ES2316826T3 - Aseguramiento del acceso a contenidos multimedia mediante medicion de distancia autenticada. - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para determinar si va a accederse a datos multimedia almacenados en un primer dispositivo (201, 301) de comunicación por un segundo dispositivo (203, 303) de comunicación, comprendiendo el procedimiento la etapa de realizar (209) medición de distancia entre el primer dispositivo de comunicación y el segundo dispositivo de comunicación, caracterizado porque los dispositivos de comunicación primero y segundo comparten un secreto común que se usa al realizar la medición de distancia y que se ha compartido antes de realizar la medición de distancia mediante las etapas de - realizar (205) una comprobación de autenticación del primer dispositivo de comunicación sobre el segundo dispositivo de comunicación, comprobando si dicho segundo dispositivo de comunicación cumple con un conjunto de reglas de conformidad predefinidas, - si el segundo dispositivo de comunicación cumple, compartir (207) dicho secreto común con el segundo dispositivo de comunicación; comprendiendo además el procedimiento la etapa de - usar (211) el secreto común después de una comprobación de autenticación satisfactoria y medición de distancia en la generación de un canal autenticado seguro sobre el que los datos multimedia se transmiten desde el primer dispositivo de comunicación al segundo dispositivo de comunicación.

Description

Aseguramiento del acceso a contenidos multimedia mediante medición de distancia autenticada.
La invención se refiere a protección de contenido y al uso de mediciones de distancia autenticada para realizar una transferencia segura de contenido dentro de una distancia limitada.
Los medios digitales se han convertido en portadores populares de diversos tipos de información de datos. El software informático y la información de audio, por ejemplo, están ampliamente disponibles sobre discos ópticos compactos (CD) y recientemente también DVD ha aumentado su cuota de distribución. El CD y el DVD utilizan una norma común para la grabación digital de datos, software, imágenes, y audio. Medios adicionales, tales como discos grabables, memoria de estado sólido, y similares, están consiguiendo mejoras considerables en el mercado de software y distribución de datos.
La calidad sustancialmente superior del formato digital cuando se le compara con el formato analógico hace que el primero sea sustancialmente más propenso a copia no autorizada y piratería, además un formato digital es tanto más fácil como más rápido de copiar. La copia de un flujo de datos digital, ya sea comprimida, descomprimida, encriptada o no encriptada, normalmente no lleva a ninguna pérdida apreciable de calidad en los datos. Esencialmente, la copia digital no está, de este modo, limitada en términos de copia multigeneración. Por otro lado los datos analógicos, con su pérdida de relación de señal a ruido con cada copia consecutiva, están limitados por naturaleza en términos de copia multigeneración y masiva.
La irrupción de la reciente popularidad en el formato digital ha dado lugar también a una gran cantidad de sistemas y procedimientos de protección de copias y DRM. Estos sistemas y procedimientos usan tecnologías tales como encriptación, marcado de agua y descripciones de derechos (por ejemplo reglas para acceder y copiar datos).
Una forma de proteger el contenido en la forma de datos digitales es garantizar que el contenido se transferirá entre dispositivos sólo si
-
el dispositivo de recepción se ha autenticado como que es un dispositivo que cumple,
-
si el usuario del contenido tiene el derecho de transferir (mover, copiar) ese contenido a otro dispositivo.
Si se permite la transferencia del contenido, ésta se realizará normalmente de forma encriptada para garantizar que no puede capturarse el contenido de forma ilegal en un formato útil.
La tecnología para realizar la autenticación de dispositivos y transferencia de contenido encriptado está disponible y se denomina canal autenticado seguro (SAC, secure authenticated channel). Aunque podría permitirse realizar copias de contenido sobre un SAC, la industria de contenidos es muy optimista acerca de la distribución de contenidos a través de Internet. Esto da como resultado discrepancias de la industria de contenidos acerca transferir contenido sobre interfaces que se correspondan bien con Internet, por ejemplo Ethernet.
