ES2214840T3 - Registro de datos digitales codificados. - Google Patents
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Abstract
Sistema para la transmisión y registro de datos digitales que comprende medios de transmisión (2, 15, 16) adaptados para preparar y transmitir al menos una palabra de control cifrada con una primera clave junto con datos digitales codificados con esta palabra de control, caracterizado porque comprende adicionalmente un dispositivo de registro digital (41) adaptado para recibir y registrar en un soporte digital (43) los datos digitales codificados transmitidos junto con la palabra de control cifrada, incluyendo adicionalmente el dispositivo de registro digital una unidad de control de acceso (42) adaptada para descifrar la palabra de control y, después de ello, decodificar los datos digitales durante la reproducción.
Description
Registro de datos digitales codificados.
La presente invención se refiere a un método y a
un aparato para la transmisión y registro de datos digitales
codificados, por ejemplo, difusión de datos de audio y/o
visuales.
La transmisión de datos digitales codificados o
cifrados es bien conocida en el campo de los sistemas de TV de pago,
donde es difundida la información audiovisual codificada, por
ejemplo, por satélite a un número de abonados, poseyendo cada
abonado un decodificador o receptor/codificador capaz de decodificar
el programa transmitido para visión posterior.
En un sistema de acceso condicional típico para
TV de pago, los datos digitales codificados son transmitidos junto
con una palabra de control para decodificar los datos digitales,
siendo cifrada la propia palabra de control por una primera clave y
transmitida en forma cifrada en un mensaje ECM. Los datos digitales
codificados y la palabra de código cifrada son recibidos por un
decodificador que posee un equivalente de la primera clave, que es
necesario para descifrar la palabra de control cifrada y, después de
esto, decodificar los datos transmitidos. Normalmente, la palabra de
control cambia cada 10-15 segundos. Un abonado de
pago recibirá sobre una base mensual un mensaje EMM que incluye la
clave de explotación necesaria para descifrar las palabras de
control cifradas para permitir la visión de los programas
difundidos.
Con la llegada de la tecnología digital, la
calidad de los datos transmitidos se ha incrementado muchas veces.
Un programa particular asociado con los datos de calidad digital se
basa en su facilidad de reproducción. Cuando un programa
decodificado pasa a través de un enlace análogo (por ejemplo, el
enlace "Peritel") para visión y registro por un VCR estándar,
la calidad continua siendo no mayor que la asociada con un registro
de cassette análogo estándar. El riesgo de que un registro pueda
utilizarse como una cinta maestra para realizar copias piratas no
es, por lo tanto, mayor que con una cassette análoga estándar
comprada en una tienda.
A modo de contraste, cualquiera de los datos
digitales decodificados pasados por un enlace digital directo hasta
uno de la nueva generación de dispositivos de registro digitales
(por ejemplo, un registrador DVHS), será de la misma calidad que el
programa transmitido originalmente. Por lo tanto, puede reproducirse
cualquier número de veces sin ninguna degradación de la calidad de
imagen o sonido. Existe, por lo tanto, un riesgo considerable de que
los datos decodificados se utilicen como un registro maestro para
realizar copias piratas, o bien copias digitales adicionales o
incluso copias VHS análogas simples.
El documento WO 97/49238 con número de solicitud
PCT/US97/07981, que representa el documento de la técnica anterior
más próximo, describe un sistema de control de copyright, en cuyos
mensajes de autorización están incluidos con un programa de
difusión. Un receptor/decodificador toma la decisión de registrar el
programa o no basado en este mensaje, siendo registrado normalmente
el programa en texto claro, en la cassette de vídeo. El sistema
funciona en paralelo con un sistema de acceso condicional
convencional, y en todas las formas de realización, el programa
codificado transmitido es decodificado en el decodificador antes de
ser registrado.
El documento EP 0763936 describe otro método de
control de copyright, utilizando de nuevo un sistema de mensajes de
autorización en paralelo con un sistema de control de acceso
convencional. Con el fin de permitir la reproducción de un registro
codificado después del final de un mes de suscripción (y un
posterior cambio en la clave de explotación), el sistema memoriza el
mensaje MME del mes en la tarjeta inteligente del decodificador.
Esto puede conducir a problemas significativos de almacenamiento de
información en la tarjeta inteligente.
Un objeto de la presente invención es permitir un
sistema seguro para la transmisión y registro de datos que permita
el registro autorizado de los datos digitales transmitidos, al mismo
tiempo que se reduce al mínimo el riesgo de que las copias piratas
se realicen por terceras partes no autorizadas y evitar problemas
con los sistemas conocidos.
De acuerdo con la presente invención, está
previsto un sistema para la transmisión y registro de datos
digitales, comprendiendo medios de transmisión adaptados para
preparar y transmitir al menos una palabra de control cifrada con
una primera clave junto con los datos digitales codificados con esta
palabra de control, caracterizado adicionalmente porque comprende,
además, un dispositivo de registro digital adaptado para recibir y
registrar los datos digitales codificados junto con la palabra de
control cifrada sobre un soporte digital, incluyendo adicionalmente
el dispositivo de registro digital una unidad de control de acceso
adaptada para descifrar la palabra de control y decodificar, después
de esto, los datos digitales durante la reproducción.
De este modo, los datos en cuestión serán
registrados en la forma codificada, en la que se transmitieron
directamente sobre el medio de soporte digital, y pueden accederse
solamente después de esto en unión con el dispositivo de registro y
la unidad de control de acceso asociada, proporcionando así un
sistema seguro para el registro, al mismo tiempo que se evitan los
problemas con los métodos conocidos.
