ES2213226T3 - Metodo y aparato de descodificacion para tratar y almacenar datos de video cifrados. - Google Patents
Metodo y aparato de descodificacion para tratar y almacenar datos de video cifrados.Info
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Abstract
LA PRESENTE INVENCION SE REFIERE A UN SISTEMA DE ACCESO CONDICIONAL (115, 130, 50) DE DECODIFICADOR (25) QUE INCLUYE VARIOS SISTEMAS DE ENCRIPTACION QUE PERMITE EL ACCESO A UNOS PROGRAMAS DERIVADOS DE FUENTES DIFERENTES. UN PROCESADOR DE ACCESO CONDICIONAL (115, 130, 50) PROCESA LOS DATOS DE PROGRAMA CODIFICADOS Y UN CODIGO DE ENCRIPTACION ASOCIADO COMPRENDE UN PRIMER ORGANO DE ALGORITMO (130, 115) QUE DECODIFICA EL CODIGO DE ENCRIPTACION DE FORMA QUE SE OBTENGA UNA CLAVE DE ENCRIPTACION. EL PROCESADOR DE ACCESO CONDICIONAL COMPRENDE TAMBIEN UN SEGUNDO ORGANO DE ALGORITMO (115, 140) QUE CODIFICA LA CLAVE DE ENCRIPTACION, SIENDO EL SEGUNDO ALGORITMO DIFERENTE DEL PRIMERO. UN FLUJO DE DATOS QUE REPRESENTA EL PROGRAMA SE GENERA (33, 115, 110, 60, 65, 50) A PARTIR DE DATOS DE PROGRAMA CODIFICADOS Y DE UN CODIGO DE ENCRIPTACION ASOCIADO. SE DESCODIFICA EL CODIGO DE ENCRIPTACION (115, 130) PARA OBTENER UNA CLAVE DE ENCRIPTACION MEDIANTE EL PRIMER ALGORITMO. LA CLAVE DE ENCRIPTACION SE CODIFICA (115, 130) PARA OBTENER UNA CLAVE DE ENCRIPTACION DIFERENTE DEL PRIMERO Y SE FORMA EL FLUJO DE DATOS DEL PROGRAMA A PARTIR DE LOS DATOS DE PROGRAMA DECODIFICADOS Y LA CLAVE DE ENCRIPTACION CODIFICADA. SE DECODIFICA DE ENCRIPTACION PARA DESENCRIPTAR (50, 115) EL PROGRAMA CODIFICADO. ESTA INVENCION SE REFIERE TAMBIEN A UN FORMATO DE DATOS DE SOPORTE DE INFORMACIONES (105) QUE PERMITEN REGISTRAR DATOS DE PROGRAMA CODIFICADOS.
Description
Método y aparato de descodificación para tratar y
almacenar datos de video cifrados.
Este invento se refiere al campo del procesado de
señales digitales, y más en particular al procesado con acceso
condicional, la descodificación, y el formateo de datos en paquetes
cifrados para almacenamiento por un consumidor del material de vídeo
recibido por radiodifusión, satélite o cable, por ejemplo.
En aplicaciones de procesado de vídeo y de
almacenamiento, los datos de vídeo digitales son típicamente
codificados para adaptarlos a los requisitos de una norma conocida.
Una de tales normas de adopción muy generalizada es la norma de
codificación de imágenes MPEG2 (del Moving Pictures Expert Group o
Grupo de Expertos de Imágenes Animadas), a la que nos referiremos
aquí en lo que sigue como la "norma MPEG". La norma MPEG está
constituida por una sección de codificación de sistemas (ISO/IEC
13818-1, de 10 de junio de 1994), y una sección de
codificación de vídeo (ISO/IEC 13818-2, de 20 de
enero de 1995), a las que se hará aquí referencia como la "norma
de sistemas MPEG" y la "norma de vídeo MPEG",
respectivamente. Los datos de vídeo codificados según la norma MPEG
están en forma de una corriente de datos empaquetados que incluye
típicamente el contenido de datos de muchos canales de emisión de
programas (análogos a los canales 1-125 en la TV por
cable, por ejemplo). El contenido de datos de los canales de
programas de pago, tales como los HBO^{TM}, Cinemax^{TM} y
Showtime^{TM}, por ejemplo, está usualmente protegido contra el
acceso no autorizado, por métodos tales como los de cifrado y los de
mezclado. Estos métodos pueden usarse solos, repetitivamente, o bien
en combinación, para proporcionar una pluralidad de niveles de
protección.
En un decodificador, el acceso a los canales de
pago está regulado, típicamente, por un sistema de acceso
condicional que gestiona el programa de facturación y controles para
el usuario, para deshacer el mezclado y para el descifrado sobre la
base de la autorización al usuario. El sistema de acceso condicional
puede determinar si se autoriza el acceso de una diversidad de
formas. Por ejemplo, se puede determinar la autorización dentro del
descodificador de la información de autorización al usuario
previamente programada en una denominada "tarjeta inteligente".
Alternativamente, se puede determinar la autorización en un lugar
remoto y ser ejecutada dentro del descodificador usando la
información de autorización al usuario que es transmitida desde el
lugar remoto, como en un servicio de pago por visión de televisión
por cable. La información de autorización incluye típicamente los
códigos usados para generar las claves para deshacer el mezclado y
para el descifrado que se usan para deshacer el mezclado y para el
descifrado de los programas. No obstante, la información de
autorización puede incluir, en lugar de eso, las propias claves.
El procesado de datos de programas cifrados y de
programas no cifrados, y la gestión de los códigos asociados de
cifrado y de mezclado para almacenamiento, facturación, y otras
aplicaciones, plantea una serie de problemas. Un problema es el que
plantea la necesidad de mantener la seguridad del código de cifrado
cuando se almacena un programa por parte de un consumidor, ya sea en
forma cifrada o ya sea en forma no cifrada, para aplazar su visión
hasta más adelante. Otros problemas se plantean a la hora de
proporcionar un sistema que permita la facturación correspondiente
al almacenamiento o al pase de un programa y que permita un
procesado protegido contra copia de datos de programas cifrados y no
cifrados.
Estos problemas son abordados mediante un sistema
de acuerdo con el presente invento. En lo que sigue, en el término
"cifrado" se abarcan las funciones de mezclado, en la medida en
que se usen esas funciones para impedir un uso no autorizado.
En los sistemas de descodificador que procesan
programas en forma cifrada, una técnica usada para mantener la
seguridad del código de cifrado implica cambiar los algoritmos de
cifrado y las claves de cifrado sobre una base periódica, o de otro
tipo. Tal cambio en el algoritmo se inicia, típicamente, mediante un
proveedor de servicios, con el fin de salvaguardar la seguridad del
sistema de cifrado e impedir la violación del código y el acceso no
autorizado al programa. Los inventores reconocen, por la presente,
que el uso de un sistema de cifrado que implique el cambio de los
algoritmos de cifrado y de las claves de cifrado plantea un problema
a la hora de almacenar los programas en forma cifrada.
Concretamente, puede ocurrir que un programa almacenado en forma
cifrada junto con una clave de cifrado para radiodifusión asociada
no se pueda descifrar una vez que hayan sido actualizados los
algoritmos de cifrado. Un algoritmo de cifrado nuevo no es
compatible con una clave de cifrado anterior almacenada. Por
consiguiente, un programa cifrado almacenado no puede ser
descifrado, y no es utilizable, una vez que se hayan cambiado los
algoritmos.
Con el fin de resolver este problema, se
incorpora ventajosamente otro algoritmo en un sistema descodificador
de acceso condicional. El sistema de acceso condicional actúa de
modo diferente al proporcionar acceso a los programas derivados de
una fuente "viva", por ejemplo, de una radiodifusión
contemporánea, que para los programas derivados de una fuente de
almacenamiento local, por ejemplo, de un medio de
almacenamiento.
Un procesador de acceso condicional para procesar
datos de programas cifrados y un código de cifrado incluye unos
primeros medios de algoritmo para descifrar el código de cifrado
para proporcionar una clave de cifrado. El procesador de acceso
condicional incluye también unos segundos medios de algoritmo para
cifrar la clave de cifrado y el segundo algoritmo de cifrado es
diferente al primer algoritmo de cifrado.
En una característica del invento, un método para
generar una corriente de datos representativa de un programa, a
partir de datos de programa cifrados y de un código de cifrado
asociado, comporta descifrar el código de cifrado para proporcionar
una clave de cifrado en la que se use un primer algoritmo. La clave
de cifrado es cifrada usando un segundo algoritmo diferente al
primer algoritmo de cifrado, y la corriente de datos del programa se
forma a partir de los datos del programa cifrado y de la clave de
cifrado cifrada.
