ES2262210T3 - Sistema para la transmision segura de señales de datos. - Google Patents
Sistema para la transmision segura de señales de datos.Info
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Abstract
Sistema para la transmisión segura de señales de datos, que comprende medios (IE) para encriptar las señales de datos utilizando una primera clave (CW), medios para transmitir las señales de datos encriptadas a unos abonados, medios (ID) para desencriptar las señales de datos encriptadas en cada uno de los abonados utilizando la primera clave (CW), medios (2E) para encriptar la primera clave utilizando una segunda clave (P+D), siendo dicha segunda clave distinta para cada grupo de abonados que tienen un interés común en un tipo de programas, medios para transmitir la primera clave encriptada (CW¿) a todos los abonados, medios (2D) para desencriptar la primera clave encriptada (CW¿) en cada uno de los abonados utilizando la segunda clave (P+D).
Description
Sistema para la transmisión segura de señales de
datos.
La invención se refiere a un sistema para la
transmisión segura de señales de datos, que comprende medios para
encriptar las señales de datos utilizando una primera clave, medios
para transmitir las señales de datos encriptadas a los abonados,
medios para desencriptar las señales de datos encriptadas en cada
uno de los abonados utilizando la primera clave, medios para
encriptar la primera clave utilizando una segunda clave, siendo
distinta dicha segunda clave para cada grupo de abonados que tienen
un interés común en un tipo de programas, medios para transmitir la
primera clave encriptada a todos los abonados, medios para
desencriptar la primera clave encriptada en cada uno de los abonados
utilizando la segunda clave.
Un sistema de este tipo se puede utilizar, por
ejemplo, en un sistema de televisión de pago. Se da a conocer un
sistema de este tipo en el documento
US-A-4.531.020. Por razones de
seguridad, se desearía cambiar rápidamente la segunda clave. Sin
embargo, en el sistema conocido, esto requeriría la distribución de
una gran cantidad de datos a los abonados del sistema. La
distribución de una gran cantidad de datos para cambiar las claves
reduce la disponibilidad de ancho de banda para la transmisión de
señales de programa y similares. Por lo tanto, se cambia la segunda
clave con una frecuencia muy baja, cada mes o incluso menos.
El documento
EP-A1-0 822 720 da a conocer un
sistema de acceso condicional que hace posible que un proveedor de
servicios proporcione sus servicios únicamente a usuarios que han
adquirido unas autorizaciones para estos servicios. Estos servicios
suministrados por un proveedor de servicios consisten en un elemento
aleatorizado mediante palabras de control. Para mantener estas
palabras de control en secreto, éstas se suministran en mensajes
después de ser encriptadas mediante un algoritmo de encriptación con
clave K. Un mismo mensaje contiene la misma palabra de control
encriptada varias veces, dependiendo cada encriptación de la palabra
de control de una clave de encriptación (K_{i}) distinta. Una
tarjeta de usuario que funciona con un mensaje contiene un circuito
para desencriptar las palabras de control encriptadas. El circuito
de desencriptación de palabras de control contiene la clave de
encriptación K_{kj} y el índice I(K_{kj}). El índice de
clave hace posible reconocer la palabra de control encriptada entre
un conjunto de palabras de control encriptadas. Cuando el pirateo se
hace excesivo, el proveedor de servicios distribuye nuevas tarjetas
de usuario. El circuito de desencriptación de las palabras de
control de las nuevas tarjetas de usuario contiene por lo tanto una
nueva clave de encriptación así como un nuevo índice de clave de
encriptación.
Un objetivo de la presente invención es disponer
un sistema del tipo mencionado anteriormente, en el que se puede
cambiar la segunda clave de forma relativamente rápida sin requerir
la distribución de una gran cantidad de datos.
De acuerdo con la invención, el sistema del tipo
mencionado anteriormente se caracteriza porque dicha segunda clave
es una combinación de una clave común para todos los abonados y una
clave diferencial que es única por tipo de programa, en el que se
han dispuesto unos medios para encriptar la clave común y para
transmitir la clave común encriptada a todos los abonados y unos
medios para desencriptar la clave común encriptada en cada uno de
los abonados.