La unidad de control de acceso puede integrarse
permanentemente en el dispositivo de registro. No obstante, en
algunas formas de realización, puede concebirse que la unidad de
control de acceso sea incorporada en un módulo discreto, por
ejemplo, como una tarjeta inteligente sobre tarjeta SIM, que se
puede insertar en el dispositivo de registro para permitir del
descifrado y la decodificación de los datos registrados después de
la reproducción.
Aunque el dispositivo de registro puede incluir
los medios necesarios para recibir los datos digitales transmitidos,
el sistema puede comprender también un receptor/decodificador
separado adaptado para recibir los datos digitales transmitidos y la
palabra de código cifrada y comunicar esta información al
dispositivo de registro para posterior registro.
En esta forma de realización, el receptor/
decodificador puede ser un tipo estándar conocido en el campo de la
televisión digital difundida y adaptada para recibir datos de audio
y/o vídeo difundidos (codificados y en texto claro) así como datos
enviados, por ejemplo, a través de un enlace módem al
receptor/codificador. El receptor/decodificador puede estar
integrado también con otros dispositivos tales como televisión
digital, registrador DVHS, etc.
En términos generales, el sistema puede funcionar
de dos modos de operación posibles: un modo de transmisión cíclica y
un modo de transmisión a demanda. En el caso de un modo de
transmisión cíclica, los medios de transmisión están adaptados para
transmitir repetidamente los datos digitales codificados y la
palabra de código cifrado.
En un modo de este tipo, la palabra de control
para los datos es cifrada preferentemente por una primera clave
asociada con la identidad de los datos que se transmiten. Por
ejemplo, en el caso donde un número de piezas de música está siendo
transmitida en un ciclo de repetición, la palabra de control o las
palabras necesarias para decodificar los datos para cada registro
son cifradas por una clave específica para esta pieza de música
particular. El número de palabras de control necesario puede
depender de la longitud de la pieza de música.
El equivalente de la clave necesario para
descifrar la palabra de control puede estar en comunicación con los
medios de control de acceso de varios modos, por ejemplo,
simplemente por la transmisión "en texto claro" sobre una red
de teléfono o similar. No obstante, preferentemente, la primera
clave es cifrada con una segunda clave antes de la comunicación con
la unidad de control de acceso.
En una forma de realización de este tipo, el
sistema puede comprender adicionalmente un aparato de cifrado de
claves adaptado para cifrar la primera clave equivalente por una
segunda clave antes de la comunicación con el dispositivo de
registro, la unidad de control de acceso que posee un equivalente de
la segunda clave para permitir el descifrado de la primera clave y,
después de esto, el descifrado de la palabra de control y posterior
decodificación de los datos transmitidos.
El aparato de cifrado de claves puede estar
integrado con los medios de transmisión y la circuitería asociada
para la codificación de la transmisión, etc. No obstante, puede
asociarse igualmente con una base de datos separada y servidor que
contienen una lista de claves asociadas con cada medio de control de
acceso y dispositivo de registro.
En el caso donde el sistema comprende una unidad
de receptor/decodificador, la unidad de receptor/ decodificador
puede adaptarse para solicitar una primera clave a partir del
aparato de cifrado de claves, transmitiendo el aparato de cifrado de
claves después de esto la primera clave cifrada al dispositivo de
registro y el módulo de control de acceso.
Por ejemplo, el aparato de cifrado de claves
puede responder a una solicitud recibida desde el
receptor/decodificador a través de un canal de módem por el retorno
de información sobre este canal. Alternativamente, la información
puede comunicarse con los medios de transmisión para posterior
comunicación, por ejemplo, en una transmisión de difusión.
Las formas de realización de transmisión cíclica
anteriores se han descrito en particular en relación con los
sistemas en los que la clave utilizada para cifrar la palabra de
control está asociada, directamente, con la identidad de los datos,
por ejemplo, la pieza de música particular o el programa audiovisual
transmitido.
En una forma de realización alternativa, la misma
primera clave es utilizada para cifrar la palabra o palabras de
control asociadas con una pluralidad de conjuntos de datos. Por
ejemplo, todos los programas o canciones transmitidos durante un
periodo de tiempo particular, tal como durante la suscripción de un
mes pueden utilizar la misma clave de cifrado para cifrar los datos
de palabra de control.
De manera similar, aunque la primera clave es
enviada normalmente en respuesta a una solicitud de un usuario, en
una forma de realización, la primera clave es transmitida de forma
repetida por los medios de transmisión cifrados por una segunda
clave.
La verificación de que el usuario o abonado tiene
derechos suficientes para recibir y grabar, por ejemplo, un valor
mensual de datos, puede gestionarse aguas arriba en la transmisión.
Solamente estos abonados que han pagado la suscripción necesaria
recibirán la clave para este mes, cifrada con su segunda clave
personalizada y enviada por los medios de transmisión.
Adicionalmente, en algunas formas de realización,
el módulo de control de acceso puede incluir adicionalmente una
unidad de crédito para controlar el número de registros realizados
por el registrador y/o el número de veces que se reproduce un
registro, por ejemplo, durante un valor de crédito mensual. En este
caso, puede comunicarse, por ejemplo, un número de créditos junto
con la información de la primera clave al dispositivo registrador
cada mes, dando lugar cada registro a la reducción de un crédito
mantenido por el dispositivo de registro.