En una realización del invento, la clave de
cifrado cifrada está incluida en la Información Específica del
Programa (PSI).
En otra realización, la clave de cifrado cifrada
está incluida en una tabla de mapas de programas (PMT) en dicha
PSI.
En otra característica del invento, un método
descodificar la corriente de datos representativa del programa
implica seleccionar entre un primer y un segundo algoritmos para
descifrar el código de cifrado. El código de cifrado se descifra
para proporcionar una clave de cifrado usando al algoritmo
seleccionado, y el programa cifrado se descifra usando la clave de
cifrado.
En otra característica del invento, se da a
conocer un formato de datos del medio de almacenamiento para
registrar datos del programa cifrados usando un primer algoritmo de
cifrado y un código de cifrado. El código de cifrado se obtiene
mediante el cifrado de una clave de cifrado usando un segundo
algoritmo de cifrado diferente al primer algoritmo de cifrado.
En los dibujos:
En la Figura 1 se ha ilustrado un sistema
receptor de vídeo, de acuerdo con el invento, para generar por
adaptación una corriente de datos representativos de un programa en
forma cifrada o no cifrada, seleccionable por el usuario.
En las Figuras 2 y 3 se ha ilustrado un
organigrama de proceso para proporcionar una corriente de datos
representativos de un programa adecuados para almacenamiento en un
medio de almacenamiento seleccionable y para efectuar la facturación
al usuario asociada.
En la Figura 4 se ha ilustrado un organigrama
para un proceso de recuperación de programas cifrados o no cifrados
seleccionados, a partir de un dispositivo de almacenamiento
seleccionado y para facturar a un usuario al recuperar un
programa.
En la Figura 1 se ha ilustrado un sistema de
receptor de vídeo, de acuerdo con el invento, para generar por
adaptación una corriente de datos representativa de un programa, en
forma cifrada o no cifrada, seleccionable por el usuario. Aunque se
ha descrito el sistema expuesto en el contexto de un sistema
compatible con la norma MPEG para recibir corrientes de transporte
codificadas por la norma MPEG que representan programas de
radiodifusión, ha de entenderse que se trata tan solo de un ejemplo.
Los principios del invento pueden aplicarse también a otros tipos de
sistemas, incluidos los sistemas no compatibles con la norma MPEG
que comporten otros tipos de corrientes de datos codificados.
Además, aunque se ha descrito el sistema expuesto como para el
procesado de programas de radiodifusión, se trata tan solo de un
ejemplo. El término 'programa' se usa para designar cualquier forma
de datos empaquetados, tales como mensajes telefónicos, programas de
ordenador, datos recibidos por Internet, u otras comunicaciones, por
ejemplo.
En forma resumida, en el sistema receptor de
vídeo de la Figura 1, una portadora modulada con datos de vídeo es
recibida por la antena 10 y procesada por la unidad 15. La señal de
salida digital resultante es desmodulada por el desmodulador 20 y es
descodificada por el descodificador 30. La salida del descodificador
30 es procesada por el sistema de transporte 25, el cual responde a
las órdenes procedentes de la unidad de mando a distancia 125. El
sistema 25 proporciona salidas de datos comprimidos para
almacenamiento, posterior descodificación, o comunicación a otros
dispositivos. El sistema 25 incorpora un sistema de acceso
condicional para gestionar la facturación al usuario para controlar
el programa para deshacer el mezclado y para el descifrado, sobre la
base de la autorización al usuario. Un usuario receptor de vídeo
selecciona el programa que desea ver, los programas que desee
almacenar, el tipo de medio de almacenamiento usado, y si el
programa ha de ser almacenado en forma cifrada o no cifrada,
mediante una selección de menú en la pantalla, usando la unidad de
mando a distancia 125. El sistema 25 proporciona también un
mecanismo para permitir la eliminación en tiempo real o en tiempo no
real de los códigos de cifrado de una corriente de datos de
programas no cifrados.
Los descodificadores de vídeo y de audio 85 y 80,
respectivamente, descodifican los datos comprimidos del sistema 25
para proporcionar salidas para su presentación. El puerto de datos
75 proporciona una interfaz para comunicación de los datos
comprimidos desde el sistema 25 a otros dispositivos, tales como un
ordenador o un receptor de Televisión de Alta Definición (HDTV), por
ejemplo. El dispositivo de almacenamiento 90 almacena los datos
comprimidos procedentes del sistema 25 en el medio de almacenamiento
105. El dispositivo 90, en un modo de reproducción, soporta también
la recuperación de los datos comprimidos del medio de almacenamiento
105 para procesado por el sistema 25 para descodificado,
comunicación a otros dispositivos o almacenamiento en un medio de
almacenamiento diferente (no representado para simplificar el
dibujo). El sistema de acceso condicional dentro del sistema 25
soporta el descifrado y la facturación para almacenamiento,
reproducción u otro procesado de programas, incluyendo la
comunicación a otros dispositivos. El sistema de acceso condicional
del sistema 25 emplea un mecanismo de descifrado y facturación para
el procesado de datos de programas recibidos desde una fuente de
radiodifusión diferente al empleado para datos reproducidos
procedentes de una fuente de almacenamiento local.
Considerando la Figura 1 en detalle, una
portadora modulada con datos de vídeo recibidos por la antena 10 es
convertida a forma digital y procesada por el procesador de entrada
15. El procesador 15 incluye las etapas de sintonizador de radio
frecuencia (RF) y de mezclador de frecuencia intermedia (IF) y de
amplificación para convertir la señal de vídeo de entrada
reduciéndola a una banda de frecuencias más baja adecuada para su
posterior procesado. La señal de salida digital es desmodulada por
el desmodulador 20 y descodificada por el descodificador 30. La
salida del descodificador 30 es además procesada mediante el sistema
de transporte 25.
Se proporciona al multiplexor (mux) 37 del
detector de servicio 33, a través del selector 35, ya sea la salida
del descodificador 30 o ya sea la salida del descodificador 30
procesada además por la unidad NRSS (National Renewable Standards
Committee o Comisión Nacional de Normas Renovables) 40 para deshacer
el mezclado. El selector 35 detecta la presencia de una tarjeta
insertable para deshacer el mezclado, compatible con la NRSS, y
proporciona la salida de la unidad 40 al mux 37 solamente cuando la
tarjeta está actualmente insertada en la unidad receptora de vídeo
(el sistema de acceso condicional extraíble de la NRSS está definido
en el documento "EIA Draft Document IS-679",
Project PN-3639). Por lo demás, el selector 35
proporciona la salida desde el descodificador 30 al mux 37. La
presencia de la tarjeta insertable permite que la unidad 40 deshaga
el mezclado de los canales de programas de pago adicionales, por
ejemplo, y proporcione servicios de programas adicionales a un
espectador. Es de hacer notar que la unidad 40 NRSS y la unidad 130
de tarjeta inteligente (la unidad 130 de tarjeta inteligente se
considera más adelante) comparten la misma interfaz del sistema 25,
de tal modo que solamente puede estar insertada en cualquier momento
una tarjeta NRSS o bien una tarjeta inteligente. Alternativamente,
las interfaces pueden estar separadas para permitir funcionamiento
en serie o en paralelo.
Los datos proporcionados al mux 37 desde el
selector 35 están en forma de una corriente de datos de transporte
empaquetados que satisface la norma MPEG, tal como está definida en
la sección 2.4 de la norma de sistemas MPEG e incluye el contenido
de datos de uno o más canales de programas. Los paquetes
individuales que comprenden los canales de programas particulares
están identificados mediante Identificadores de Paquetes (PIDs), La
corriente de transporte contiene transmisión de soporte de datos
auxiliares y descodificación de datos codificados de transporte. Los
datos auxiliares incluyen Información Específica de Programa (PSI)
para uso para identificar los PIDs y ensamblar paquetes de datos
individuales para recuperar el contenido de todos los canales de
programas que comprenden la corriente de datos empaquetados. Un
usuario del receptor de vídeo selecciona el programa que desea ver,
los programas que desee almacenar, los medios a usar para
almacenamiento, y si los programas han de ser almacenados en forma
cifrada o no cifrada, mediante una selección de menú en la pantalla,
usando la unidad de mando a distancia 125. El controlador 115 del
sistema hace uso de la información de selección, proporcionada a
través de la interfaz 120, para configurar el sistema 25 para
seleccionar los programas para almacenamiento y presentación y para
generar la PSI adecuada para el dispositivo y los medios de
almacenamiento seleccionados. El controlador 115 configura los
elementos 45, 47, 50, 55, 65 y 95 del sistema 25, estableciendo para
ello valores de registro de control dentro de esos elementos a
través de un bus de datos y seleccionando caminos de la señal a
través de los muxes 37 y 110 con la señal de control C. El
controlador 115 es también programable para permitir la extracción
en tiempo real y en tiempo no real de los códigos de cifrado de una
corriente de datos de programa no cifrados que hayan de ser
almacenados o procesados de otro modo. Esta característica aumenta
la seguridad del cifrado, impidiendo para ello que sean exportadas
las claves de cifrado más allá del sistema 25, limitando así la
disponibilidad para terceras partes.
