ES2333773T3 - Almacenamiento supercifrado y recuperacion de programas de medios en un receptor de par y en un dispositivo de almacenamiento. - Google Patents
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Abstract
Un método para almacenar o guardar en memoria material de programas para su reproducción subsiguiente, que comprende las etapas de recibir un tren de datos que comprende el material (504) de programa cifrado de acuerdo con una primera clave (538) de cifrado; cifrar adicionalmente el material (504) de programa cifrado de acuerdo con una segunda clave (514) de cifrado; cifrar la segunda clave (514) de cifrado de acuerdo con una tercera clave (518) de cifrado para producir una cuarta clave (520) de cifrado; y almacenar o guardar en memoria el material (510) de programa cifrado adicionalmente y la cuarta clave (520) de cifrado, caracterizado porque el citado tren de datos recibidos comprende además datos (596) de control, cuyos datos (506) de control incluyen dicha primera clave (538) de cifrado y se cifran, dicha etapa de almacenar o guardar en memoria guarda además dichos datos de control, y el tren de datos comprende además metadatos que describen los derechos de reproducción del material de programa, en el que la segunda clave (514) de cifrado se obtiene al menos parcialmente de los metadatos.
Description
Almacenamiento supercifrado y recuperación de
programas de medios en un receptor de par y en un dispositivo de
almacenamiento.
El presente invento se refiere a sistemas y
métodos para proveer material de programas de video a abonados, y
en particular a un método y un sistema para almacenar o guardar con
seguridad y reproducir programas de medios.
En el pasado, ha existido un interés creciente
en permitir a los abonados de televisión por cable y vía satélite
la grabación de medios de emisión para visualización posterior. Esta
capacidad, a la que de ahora en adelante en la presente memoria se
hará referencia como grabación de video personal (en adelante PVR),
se puede usar para proveer servicios de video bajo demanda (en
adelante VOD), o simplemente para permitir al abonado almacenar o
guardar programas de medios para fines de visión y/o archivo
repetitivos.
En años anteriores, se han usado grabadoras de
casetes de video (en adelante VCR) para dicha grabación de video
personal. Sin embargo, recientemente, se han usado discos duros,
similares a los utilizados en ordenadores personales, para
almacenar o guardar programas de medios para verlos posteriormente.
A diferencia de las VCR, dichos dispositivos típicamente no
incluyen un sintonizador, y en su lugar se acoplan a una caja de
cable o de receptor vía satélite. Asimismo a diferencia de las VCR,
estos dispositivos se usan típicamente para grabar contenido
digital, no video analógico. Esta diferencia es al mismo tiempo
ventajosa y desventajosa.
Una ventaja de tales dispositivos es que
permiten el almacenamiento en memoria a largo plazo y múltiples
reproducciones sin degradación sustancial. Otra ventaja es que
permiten funciones de reproducción más precisa para formato
digital, (en adelante simplemente "funciones trick play")
rápidas tales como avance y rebobinado rápidos. Una desventaja de
dichos dispositivos es que son capaces de hacer también copias de
generación múltiple del material de programas y sin degradación
grave. Esto plantea la posibilidad muy real de que las copias de
generación múltiple de los programas de medios se produzcan y
distribuyan sin autorización. Esta posibilidad ha dado lugar a que
algunos provee-
dores de medios estén poco dispuestos a permitir que sus programas de medios se graben mediante dichos dispositivos.
dores de medios estén poco dispuestos a permitir que sus programas de medios se graben mediante dichos dispositivos.