De esta manera, se puede cambiar la segunda
clave de forma muy rápida mediante el cambio de la clave común que
es común para todos los abonados, de manera que sólo se necesita
distribuir una clave para todo el sistema.
Preferentemente, el sistema comprende medios
para cambiar la clave común con una frecuencia relativamente
elevada.
El sistema de la invención presenta además la
ventaja de que se puede utilizar una jerarquía de claves distinta
para las autorizaciones y la seguridad, respectivamente. En el nivel
de autorización, la segunda clave es distinta para cada grupo de
abonados que tienen un interés común en un tipo específico de
programas, tales como deportes, películas, etc. La diferencia en las
segundas claves se obtiene disponiendo distintas claves
diferenciales para cada tipo de programa o programa individual, etc.
Sin embargo, la estructura de seguridad se puede estructurar para
eliminar las tarjetas inteligentes pirata tan pronto como sea
posible. De acuerdo con la invención, dichos medios para encriptar y
desencriptar la clave común, respectivamente, incluyen una cadena de
medios para encriptar y desencriptar, respectivamente, funcionando
cada uno de los sucesivos medios para encriptar y desencriptar de
una forma común para un número menor de abonados.
De esta manera, se puede determinar el grupo que
incluye la tarjeta inteligente pirata de forma relativamente
fácil.
La invención dispone adicionalmente un sistema
para desencriptar señales de datos encriptadas en un sistema de
transmisión con un número de abonados, que comprende medios para
desencriptar las señales de datos encriptadas utilizando una primera
clave, medios para desencriptar la primera clave encriptada en cada
uno de los abonados utilizando una segunda clave, siendo distinta
dicha segunda clave para cada grupo de abonados que tienen un
interés común en un tipo de programa, caracterizado porque dicha
segunda clave es una combinación de una clave común para todos los
abonados y una clave diferencial que es unívoca según el tipo de
programa, en el que se han dispuesto unos medios para desencriptar
la clave común encriptada en cada uno de los abonados.
Se explicará la invención adicionalmente en
relación a los dibujos en los cuales se representan de forma muy
esquemática dos realizaciones del sistema de acuerdo con la
invención.
La figura 1 representa un diagrama de una
primera realización de un sistema para la transmisión de señales de
datos de acuerdo con la invención.
La figura 2 representa un diagrama de una
segunda realización de un sistema para desencriptar unas señales de
datos encriptadas en una segunda realización del sistema de
transmisión de la invención.
Se observará que en la memoria y en los dibujos
se utilizan numerales de referencia con un carácter (E) o (D)
añadido para indicar el lado de encriptación y de desencriptación,
respectivamente. Además se utiliza (P') para indicar la versión
encriptada de (P), por ejemplo.
Haciendo referencia a la figura 1, se representa
de forma muy esquemática un sistema para la transmisión segura de
señales de datos. Los datos que se deben transmitir pueden ser una
señal de programa de televisión o cualquier otra señal de datos. Se
suministran los datos a un primer dispositivo encriptador o de
encriptación (1E) mediante la emisión de unas señales de datos
encriptadas que han sido encriptadas utilizando una primera clave o
palabra de control (CW). Las señales de datos encriptadas son
transmitidas a todos los abonados del sistema de una forma que no
se ha representado adicionalmente. Se puede realizar la transmisión
a través de satélite, antena, cable o de cualquier forma adecuada.