En respuesta a la señal de control C, el mux 37
selecciona ya sea la corriente de transporte desde la unidad 35, o
bien, en un modo de reproducción, una corriente de datos recuperados
del dispositivo de almacenamiento 90 a través de la interfaz 95 de
almacén. En funcionamiento normal, no de reproducción, los paquetes
de datos que comprenden el programa que el usuario haya seleccionado
para ver son identificados por sus PIDs mediante la unidad de
selección 45. Si un indicador de cifrado en los datos de cabecera de
los paquetes de programas seleccionados indica que los paquetes
están cifrados, la unidad 45 proporciona los paquetes a la unidad 50
de descifrado. De lo contrario, la unidad 45 proporciona los
paquetes no cifrados al descodificador de transporte 55.
Análogamente, los paquetes de datos que comprenden los programas que
el usuario haya seleccionado para almacenamiento son identificados
por sus PIDs mediante la unidad de selección 47. La unidad 47
proporciona paquetes cifrados a la unidad de descifrado 50, o bien
paquetes no cifrados al mux 110, basados en la información del
indicador de cifrado de la cabecera del paquete.
En las unidades 45 y 47 se emplean filtros de
detección de PID que emparejan los PIDs de los paquetes que llegan,
proporcionados por el mux 37, con los valores de PIDs precargados en
registros de control dentro de las unidades 45 y 47, mediante el
controlador 115. Los PIDs precargados se usan en las unidades 47 y
45 para identificar los paquetes de datos que hayan de ser
almacenados y los paquetes de datos que hayan de ser descodificados
para uso para proporcionar una imagen de vídeo. Los PIDs precargados
son almacenados en tablas de consulta en unidades 45 y 47. Las
tablas de consulta de PIDs son planificadas en el mapa de la memoria
en tablas de claves de cifrado en las unidades 45 y 47, que asocian
las claves de cifrado con cada PID precargado. El PID planificado en
el mapa de la memoria y las tablas de consulta de claves de cifrado
permiten que las unidades 45 y 47 emparejen los paquetes cifrados
que contengan un PID precargado con las claves de cifrado asociadas
que permitan su descifrado. Los paquetes no cifrados no tienen
claves de cifrado asociadas. Las unidades 45 y 47 proporcionan al
descifrador 50 tanto paquetes identificados como sus claves de
cifrado asociadas. La tabla de consulta del PID en la unidad 45 es
también planificada en el mapa de la memoria en forma de una tabla
de destino que empareja los paquetes que contienen los PIDs
precargados con las correspondientes situaciones en el almacén
intermedio de destino en el almacén intermedio de paquetes 60. Las
claves de cifrado y las direcciones de las situaciones en el almacén
intermedio de destino, asociadas con los programas seleccionados por
un usuario para su visión o su almacenamiento, son precargadas en
las unidades 45 y 47 juntamente con los PIDs asignados mediante el
controlador 115.
Las claves de cifrado son generadas por el
sistema 130 de tarjeta inteligente que cumple con la norma ISO
7816-3 de códigos de cifrado extraídos de la
corriente de datos de entrada. La generación de las claves de
cifrado está sujeta a autorización del cliente, determinada a partir
de información codificada previamente almacenada en la propia
tarjeta inteligente insertable (en el documento ISO
7816-3 de 1989 de la International Standard
Organization se definen la interfaz y las estructuras de la señal
para un sistema de tarjeta inteligente). La información de
autorización del cliente puede ser cambiada periódicamente
actualizando para ello la información codificada en la tarjeta
inteligente insertable a través de órdenes contenidas en la
corriente de datos de entrada.
La tarjeta inteligente insertable que cumple con
la norma ISO 7816-3 contiene, ventajosamente, tres
funciones de algoritmo. Dos de las unciones de algoritmo,
denominadas algoritmos de cifrado de radiodifusión, están asignadas
para generar claves de cifrado a partir de códigos de cifrado de
radiodifusión extraídos de la corriente de datos de entrada en modos
de no reproducción del sistema 25. Un algoritmo de cifrado de
radiodifusión genera claves de cifrado descifrando para ello códigos
de cifrado de radiodifusión contenidos dentro de la propia tarjeta
inteligente 130. La tercera función de algoritmo se aplica en el
sistema 25 para el cifrado y el descifrado de las claves de cifrado
de radiodifusión derivadas en los modos de almacenamiento y de
reproducción del sistema 25. El algoritmo de reproducción cifra y
descifra las claves de cifrado de radiodifusión dentro de la propia
tarjeta inteligente insertable. Sin embargo, en otros sistemas la
función del algoritmo puede residir en otro lugar, tal como en un
descodificador, por ejemplo.
Los tres algoritmos de cifrado usados en la
tarjeta inteligente 130 pueden ser de uno cualquiera de entre una
diversidad de tipos, y el algoritmo de reproducción no tiene que ser
necesariamente del mismo tipo que el algoritmo de radiodifusión.
Para que sirva de ejemplo, se considera que los algoritmos de
radiodifusión y de reproducción son funciones de algoritmo que
cumplen con la Data Encryption Standard (DES) (Norma de Cifrado de
Datos), tal como se describe en las Publicaciones 46, 74 y 81 de las
"Federal Information Standards" (FIPS) (Normas Federales de
Información) proporcionadas por el National Technical Information
Service (Servicio Nacional de Información Técnica) Department of
Commerce (Ministerio de Comercio). No obstante, estas funciones de
algoritmo pueden ser alternativamente de otro tipo, tal como el de
funciones del tipo
Rivest-Shamir-Adlemann (RSA).
Cada uno de los dos algoritmos de cifrado de
radiodifusión que residen en la tarjeta inteligente puede ser
activado por la información de control en la corriente de datos de
entrada. Dentro de la tarjeta inteligente están contenidos dos
algoritmos de cifrado de radiodifusión, a fin de permitir que un
proveedor de servicios realice un cambio simultáneo en el algoritmo
de cifrado de radiodifusión para todos los clientes. Un proveedor de
servicios efectúa un cambio en el algoritmo de cifrado de
radiodifusión emitiendo para ello una nueva tarjeta inteligente con
un nuevo algoritmo a todos los clientes, de un modo seguro, con
anticipación a la fecha en que haya de ser empleado el nuevo
algoritmo. En la fecha de cambio, el proveedor de servicios,
simultáneamente: ordena a la tarjeta inteligente que cambie al nuevo
algoritmo, actualizando para ello la información de control en la
corriente de datos de radiodifusión; cifra los programas con el
nuevo algoritmo; e inserta códigos de cifrado actualizados en la
corriente de datos emitida por radiodifusión. Un proveedor de
servicios puede llevar a cabo un cambio de algoritmo sobre una base
regular, o bien tan frecuentemente como lo desee, con objeto de
salvaguardar la seguridad del sistema de cifrado y de impedir
violaciones del código y el acceso no autorizado a los
programas.
Los inventores han reconocido que el uso de tal
sistema de cifrado, que implica cambiar las claves de cifrado,
plantea un problema para el almacenamiento de programas en forma
cifrada. Concretamente, puede ocurrir que un programa almacenado en
forma cifrada juntamente con un código de cifrado de radiodifusión
asociado no pueda ser descifrado una vez que se haya cambiado la
tarjeta inteligente y que se hayan actualizado los algoritmos de la
tarjeta inteligente. Esto se debe a que el nuevo algoritmo en la
tarjeta inteligente no es compatible con un código de cifrado
asociado con una tarjeta inteligente de una versión anterior. Por
consiguiente, el nuevo algoritmo de la tarjeta inteligente es
incapaz de deducir la clave de cifrado de radiodifusión requerida
del código de cifrado almacenado. Esto significa que el programa
cifrado almacenado no puede ser descifrado y que no es utilizable
una vez que se haya cambiado la tarjeta inteligente de un
sistema.