Las formas de realización anteriores se han
descrito en relación con un modo cíclico de transmisión. En un modo
a demanda alternativo, los medios de transmisión responden a una
solicitud de tiempo real para transmitir los datos digitales
codificados y la palabra de control cifrada.
Aunque está siendo más complicado gestionar en
términos de solicitudes recibidas, la forma de realización a demanda
puede permitir una simplificación del proceso de cifrado. En
particular, en una forma de realización, la palabra de control es
cifrada directamente por una primera clave asociada con la identidad
de la unidad de control de acceso, poseyendo la unidad de control de
acceso un equivalente de esta clave para permitir el descifrado de
la palabra de control y la posterior decodificación de los
datos.
La solicitud de tiempo real puede comunicarse con
los medios de transmisión por un receptor/decodificador conectado a
un dispositivo de registro. Alternativamente, puede realizarse por
teléfono una solicitud, minitel, etc.
Los medios de transmisión pueden adaptarse para
transmitir datos al registrador a través de cualquier número de
canales de comunicación, por ejemplo, a través de una red de
telecomunicaciones fija. No obstante, la invención es aplicable
particularmente para difundir la transmisión de los datos
principalmente digitales audiovisuales o multimedia, en particular,
datos de audio. La presente invención puede utilizarse también en
unión con muchos tipos de dispositivos de registro digitales.
En una forma de realización preferida, los medios
de transmisión están adaptados para transmitir los datos de audio
digitales. En una forma de realización de este tipo, el dispositivo
de registro puede comprender de forma conveniente un registrador de
mini-disco adaptado para incluir medios de control
de acceso como se describe anteriormente.
La presente invención se extiende igualmente a un
dispositivo de registro para uso en un sistema como se describe
anteriormente y a un método de transmisión y registro de datos
codificados.
Los términos "codificado" y "cifrado" y
"palabra de control" y "clave" han sido utilizados en
varias partes en el texto para fines de claridad en el lenguaje. No
obstante, se entenderá que no debería realizarse una distinción
fundamental entre los "datos codificados" y los "datos
cifrados" o entre una "palabra de control" y una
"clave". De manera similar, el término "clave equivalente"
es utilizado para hacer eferencia a una clave adaptada para
descifrar datos cifrados por una primera clave mencionada, o
viceversa. A menos que sea obligatorio en vista del contexto o a
menos que se especifique otra cosa, no se realiza una distinción
general entre las claves asociadas con algoritmos de simetría, tales
como DES y las asociadas con algoritmos públicos/privados, tales
como RSA.
El término "receptor/decodificador" o
"decodificador" utilizado aquí puede connotar un receptor para
recibir o bien las señales codificadas o no codificadas, por
ejemplo, señales de televisión y/o radio, que pueden difundirse o
transmitirse por algunos otros medios. El término puede connotar
también un decodificado para decodificar las señales recibidas. Las
formas de realización de tales receptores/decodificadores pueden
incluir un decodificador integral con el receptor para decodificar
las señales recibidas, por ejemplo, en una "caja superior", tal
como un decodificador que funciona en combinación con un receptor
separado físicamente, o un decodificador tal que incluye las
funciones adicionales, tales como un navegador de web o integrado
con otros dispositivos tales como un registrador de vídeo o una
televisión.
De manera similar, el término "dispositivo de
registro digital" puede designar cualquier dispositivo adecuado
adaptado para registrar datos digitales, particularmente los datos
de audio y/o visuales, tal como máquina DAT, un registrador DVD, un
registrador DVHS, un registrador de mini-disco,
etc.
Como se utiliza aquí, el término "medios de
transmisión" incluyen cualquier sistema de transmisión para
transmitir o difundir, por ejemplo, los datos digitales
audiovisuales o multimedia principalmente. Mientras que la presente
invención es aplicable particularmente para difundir los sistemas de
audio o televisión digital, la invención puede ser aplicable también
a una red de telecomunicaciones fija para aplicaciones en Internet
multimedia, hasta una televisión de circuito cerrado, etc.
En el caso de un sistema de audio o televisión
difundido, la ruta de transmisión puede incluir satélite, terrestre,
cable u otro medios.
Serán evidentes otras características generales y
preferidas de los varios aspectos de la invención a partir de la
descripción de varias formas de realización ejemplares. A este
respecto, se describirá ahora, a modo de ejemplo solamente un número
de formas de realización de la presente invención, con referencia a
las figuras adjuntas, en las que:
La figura 1 muestra una visión general de un
sistema de televisión digital que se puede adaptar para uso en la
presente invención.
La figura 2 muestra los elementos del
receptor/decodificador de la figura 1.
La figura 3 muestra una primera forma de
realización de la invención que incluye un dispositivo de registro
para registrar los datos codificados transmitidos.
La figura 4 muestra los datos registrados
asociados con la forma de realización de la figura 3.
La figura 5 muestra una segunda forma de
realización de la invención adaptada para utilizar el principio de
una serie de fichas prepago.
La figura 6 muestra los datos registrados
asociados con la forma de realización de la figura 5.
La figura 7 muestra una tercera forma de
realización de la forma de realización cuyos datos son
suministrados, a demanda; y
La figura 8 muestra los datos registrados
asociados con la forma de realización de la figura 7.
En las formas de realización de las figuras 3 a
8, la presente invención se describirá en relación con la
transmisión difundida de los datos codificados y su registro
posterior. Un sistema de televisión digital y decodificador para uso
en un contexto de este tipo, se describirán ahora en relación con
las figuras 1 y 2.
