EP1388230B1 - Procede et dispositif destines au cryptage d'un signal discret, et procede et dispositif de decryptage - Google Patents

Procede et dispositif destines au cryptage d'un signal discret, et procede et dispositif de decryptage Download PDF

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EP1388230B1
EP1388230B1 EP02751172A EP02751172A EP1388230B1 EP 1388230 B1 EP1388230 B1 EP 1388230B1 EP 02751172 A EP02751172 A EP 02751172A EP 02751172 A EP02751172 A EP 02751172A EP 1388230 B1 EP1388230 B1 EP 1388230B1
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EP
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data blocks
successive
order
encoded data
predetermined
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EP02751172A
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Inventor
Sascha Disch
Johannes Hilpert
Manfred Lutzky
Marc Gayer
Reinfried BARTHOLOMÄUS
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04K—SECRET COMMUNICATION; JAMMING OF COMMUNICATION
    • H04K1/00—Secret communication
    • H04K1/06—Secret communication by transmitting the information or elements thereof at unnatural speeds or in jumbled order or backwards

Definitions

  • the present invention relates to encryption discrete signals, e.g. on the encryption of Language information, or the corresponding decryption.
  • the encrypted No signals when listening without decryption of the monitoring device May cause harm.
  • the encrypted signals should therefore, be so encrypted that when playing without decryption no crackling, cracking or other extreme Create dynamic jumps. While it is at encryption of music data often suffices, the quality of the unauthorized Restricting playback will be limited to speech content particular demanded that in unauthorized use the Rendering quality of the encrypted data a comprehensibility language information, such as interviews, Reports, etc., should no longer be allowed.
  • the present invention is based on the finding that a very high security of encryption by introduction a temporal discontinuity can be achieved, and that the occurrence of errors in unauthorized processing thus prevents such encrypted signals and Ensures the compatibility with standard encodings that can be the change of chronological order after coding the discrete signal, i. in terms of encoded data blocks into which an encoder encodes the discrete signal coded, is performed.
  • This way on the one hand prevents a decoder from receiving the encrypted signal receives, does not get into undefined states, as in the Encryption the temporal discontinuity in units of coded data blocks is generated. On the other hand, it prevents that in interaction with any coding method, such as.
  • an encryption according to the present invention become the consecutive samples of a discrete Signal divided into successive blocks of time, which then in coded data blocks with a predetermined order be encoded. Subsequently, the predetermined order the coded data blocks according to a predetermined Changed interchanging rule.
  • the present invention is the change of the predetermined order of the coded Data blocks in encryption by permuting a predetermined number of consecutive blocks of data achieved coded data blocks, for which purpose a permutation vector is generated as a substitution rule.
  • the permutation can be coded with respect to consecutive groups Data blocks are carried out with the same size or length.
  • another permutation vector may be used be generated and used.
  • the generation of the permutation vectors takes on a predetermined at the decoding Way, whereby a correct decryption thereby it is ensured that in the decoding of the Reverse mutation corresponding to the groups of coded data blocks generated and used inverse permutation vectors become.
  • the device 16 for encoding the time blocks into coded Data blocks receive the time blocks from the device 14 in FIG time sequence and then leads to the coding of the same by.
  • the coding of a time block can either individually or isolated time block for time block or dependent performed by previous and subsequent time blocks for example, psychoacoustic models, e.g. the temporal and spectral occlusion, to be considered.
  • the means 16 for coding the time blocks are the coded Data blocks to the writing device 20 in a predetermined, order dependent on the coding method out.
  • the data blocks can either all be the same length or have different lengths, e.g. in the case that the data blocks have an MPEG2 / 4 AAC compliant structure.
  • the device 18 generates the permutation vector of size N, which determines the substitution rule based on which permutes the coded data blocks of a permutation group are new for each permutation group.
  • the production of a permutation vector is based on N pseudo-random numbers, generated by the pseudo-random number generator 30.