Además, debería ser posible para un usuario que visita a su vecino ver una película, que le pertenece, en la gran pantalla de televisión del vecino. Normalmente, el propietario del contenido rechazará esto, pero podría hacerse aceptable si pudiera probarse que un titular de licencia de esa película (o un dispositivo que pertenece al titular de licencia) está próximo a esa pantalla de televisión.
Es por lo tanto de interés poder incluir una medición de distancia autenticada al decidir si debería copiarse o accederse al contenido mediante otros dispositivos.
En el artículo de Stefan Brands y David Chaum, "Distance-Bounding protocols", Eurocrypt '93 (1993), páginas 344-359, se describen integración de protocolos de limitación de distancia con esquemas de identificación de claves públicas. En este caso se describe una medición de distancia basándose en medición de tiempo usando bits de interrogación y respuesta y con el uso de un protocolo de compromiso. Esto no permite la verificación de cumplimiento de dispositivos autenticados y no es eficaz cuando dos dispositivos deben autenticarse también entre sí.
El documento US5126746 da a conocer un sistema para estimación de distancia segura entre un lector y una etiqueta, en el que la distancia entre los dos se determina a partir del tiempo entre una señal desde el lector a la etiqueta y una respuesta devuelta por la etiqueta. La etiqueta espera durante un período de tiempo variable antes de devolver la respuesta, período que depende de una encriptación de un número aleatorio enviado por la etiqueta que usa una clave que sólo conocen el lector y la etiqueta.
El documento WO 01/93434 da a conocer un procedimiento y dispositivo para posibilitar y bloquear el intercambio de datos entre un dispositivo local y uno remoto basándose en una distancia del dispositivo remoto relativo al dispositivo local.
El documento WO 97/39553 da a conocer un sistema de autenticación inalámbrico para controlar un estado de operación de un nodo tal como un ordenador basándose en la proximidad de un usuario autorizado que porta un testigo al nodo. El nodo envía una interrogación al testigo, que debe devolver una respuesta correcta dentro de un tiempo predeterminado. Si la respuesta llega demasiado tarde o es incorrecta, se deniega el acceso al nodo. En una realización el testigo encripta la interrogación con una clave secreta almacenada en una memoria local.
Es un objeto de la invención obtener una solución al problema de realizar una transferencia segura de contenido dentro de una distancia limitada.
Esto se obtiene mediante un procedimiento según la reivindicación 1 y mediante un dispositivo según la reivindicación 8.
Debido a que el secreto común se está usando para realizar la medición de distancia, puede garantizarse que al medir la distancia desde el primer dispositivo de comunicación al segundo dispositivo de comunicación, esta distancia que está midiéndose es la distancia entre los dispositivos adecuados.
Realizando una comprobación de autenticación del primer dispositivo de comunicación sobre el segundo dispositivo de comunicación y compartiendo el secreto con el segundo dispositivo, si el segundo dispositivo de comunicación cumple, la invención garantiza que sólo pueden recibir el secreto dispositivos que cumplen con las reglas de conformidad. Además el secreto compartido se usa después para generar un canal SAC entre los dos dispositivos. El secreto podría compartirse usando por ejemplo mecanismos de transporte de claves según se describe en la norma ISO 11770-3.
De forma alternativa, podría usarse un protocolo de acuerdo de claves, que se describe también por ejemplo en la norma ISO 11770-3.
El procedimiento combina un protocolo de medición de distancia con un protocolo de autenticación. Esto posibilita la verificación de cumplimiento de dispositivos autenticados y es eficaz, debido a que de todas formas se necesita un canal seguro para posibilitar la comunicación segura entre dispositivos y un dispositivo puede verificarse primero con respecto a cumplimiento antes de que se ejecute una medición de distancia.