Para mejorar este problema, es crítico proveer a
los programas de medios guardados de un fuerte control de copia y
seguridad. Los dispositivos actuales no revuelven los programas de
medios antes de guardarlos, ni guardan información de protección de
copia. En su lugar, dichos dispositivos graban contenido de programa
descifrado en el disco de memoria usando un esquema de hardware
emparejado en el que el controlador de disco duro y el propio disco
duro se emparejan entre sí específicamente a través de una interfaz
específica. Como el controlador de disco duro y el propio disco
duro están esencialmente emparejados juntos, el almacenamiento en
memoria o la reproducción no funcionarán si el disco tuviera que
extraerse y transferirse a otra reproductora. La debilidad de este
esquema de seguridad estriba en que se fía únicamente del hardware
emparejado para garantizar seguridad... los programas de medios
guardados en el propio disco duro no se cifran.
Aunque es presumible que sería posible
simplemente almacenar o guardar en memoria el tren de datos tal como
se recibió de la entidad emisora para su reproducción posterior,
esta técnica tiene unos claros inconvenientes. Uno de dichos
inconvenientes es que proporcionaría a los piratas informáticos una
versión permanentemente grabada del tren de datos cifrado,
proporcionando de ese modo al pirata información que se puede usar
para realizar análisis detallados del propio tren de datos para
determinar las técnicas y códigos de cifrado.
Lo que se necesita es un sistema y un método
para grabar con seguridad programas de medios de emisión (incluyendo
programas de pago por visión de compra por impulsos) para
reproducción de uso limitado en un tiempo posterior. Dicho sistema
se podría usar para soportar servicios de vídeo bajo demanda (VOD),
permitiendo de ese modo al abonado comprar instantáneamente
programas de medios y juegos desde el aparato que se coloca encima
del televisor sin preocuparse por la hora de comienzo del
programa. Lo que se necesita también es un sistema y un método que
no requiera cambios sustanciales al hardware del abonado, tales como
el receptor/descodificador integrado (en adelante IRD), o el módulo
de acceso condicional (en adelante CAM) que se usa para proporcionar
una clave para descifrar el programa de medios para su presentación
a los abonados.
El documento
US-A-5 912 969 describe un aparato
de grabación/reproducción para una señal de vídeo digital El
aparato recibe una señal de video cifrada sobre una línea de
transmisión. La señal de video se ha cifrado mediante un cifrador
en el lado de transmisión. La señal de video digital recibida se
cifra adicionalmente mediante el cifrador del aparato de
grabación/reproducción. El cifrado se lleva a cabo basándose en
información de identificación específica que se guarda en memoria
en un circuito de almacenamiento en memoria de información de
identificación. Específicamente, la señal de vídeo digital se cifra
mediante un circuito de cifrado de señal que usa impulsos
seudoaleatorios como una clave de cifrado. La clave de cifrado se
cifra también empleando la información específica del circuito de
almacenamiento en memoria de información específica como una clave.
La clave cifrada se combina con los datos de video cifrados y se
guarda en memoria mediante el cifrador de sistema de grabación.
El documento
EP-A-O989 557 se refiere a un
aparato de grabación/reproducción para datos de video/audio
digitales. Los datos recibidos de vídeo/audio digitales primero se
descifran empleando una clave de cifrado de emisión. La clave de
cifrado de emisión se obtiene por medo de un descifrado de
información de control recibida junto con los datos de audio/video
cifrados. Los datos de audio/video descifrados se recifran de
acuerdo con una clave de contenido. La clave de contenido se cifra
también. Los datos de audio/video cifrados Kco junto con la clave
de contenido cifrada se graban mediante una grabadora de cinta de
video (en adelante VTR) en un medio de grabación.
El documento
EP-A-0 975 165 se refiere a un
sistema para gestionar el acceso a una copia de un tren de datos
digitales cifrados. Las claves de cifrado se incluyen en los
mensajes de control de derecho de acceso (en adelante ECM) que se
podrían cifrar usando una clave pública o una tarjeta electrónica
extraíble. Antes de que tenga lugar el cifrado, la grabadora añade
una marca a cada ECM como una indicación de copiar. Cada vez que se
copia un tren de datos cifrados, su ECM se vuelve a cifrar una vez
más. Esto permite que la tarjeta electrónica determine cuántas
veces se ha copiado la película original.