Con objeto de resolver este problema, se
incorpora ventajosamente en la tarjeta inteligente un tercer y
diferente algoritmo, el algoritmo de reproducción. La tercera
función de algoritmo, denominada el algoritmo de reproducción, se
usa en operaciones y modos específicos del sistema 25 para cifrar
claves de cifrado de radiodifusión para formar códigos de cifrado de
reproducción en los modos de almacenamiento y de reproducción del
sistema 25.
Una vez cifrados mediante el algoritmo de
reproducción, los códigos de cifrado de reproducción pueden ser
almacenados con seguridad, juntamente con el contenido del programa
cifrado, en un medio de almacenamiento. Al tener lugar la
reproducción del programa cifrado, la función de algoritmo de
reproducción descifra los códigos de cifrado almacenados para
deducir las claves de cifrado de radiodifusión originales para hacer
posible el descifrado del contenido del programa cifrado. Las claves
de cifrado de radiodifusión deducidas son usadas por la unidad 50
para descifrar los paquetes con contenido del programa cifrados,
como se describe más adelante. El algoritmo de reproducción no se
cambia tan frecuentemente como los dos algoritmos de radiodifusión,
y puede dejarse sin variación en versiones sucesivas de la tarjeta
inteligente. Esto hace que sea posible que el programa cifrado
almacenado sea descifrado y usado, a pesar de los cambios en las
tarjetas inteligentes y en los algoritmos de cifrado de
radiodifusión.
Los paquetes proporcionados por las unidades 45 y
47 a la unidad 50 son cifrados de acuerdo con la Norma de Cifrado de
Datos (DES). En la unidad de descifrado 50 del sistema 25 de la
Figura 1 se emplea la función de algoritmo DES para descifrar estos
paquetes cifrados. En otras puestas en práctica del sistema 25, en
la unidad 50 se pueden usar, alternativamente, otras funciones de
algoritmo, tales como la función RSA antes mencionada. En la unidad
50 se aplican las técnicas conocidas para descifrar los paquetes
cifrados usando las correspondientes claves de cifrado
proporcionadas por la tarjeta inteligente 130 a través de las
unidades 45 y 47. Los paquetes descifrados procedentes de la unidad
50, y los paquetes no cifrados procedentes de la unidad 45 que
comprenden el programa para presentación, son proporcionados al
descodificador 55. Los paquetes descifrados procedentes de la unidad
50 y los paquetes no cifrados procedentes de la unidad 47 que
comprenden el programa para almacenamiento, son proporcionados al
mux 110.
La unidad 60 contiene almacenes intermedios de
paquetes accesibles mediante el controlador 115. Uno de los
almacenes intermedios está asignado para contener los datos
destinados para uso por el controlador 115, y otros tres almacenes
intermedios están asignados para contener paquetes que están
destinados para uso por los dispositivos de aplicación 75, 80 y 85.
Otro almacén intermedio, el almacén intermedio de sustitución que se
considera más adelante, se usa para contener los datos para
sustitución para el cifrado de los datos de código. El acceso a los
paquetes almacenados en los almacenes intermedios dentro de la
unidad 60, tanto por el controlador 115 como por la interfaz 70 de
aplicación, es controlado por la unidad de control de almacén
intermedio 65. La unidad 45 proporciona una marca de destino a la
unidad 65 para cada paquete identificado por la unidad 45 para
descodificación. Las marcas indican los lugares de destino
individuales en la unidad 60 para los paquetes identificados y son
almacenadas por la unidad de control 65 en una tabla de memorias
interna. La unidad de control 65 determina una serie de indicadores
de leer y escribir asociados con los paquetes almacenados en el
almacén intermedio 60 sobre la base del principio de "Primero que
Entra Primero que Sale" (FIFO). Los indicadores de escribir,
conjuntamente con las marcas de destino, permiten el almacenamiento
en secuencia de un paquete identificado procedente de las unidades
45 ó 50 en el lugar vacío siguiente dentro del almacén intermedio de
destino apropiado en la unidad 60, Los indicadores de leer permiten
la lectura en secuencia de los paquetes procedentes de los almacenes
intermedios de destino de la unidad 60 apropiada mediante el
controlador 115 y la interfaz de aplicación 70.
Los paquetes no cifrados y los descifrados
proporcionados por las unidades 45 y 50 al descodificador 55
contienen una cabecera de transporte, tal como la definida en la
Sección 2.4.3.2. de la norma de sistemas MPEG. El descodificador 55
determina a partir de la cabecera de transporte si los paquetes no
cifrados y los paquetes descifrados contienen un campo de adaptación
(según la norma de sistemas MPEG). El campo de adaptación contiene
información de temporización, incluyendo, por ejemplo, Referencias
de Reloj del Programa (PCRs) que permiten la sincronización y la
descodificación de los paquetes con contenido. Al detectar un
paquete de información de temporización, es decir, un paquete que
contenga un campo de adaptación, el descodificador 55 envía al
controlador 115 una señal de que ha sido recibido el paquete,
estableciendo para ello una interrupción del sistema dentro de un
mecanismo de interrumpir. Además, el descodificador 55 cambia la
marca de destino de temporización del paquete en la unidad 65 y
proporciona el paquete a la unidad 60. Cambiando la marca de destino
en la unidad 65, la unidad 65 desvía el paquete de información de
temporización proporcionado por el descodificador 55 al lugar del
almacén intermedio de la unidad 60 asignado para contener los datos
para uso por el controlador 115, en vez de a un lugar de almacén
intermedio de la aplicación.
A la recepción de la interrupción del sistema
establecida por el descodificador 55, el controlador 115 lee la
información de temporización y el valor de la PCR y los almacena en
la memoria interna. Los valores de la PCR de los sucesivos paquetes
de información de temporización son usados por el controlador 115
para ajustar el reloj principal (27 MHz) del sistema 25. La
diferencia entre las estimaciones basadas en la PCR y basadas en el
reloj principal del intervalo de tiempo entre la recepción de los
sucesivos paquetes de temporización, generados por el controlador
115, se usa para ajustar el reloj principal del sistema 25 (no
representado para simplificar el dibujo). El controlador 115
consigue esto mediante la aplicación de la diferencia estimada de
tiempos deducida para ajustar el voltaje del control de entrada de
un oscilador controlado por voltaje, usado para generar el reloj
principal. El controlador 115 restablece la interrupción del sistema
después de almacenar la información de temporización en la memoria
interna.
Los paquetes recibidos por el descodificador 55
de las unidades 45 y 50 que contienen contenidos de programa que
incluyen información de audio, de vídeo, de titulares, y otras
informaciones, son dirigidos por la unidad 65 desde el
descodificador 55 a los almacenes intermedios del dispositivo de
aplicación designado en el almacén intermedio de paquetes 60. La
unidad 70 de control de la aplicación recupera en secuencia los
datos de audio, de vídeo, de titulares, y otros, de los almacenes
intermedios designados en el almacén intermedio 60 y proporciona los
datos a los correspondientes dispositivos de aplicación 75, 80 y 85.
Los dispositivos de aplicación comprenden descodificadores de audio
y de vídeo 80 y 85, y el puerto de datos de alta velocidad 75. El
puerto de datos 75 puede ser usado para proporcionar a un ordenador
datos de alta velocidad, tales como, por ejemplo, programas de
ordenador. Alternativamente, se puede usar el puerto 75 para dar
salida a datos a un descodificador de HDTV, por ejemplo.
Los paquetes que contienen información PSI son
reconocidos por la unidad 45 como destinados para el almacén
intermedio del controlador 115 en la unidad 60. Los paquetes de PSI
son dirigidos a ese almacén intermedio por la unidad 65, a través de
unidades 45, 50 y 55, de una forma similar a la descrita para los
paquetes que contienen contenido de programa. El controlador 115 lee
la PSI de la unidad 60 y la almacena en la memoria interna.
El controlador 115 emplea el proceso de las
Figuras 2 y 3 para generar una corriente de datos del programa
adecuada para almacenamiento en el medio 105 y para facturar a un
usuario el almacenamiento. El controlador 115 emplea también el
proceso de las Figuras 2 y 3 tanto para generar un código de cifrado
de reproducción para almacenamiento en el medio 105, como para
retirar los códigos de cifrado de radiodifusión originales de la
corriente de datos del programa a ser almacenados. El proceso de
identificación y dirección del paquete de las Figuras 2 y 3 está
regulado por el controlador 115, la unidad de control 65, y las
tablas de consulta de PID, de destino y de clave de cifrado de las
unidades 45 y 47, de la manera antes descrita.