En una realización específica, la medición de distancia autenticada se realiza según las siguientes etapas,
-
transmitir una primera señal desde el primer dispositivo de comunicación al segundo dispositivo de comunicación en un primer tiempo t1, estando adaptado dicho segundo dispositivo de comunicación para recibir dicha primera señal, generar una segunda señal modificando la primera señal recibida según el secreto común y transmitir la segunda señal al primer dispositivo,
-
recibir la segunda señal en un segundo tiempo t2,
-
comprobar si la segunda señal se ha modificado según el secreto común,
-
determinar la distancia entre los dispositivos de comunicación primero y segundo según una diferencia de tiempo entre t1 y t2.
Al medir una distancia midiendo la diferencia de tiempo entre transmitir y recibir una señal y usar un secreto, compartido entre los dispositivos de comunicación primero y segundo, para determinar si la señal devuelta originada realmente desde el segundo dispositivo de comunicación, la distancia se mide de una forma autenticada segura garantizando que no se medirá la distancia a un tercer dispositivo de comunicación (que no conoce el secreto). Usar el secreto compartido para modificar la señal es una forma simple de realizar una medición de distancia autenticada
segura.
En una realización específica la primera señal es una señal de espectro ensanchado. De ese modo se obtiene una alta resolución y es posible hacer frente a condiciones de mala transmisión (por ejemplo entornos inalámbricos con muchas reflexiones).
En otra realización la etapa de comprobar si la segunda señal se ha modificado según el secreto común se realiza mediante las etapas de,
-
generar una tercera señal modificando la primera señal según el secreto común,
-
comparar la tercera señal con la segunda señal recibida.
Este procedimiento es una forma fácil y simple de realizar la comprobación, pero requiere que tanto el primer dispositivo de comunicación como el segundo dispositivo de comunicación conozcan cómo se está modificando la primera señal usando el secreto común.
En una realización específica la primera señal y el secreto común son palabras de bits y la segunda señal comprende información que se genera realizando una operación X-OR entre las palabras de bits. De ese modo, es una operación muy simple que ha de realizarse, dando como resultado la demanda de pocos recursos por parte de tanto el primer dispositivo de comunicación como el segundo dispositivo de comunicación cuando se realiza la operación.
En otra realización la comprobación de autenticación comprende además comprobar si la identificación del segundo dispositivo cumple con una identificación esperada. De ese modo, se garantiza que el segundo dispositivo es realmente el dispositivo que debería ser. La identidad podría obtenerse comprobando un certificado almacenado en el segundo dispositivo.
A continuación se describirán realizaciones preferidas de la invención con referencia a las figuras, en las que
la figura 1 ilustra la medición de distancia autenticada que se está usando para protección de contenido,
la figura 2 es un diagrama de flujo que ilustra el procedimiento de realizar una medición de distancia autenticada,
la figura 3 ilustra en más detalle la etapa de realizar la medición de distancia autenticada mostrada en la figura 2,
la figura 4 ilustra un dispositivo de comunicación para realizar la medición de distancia autenticada.
La figura 1 ilustra una realización en la que se está usando medición de distancia autenticada para protección de contenido. En el centro del círculo 101 se coloca un ordenador 103. El ordenador comprende contenido, tal como contenido multimedia que es vídeo o audio, almacenado en por ejemplo un disco duro, DVD o un CD. El contenido pertenece al propietario del ordenador y por lo tanto se autoriza al ordenador a acceder y presentar el contenido multimedia para el usuario. Cuando el usuario desea hacer una copia legal del contenido a otro dispositivo a través de por ejemplo un SAC, se mide la distancia entre el otro dispositivo y el ordenador 103 y sólo se permite a los dispositivos dentro de una distancia predefinida ilustrada mediante los dispositivos 105, 107, 109, 111, 113 dentro del círculo 101 recibir el contenido. En cambio, no se permite a los dispositivos 115, 117, 119 que presentan una distancia al ordenador 101 que es superior a la distancia predefinida recibir el contenido.
