessor 10 mit einem Speicher 11 auf.
  • Weil die Funktionsweise der vorstehend erwähnten Komponenten des Decodierers nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, wird diese Funktionsweise nicht ausführlich beschrieben. Typischerweise ist das durch den Demodulator 1 empfangene Signal ein modulierter Datenstrom in einem Frequenzbereich zwischen 950 MHz und 2050 MHz. Das Ausgangssignal des Demodulators 1 ist ein verschlüsselter Digitalsignalstrom, der dem CAM 4 zugeführt wird, wobei der Entschlüsselungseinheit 7, unter der Voraussetzung, dass eine autorisierte Chipkarte eingesetzt worden ist und der Abonnent berechtigt ist, das Programm zu empfangen, ermöglicht wird, diesen verschlüsselten Datenstrom zu entschlüsseln. Der entschlüsselte Datenstrom wird durch den Demultiplexer 2 demultiplext und durch die Dekomprimierungseinheit 3 dekomprimiert und in das ursprüngliche analoge Audio- und Videosignal umgewandelt.
  • In einem Pay-TV-System wird das für die Entschlüsselung erforderliche Kontrollwort in sogenannten Berechtigungskontrollnachrichten, die das unter Verwendung eines Serviceschlüssels verschlüsselte Kontrollwort enthalten, an die Abonnenten übertragen. Dieser Serviceschlüssel wird beispielsweise mit Hilfe einer sogenannten Berechtigungsmanagementnachricht in den Speicher 11 der Chipkarte 5 heruntergeladen. Während des Betriebs überträgt das CAM 4 die Berechtigungskontrollnachrichten zum Mikroprozessor 10 der Chipkarte 5, so dass der Mikroprozessor 10 die Berechtigungskontrollnachricht verarbeiten und das Kontrollwort extrahieren kann. Daraufhin sendet die Chipkarte 5 das entschlüsselte Kontrollwort an das CAM 4 zurück, so dass dem Entschlüsseler oder Descrambler 7 ermöglicht wird, den vom Demodulator 1 empfangenen Digitaldatenstrom zu entschlüsseln.
  • Um die Verwendung einer unautorisierten Chipkarte 5 in Kombination mit dem CAM 4 zu verhindern, ist es wichtig, eine gesicherte Kommunikation zwischen dem CAM 4 und der Chipkarte 5 bereitzustellen. Erfindungsgemäß wird das folgende Verfahren zum Bereitstellen einer derartigen gesicherten Kommunikation angewendet. Die Schritte dieses Verfahrens sind in 2 dargestellt. Wenn eine Chipkarte im Decodierer eingesetzt ist, wird der Mikroprozessor 8 des CAM 4 zwei Zufallszahlen Ci und A erzeugen. Der Mikroprozessor 8 wird die Zufallszahlen Ci und A unter Verwendung eines öffentlichen Schlüssels des CAM 4 in einer ersten Nachricht verschlüsseln. Die derart erhaltene erste Nachricht wird an die Chipkarte 5 übertragen, und der Mikroprozessor 10 wird diese erste Nachricht unter Verwendung des Geheimschlüssels des CAM 4 entschlüsseln. Anschließend wird der Mikroprozessor 10 eine zweite Nachricht an das CAM 4 zurückübertragen, wobei die zweite Nachricht die unter Verwendung der Zahl Ci als Verschlüsselungsschlüssel verschlüsselte Zufallszahl A ist. Der Mikroprozessor 8 des CAM 4 entschlüsselt diese zweite Nachricht und verifiziert, ob die Zufallszahl A korrekt ist. Unter der Voraussetzung, dass die Zufallszahl A tatsächlich korrekt ist, so dass angenommen werden kann, dass die eingesetzte Chipkarte 5 eine autorisierte Chipkarte ist, wird das CAM 4 dann Berechtigungskontrollnachrichten, die das verschlüsselte Kontrollwort enthalten, an die Chipkarte 5 weiterleiten, die auf herkömmliche Weise die Berechtigungskontrollnachricht verarbeiten und das Kontrollwort extrahieren wird. Die Chipkarte wird das von der an das CAM 4 zurückübertragenen Nachricht extrahierte Kontrollwort weiterleiten, das durch den Schlüssel Ci verschlüsselt worden ist, und diese verschlüsselten Kontrollwörter werden durch den Mikroprozessor 8 unter Verwendung des gleichen Schlüssels Ci entschlüsselt. Sobald jemand versucht, die eingesetzte Chipkarte 5 durch eine andere Chipkarte zu ersetzen, zum Beispiel durch Ersetzen der autorisierten Chipkarte 5 durch eine unautorisierte Chipkarte, wird das CAM 4 einen solchen Wechsel sofort erkennen, weil der Schlüssel Ci der neuen Chipkarte nicht bekannt ist, so dass das CAM nicht länger in der Lage sein wird, die das Kontrollwort enthaltenden zurückübertragenen Nachrichten zu entschlüsseln. Dadurch wird der Descrambler bzw. die Entschlüsselungseinheit deaktiviert.