Una visión general de un sistema de televisión
digital 1 de acuerdo con la presente invención se muestra en la
figura 1. La invención incluye un sistema de televisión digital más
convencional 2 que utiliza el sistema de comprensión
MPEG-2 conocido para transmitir las señales
digitales comprimidas. Más detalladamente, el compresor
MPEG-2 3 en un centro de difusión recibe una
corriente de señales digitales (típicamente una corriente de señales
de vídeo). El compresor 3 está conectado a un multiplexor y
codificador 4 por unión 5.
El multiplexor 4 recibe una pluralidad de señales
de entrada adicionales, reúne la corriente de transporte y trasmite
las señales digitales comprimidas hasta un transistor 6 del centro
de difusión a través de la unión 7, que puede adoptar, por supuesto,
una amplia variedad de formas incluyendo enlaces de
telecomunicaciones. El transmisor 6 transmite las señales
electromagnéticas a través del enlace ascendente 8 hacia un
transpondedor satélite 9, donde son procesados electrónicamente y
difundidos a través del enlace descendente nocional 10 al receptor
de tierra 12, convencionalmente en forma de un disco propiedad o
alquilado por el usuario final. Las señales recibidas por el
receptor 12 son transmitidas a un receptor/decodificador integrado
13 de propiedad o alquilado por el usuario final y conectado al
aparato de televisión del usuario 14. El receptor/decodificador 13
decodifica la señal MPEG-2 comprimida en una señal
de televisión para el aparato de televisión 14.
Son posibles, por supuesto, otros canales de
transporte para la transmisión de los datos, tales como difusión
terrestre, transmisión por cable, enlaces satélite/cable combinados,
redes de teléfonos, etc.
En un sistema de múltiples canales, el
multiplexor 4 manipula la información de audio y vídeo recibida
desde un número de fuentes paralelas e interactúa con el transmisor
6 para difundir información a lo largo de un número correspondiente
de canales. Además de la información, los mensajes y aplicaciones o
cualquier otro tipo de datos digitales pueden introducirse en parte
o en todos estos canales, entrelazarse con la información de audio y
vídeo digital transmitida.
Un sistema de acceso condicional 15 está
conectado al multiplexor 4 y al receptor/decodificador 13, y está
localizado parcialmente en el centro de difusión y, parcialmente, en
el decodificador, permite que el usuario final tenga acceso a las
difusiones de televisión digital desde uno o más proveedores de
difusión. Una tarjeta inteligente, capaz de descifrar mensajes en
relación con ofertas comerciales (es decir, uno o varios programas
de televisión vendidos por el proveedor de difusión), puede ser
insertado en el receptor/decodificador 13. Utilizando el
decodificador 13 y la tarjeta inteligente, el usuario final puede
comprar ofertas comerciales en cualquier modo de suscripción o en
modo de pago por visión.
Como se menciona anteriormente, los programas
transmitidos por el sistema son codificados en el multiplexor 4,
siendo determinadas las condiciones y las claves de cifrado
aplicadas a una transmisión por el sistema de control de acceso 15.
La transmisión de los datos codificados de este modo es bien
conocida en el campo de los sistemas de TV de pago. Típicamente, los
datos codificados son transmitidos junto con una palabra de control
para decodificación de los datos, siendo cifrada la propia palabra e
de control por una denominada clave de explotación y transmitida en
forma cifrada en un ECM (Mensaje de Control de Autorización).
Los datos codificados y la palabra de control
cifrada son recibidos entonces por el decodificador 13 que tiene
acceso a un equivalente de la clave de explotación memorizada en una
tarjeta inteligente insertada en el decodificador para descifrar el
ECM cifrado y la palabra de control y después decodificar los datos
transmitidos. Un abonado de pago recibirá, por ejemplo, en un EMM
mensual de difusión (Mensaje de Publicación de Autorización) la
clave de explotación necesaria para descifrar la palabra de control
cifrada para permitir así la visión de la transmisión.
Un sistema interactivo 16, conectado también al
multiplexor 4 y el receptor/decodificador 13 y de nuevo situado
parcialmente en el centro de difusión y, parcialmente, en el
decodificador, permite al usuario final interactuar con varias
aplicaciones a través de un canal de retorno del módem 17. El canal
de retorno de módem puede utilizarse también para comunicaciones
realizadas en el sistema de acceso condicional 15. Un sistema
interactivo puede utilizarse, por ejemplo, para permitir al
telespectador comunicarse inmediatamente con el centro de
transmisión para solicitar autorización para ver un acontecimiento
particular, descargar una aplicación, etc.
Haciendo referencia a la figura 2, los elementos
del receptor/decodificador 13 o la caja superior adaptada para
utilizarse en la presente invención se describirán a continuación.
Los elementos mostrados en esta figura se describirán en términos de
bloques funcionales.
El decodificador 13 comprende un procesador
central 12 que incluye elementos de memoria asociados y adaptados
para recibir los datos de entrada a partir de una interfaz en serie
21, una interfaz en paralelo 22, un módem 23 (conectado al canal de
retorno del módem 17 de la figura 1), y contactos de conmutación 24
sobre el panel delantero del decodificador.
El decodificador está adaptado adicionalmente
para recibir las entradas desde un control remoto infrarrojo 25 a
través de una unidad de control 26 y posee también dos lectores de
tarjeta inteligente 27, 28, adaptados para leer las tarjetas
inteligentes de banco o suscripción 29, 30, respectivamente. El
lector de tarjeta inteligente de suscripción 29 se acopla con una
tarjeta de suscripción insertada 30 y con una unidad de acceso
condicional 29 para suministrar la palabra de control necesaria a un
demultiplexor/decodificador 30 para permitir que la señal de
difusión cifrada sea decodificada. El decodificador incluye también
un sintonizador convencional 31 y demodulador 32 para recibir y
demodular la transmisión satélite antes de filtrarse y
demultiplexarse por la unidad 30.