En el ejemplo un dispositivo es un ordenador, pero podría por ejemplo ser también una unidad de DVD, una unidad de CD o un vídeo, siempre que el dispositivo comprenda un dispositivo de comunicación para realizar la medición de distancia.
En un ejemplo específico podría no tener que medirse la distancia entre el ordenador, en el que se almacenan los datos, y el otro dispositivo, podría ser también un tercer dispositivo por ejemplo un dispositivo que es particular del propietario del contenido que está dentro de la distancia predefinida.
En la figura 2 un diagrama de flujo ilustra la idea general de realizar una medición de distancia autenticada entre dos dispositivos, 201 y 203, cada uno comprendiendo dispositivos de comunicación para realizar la medición de distancia autenticada. En el ejemplo el primer dispositivo 201 comprende contenido que ha solicitado el segundo dispositivo 203. Entonces, la medición de distancia autenticada es como sigue. En 205 el primer dispositivo 201 autentica al segundo dispositivo 203; esto podría comprender las etapas de comprobar si el segundo dispositivo 203 es un dispositivo que cumple y podría también comprender la etapa de comprobar si el segundo dispositivo 203 realmente es el dispositivo identificado con el primer dispositivo 201. Entonces en 207, el primer dispositivo 201 intercambia un secreto con el segundo dispositivo 203, que por ejemplo podría realizarse transmitiendo una palabra de bits generada de forma aleatoria a 203. El secreto debería compartirse de forma segura, por ejemplo según algún protocolo de gestión de claves según se describe en por ejemplo la norma ISO 11770.
Entonces en 209, una señal para medición de distancia se transmite al segundo dispositivo 203; el segundo dispositivo modifica la señal recibida según el secreto y retransmite la señal modificada de vuelta al primer dispositivo. El primer dispositivo 201 mide el tiempo de ida y vuelta entre la señal saliente y la señal que es devuelta y comprueba si la señal devuelta se modificó según el secreto intercambiado. La modificación de la señal devuelta según algún secreto dependerá muy probablemente del sistema de transmisión y la señal usada para medición de distancia, es decir, será específica para cada sistema de comunicación (tal como 1394, Ethernet, Bluetooth, ieee 802.11, etc.).
La señal usada para la medición de distancia puede ser una señal de bit de datos normal, pero también pueden usarse señales especiales que no sean para comunicación de datos. En una realización se usan señales de espectro ensanchado para poder conseguir alta resolución y poder hacer frente a condiciones de mala transmisión (por ejemplo entornos inalámbricos con muchas reflexiones).
En un ejemplo específico una señal de espectro ensanchado de secuencia directa se usa para medición de distancia; esta señal podría modificarse realizando una operación X-OR a los elementos de código (por ejemplo código de ensanchamiento que consiste en 127 elementos de código) del código de secuencia directa mediante los bits del secreto (por ejemplo el secreto consiste también en 127 bits). También, podrían usarse otras operaciones matemáticas como operación X-OR.