  • the pseudo-random number generator 30 generates for generation each permutation vector of length N successively N pseudo-random numbers and outputs them to the sorter 34, where the counter 32 at the output of each pseudo-random number one Counter value increments and outputs to the Umordner 36, wherein the counter 32 starts with a value of 0 to start at the first Pseudo-random number to output a value of 1.
  • the pseudo-random numbers generated by the pseudo-random number generator 30 are output, numbered parallel to the generation or with indices in the order of their generation Mistake.
  • the generated by the pseudo-random number generator 30 Pseudo-random numbers together form a random number vector or a random number array of N pseudo-random numbers, while the numbers generated by counter 32 are an index vector or an index array that is rising from Numbers from 1 to N exist.
  • the sorter 34 receives the random number vector and sort it with a suitable one Sorting method, for example, in ascending order.
  • the sorter 34 is coupled to the reorderer 36 to to allow the reorderer 36 to receive the information from the counter 32 received index vector parallel to the sorting of the random number vector reorders.
  • the reordered or permuted Index array generated by the reorderer 36 represents the Exchange rule for the N coded data blocks, which will be read next by the readout device, and is by the Umordner 36 as Permutationsvektor to the Read-out device 26 issued the same as before to define the reading order with respect to the corresponding buffer 22 or 24 used.
  • the device 38 has one to the device 12 of the encryption device of Fig. 1 similar arrangement, and consists of a writing device 42, a buffer 1 44, a buffer 2 46, a read-out device 48 and means 50 for generating an inverse Permutation vector leading to the device 18 of the Encryption device of Fig. 1 has similar construction and therefore for clarity in Fig. 2 is not shown in more detail.
  • the writing device 42 receives at one input the coded data blocks stored in the encrypted form, and is at two outputs with an input of the latch 44 and the buffer 46 connected.
  • the readout device comprises three Inputs, one of which is connected to an output of the device 50 for generating an inverse permutation vector and the others both with an output of the latch 44th or 46 are connected.
  • An output of the read-out device 48 is connected to the decoder 40 to the decoded data blocks in a predetermined order, i. in the for decoding according to the respective coding procedure provided sequence, issue.
  • the decoder 40 comprises means 52 for decoding the coded data blocks that are read by the read-out device 48 and a subsequent to the device 52 Means 54 for forming the successive ones Samples, wherein the means 54, the time signal, for example to a digital / analog converter (not shown) or the like outputs.
  • the writing device 42 receives the coded data blocks, which are in encrypted form, and give the same in the order in which they are transmitted to a current one the latches 44 and 46, which are like the encryption device of Fig. 1 interact as an exchange buffer. While the writing device 42 one of the two Latches 44 and 46 successively with N coded data blocks fills, read the reading device 48 the other Cache. While filling a cache with the coded data blocks in the transmission order happens, reading out the other cache executed in permutated order by the Inverse permutation vector depends on the device 50 is generated.
  • An inverse permutation vector means herein that is generated by the inverse permutation vector Exchange rule the permutations made by the decryption device of FIG. 1 at a respective interchange or permutation group of N coded blökken have been reversed.
  • the device 50 generates the inverse permutation vectors per read operation, for example by means of a same arrangement of facilities as they are 18 in Fig. 1 is shown, wherein the device 50, however, from the permutation vector as generated by means 18 becomes an inverse by a suitable means Permutationsvektor generated by, for example, by the Permutation vector fixed permutation rule on one Vector is applied as indicated by the counter (see 32 in Fig. 1) is output, i. a vector of ordered numbers from 1 to N.
  • the device 52 decodes the coded data blocks and Outputs time blocks with a predetermined order.
  • the device 54 receives the time blocks and forms from them the consecutive samples that make up the time signal exists, and gives the same example to an analog / digital converter (not shown).
  • FIGS. 3 and 4 describes an explicit embodiment in which a discrete signal through the device of Figure 1 in an encrypted Signal encoded and the latter by the Device of Fig. 2 is decrypted, in addition Reference is made to FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 3 schematically illustrates an encryption process according to FIG of the present invention.