El procesamiento de datos dentro del
decodificador es gestionado generalmente por el procesador central
20. La arquitectura de software del procesador central puede
corresponderse con la utilizada en un decodificador conocido y no se
describirá aquí detalladamente. Puede basarse, por ejemplo, en una
máquina virtual que interactúa a través de una capa de interfaz con
un sistema operativo de nivel más bajo ejecutado en los componentes
de hardware del decodificador. En términos de arquitectura de
hardware, el decodificador estará equipado con un procesador,
elementos de memoria tales como ROM, RAM, FLASH, etc., como en los
decodificadores conocidos.
En el caso de las señales de audio y vídeo
recibidas, y como se describirá más detalladamente a continuación,
los paquetes MPEG que contienen estas señales serán demultiplexados
y filtrados para pasar los datos de audio y vídeo de tiempo real en
forma de corriente elemental en paquetes (PES) de datos de audio y
vídeo a los procesadores o decodificadores de audio y vídeo
dedificados33, 34. La salida convertida desde el procesador de audio
33 pasa a un preamplificador 35 y después de esto, a través de la
salida de audio del receptor/decodificador. La salida convertida
desde el procesador de vídeo 34 pasa a través de un procesador
gráfico 36 y codificador PAL/SECAM 37 hasta la salida de vídeo del
receptor/decodificador.
El procesador gráfico 36 recibe adicionalmente
los datos gráficos para representación (tales como imágenes
generadas, etc.) a partir del procesador central 20 y combina esta
información con la información recibida desde el procesador de vídeo
34 para generar una representación en pantalla que combina imágenes
en movimiento con texto superpuesto u otras imágenes.
En el caso de teletexto recibido y/o datos
subtitulados, la conversión de los datos PES de tiempo real para
generar las imágenes adecuadas puede ser gestionado también por
procesadores dedicados. No obstante, en la mayoría de los sistemas
convencionales, esto es gestionado por el procesador general 20.
El sistema descrito anteriormente en relación con
las figuras 1 y 2 ha sido indicado en relación con la difusión y
recepción de los datos de televisión. Como se describirá ahora, el
sistema se puede adaptar igualmente a la difusión, por ejemplo, de
datos de audio exclusivamente, el decodificador que funciona en este
caso como un receptor de radio digital. En los ejemplos de las
varias formas de realización de la invención, que se describirán a
continuación, el decodificador funciona en gran medida como un
simple canal para la recepción y comunicación de datos de un
dispositivo de registro. Los datos pueden ser comunicados también al
dispositivo de registro a través de otras redes, tales como las
redes telecom fijas o similares.
Aunque la siguiente descripción se basa en el
registro de datos de audio, los mismos principios pueden aplicarse
fácilmente a los datos multimedia audiovisuales o otros digitales,
transmitidos y recibidos, por ejemplo, a través del decodificador.
De manera similar, aunque la forma de realización se describirá, en
particular, en relación con un lector de minidisco/dispositivo
registrador, los mismos principios pueden aplicarse a los lectores
de DVHS, dispositivos de CD ROM, etc. El receptor/decodificador
puede integrar el mismo tales dispositivos de registro.
Haciendo referencia ahora a la figura 3, el
decodificador 13 esta conectado a través de un bus IEEE 1394 40 a un
dispositivo de registro digital 41, tal como un lector de minidisco,
adaptado para recibir y registrar la información de audio recibida
por el decodificador 13. El dispositivo 41 es adaptado
adicionalmente para incluir un módulo de control de acceso 42, cuya
operación se describirá de forma detallada a continuación. Este
módulo de control de acceso 42 se corresponde en muchos casos a la
tarjeta inteligente y el módulo de acceso condicional 28 utilizado
normalmente para decodificar las transmisiones de televisión
difundidas. Específicamente, los datos de audio cifrados registrados
sobre un soporte de registro digital en forma de un minidisco 43 son
decodificados con el módulo de control de acceso 42 y pasan a un
procesador de audio 44 antes de la salida eventual hasta una pareja
de auriculares o altavoz 45.
A la vista del flujo de datos reducido de los
datos de audio en comparación con una señal de televisión
audiovisual completa, el módulo de control de acceso 42 puede
producirse en forma de un solo chip que contiene todos los elementos
necesarios para recibir una señal codificada y emitir una señal de
texto claro, incluyendo la clave o claves criptográficas necesarias
(ver a continuación) y los circuitos de decodificación asociados.
Este chip puede estar integrado dentro del dispositivo de registro
41 o puede estar contenido en una tarjeta SIM o similar insertable
en una muesca en el dispositivo.
En esta forma de realización, un título o pieza
de música particular (una canción, conjunto de canciones, etc.)
disponible para ser registrado es codificado antes de la transmisión
por una palabra de control. De la misma manera que para una difusión
de televisión, la codificación se lleva a cabo utilizando una
palabra de control que cambia cada 10-15 segundos,
así sucesivamente. Cada palabra de control (y otros datos, si se
desea), es cifrada utilizando una clave de cifrado Kt asociada con
la identidad de la pieza de música, por ejemplo, el título de la
canción en cuestión, para formar un mensaje ECM característico.