  • Das beschriebene Verfahren läßt sich auf die gleiche Weise zum Bereitstellen einer gesicherten Kommunikation zwischen dem CAM 4 und dem Decodierer verwenden, wobei dem gleichen Protokoll gefolgt wird, das in 2 dargestellt ist.
  • Zusammenfassend kann gesagt werden, dass, wenn ein neues CAM 4 mit anderen Decodiererteilen verbunden wird, der Mikroprozessor 6 des Decodierers die beiden Zufallszahlen Ci und A erzeugen wird, wobei, sobald der Mikroprozessor 6 die vom Mikroprozessor 8 des CAM 4 empfangene zweite Nachricht entschlüsselt und verifiziert hat, dass die Zufallszahl A korrekt ist, der Schlüssel Ci für alle Übertragungen zwischen dem CAM 4 und dem Mikroprozessor 6 verwendet wird.
  • Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, die innerhalb des durch die Patentansprüche definierten Schutzumfangs der Erfindung auf verschiedene Weise modifizierbar sind. Als ein Beispiel einer weiteren Ausführungsform kann das CAM (d. h. der Descrambler bzw. die Entschlüsselungseinheit) Teil des Decodierers sein. In diesem Fall würde der Decodierer die Chipkarte auffordern, sich selbst zu authentifizieren, um eine gesicherte Verbindung zwischen der Chipkarte und dem Decodierer zu erhalten.

Claims (4)

  1. Verfahren zum Bereitstellen einer sicheren Kommunikation zwischen einem Conditional Access Modul (4) und einer Smartcard (5) in einem Decodierer für ein Pay-TV-System, wobei das Conditional Access Modul (4) einen Zufallsschlüssel (Ci) und eine Zufallsziffer (A) erzeugt und den Schlüssel (Ci) zusammen mit der Zufallsziffer (A) in einer unter Verwendung eines öffentlichen Schlüssels verschlüsselten ersten Nachricht zur Smartcard (5) überträgt, wobei die Smartcard die erste verschlüsselte Nachricht durch einen entsprechenden geheimen Schlüssel entschlüsselt, um den Zufallsschlüssel (Ci) und die Zufallsziffer (A) zu erhalten, und den Zufallsschlüssel (Ci) in einer zweiten verschlüsselten Nachricht zurück sendet, die die Zufallsziffer (A) als Authentifizierung enthält, wobei die zweite Nachricht durch Verschlüsseln der Zufallsziffer (A) unter dem Zufallsschlüssel (Ci) erhalten wird, wobei der Zufallsschlüssel (Ci) durch die Smartcard (5) zum Verschlüsseln und durch das Conditional Access Modul zum Entschlüsseln anschließender Übertragungen von der Smartcard zum Conditional Access Modul verwendet wird.