La CPSI (Información Específica Condensada del
Programa) contiene información relacionada con el programa
particular a ser almacenado, mientras que la PSI contiene
información relacionada con todos los programas en la entrada de
corriente de datos al sistema 25. Por consiguiente, la CPSI ocupa
menos capacidad de almacenamiento e impone menos tiempos invertidos
en actividades indirectas que la PSI. Además, dada una limitación de
los tiempos fijos invertidos en actividades indirectas, la CPSI
puede ser repetida en una corriente de datos más frecuentemente que
la CSI, y por lo tanto puede ser derivada y aplicada para reducir la
latencia de la recuperación del contenido del programa.
La PSI, tal como queda definida en la sección
2.4.4 de la norma de sistemas MPEG, comprende cuatro elementos o
tablas de información no cifradas. Éstas son: la Tabla de Asociación
de Programas (TAP), la Tabla de Mapa de Programas (PMT), la Tabla de
Información de la Red (NIT) y la Tabla de Acceso Condicional (CAT).
Cada tabla está formada por paquetes de datos que son reconocidos
por un PID particular. La PMT define las etiquetas de PID que
identifican las corrientes de datos empaquetados individuales que
constituyen un programa. Estas corrientes individuales son
denominadas corrientes elementales en la norma MPEG. Las corrientes
elementales incluyen corrientes de datos tales como de vídeo, y de
audio para diversos idiomas, y corrientes de datos de titulares. La
PAT asocia un número de programas a los PIDs que permiten la
identificación y el ensamblado de los paquetes que comprenden la
PMT. La NIT es opcional y puede ser estructurada y usada para
definir parámetros físicos de la red tales como frecuencias de canal
de transmisión por satélite y canales de transpondedor, por ejemplo.
La CAT contiene la información de acceso condicional tal como de
códigos de cifrado que regulan el acceso a los programas que
dependen de la autorización al usuario.
En el paso 205 de la Figura 2, el controlador 115
(Figura 1) efectúa un procedimiento de inicialización al verificar
la operatividad del sistema a continuación de la iniciación en el
paso 200. En el paso 205, el controlador 115 carga los filtros de
detección de PID de la unidad 45 (Figura 1) con los valores de los
PIDs definidos por la MPEG para las tablas PAT y CAT (el valor
hexadecimal 0000 y el valor hexadecimal 0001, respectivamente, de
los PIDs). Además, el controlador 115 preasigna los paquetes de la
PAT y de la CAT al almacén intermedio del controlador en la unidad
60 bajo el control de la unidad 65. En el paso 205, la unidad de
control 65 envía señales al controlador 115 a través de una
interrupción de la PSI de que hay presentes paquetes de la PSI en la
unidad 60. El controlador 115, a la recepción de la interrupción de
la PSI, accede repetitivamente a los paquetes almacenados en su
almacén intermedio de la unidad 60 designada y almacena los datos
completos de la CAT y de la PAT en la memoria interna. El
controlador 115 repite este proceso para almacenar los datos
completos de la PMT y de la NIT en la memoria interna, después de
determinar los PIDs que identifican los paquetes de PMT y de NIT de
la PAT. El controlador 115 accede continuamente al almacén
intermedio 60 y captura los paquetes de la PSI en la memoria interna
a la recepción de las interrupciones de la PSI mientras está siendo
verificada la operatividad del receptor. Como resultado, el
controlador 115 captura en su memoria interna los datos de la PAT,
de la PMT, de la NIT y de la CAT que comprenden la PSI completa de
la entrada de la corriente de datos de transporte al sistema 25.
En el paso 210 de la Figura 2, los datos (SP, SM,
SE) generados por el usuario, que identifican los programas que un
usuario desee almacenar, así como aquellos programas que hayan de
ser almacenados en forma cifrada, y los medios y dispositivos a ser
usados para el almacenamiento, son dados de entrada al controlador
115 (Figura 1). Un usuario puede seleccionar el almacenamiento
cifrado con preferencia al almacenamiento no cifrado, por una
diversidad de razones. Por ejemplo, un proveedor de servicios puede
hacer que le sea más barato almacenar en forma cifrada como un modo
de limitar el número de copias subsiguientes que pueda hacer un
usuario. Un proveedor de servicios puede conseguir esto controlando
para ello el acceso al programa cifrado a través de la información
de autorización de la tarjeta inteligente previamente almacenada. La
entrada de datos de selección al controlador 115 es entrada por un
usuario a través de una selección de menú en la pantalla con la
unidad 125 de mando a distancia, a través de la interfaz 120. En el
paso 215, en respuesta a los datos de selección de entrada (SP), el
controlador 115 deduce los PIDs para los programas seleccionados
para almacenamiento de la PSI almacenada. Los filtros de detección
de la unidad 47 son cargados con los PIDs de los programas a ser
almacenados mediante el controlador 115. Esto permite que la unidad
47 identifique los paquetes que comprenden los programas
seleccionados para almacenamiento. En el paso 215, el controlador
115 precarga también el almacén intermedio de sustitución de la
unidad 60 con datos nulos. Los datos nulos han de ser sustituidos
por códigos de cifrado de radiodifusión que se presentan en la
radiodifusión de programas en forma cifrada, que sean seleccionados
para almacenamiento.
En el paso 215 de la Figura 2, la unidad 47
(Figura 1) proporciona paquetes no cifrados al mux 110 y proporciona
paquetes cifrados (identificados por un indicador de cifrado en los
datos de la cabecera del paquete) juntamente con claves de cifrado
de radiodifusión asociadas a la unidad 50 de descifrado. Las claves
de cifrado de radiodifusión son proporcionadas a la unidad 47 por el
controlador 115 en el paso 215 de la Figura 2, a continuación de su
generación mediante la tarjeta inteligente 130 (Figura 1), por
descifrado de los códigos de cifrado obtenidos de la CAT para los
programas seleccionados (SP), de la manera anteriormente descrita.
No obstante, si los datos de selección SE requieren almacenamiento
cifrado, la unidad 47 pasa los paquetes cifrados a ser almacenados
al mux 110. Por consiguiente, en el paso 215 de la Figura 2, los
paquetes que comprenden los programas a ser almacenados (SP) son
proporcionados al mux 110 ya sea en forma cifrada o ya sea en forma
descifrada, en respuesta a los datos de selección SE.
En los pasos 217-227, el
controlador 115 forma información específica de programa condensada
(CPSI) para los programas seleccionados para almacenamiento (SP) a
partir de la información específica de programa (PSI) completa
capturada de la entrada de la corriente de datos de transporte al
sistema 25. Si los datos de SE requieren almacenamiento cifrado, el
controlador 115 efectúa el paso 227 a continuación del paso de
decisión 217. En el paso 227, el controlador 115 aplica la función
de algoritmo de reproducción en el sistema 130 de tarjeta
inteligente para cifrar la clave de cifrado de radiodifusión
previamente generada (por descifrado de un código de cifrado de
radiodifusión) en el paso 215, para formar un código de cifrado de
reproducción para el programa a ser almacenado. La CPSI se forma
para incluir el código de cifrado de reproducción pero para excluir
el código de cifrado de radiodifusión originalmente presente en la
PSI de la entrada de la corriente de datos de transporte al sistema
25. Por consiguiente, la corriente de datos formada para el programa
destinado para almacenamiento excluye su código de cifrado de
radiodifusión asociado. Esto evita el compromiso en cuanto a la
seguridad de la clave de cifrado que tiene lugar cuando se almacenan
claves de cifrado en medios de almacenamiento extraíbles accesibles
para terceras partes. Una vez que las claves sean accesibles en un
medio de almacenamiento, su seguridad depende de la complejidad de
la ingeniería de inversión disponible y de las técnicas de violación
de códigos. En este sistema, se han previsto múltiples niveles de
seguridad, no almacenando para ello los códigos de cifrado de
radiodifusión de los cuales se deducen las claves de cifrado de
radiodifusión y almacenando las claves de cifrado de radiodifusión
cifradas. Además, incluso aunque se dedujeran las claves para el
programa almacenado, con ello no se proporcionaría acceso a los
programas de radiodifusión actuales para los cuales se cambie
regularmente el algoritmo de cifrado de radiodifusión.