  • At 60 is a succession of samples 62 showing the time signal and the form discrete signal, as is the encryption device of Fig. 1 is supplied.

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Claims (15)

  1. Procédé de cryptage d'un signal audio discret qui se compose de valeurs de balayage (62) successives, aux étapes suivantes consistant à :
    diviser les valeurs de balayage (62) successives en blocs dans le temps (66) successifs ;
    coder les blocs dans le temps (66) successifs, bloc dans le temps par bloc dans le temps, par transformation, du domaine de temps au domaine de la fréquence, pour obtenir des blocs de données codés (70) avec un ordre prédéterminé ; et
    modifier l'ordre prédéterminé des blocs de données codés (70) selon une prescription de permutation (76, 80) prédéterminée.
  2. Dispositif de cryptage d'un signal audio discret qui se compose de valeurs de balayage successives (62), avec
       un dispositif (14) destiné à diviser les valeurs de balayage (62) successives en blocs dans le temps (66) successifs ;
       un dispositif (16) destiné à coder les blocs dans le temps (66), bloc dans le temps par bloc dans le temps, par transformation, du domaine de temps au domaine de la fréquence, pour obtenir des blocs de données codés (70) avec un ordre prédéterminé ; et
       un dispositif (12) destiné à modifier l'ordre prédéterminé des blocs de données codés (70) selon une prescription de permutation (76, 80) prédéterminée.
  3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le dispositif (16) destiné à coder est adapté pour effectuer un codage psychoacoustique.
  4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le dispositif (12) destiné à modifier l'ordre prédéterminé des blocs de données codés (70) selon une prescription de permutation (76, 80) prédéterminée présente, par ailleurs, la caractéristique suivante :
    un dispositif (12) destiné à permuter un nombre prédéterminé de blocs de données décodés (70) successifs selon la prescription de permutation (76, 80) prédéterminée.
  5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel la prescription de permutation est un vecteur de permutation (76, 80) de longueur N, N correspondant au nombre prédéterminé de blocs de données codés (70) successifs, le dispositif présentant, par ailleurs, la caractéristique suivante :
    un dispositif (18) destiné à générer le vecteur de permutation, avec
       un dispositif (30) destiné à générer successivement N nombres pseudo-aléatoires ;
       un dispositif (32) destiné à associer à chacun des N nombres pseudo-aléatoires un nombre compris entre 1 et N selon l'ordre de génération des N nombres pseudo-aléatoires ;
       un dispositif (34) destiné à trier les N nombres pseudo-aléatoires ; et
       un dispositif (36) destiné à reclasser les N nombres associés en parallèle avec le tri des N nombres pseudo-aléatoires, pour obtenir le vecteur de permutation (76, 80).
  6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, dans lequel le dispositif (12) destiné à permuter est adapté pour permuter plusieurs groupes successifs de blocs de données codés (70) successifs, et présentant, en outre, les caractéristiques suivantes :
    un tampon de sortie (28) ;
    une première et une deuxième mémoire intermédiaire (22, 24) ;
    un dispositif (20) destiné à mémoriser alternativement les groupes successifs de blocs de données codés (70) successifs dans l'une parmi la première ou la deuxième mémoire intermédiaire (22, 24) ; et
    un dispositif (26) destiné à lire le contenu de mémoire de l'autre parmi la première ou la deuxième mémoire intermédiaire (22, 24) dans laquelle n'a pas lieu la mémorisation alternative pendant la mémorisation alternative dans l'une parmi la première ou la deuxième mémoire intermédiaire (22, 24) et à sortir le contenu de mémoire vers le tampon de sortie (28) selon un ordre correspondant à la prescription de permutation.