  2. Verfahren zum Bereitstellen einer sicheren Kommunikation zwischen einem Decodierer und einem Conditional Access Modul (4) in einem Pay-TV-System, wobei der Decodierer einen Zufallsschlüssel (Ci) und eine Zufallsziffer (A) erzeugt und den Schlüssel (Ci) zusammen mit der Zufallsziffer (A) in einer unter Verwendung eines öffentlichen Schlüssels verschlüsselten ersten Nachricht zum Conditional Access Modul überträgt, wobei das Conditional Access Modul die erste verschlüsselte Nachricht durch einen entsprechenden geheimen Schlüssel entschlüsselt, um den Zufallsschlüssel (Ci) und die Zufallsziffer (A) zu erhalten, und den Zufallsschlüssel (Ci) in einer zweiten verschlüsselten Nachricht zurück sendet, die die Zufallsziffer (A) als Authentifizierung enthält, wobei die zweite Nachricht durch Verschlüsseln der Zufallsziffer (A) unter dem Zufallsschlüssel (Ci) erhalten wird, wobei der Zufallsschlüssel (Ci) durch das Conditional Access Modul (4) zum Verschlüsseln und durch den Decodierer zum Entschlüsseln anschließender Übertragungen vom Conditional Access Modul zum Decodierer verwendet wird.
  3. Decodierer für ein Pay-TV-System mit einem Conditional Access Modul (4) und einer Smartcard (5), wobei: das Conditional Access Modul aufweist: eine Einrichtung (8) zum Erzeugen eines Zufallsschlüssels (Ci) und einer Zufallsziffer (A); eine Einrichtung (8) zum Verschlüsseln des Schlüssels (Ci) und der Zufallsziffer (A) in einer ersten verschlüsselten Nachricht durch ein Verschlüsselungsverfahren unter Verwendung eines öffentlichen Schlüssels; und eine Einrichtung (8) zum Übertragen der ersten verschlüsselten Nachricht zur Smartcard; und wobei die Smartcard (5) aufweist: eine Einrichtung (10) zum Empfangen und Entschlüsseln der ersten verschlüsselten Nachricht, um den Zufallsschlüssel (Ci) und die Zufallsziffer (A) zu erhalten, unter Verwendung eines entsprechenden geheimen Schlüssels; eine Einrichtung (10) zum Zurücksenden einer zweiten verschlüsselten Nachricht, die die Zufallsziffer (A) als Authentifizierung enthält, an das Conditional Access Modul, wobei die zweite Nachricht durch Verschlüsseln der Zufallsziffer (A) unter dem Zufallsschlüssel (Ci) erhalten wird; und eine Einrichtung (10) zum Verschlüsseln nachfolgender Übertragungen an das Conditional Access Modul unter Verwendung des Zufallsschlüssels, wobei das Conditional Access Modul (4) eine Einrichtung zum Entschlüsseln der von der Smartcard empfangenen verschlüsselten nachfolgenden Übertragungen unter Verwendung des Zufallsschlüssels aufweist.
  4. Decodierer für ein Pay-TV-System mit einem Conditional Access Modul (4) und einer Smartcard (5), wobei: der Decodierer aufweist: eine Einrichtung (6) zum Erzeugen eines Zufallsschlüssels (Ci) und einer Zufallsziffer (A); eine Einrichtung zum Verschlüsseln des Schlüssels (Ci) und der Zufallsziffer (A) in einer ersten verschlüsselten Nachricht durch ein Verschlüsselungsverfahren unter Verwendung eines öffentlichen Schlüssels; und eine Einrichtung (6) zum Übertragen der ersten verschlüsselten Nachricht zum Conditional Access Modul (4); und wobei das Conditional Access Modul aufweist: eine Einrichtung (8) zum Empfangen und Entschlüsseln der ersten verschlüsselten Nachricht, um den Zufallsschlüssel (Ci) und die Zufallsziffer (A) zu erhalten, unter Verwendung eines entsprechenden geheimen Schlüssels; eine Einrichtung (8) zum Zurücksenden einer zweiten verschlüsselten Nachricht, die die Zufallsziffer (A) als Authentifizierung enthält, an den Decodierer, wobei die zweite Nachricht durch Verschlüsseln der Zufallsziffer (A) unter dem Zufallsschlüssel (Ci) erhalten wird; und eine Einrichtung (8) zum Verschlüsseln nachfolgender Übertragungen an den Decodierer unter Verwendung des Zufallsschlüssels, wobei der Decodierer eine Einrichtung (6) zum Entschlüsseln der vom Conditional Access Modul empfangenen verschlüsselten nachfolgenden Übertragungen unter Verwendung des Zufallsschlüssels aufweist.
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