Los datos de audio y los mensajes ECM asociados
son enviados cíclicamente por el transmisor 6. Es decir, estos datos
son difundidos continuamente (o al menos a intervalos regulares)
hasta un campo de decodificadores. En el caso de que un usuario
decida comprar este título, por ejemplo, seleccionando el título
desde un menú de títulos disponible utilizando el control remoto del
decodificador, el decodificador 13 envía un mensaje 51 al servidor
de control de acceso 16 y la unidad de cifrado 50. El mensaje
incluye información relacionada con el título de la pieza de música,
la identidad del dispositivo de registro 41 que se utilizará para
registrar los datos y la identidad del decodificador del cliente
13.
Como se describe anteriormente, el ECM que
contiene la palabra de control necesaria para decodificar la
información de audio, es cifrada utilizando una clave asociada con
el título de la pieza de música. La unidad de cifrado 50 posee el
equivalente de la clave K_{t} necesario para descifrar el mensaje
ECM, así como la clave K_{i} asociada con la identidad del lector
de minidisco, y más particularmente, con el módulo de control de
acceso 42 que posee la clave de descifrado equivalente. La clave
K_{t} (y otros datos, si se desean) es cifrada con la clave
K_{i} y el mensaje EMM resultante 52 enviado al servidor 52 hasta
el decodificador 13.
La comunicación de identidad del decodificador 13
hasta el servidor 15 no es necesaria en el proceso de
cifrado/descifrado, pero puede utilizarse en la facturación eventual
al cliente de su compra de esta pieza de música.
El EMM y los datos que deben registrarse
(descargados por el decodificador desde la corriente difundida MPEG)
son enviados a través del bus 1394 al registrador de
minidisco/lector 41. Como se apreciará, el mensaje EMM, los datos
que deben registrarse y el ECM asociado son todos enviados en forma
cifrada o codificada sobre el bus 40 y son ilegibles para cualquier
tercera parte que no posea las claves K_{t}, K_{i}.
Los datos transmitidos al lector de minidisco 41
son combinados después de esto en 47 y registrados sobre el disco 43
en la forma mostrada en la figura 4. En particular, cada registro
comprende una cabecera 60 que contiene información general con
respecto al registro, una sección EMM 61 que contiene el EMM, y una
o más secciones 62 que contienen los segmentos de datos de audio
codificados cada uno con el EMM asociado que contiene la palabra de
control necesaria para decodificar los datos.
Como se menciona anteriormente en esta forma de
realización, la pieza de música que debe registrarse es transmitida
continuamente en un ciclo de transmisión. Con el fin de permitir
que el decodificador 13 inicie la descarga de la pieza en cualquier
momento, una vez que ha sido seleccionada por el usuario, el
dispositivo de minidisco 41 puede suministrarse adicionalmente con
una memoria del tipo intermedia 46. Los segmentos individuales que
forman la pieza de música pueden descargarse en cualquier orden (por
ejemplo, comenzando en la parte media de la pieza) y después de
esto, dispuestos de nuevo en el orden correcto que debe registrase
sobre el disco 43 junto con el mensaje EMM como se muestra en la
figura 4.
Cuando se reproduce el registro, el módulo de
control de acceso descifrará el EMM, utilizando su equivalente de la
clave Kl, y se obtiene, por tanto, el equivalente de la clave Kt
asociado con el cifrado de los ECM. Cada ECM es descifrado entonces
con la clave equivalente Kt para obtener la palabra de control
necesaria para decodificar el segmento de datos de audio. Los
algoritmos utilizados para generar las claves Kt, Kl y sus
equivalentes pueden corresponder con cualquier algoritmo de simetría
conocido, tal como, por ejemplo, DES. Alternativamente, pueden
utilizarse en muchos casos, las parejas de claves públicas/privadas,
tal y como se conocen a partir del algoritmo RSA.
Como se ha mencionado anteriormente, a la vista
del porcentaje de datos relativamente bajo asociado con la
información audio, todas estas operaciones incluyendo el propio
descifrado, pueden llevarse a cabo con un solo chip.
Alternativamente, cierta parte del proceso puede llevarse a cabo de
forma separada. Por ejemplo, el módulo de control de acceso puede
suministrar simplemente una corriente de palabra de control
descifrada, en asociación con los datos de audio codificados hasta
una unidad de decodificador separada.
El uso de la palabra de control adaptada para
cambiar cada 10-15 segundos es un concepto conocido
desde el campo de difusiones de televisión. En el presente caso y
dado que la longitud media de una pieza de música codificada puede
ser solamente de 3-4 minutos, la estructura puede
ser simplificada, por ejemplo, para tener solamente una palabra de
control individual y ECM para cualquier pieza de música dada.
Es posible incluso imaginar una situación en la
que se prescinde del uso de un EMM y el servidor 15 envía en texto
claro la cable Kt necesaria para descifrar una pieza de música dada
en respuesta a una solicitud desde el decodificador. Por razones
obvias, la seguridad de un sistema de este tipo sería extremadamente
bajo, puesto que toda la información necesaria para descifrar una
pieza de música estaría presente en texto claro en la transmisión o
registrada en el disco 43, y una forma de realización de este tipo
detendría solamente el nivel de fraude más básico.
Como se describe, un EMM es solicitado por un
comando desde el decodificador 13 hasta el servidor 15 y la unidad
30 y retornados por el mismo canal de módem. Como se apreciará,
pueden utilizarse otros canales de comunicación. Por ejemplo, el
usuario puede ordenar un EMM a través del teléfono o Minitel, etc.,
y el EMM puede ser generado y enviado, por ejemplo, en el flujo PMEG
a través del enlace satélite.