Si los datos de entrada de SE no requieren
almacenamiento cifrado, el controlador 115 efectúa el paso 225 a
continuación del paso de decisión 217. En el paso 225, el
controlador 116 forma la CPSI del programa destinado a
almacenamiento, a partir de la PSI de la entrada de la corriente de
datos de transporte al sistema 25, y excluye los códigos de cifrado
de la CPSI.
El sistema de cifrado descrito es tan solo un
ejemplo. Mecanismos de cifrado alternativos pueden conducir los
códigos de cifrado de reproducción y de radiodifusión en áreas de
información de la corriente de datos distintas a la PSI. Otros
mecanismos de cifrado pueden también requerir la generación y la
inserción de los códigos de cifrado a intervalos diferentes a los de
los que están implicados en la generación de la PSI. Si los códigos
de cifrado de radiodifusión no son conducidos en la PSI, puede ser
necesaria la sustitución de otros datos en lugar de esos códigos,
para excluirlos de la corriente de datos formada para el programa a
ser almacenado. La provisión para la sustitución de los datos nulos
para los códigos de cifrado de radiodifusión a intervalos distintos
a aquéllos para los cuales tiene lugar la CPSI se considera más
adelante. Concretamente, la sustitución de los códigos de cifrado de
radiodifusión en tiempo real, es decir, a la frecuencia de paquetes
cuando los códigos son conducidos en las cabeceras de los paquetes,
por ejemplo, se considera en relación con los pasos
237-249.
En el paso 230, el controlador 115 forma los
datos de la CPSI en secciones, de acuerdo con la sintaxis de la MPEG
(párrafos 2.4.4.3-2.4.4.11 de la norma de sistemas
MPEG). El controlador 115, en el paso 230, añade también los datos
de la cabecera a las secciones de datos de la CPSI para formatear y
empaquetar los datos de la CPSI para su inserción en la corriente de
datos a ser almacenada. El controlador 115 crea las cabeceras de
acuerdo con las secciones 2.4.3.2 y 2.4.3.3 de la norma de sistemas
MPEG, a partir de los datos de la cabecera de la PSI almacenados en
la memoria interna del controlador 115. Sin embargo, los datos de la
sección de la CPSI son diferentes en longitud con respecto a los
datos de la correspondiente sección de la PSI. Por lo tanto, se
crean nuevos parámetros de la cabecera, incluidos el indicador de
'recuento de continuidad' y el indicador de 'principio de la unidad
de carga de pago' por el controlador 115, y son insertados en los
respectivos campos de los indicadores dentro de los datos de la
cabecera. El nuevo indicador de recuento de continuidad creado por
el controlador 115 refleja, por ejemplo, el número de paquetes por
PID para los elementos de la CPSI, en vez del número diferente de
paquetes por PID de los correspondientes elementos de la PSI. El
nuevo indicador del principio de la unidad de carga de pago creado
por el controlador 115 identifica, por ejemplo, el primer octeto de
la sección de la CPSI, en vez del primer octeto de la
correspondiente sección de la PSI.
A continuación del paso 230, el organigrama de la
Figura 2 continúa con el paso 237 de la Figura 3. El controlador 115
determina, en el paso 237, si los códigos de cifrado de
radiodifusión van conducidos en campos de la corriente de datos
distintos a los de la CPSI. Concretamente, el controlador 115
determina si los códigos de cifrado de radiodifusión van conducidos
en campos de adaptación compatibles con la MPEG de cabecera de
paquetes (según la sección 2.4.3.4 de sintaxis de la norma de
sistemas MPEG). Si es así, el controlador 115 efectúa el paso 249
para crear una corriente de datos compuesta que comprende paquetes
de la CPSI y paquetes de contenido del programa con los datos nulos
sustituidos por los códigos de cifrado de radiodifusión en las
cabeceras de los paquetes. La sustitución del código de cifrado se
efectúa sobre la base de paquete a paquete, con la frecuencia de los
paquetes.
En el paso 249, los datos de los paquetes de
sustitución precargados durante el paso 215 (Figura 2) en el almacén
intermedio de sustitución de la unidad 60, son proporcionados desde
la unidad 60 al mux 110 (Figura 1) bajo el control del controlador
115. Además, en el paso 249, la CPSI, en forma de datos de la
sección compatibles con la MPEG empaquetados, formados en el paso
230, son proporcionados por el controlador 115 al mux 110 (Figura
1). Las corrientes de datos de los paquetes de contenido del
programa procedentes de la unidad 47 o de la unidad 50, como
anteriormente fue considerado en relación con el paso 215, son
también proporcionadas al mux 110. En el paso 249, el controlador
115 multiplexa entre la corriente de datos del contenido del
programa, la corriente de datos de la CPSI y la entrada de datos de
sustitución al mux 110, usando la señal C de selección del camino
para crear una corriente de datos compuesta que es dada de salida
por el mux 110 a la interfaz 95 de almacenamiento. La corriente de
datos compuesta comprende paquetes de contenido del programa y
paquetes de la CPSI con los datos nulos sustituidos por los códigos
de cifrado de radiodifusión en las cabeceras de los paquetes. El
controlador 115 sincroniza la inserción de los paquetes de la CPSI y
de los datos nulos en la corriente de datos del programa a ser
almacenados, en respuesta a una señal de interrupción de la PSI y de
una señal de temporización de sustitución procedente de la unidad de
control 65 (Figura 1). La interrupción de la PSI indica la presencia
de paquetes de la PSI en el almacén intermedio 609, como se vio en
relación con el paso 205. La señal de temporización de sustitución
sincroniza la inserción de datos nulos con la ocurrencia de los
códigos de cifrado de radiodifusión en las cabeceras de los
paquetes. De esta manera, las secciones empaquetadas de la CPSI son
insertadas en lugares de la PSI para sustituir a las
correspondientes secciones de la PSI, y se extraen los códigos de
cifrado de radiodifusión. Los datos de la CPSI no cifrados son
insertables en ya sean las corrientes de datos de contenido del
programa cifrados o no cifrados, que son entradas al mux 110 con el
fin de crear programas ya sean cifrados o ya sean no cifrados, para
almacenamiento.
Es de hacer notar que la sustitución del código
de cifrado de radiodifusión efectuada en el paso 249 puede ser
también aplicada a códigos conducidos en campos de corrientes de
datos que no sean los campos de adaptación de la cabecera de paquete
de MPEG. Además, los códigos de cifrado pueden ser sustituidos a
intervalos distintos de aquéllos para los que ocurren los campos de
adaptación. Por ejemplo, los datos nulos pueden ser sustituidos por
códigos de cifrado que ocurran en una diversidad de posiciones de
corrientes de datos compatibles con la MPEG y no compatibles con la
MPEG, incluyendo: paquetes auxiliares dentro del Sistema de Satélite
Digital (DSS^{TM}) patentado; campos de Corriente Elemental
Empaquetados (PES) (según las secciones
2.5.3.7-2.5.4.2 de sintaxis de la norma de sistemas
MPEG); los campos de Órdenes de Control de Medios de Almacenamiento
Digital (DSMCC) (según el Apéndice A de la sintaxis de la norma de
sistemas MPEG); y los paquetes no compatibles con la MPEG
formateados de acuerdo con otros protocolos de transmisión de datos,
tales como el protocolo de control CEBus normalizado ("Home
Automation Standard" (o Norma de Automatización Doméstica)
(CEBus), EIA/IS-60, de diciembre de 1989).
Si los códigos de cifrado son conducidos en
paquetes en los cuales los propios códigos son los únicos elementos
de datos de interés, los paquetes que llevan el código pueden
omitirse por entero de la corriente de datos de salida. Esto puede
hacerse desechando los paquetes a través de las unidades 45 y 47 de
selección del PID (Figura 1), o bien omitiendo los paquetes durante
la operación de multiplexado efectuada en el paso 249. No obstante,
los parámetros de régimen de datos y de estructura de datos, dentro
de la sintaxis de la corriente de datos de salida, pueden tener que
ser necesariamente actualizados para reflejar el cambio del régimen
de datos que ocurre como resultado de tal omisión de datos del
paquete.