La autenticación 205 e intercambio del secreto 207 podrían realizarse usando los protocolos descritos en algunas normas ISO conocidas, ISO 9798 e ISO 11770. Por ejemplo el primer dispositivo 201 podría autenticar al segundo dispositivo 203 según el siguiente escenario de comunicación:
\newpage
Primer dispositivo -> Segundo dispositivo: R_{B} || Texto 1
donde R_{B} es un número aleatorio
\vskip1.000000\baselineskip
Segundo dispositivo -> Primer dispositivo: CertA || TestigoAB
donde CertA es un certificado de A
\vskip1.000000\baselineskip
TestigoAB=R_{A} || R_{B} || B || Texto3 || sS_{A}(R_{A} || R_{B} || B || Texto2)
R_{A} es un número aleatorio
el identificador B es una opción
sS_{A} es un conjunto de firmas mediante A usando la clave S_{A} privada
\vskip1.000000\baselineskip
Si el TestigoAB se reemplaza con el testigo según se especifica en la norma ISO 11770-3 se puede al mismo tiempo hacer el intercambio de clave secreta. Se puede usar esto sustituyendo el Texto2 por:
\vskip1.000000\baselineskip
Texto2: = eP_{B} (A || K || Texto2) || Texto3
donde eP_{B} está encriptada con la Clave B pública
A es un identificador de A
K es un secreto que va a intercambiarse
\vskip1.000000\baselineskip
En este caso el segundo dispositivo 203 determina la clave (es decir tiene control de claves), esto se denomina también un protocolo de transporte de claves, pero también podría usarse un protocolo de acuerdo de claves. Esto podría ser no deseable, caso en el que podría invertirse, de modo que el primer dispositivo determina la clave. Una clave secreta se ha intercambiado ahora según 207 en la figura 2. De nuevo, la clave secreta podría intercambiarse por ejemplo mediante un protocolo de transporte de claves o un protocolo de acuerdo de claves.
Después de que se haya medido la distancia de una forma autenticada segura según describe el contenido anterior, pueden enviarse los datos entre los dispositivos primero y segundo en 211.
La figura 3 ilustra en más detalle la etapa de realizar la medición de distancia autenticada. Según se describe anteriormente el primer dispositivo 301 y el segundo dispositivo 303 han intercambiado un secreto; el secreto se almacena en la memoria 305 del primer dispositivo y la memoria 307 del segundo dispositivo. Para realizar la medición de distancia, una señal se transmite al segundo dispositivo a través de un transmisor 309. El segundo dispositivo recibe la señal a través de un receptor 311 y 313 modifica la señal usando el secreto almacenado localmente. La señal se modifica según reglas conocidas por el primer dispositivo 301 y se transmite de vuelta al primer dispositivo 301 a través de un transmisor 315. El primer dispositivo 301 recibe la señal modificada a través de un receptor 317 y en 319 la señal modificada recibida se compara con una señal, que se ha modificado localmente. La modificación local se realiza en 321 usando la señal transmitida al segundo dispositivo en 309 y entonces modificando la señal usando el secreto almacenado localmente similar a las reglas de modificación usadas por el segundo dispositivo. Si la señal modificada recibida y la señal modificada localmente son idénticas, entonces la señal recibida se autentica y puede usarse para determinar la distancia entre los dispositivos primero y segundo. Si las dos señales no son idénticas, entonces la señal recibida no puede autenticarse y por lo tanto no puede usarse para medir la distancia según se ilustra mediante 325. En 323 se calcula la distancia entre los dispositivos primero y segundo; esto podría realizarse por ejemplo midiendo el tiempo, cuando la señal se transmite por el transmisor 309 desde el primer dispositivo al segundo dispositivo y midiendo cuándo el receptor 317 recibe la señal desde el segundo dispositivo. La diferencia de tiempo entre el tiempo de transmisión y el tiempo de recepción puede usarse entonces para determinar la distancia física entre el primer dispositivo y el segundo dispositivo.
En la figura 4 se ilustra un dispositivo de comunicación para realizar una medición de distancia autenticada. El dispositivo 401 comprende un receptor 403 y un transmisor 411. El dispositivo comprende además medios para realizar las etapas descritas anteriormente, lo que podría hacerse ejecutando software que usa un microprocesador 413 conectado a una memoria 417 a través de un bus de comunicación. El dispositivo de comunicación podría entonces colocarse dentro de dispositivos tales como un DVD, un ordenador, un CD, un grabador de CD, una televisión y otros dispositivos para acceder a contenido protegido.