Se encripta la palabra de control (CW) en un segundo encriptador
(2E) que utiliza una segunda clave (P+D), y asimismo se transmite
la palabra de control encriptada (CW'). La segunda clave (P+D) es
distinta para cada grupo de abonados que tienen un interés común en
un tipo de programas, tales como, por ejemplo, programas de
deportes, películas, entretenimiento y similares. Esto significa
que, para cada programa distinto o, por ejemplo, para cada película
distinta, se requiere una segunda clave distinta. Esta diferencia se
obtiene combinando una clave común (P) que es común para todos los
abonados del sistema y una clave diferencial (D) que es unívoca
según el tipo de programa. La clave común (P) y la clave diferencial
(D) se combinan en un dispositivo de combinación (3E) que recibe la
clave común (P) y una clave diferencial (D). La clave diferencial
(D) es asimismo encriptada en un encriptador (4E) que utiliza una
clave de grupo (G) común para un grupo de abonados de 256 abonados,
por ejemplo. Asimismo, se transmite la clave diferencial encriptada
(D').
La clave común (P) es encriptada asimismo en un
encriptador (5E) adicional que utiliza una clave (H) común para un
grupo de abonados sustancialmente mayor que el número de abonados
que tienen la misma clave de grupo (G). Los abonados que utilizan
la misma clave (H) pueden ser denominados un supergrupo. Asimismo,
se transmite la clave común encriptada (P').
En el lado del receptor, es decir, en cada
abonado, se recibe la primera clave encriptada (CW') y se
desencripta en un dispositivo desencriptador o de desencriptación
(2D) que utiliza la segunda clave (P+D) para obtener la primera
clave (CW) para desencriptar los datos encriptados en un
desencriptador (1D), de manera que el abonado puede ver el programa
o película o similar para el cual ha sido autorizado. La clave
diferencial (D') es desencriptada en un desencriptador (4D) que
utiliza la clave de grupo (G) para obtener la clave diferencial (D),
y esta clave diferencial es combinada con la clave común (P) en el
dispositivo de combinación (3D) para obtener la segunda clave (P+D).
Se obtiene la clave común (P) desencriptando la clave común
encriptada (P') en un desencriptador (5D) que utiliza la clave de
supergrupo (H).
Tal como se indica con una línea discontinua, se
puede ver el sistema como dividido en una sección de autorización
por debajo de la línea discontinua, que está estructurada para
gestionar las autorizaciones, es decir, para proporcionar
autorizaciones a los abonados para ver distintos tipos de programas,
películas y similares. En esta sección, se cambia la primera clave
(CW) rápidamente, por ejemplo cada 10 segundos. La clave diferencial
(D) se cambia con una frecuencia baja, por ejemplo, cada mes.
En la sección de seguridad, la clave común (P)
también se puede cambiar rápidamente, por ejemplo cada 10 segundos,
de manera que la segunda clave requerida para desencriptar la
primera clave (CW') es asimismo cambiada realmente con una
frecuencia relativamente elevada. De esta manera, se mejora la
seguridad del sistema sin la necesidad de distribuir una gran base
de datos del programa dependiente de las segundas claves a todos los
grupos de abonados.
Adicionalmente, la sección de seguridad puede
estar estructurada para eliminar las tarjetas pirata tan pronto como
sea posible. Esto significa que la clave de supergrupo (H) utilizada
para encriptar y desencriptar la clave común se puede obtener a
través de una cadena de dispositivos encriptadores y
desencriptadores (6E), (7E) y (6D), (7D), respectivamente, en la que
cada uno de los sucesivos dispositivos encriptador y desencriptador
funciona de una forma común para un número menor de abonados. Esto
significa que cada uno de los sucesivos medios para encriptar y
desencriptar funciona de una forma común para un número menor de
abonados. En la realización representada, la clave de supergrupo
(H) es encriptada y desencriptada, correspondientemente por unos
dispositivos encriptadores y desencriptadores que utilizan la clave
de grupo (G) común para un grupo de 256 abonados. Esta clave de
grupo (G) es encriptada y desencriptada, correspondientemente por
los dispositivos encriptadores y desencriptadores (7E), (7D)
utilizando una clave de tarjeta (Xi). Se observa que la cadena de
dispositivos encriptadores y desencriptadores puede incluir más o
menos niveles, dependiendo, por ejemplo, de las dimensiones totales
del sistema.