  7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel la prescription de permutation présente un vecteur de permutation différent pour au moins deux des groupes
  8. Procédé pour décrypter un signal audio crypté présentant une pluralité de blocs de données codés selon un ordre et correspondant à un signal discret composé de valeurs de balayage successives, sous forme cryptée, aux étapes suivantes consistant à :
    modifier l'ordre des blocs de données codés selon une prescription de permutation prédéterminée (90, 94) ;
    décoder les blocs de données codés dans l'ordre modifié, bloc de données par bloc de données, par transformation, du domaine de la fréquence au domaine de temps, pour obtenir des blocs dans le temps successifs selon un ordre prédéterminé ; et
    former les valeurs de balayage successives à partir des blocs dans le temps successifs
  9. Dispositif pour décrypter un signal audio crypté présentant une pluralité de blocs de données codés selon un ordre et correspondant à un signal discret composé de valeurs de balayage successives, sous forme cryptée, avec
       un dispositif (38) destiné à modifier l'ordre des blocs de données codés selon une prescription de permutation (90, 94) prédéterminée ;
       un dispositif (52) destiné à décoder les blocs de données codés dans l'ordre modifié, bloc de données par bloc de données, par transformation, du domaine de la fréquence au domaine de temps, pour obtenir des blocs dans le temps successifs selon l'ordre prédéterminé ; et
       un dispositif (54) destiné à former les valeurs de balayage successives à partir des blocs dans le temps successifs.
  10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel le dispositif destiné à décoder (52) est adapté pour effectuer une transformation cosinusoïdale discrète modifiée inverse.
  11. Dispositif selon la revendication 9 ou 10, dans lequel le dispositif (38) destiné à modifier l'ordre des blocs de données codés selon une prescription de permutation prédéterminée présente, par ailleurs, la caractéristique suivante :
    un dispositif (38) destiné à permuter un premier nombre prédéterminé de blocs de données codés successifs selon la prescription de permutation prédéterminée.
  12. Dispositif selon la revendication 11, dans lequel la prescription de permutation prédéterminée est un vecteur de permutation (76, 80) de longueur N, N correspondant au nombre prédéterminé de blocs de données codés (70) successifs, le dispositif présentant, par ailleurs, la caractéristique suivante :
    un dispositif (50) destiné à générer le vecteur de permutation, avec
    un dispositif destiné à générer successivement N nombres pseudo-aléatoires ;
    un dispositif destiné à associer à chacun des N nombres pseudo-aléatoires un nombre compris entre 1 et N selon l'ordre de génération des N nombres pseudo-aléatoires ;
    un dispositif destiné à trier les N nombres pseudo-aléatoires ;
    un dispositif destiné à reclasser les N nombres associés en parallèle avec le tri des N nombres pseudo-aléatoires, pour obtenir un vecteur permuté ; et
    un dispositif destiné à appliquer le vecteur permuté comme prescription de permutation à un vecteur ordonné de nombres de 1 à N, pour obtenir le vecteur de permutation.
  13. Dispositif selon la revendication 11 ou 12, dans lequel le dispositif (38) destiné à permuter est adapté pour permuter plusieurs groupes successifs de blocs de données codés (70) successifs et qui présente, par ailleurs, les caractéristiques suivantes :
    une première et une deuxième mémoire intermédiaire (44, 46) ;
    un dispositif (42) destiné à mémoriser alternativement les groupes de blocs de données codés (70) successifs dans l'une parmi la première et la deuxième mémoire intermédiaire (44, 46) ; et
    un dispositif (48) destiné à lire le contenu de mémoire de l'autre parmi la première et la deuxième mémoire intermédiaire (44, 46) dans lequel n'a pas lieu la mémorisation alternative, pendant la mémorisation alternative dans l'autre parmi la première et la deuxième mémoire intermédiaire (44, 46) et à sortir le contenu de mémoire vers le dispositif (52) destiné à décoder selon un ordre correspondant à la prescription de permutation.
  14. Dispositif selon la revendication 13, dans lequel la prescription de permutation présente un vecteur de permutation différent pour au moins deux des groupes.
  15. Dispositif selon la revendication 9 ou 13, dans lequel le signal audio contient des informations verbales.
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