La forma de realización de las figuras 3 y 4 se
basa en el principio de asociación de una clave K_{t} con un
conjunto de datos particular o pieza de música y la comunicación de
esta clave, por ejemplo, en un EMM generado en respuesta a la
solicitud. Las figuras 5 y 6 muestran una forma de realización
alternativa, utilizando de nuevo la transmisión cíclica de los datos
de audio, pero basado en el principio de suscripción junto con el
uso de un número de créditos predeterminados.
En esta forma de realización, la conexión entre
el decodificador 13 y el servidor 15 y la unidad 30 no se muestra
puesto que el lector de minidisco 41 recibe (después de la conexión
con el decodificador 13) un mensaje EMM transmitido regularmente que
contiene la clave de explotación Ke necesaria para decodificar estos
EMS mensuales (es decir, los ECM asociados con todas las piezas
transmitidas durante este mes) junto con un número de créditos. Si
no se utilizan, los créditos transmitidos con los EMM pueden
aplazarse de un mes al siguiente.
En las formas de realización alternativas, los
créditos pueden ser cargados en el decodificador o lector a través
de un módem, teléfono o conexión Minitel, o incluso directamente
utilizando un dispositivo basado en chip de "monedero
electrónico", tal como una tarjeta inteligente para recargar los
créditos.
Igualmente, aunque es deseable por razones de
seguridad tener una clave de explotación que cambia mensualmente Ke,
esto puede corresponder alternativamente a un valor fijo
predeterminado conocidos por todos lectores. En una forma de
realización de este tipo, no existirá necesidad de mensaje EMM
mensual.
En el caso de una clave de explotación mensual
variable, la clave K_{e} es cifrada con la clave K_{i} asociada
con un lector particular 41 para crear un EMM. Después de la
conexión al decodificador 13, el mensaje EMM para este mes y
asociado con el lector 41 es registrado sobre el disco 43 junto con
los mensajes ECM en relación con la pieza de música elegida y los
datos. Ver figura 6, donde el número 63 designa el mensaje EMM
registrado en esta forma de realización y 62 designa los datos y los
mensajes ECM asociados.
La transmisión de un EMM asignado a un lector
particular dependerá, por supuesto, del usuario que ha realizado las
etapas necesarias para comprar los derechos de descarga de datos
para registro. Esto puede gestionarse, por ejemplo, en un sistema de
suscripción del tipo descrito en relación con las figuras 1 y 2,
donde el sistema de control de acceso 15 gestiona la lista de
abonados o, más específicamente, una lista de decodificadores
diseñados para recibir ciertos programas de difusión.
Después de reproducir el registro, el módulo de
control de acceso 42 descifra el EMM utilizando su clave K_{i}
equivalente, obtiene la clave K_{e} asociada con el ECM para
registros en este mes y descifra, después, los mensajes ECM
individuales para obtener la palabra de control para decodificar
cada segmento.
Puesto que se concibe que serán enviando muchos
títulos o piezas de música durante un mes dado, y que el usuario
puede tener limitado los derechos para registrar todos los títulos,
puede ser necesario utilizar un sistema de crédito para supervisar
el número de registro que pueden realizarse y/o el número de veces
que puede reproducirse cada registro. Como se indica anteriormente,
esto puede tomar la forma de un número de créditos memorizados en el
lector y en descenso cada vez que el lector registra una pieza de
música que comprende los datos codificados, los ECM y el mensaje EMM
sobre un disco. Adicionalmente, o alternativamente, los créditos
pueden ser reducidos cada vez que se reproduce un registro.
Además de un sistema de crédito, pueden estar
previstos también ciertos medios para verificar que un lector tiene
los derechos para el acceso a un registro particular, puesto que los
todos los registros para este mes para este decodificador poseerán
la misma cabecera del EMM. Aunque la presencia de un lector de EMM
sobre el registro significaría normalmente que el lector ha pagado
por este registro, puede ser posible el fraude.
Por ejemplo, puede ser ventajoso que un usuario
registre los datos codificados, ECM y EMM de una manera válida y de
pago, y después de esto, el registro "corta y pega" la cabecera
del EMM sobre todos los demás registros durante este mes, realizado
sin autorización y comprendiendo simplemente los datos codificados y
los mensajes ECM. Puesto que la clave de explotación es constante
durante este mes, la misma cabecera del EMM trabajará (al menos para
este lector) para todos los registros durante el mes. El problema
será exacerbado en el caso de una clave de explotación que no cambia
de forma constante.
Para solucionar este problema potencial, el
dispositivo 41 puede adaptarse para registrar en el módulo de
control de acceso 42 la información adicional con respecto a cada
registro individual que ha sido comprado, por ejemplo, los datos del
título o similar. Estos datos pueden estar contenidos en uno o más
ECM transmitidos con la pieza de música. Utilizando una memoria
EEPROM de 4000 bytes, el módulo de control de acceso 42 puede
almacenar información en relación con hasta 1000 registros, y
comparando un título en la lista con el título contenido en un ECM
sobre el registro, deciden después de la reproducción si se ha
validado el registro.
La información del precio para las piezas de
música o programa pueden incluirse igualmente en el ECM. De nuevo,
esta información puede utilizarse por el módulo de control de acceso
42 para gestionar el número de registros que pueden realizarse por
un usuario dado. Alternativamente o de forma adicional, el sistema
de crédito puede funcionar después de reproducir un registro.