Claims (9)

1. Procedimiento para determinar si va a accederse a datos multimedia almacenados en un primer dispositivo (201, 301) de comunicación por un segundo dispositivo (203, 303) de comunicación, comprendiendo el procedimiento la etapa de realizar (209) medición de distancia entre el primer dispositivo de comunicación y el segundo dispositivo de comunicación, caracterizado porque los dispositivos de comunicación primero y segundo comparten un secreto común que se usa al realizar la medición de distancia y que se ha compartido antes de realizar la medición de distancia mediante las etapas de
- realizar (205) una comprobación de autenticación del primer dispositivo de comunicación sobre el segundo dispositivo de comunicación, comprobando si dicho segundo dispositivo de comunicación cumple con un conjunto de reglas de conformidad predefinidas,
- si el segundo dispositivo de comunicación cumple, compartir (207) dicho secreto común con el segundo dispositivo de comunicación;
comprendiendo además el procedimiento la etapa de
- usar (211) el secreto común después de una comprobación de autenticación satisfactoria y medición de distancia en la generación de un canal autenticado seguro sobre el que los datos multimedia se transmiten desde el primer dispositivo de comunicación al segundo dispositivo de comunicación.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la medición de distancia autenticada se realiza según las siguientes etapas,
- transmitir (309) una primera señal desde el primer dispositivo (201, 301) de comunicación al segundo dispositivo de comunicación en un primer tiempo t1, estando adaptado (311) dicho segundo dispositivo de comunicación para recibir dicha primera señal,
- generar (313) una segunda señal modificando la primera señal recibida según el secreto común y transmitir (315) la segunda señal al primer dispositivo,
- recibir (317) la segunda señal en un segundo tiempo t2,
- comprobar (319) si la segunda señal se ha modificado según el secreto común,
- determinar (323) la distancia entre los dispositivos de comunicación primero y segundo según una diferencia de tiempo entre t1 y t2.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que la primera señal es una señal de espectro ensanchado.
4. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que la etapa de comprobar (319) si la segunda señal se ha modificado según el secreto común se realiza mediante las etapas de,
- generar una tercera señal modificando la primera señal según el secreto común,
- comparar la tercera señal con la segunda señal recibida.
5. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que la primera señal y el secreto común son palabras de bits y en el que la segunda señal comprende información que se genera realizando una operación X-OR entre las palabras de bits.
6. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la comprobación (205) de autenticación comprende además comprobar si la identificación del segundo dispositivo cumple con una identificación esperada.
7. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa de compartir (207) dicho secreto común comprende ejecutar uno de un protocolo de transporte de claves y un protocolo de acuerdo de claves.
8. Primer dispositivo (201, 301, 406) de comunicación configurado para determinar si los datos multimedia almacenados en el primer dispositivo de comunicación a los que va a accederse mediante un segundo dispositivo (203, 303) de comunicación, comprendiendo el dispositivo medios para realizar una medición de distancia entre el primer dispositivo de comunicación y el segundo dispositivo de comunicación, caracterizado porque el primer dispositivo comprende una memoria que almacena un secreto común almacenado también en el segundo dispositivo de comunicación, secreto que se usa al realizar la medición de distancia, estando configurado (403, 411, 413, 417) el primer dispositivo de comunicación para compartir el secreto común antes de realizar la medición de distancia, en el que el primer dispositivo de comunicación comprende medios para
- realizar (205) una comprobación de autenticación sobre el segundo dispositivo de comunicación, comprobando si dicho segundo dispositivo de comunicación cumple con un conjunto de reglas de conformidad predefinidas,
- si el segundo dispositivo de comunicación cumple, compartir (207) dicho secreto común con el segundo dispositivo de comunicación,
- usar (211) el secreto común después de una comprobación de autenticación satisfactoria y medición de distancia en la generación de un canal autenticado seguro y transmitir datos multimedia al segundo dispositivo de comunicación sobre dicho canal autenticado seguro.
9. Sistema que comprende un primer dispositivo (201, 301, 406) de comunicación según la reivindicación 8 y un segundo dispositivo (203, 303) de comunicación que comprende medios para reproducir los datos multimedia.
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