En el paso 249, la interfaz de almacén 95 (Figura
1) recibe los programas a ser almacenados en forma de la corriente
de datos empaquetados (denominada aquí en lo que sigue la corriente
CPSI) que incorpora la CPSI y los datos nulos procedentes del mux
110. En el paso 254 (Figura 3), a continuación del paso 249, el
sistema de acceso condicional dentro del sistema 25 factura al
Usuario el almacenamiento del programa (o la comunicación a otros
dispositivos). El Usuario es facturado por almacenar información de
facturación dentro de la propia tarjeta inteligente insertable. El
almacenamiento de la información de facturación se inicia mediante
la aplicación del algoritmo de reproducción, pero la facturación no
tiene que ser necesariamente contemporánea con la aplicación del
algoritmo. La información de facturación indica que el Usuario ha
almacenado un programa de radiodifusión cifrado. A la información de
facturación se tiene acceso más adelante a través del enlace
telefónico por parte del proveedor de servicios, y se usa para
facturar al Usuario a través de un proceso de facturación usual. Son
igualmente posibles otros mecanismos de facturación. Por ejemplo, se
pueden deducir créditos de una suma de crédito previamente
almacenada dentro de una tarjeta inteligente. Además, la tarjeta
inteligente puede variar la cantidad que se factura sobre la base
del tipo de almacenamiento requerido, por ejemplo, puede haber una
tarifa para almacenamiento que permita solamente una única copia o
reproducción del programa almacenado, y otra tarifa para
almacenamiento que permita un número ilimitado de copias o de
reproducciones del programa. El tipo de almacenamiento requerido es
codificado dentro de los datos de protección de copia designados en
la propia corriente de la CPSI, o bien en los datos del paquete
externos a la corriente de la CPSI. El proceso de las Figuras
2-3, usado por el controlador 115 para generar una
corriente de datos del programa (la corriente de la CPSI) adecuada
para almacenamiento en el medio 105 y para facturar a un usuario por
el almacenamiento, termina en el paso 258.
Si el controlador 115 determina en el paso 237
que no van conducidos códigos de cifrado de radiodifusión en los
campos de adaptación compatibles con la MPEG de las cabeceras de los
paquetes, el controlador 115 efectúa los pasos
240-245. Estos pasos son reflejos de espejo de los
pasos 249-258, excepto en que debido a que no hay
presentes códigos de cifrado de radiodifusión en la entrada de las
corrientes de datos al mux 110 que representen el programa a ser
almacenado, no hay necesidad de insertar datos nulos. Por lo demás,
el controlador 115 efectúa el paso 240 para crear la corriente de la
CPSI para almacenamiento a través de la interfaz de almacén 95, y
efectúa el paso 244 para facturar al usuario por el almacenamiento,
en forma similar a la descrita en relación con los pasos 249 y254.
Esta rama del proceso de las Figuras 2-3 termina en
el paso 245. Sin embargo, es de hacer notar que la corriente de la
CPSI puede ser proporcionada, alternativamente, a otras aplicaciones
en los pasos 240 y 249, tales como de presentación o de comunicación
a través de la interfaz 70, en vez del almacenamiento a través de la
interfaz 95.
La corriente de la CPSI procedente del mux 110 es
almacenada en un almacén intermedio mediante la interfaz 95, para
reducir los espacios de separación y la variación del régimen de
bits en los datos. Los datos almacenados en almacén intermedio
resultantes son procesados por el dispositivo de almacenamiento 90
para que sean adecuados para almacenamiento en el medio 105. El
controlador 115 inicia y controla la operación del dispositivo de
almacenamiento 90 (Figura 1) mediante órdenes a través del puerto de
I/O (Entrada/Salida) 100, usando un protocolo de control de CEBus
normalizado (por ejemplo, la Norma de Automatización Doméstica
(CEBus), EIA/IS-60, de diciembre de 1989). El
dispositivo de almacenamiento 90 es un dispositivo del tipo
DVHS^{TM} de medio de almacenamiento lineal, y el medio 105 es un
medio del tipo de acceso secuencial tal como una cinta de vídeo, por
ejemplo. El dispositivo de almacenamiento 90 codifica la corriente
de datos almacenada en almacén intermedio procedente de la interfaz
95, usando técnicas de codificación de error conocidas, tal como la
de codificación de canal, la de intercalado, y la de codificación de
Reed Solomon, para producir una corriente de datos codificada
adecuada para almacenamiento. La unidad 90 almacena la corriente de
datos codificada resultante incorporando la CPSI en el medio de
cinta 105.
Aunque se ha descrito como un dispositivo de
DVHS^{TM} que almacena datos en un medio de almacenamiento de tipo
lineal en la realización que sirve de ejemplo de la Figura 1, la
unidad de almacenamiento 90 puede ser de cualquier tipo de unidad de
almacenamiento. Por ejemplo, la unidad 90 puede ser un dispositivo
del tipo de estado sólido o no lineal para almacenar datos en un
medio de memoria RAM o en un medio no lineal. Un medio de tipo no
lineal es un medio que acomoda un acceso no secuencial tal como un
medio de disco que incluya CDROM o DVD, por ejemplo. Si la unidad 90
y el medio 105 son sistemas de almacenamiento del tipo no lineal o
de estado sólido, la unidad 90 separa los datos de la CPSI de la
corriente de la CPSI y almacena los datos de la CPSI en una sección
del directorio designada del medio. Con esto se evita,
ventajosamente, el almacenamiento repetido de la CPSI, y se reduce
la capacidad de almacenamiento que se requiere. Alternativamente, la
unidad 90 puede almacenar la corriente de la CPSI tal como está
formada, y darla de entrada a la unidad 90, incorporando una o más
repeticiones de los datos de la CPSI.
Además, el sistema 25 de la Figura 1 puede
incorporar una pluralidad de caminos de almacenamiento/recuperación
que soportan la operación de una pluralidad de dispositivos de
almacenamiento de varios tipos, incluyendo los tipos lineal, no
lineal, y de estado sólido. El camino único de
almacenamiento/recuperación ilustrado en la Figura 1 comprende las
unidades 47, 90, 95, 105 y 110, como se describe. Mediante la
réplica de esos elementos para crear funciones de almacenamiento
paralelas, se extiende fácilmente el sistema 25 para incorporar una
pluralidad de caminos de almacenamiento. El camino de almacenamiento
y los programas destinados a un dispositivo de almacenamiento
particular son seleccionados mediante la entrada por parte del
usuario de los datos generados (SP, SM) al controlador 115 a través
de la interfaz 120, a continuación de una selección de menú en la
pantalla con la unidad 125 de mando a distancia, como se ha descrito
anteriormente.
El sistema 25 de la Figura 1 recupera programas
del dispositivo de almacenamiento 90 y del medio 105 en un modo de
reproducción, usando el proceso de la Figura 4. Las corrientes de
datos recuperadas son procesadas por el sistema 25 y proporcionadas
a dispositivos de aplicación 75, 80 y 85, para presentación o
salida, por ejemplo. Alternativamente, las corrientes de datos de
programa pueden ser almacenadas en otros dispositivos de
almacenamiento en paralelo (no representados en la Figura 1 para
simplificar el dibujo).
En el paso 505 de la Figura 4, a continuación del
principio en el paso 500, se da entrada a los datos generados por el
usuario (SR, SM) al controlador 115 del sistema 25 (Figura 1)
identificando los programas (SR) a ser recuperados y el dispositivo
de almacenamiento (SM) del cual hayan de ser recuperados los
programas. Los datos de la selección del usuario son entrados en el
controlador 115 a través de la interfaz 120, a continuación de una
selección de menú en la pantalla con la unidad 125 de mando a
distancia. Se ha supuesto, para que sirva de ejemplo, que el usuario
selecciona programas a ser recuperados del dispositivo de
almacenamiento 90 (Figura 1).
El controlador 115, en el paso 510, inicia la
recuperación de las corrientes de datos de programas seleccionados
por el dispositivo 90 desde el medio 105, mediante órdenes a través
del puerto 100 de I/O, usando el protocolo de control CEBus
normalizado, como se vio anteriormente. El dispositivo 90
descodifica los datos codificados con error recuperados del medio
105, para recuperar los correspondientes datos originalmente
proporcionados al dispositivo 90 para almacenamiento. El dispositivo
90 puede ser una unidad de almacenamiento del tipo lineal de
DVHS^{TM}, o bien otro tipo de unidad de almacenamiento, tal como
un dispositivo del tipo de memoria RAM de estado sólido, o del tipo
DVD no lineal, o del tipo CDROM. Las corrientes de datos
descodificados recuperados son transferidas, en el paso 510, por el
dispositivo 90 a la interfaz 95. Esta transferencia de datos es
controlada y sincronizada por el controlador 115 a través del CEBus
normal. La interfaz 95 almena en almacén intermedio los datos
recibidos de la unidad 90, para ajustar los intervalos de tiempo
entre los paquetes de datos para proporcionar una salida de datos
almacenados en almacén intermedio que es compatible con la MPEG y
que cumple con las restricciones del régimen de bits de la MPEG.