Aunque la forma de realización de las figuras 5 y
6 evita la necesidad de generar en tiempo real un EMM específico en
respuesta a una solicitud del usuario, los requerimientos de espacio
de memoria del módulo de control de acceso 42 pueden incrementarse
en gran medida si se memorizan las listas detalladas de los
registros comprados en el lector. En una realización alternativa,
esta información podría memorizarse y gestionarse dentro del
decodificador 13. Si es así, pueden utilizarse los dos conjuntos de
claves; uno para cifrar/descifrarlas transmisiones de EMM desde el
transmisor 6 al decodificador 13, y otro para el
re-cifrado de mensajes EMM para posterior
encaminamiento y descifrado por el dispositivo de registrado 41.
Haciendo referencia ahora a las figuras 7 y 8, se
describirá a continuación una forma de realización más simple de la
presente invención. En esta forma de realización, un usuario que
desea descargar y registrar una pieza de música envía una solicitud
incluyendo el lector del disco ID, el título de la pieza de música y
el decodificador ID a un servidor 15. Esta solicitud puede
realizarse, por ejemplo, a través del módem del decodificador 23.
Igualmente, puede enviarse una solicitud utilizando un teléfono 48 o
minitel 49.
A diferencia de las formas de realización
previas, la pieza de música no es difundida cíclicamente sino que,
en su lugar, es difundida solamente en respuesta a una instrucción
desde el servidor 15 al transmisor 6. El transmisor codifica los
datos antes de la transmisión con una palabra de control de cambio y
cifra cada palabra de control (y otros datos, si se desea) con una
clave Kl asociada con el lector ID o, más específicamente, el módulo
de control de acceso 42, para preparar un ECM específico del
usuario. Como anteriormente, el decodificador ID es utilizado
simplemente para el fin de facturación del usuario.
En esta forma de realización, la información que
debe registrarse en el disco 43 es reducida considerablemente, como
se muestra en la figura 8, y comprende simplemente una cabecera 60 y
una serie de ECM 64. Después de la lectura de un registro, el módulo
de control de acceso 42 utiliza su equivalente de la clave Kl para
decodificar cada ECM y obtener la palabra de control necesaria para
decodificar cada segmento de datos asociados con el ECM.
Claims (10)
1. Sistema para la transmisión y registro de
datos digitales que comprende medios de transmisión (2, 15, 16)
adaptados para preparar y transmitir al menos una palabra de control
cifrada con una primera clave junto con datos digitales codificados
con esta palabra de control, caracterizado porque comprende
adicionalmente un dispositivo de registro digital (41) adaptado para
recibir y registrar en un soporte digital (43) los datos digitales
codificados transmitidos junto con la palabra de control cifrada,
incluyendo adicionalmente el dispositivo de registro digital una
unidad de control de acceso (42) adaptada para descifrar la palabra
de control y, después de ello, decodificar los datos digitales
durante la reproducción.
2. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en
el que la unidad de control de acceso es incorporada en un módulo
discreto para insertar en el dispositivo de registro y permitir el
descifrado y decodificación de los datos registrados después de la
reproducción.
3. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1 ó
2, que comprende adicionalmente un receptor/decodificador separado
(13) adaptado para recibir los datos digitales transmitidos y
palabra de código cifrada y comunicar esta información al
dispositivo de registro para posterior registro.
4. Sistema de acuerdo con cualquier
reivindicación precedente, en el que los medios de transmisión están
adaptados para transmitir de manera repetitiva los datos digitales
codificados y la palabra de código cifrada.
5. Sistema de acuerdo con cualquier
reivindicación precedente, en el que la palabra de control para los
datos es cifrada con una primera clave (K_{t}) asociada con la
identidad de los datos a transmitir.
6. Sistema de acuerdo con la reivindicación 5, en
la que la primera clave es cifrada con una segunda clave (K_{i})
antes de la comunicación con la unidad de control de acceso
(42).
7. Sistema de acuerdo con la reivindicación 5 ó
6, que comprende adicionalmente un aparato de cifrado de claves (60)
adaptado para cifrar la primera clave equivalente (K_{t}) por una
segunda clave (K_{i}) antes de la comunicación con el dispositivo
de registro, poseyendo la unidad de control de acceso (42) un
equivalente a la segunda clave para permitir el descifrado de la
primera clave y, después de ello, el descifrado de la palabra de
control y posterior decodificación de los datos transmitidos.
8. Sistema de acuerdo con la reivindicación 7,
que comprende adicionalmente una unidad de receptor/decodificador
(B) adaptada para solicitar una primera clave desde el aparato de
cifrado de claves, comunicando después el aparato de cifrado de
claves la primera clave cifrada al receptor/decodificador para
posterior comunicación con el dispositivo de registro y el modulo de
control de acceso.
9. Sistema de acuerdo con cualquier
reivindicación precedente, comprendiendo el módulo de control de
acceso una unidad de crédito para controlar el número de registros
realizados por el registrador.
10. Método de transmisión y registro de datos
digitales en el que unos medios de transmisión preparan y trasmiten
datos digitales junto con al menos una palabra de control, siendo
registrados en un soporte digital (43) conjuntamente los datos
codificados transmitidos y la palabra de control cifrada mediante un
dispositivo de registro digital (41), comprendiendo el dispositivo
de registro digital (41) medios de control de acceso (42) que actúan
para descifrar la palabra de control y decodificar después los datos
digitales durante la reproducción.
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