Si se encuentra una tarjeta pirata, se puede
determinar rápidamente en qué grupo de 256 abonados está ubicada la
clave de tarjeta (Xi). Cambiando esta clave de grupo (G), las
tarjetas pirata pueden quedar inoperantes.
En el sistema descrito anteriormente, se pueden
utilizar tarjetas inteligentes dotadas de una memoria dividida en
sectores para ser utilizadas por distintos proveedores de servicios.
En tal caso, cada proveedor de servicios funciona con su propia
estructura de seguridad y de autorización. La figura 2 representa el
lado del receptor de un abonado en una realización distinta del
sistema de la invención, en la que, cuando se utilizan tarjetas
inteligentes con varios sectores, cada proveedor de servicios puede
utilizar su propia estructura de autorización utilizando las claves
de grupo (G), las segundas claves que combinan con una clave común
(P) y unas claves diferenciales (D), y unas primeras claves (CW).
Aparte de esta estructura de autorización, existe una estructura de
seguridad común para todos los sectores que utiliza la misma
jerarquía de claves tal como se representa en la figura 1, en la
que, sin embargo, se utiliza una clave de grupo (GS) separada para
localizar las tarjetas pirata si se encuentra una tarjeta
pirata.
En los dibujos se indican mediante un bloque (8)
unos medios para proporcionar y cambiar las claves primera y
diferencial (CW) y (D), y mediante un bloque (9) se indican unos
medios para proporcionar y cambiar las claves (P), (H), (G) y (Xi).
En la práctica, se pueden generar y cambiar las claves de cualquier
forma adecuada. Adicionalmente, las claves en el lado del abonado
estarán generalmente almacenadas en una memoria. Excepto la parte
descrita anteriormente, el abonado puede utilizar un módulo de
acceso condicional y un decodificador conocidos en sí mismos.
Se observa que, en los sistemas descritos
anteriormente, se aplican, en todos los niveles, unos algoritmos de
encriptación y desencriptación que utilizan claves. Sin embargo, en
relación a, por lo menos, la encriptación y desencriptación de la
clave diferencial (D) y de la clave (H) y al algoritmo utilizado en
los dispositivos (7E), (7D), es posible asimismo utilizar una
algoritmo de encriptación y un algoritmo de desencriptación que no
utiliza una clave. En un sistema de este tipo, se necesita cambiar
el algoritmo en sí mismo en el caso de que, por razones de
seguridad, el operario desee utilizar un algoritmo distinto.
Por lo tanto, se apreciará que, en los sistemas
descritos anteriormente, se puede utilizar cualquier algoritmo de
encriptación y desencriptación adecuado, tanto si está o no basado
en claves. La invención no se limita al uso de un algoritmo
específico. Adicionalmente, la desencriptación puede incluir
cualquier algoritmo de autenticación adecuado. La función de
combinación utilizada para combinar las claves (P) y (D) para
obtener la segunda clave (P+D) puede ser asimismo cualquier función
adecuada y no se limita tan sólo a la suma de (P) y (D).
Adicionalmente, se apreciará que los dispositivos encriptadores y
desencriptadores pueden estar implementados de cualquier forma
adecuada, por ejemplo, utilizando un microprocesador y un software
adecuado. Por lo tanto, los términos específicos "dispositivo,
encriptador, desencriptador, medios para encriptar y medios para
desencriptar" tal como se han utilizado en la memoria y en las
reivindicaciones no deberían ser considerados como limitativos a
dispositivos físicos. Por el contrario, será evidente para los
técnicos en la materia que las funciones de encriptación y
desencriptación se pueden realizar de formas distintas, tanto en
software como el hardware.
La invención no se limita a las realizaciones
descritas anteriormente que pueden variar en un número de formas
dentro del alcance de las reivindicaciones.