En el paso 515, el controlador 115 dirige la
salida almacenada en almacén intermedio desde la interfaz 95 (la
corriente de datos de reproducción), a través del mux 37, a las
unidades de selección de PID 45 y 47, usando la señal C de selección
de camino. En el paso 515, el controlador 115 determina si las
limitaciones a una sola copia o de un número ilimitado de copias que
fueron codificadas en los datos de protección de copia designados en
los pasos 244 y 254 (Figura 3), están siendo rebasadas por el
programa recuperado. Sujeto a que sea permitida la recuperación, el
controlador 115, en el paso 515 (Figura 4), recupera el código de
cifrado de reproducción que fue generado en el paso 227 (Figura 2)
de la CAT para los programas seleccionados (SR) y proporciona el
código a la unidad 130 de tarjeta inteligente, de la manera antes
descrita en relación con el paso 215 (Figura 2). Bajo el control del
controlador 115, la tarjeta inteligente 130, en el paso 515 (Figura
4), aplica el algoritmo de reproducción para generar las claves de
cifrado de radiodifusión originales partiendo del código de cifrado
de reproducción. Las claves de cifrado de radiodifusión son
proporcionadas a las tablas de PID, de consulta de clave de cifrado
y de destino, en las unidades 45 y 47, mediante el controlador 115
en el paso 515.
En el paso 520, las unidades 45 y 47 y las
restantes unidades del sistema 25 procesan la corriente de datos de
reproducción, ya sea para almacenamiento a través del mux 110 o ya
sea para uso para aplicación a través de la interfaz 70. Tanto la
corriente de datos de reproducción procedente de la unidad 95 como
la corriente de datos transmitida desde el selector 35, a
continuación de la selección a través del mux 37, son procesadas por
el sistema 25 de una manera similar. Estas dos corrientes de datos
son procesadas del modo anteriormente descrito para la corriente de
datos transmitida, excepto por lo que se refiere a los pasos de
generación de clave de cifrado y a los pasos de procesado de la
CPSI. En el modo de reproducción, la tarjeta inteligente 130 aplica
un algoritmo de generación de clave de cifrado de reproducción en
vez de un algoritmo de generación de clave de radiodifusión. La
unidad 130 de tarjeta inteligente aplica la función del algoritmo de
reproducción para descifrar los códigos de cifrado previamente
codificados con el algoritmo de cifrado de reproducción en el paso
227 de la Figura 2. Con ello, la unidad 130 deduce las claves de
cifrado de radiodifusión originales para el programa seleccionado
para reproducción (SR). Las claves de cifrado de radiodifusión son
usadas por la unidad 50 de descifrado DES para descifrar los
paquetes de contenido de programa cifrado en el paso subsiguiente
520 (Figura 4), de la manera antes descrita para la corriente de
datos transmitida. Sin embargo, la corriente de datos de
reproducción seleccionada a través del mux 37 incorpora ya la CPSI.
Por lo tanto, en el modo de reproducción, el controlador 115 en el
paso 520 no efectúa los pasos relacionados con la formación de la
CPSI descritos en relación con las Figuras 2-3.
En el modo de reproducción usado como ejemplo,
ilustrado en la Figura 4, el sistema 25 en el paso 520 descodifica
para transporte la corriente de datos de reproducción para
proporcionar datos descodificados a los descodificadores de
aplicación 80 y 85, para presentación. En este modo, el sistema 25
aplica los más recientes datos de la CPSI completos contenidos en la
corriente de datos de reproducción, de acuerdo con la norma MPEG,
para proporcionar una corriente de datos descodificados de
transporte que representa la SR del programa seleccionado.
La CPSI se aplica en la descodificación para
transporte de la corriente de datos de reproducción usando filtros
de PID 45 y 47, el descifrador 50, el descodificador 55, el almacén
intermedio 60 y la unidad de control 65, de manera similar a la
antes descrita en relación con la Figura 1. La corriente de datos
descodificados para transporte, excluyendo la CPSI, es
proporcionada, a través de la interfaz 70, a descodificadores de
aplicación 80 y 85 para descodificación de MPEG y reproducción de la
imagen. En otros modos, el sistema 25 proporciona la corriente de
datos de reproducción que incorpora la CPSI a otros dispositivos de
aplicación, tal como al puerto 75 de datos de alta velocidad, por
ejemplo. La CPSI está entonces disponible para ser aplicada a la
descodificación para transporte de la corriente de datos de
reproducción, en la medida en que se necesite, mediante estos
dispositivos de aplicación o dispositivos subsiguientes. Si se ha de
almacenar la corriente de datos de reproducción en un segundo
dispositivo de almacenamiento distinto al dispositivo 90, por
ejemplo, el mux 110 proporciona la corriente de datos, incorporando
la CPSI, al segundo dispositivo de almacenamiento, a través de una
segunda interfaz de almacenamiento. Además, el segundo dispositivo
de almacenamiento y la interfaz (que ninguno ha sido ilustrado en la
Figura 1), reproducen la operación y la función de las unidades 90 y
95, respectivamente. Los datos procedentes de la interfaz 70,
descodificados por la MPEG mediante descodificadores de aplicación
80 y 85, son presentados por medio de dispositivos de audio y de
reproducción de imágenes en las unidades 80 y 85,
respectivamente.
En el paso 527 (Figura 4), el sistema de acceso
condicional dentro del sistema 25 factura al Usuario lo
correspondiente a la reproducción del programa. Al Usuario se le
factura dentro de la propia tarjeta inteligente insertable mediante
el almacenamiento de la información de facturación al tener lugar la
aplicación del algoritmo de reproducción. La información de
facturación indica que el Usuario ha recuperado un programa de
radiodifusión cifrado. A esta información de facturación se tiene
acceso más adelante por medio del enlace telefónico por parte el
proveedor de servicios, y se usa para facturar al Usuario siguiendo
un proceso de facturación usual. Pueden usarse igualmente otros
mecanismos de facturación, como antes se ha descrito. El proceso de
reproducción de la Figura 4 termina en el paso 530.
La arquitectura de la Figura 1 no es exclusiva.
Se pueden deducir otras arquitecturas de acuerdo con los principios
del invento para conseguir los mismos objetivos. Además, se pueden
ejecutar las funciones de los elementos de la arquitectura de la
Figura 1 y los pasos del proceso de las Figuras 2-4,
en todo o en parte, dentro de las instrucciones programadas de un
microprocesador. Además, los principios del invento son de
aplicación a cualquier sistema que use una guía de programa
electrónica compatible con la MPEG o no compatible con la MPEG para
conducir cualquiera de las informaciones aquí descritas como siendo
conducidas en las tablas de PSI según la MPEG. Los principios del
invento no quedan limitados a las guías de programa o a PSI
conducida en tablas de PSI compatibles con la MPEG.
Claims (4)
1. Un sistema para procesar datos de vídeo
digitales que contienen datos de programa cifrado de radiodifusión y
un código de cifrado, que comprende:
- un procesador de acceso condicional que comprende:
- primeros medios de algoritmo para descifrar dicho código de cifrado para proporcionar una clave de cifrado para uso para descifrar dichos datos de programa cifrado de radiodifusión;
- segundos medios de algoritmo para cifrar dicha clave de cifrado para proporcionar una clave de reproducción cifrada para uso para descifrar los datos de programa cifrado recuperados de un medio de almacenamiento; y
- medios (50) para descifrar datos de programa cifrado usando una de:
- a)
- dicha clave de cifrado, y
- b)
- dicha clave de reproducción; y
- medios para formatear datos de programa cifrado juntamente con una clave de reproducción cifrada asociada para que sea adecuada para almacenamiento en el medio de almacenamiento,
en el que
dicho primer algoritmo es diferente de dicho
segundo algoritmo y está adaptado para ser actualizado más
frecuentemente que dicho segundo algoritmo.
2. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que
dichos algoritmos primero y segundo están
contenidos en una tarjeta inteligente insertable.
3. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que:
dichos segundos medios de algoritmo incluyen
medios para descifrar una clave de reproducción cifrada recuperada
de un medio de almacenamiento para proporcionar dicha clave de
reproducción.
4. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que
dicho primer algoritmo es actualizado más
frecuentemente.
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