Claims (8)
1. Sistema para la transmisión segura de señales
de datos, que comprende medios (IE) para encriptar las señales de
datos utilizando una primera clave (CW), medios para transmitir las
señales de datos encriptadas a unos abonados, medios (ID) para
desencriptar las señales de datos encriptadas en cada uno de los
abonados utilizando la primera clave (CW), medios (2E) para
encriptar la primera clave utilizando una segunda clave (P+D),
siendo dicha segunda clave distinta para cada grupo de abonados que
tienen un interés común en un tipo de programas, medios para
transmitir la primera clave encriptada (CW') a todos los abonados,
medios (2D) para desencriptar la primera clave encriptada (CW') en
cada uno de los abonados utilizando la segunda clave (P+D),
caracterizado porque dicha segunda clave
es una combinación de una clave (P) común para todos los abonados y
una clave diferencial (D) que es unívoca según el tipo de programa,
en el que se han dispuesto medios (5E, 6E, 7E) para encriptar la
clave común (P) y para transmitir la clave común encriptada (P') a
todos los abonados, y medios (5D, 6D, 7D) para desencriptar la clave
común encriptada (P'), así como un dispositivo de combinación (3D)
para combinar una clave diferencial (D) y la clave común encriptada
(P') para obtener la segunda clave (P+D) en cada uno de los
abonados.
2. Sistema, según la reivindicación 1, que
comprende medios para cambiar la clave común (P) a una frecuencia
relativamente elevada.
3. Sistema, según la reivindicación 1 ó 2, que
comprende medios para cambiar la clave diferencial (D) con una
frecuencia relativamente baja, medios (4E) para encriptar la clave
diferencial, medios para transmitir la clave encriptada (D') y
medios (4D) para desencriptar la clave diferencial encriptada (D')
en cada uno de los abonados.
4. Sistema, según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que dichos medios
(5E-7E; 5D-7D) para encriptar y
desencriptar la clave común, respectivamente, incluyen una cadena de
medios para encriptar y desencriptar, respectivamente, operando cada
uno de los sucesivos medios para encriptar y desencriptar de una
forma común para un número inferior de abonados.
5. Sistema, según la reivindicación 4, en el que
una serie de medios para encriptar y desencriptar de la cadena
utiliza una clave común para un número inferior de abonados, en el
que los primeros medios para encriptar y desencriptar (7E; 7D) de la
cadena, respectivamente, utilizan una clave de tarjeta (Xi) para
encriptar y desencriptar, respectivamente, una clave básica de grupo
(G, Gs).
6. Sistema, según la reivindicación 3 y 5, en el
que se utiliza dicha clave básica de grupo (G) como una tercera
clave por parte de dichos medios para encriptar y desencriptar para
la clave diferencial (D), respectivamente.
7. Sistema para desencriptar señales de datos en
un sistema de transmisión con un número de abonados, que comprende
medios (ID) para desencriptar las señales de datos encriptadas
utilizando una primera clave (CW), medios (2D) para desencriptar la
primera clave encriptada (CW') en cada uno de los abonados
utilizando una segunda clave (P+D), siendo dicha segunda clave
distinta para cada grupo de abonados que tienen un interés común en
un tipo de programas, caracterizado porque dicha segunda
clave (P+D) es una combinación de una clave (P) común para todos los
abonados y una clave diferencial (D) que es única por cada tipo de
programa, en el que se han dispuesto medios (5D, 6D, 7D) para
desencriptar la clave común encriptada (P'), así como un dispositivo
de combinación (3D) para combinar una clave diferencial (D) y la
clave común desencriptada (P) para obtener la segunda clave (P+D),
en cada uno de los abonados.
8. Sistema, según la reivindicación 7, en el que
dichos medios (5D, 6D, 7D) para desencriptar la clave común incluyen
una cadena de medios para desencriptar, utilizando cada uno de los
sucesivos medios para desencriptar una clave común para un número de
abonados inferior, en el que los primeros medios para desencriptar
(7D) de la cadena utilizan una clave de tarjeta (Xi) para
desencriptar una clave de grupo.
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