El objeto del presente invento es proveer un
sistema y un método para almacenar o guardar en memoria y recuperar
material de programas para su subsiguiente reproducción.
Esto se logra mediante las características de
las reivindicaciones independientes.
El método comprende las etapas de recibir un
tren de datos que comprenda el material de programas cifrado de
acuerdo con una primera clave de cifrado y con unos datos de
control, cuyos datos de control comprenden la primera clave de
cifrado y son cifrados; cifrar adicionalmente el material de
programas cifrado de acuerdo con una segunda clave de cifrado;
cifrar la segunda clave de cifrado de acuerdo con una tercera clave
de cifrado para producir una cuarta clave de cifrado; almacenar o
guardar en memoria el material de programas cifrado adicionalmente
y los datos de control y la cuarta clave de cifrado.
El aparato comprende un sintonizador, para
recibir un tren de datos que comprende información de control de
acceso cifrada y el material de programas cifrado de acuerdo con una
primera clave de cifrado, cuya información de control de acceso
incluye la primera clave de cifrado; un primer módulo de cifrado,
acoplado de forma comunicativa al sintonizador y acoplable de forma
comunicativa a un dispositivo de almacenamiento en memoria de
medios, para cifrar adicionalmente el material de programas cifrado
de acuerdo con una segunda clave de cifrado y para cifrar la
segunda clave de cifrado de acuerdo con una tercera clave de cifrado
con el fin d producir una cuarta clave de cifrado; un primer
módulo de descifrado acoplable de forma comunicativa a un medio de
almacenamiento en memoria de medios, para descifrar la cuarta clave
de cifrado recuperada del dispositivo de almacenamiento de medios
que usa la tercera clave de cifrado para producir la segunda clave
de cifrado, y para descifrar el material de programas
adicionalmente cifrado recuperado del dispositivo de programa de
medios para producir el material de programa cifrado; un módulo de
acceso condicional acoplado de forma comunicativa al primer módulo
de descifrado, para descifrar la información de control de acceso
cifrada con el fin de producir la primera clave de cifrado; y un
segundo módulo de descifrado, para descifrar el material de programa
usando la primera clave de cifrado.
Estos objetos se logran mediante las
características especificadas en las reivindicaciones 1 y 10. En las
reivindicaciones subordinadas se especifican más realizaciones
ventajosas del presente invento.
El presente invento elimina los problemas
relacionados con la proliferación de copias digitales no autorizadas
de los programas de medios mediante el uso de un intenso método de
cifrado. Además, el presente invento asegura que el material
guardado en memoria no se pueda distribuir, porque tal descifrado
del material solamente se puede realizar de forma satisfactoria
mediante el IRD de cifrado. Al mismo tiempo, el presente invento se
puede implementar con cambios mínimos al IRD, y sin cambios a la
interfaz del módulo de acceso condicional (en adelante CAM). El
presente invento provee también una base para un camino de
desarrollo a técnicas más avanzadas de cifrado/descifrado.
Refiriéndose ahora a los dibujos, en los que los
números análogos de referencia representan partes correspondientes
a lo largo de los mismos:
La Figura 1 es un diagrama que muestra una vista
de conjunto de un sistema de distribución de video;
La Figura 2 es un diagrama de bloques que
muestra una típica configuración de enlace ascendente mostrando
cómo se enlaza de forma ascendente el material de programas de video
a un satélite para su transmisión a los abonados usando un solo
transpondedor;
La Figura 3A es un diagrama de un tren de datos
representativos recibidos de un satélite;
La Figura 3B es un diagrama que ilustra la
estructura de un paquete de datos;
La Figura 4 es un diagrama de bloques que
ilustra un diagrama de bloques de alto nivel del IRD;
La Figura 5 es un diagrama de bloques que
ilustra el almacenamiento en memoria y la recuperación de datos de
un dispositivo de almacenamiento en memoria de datos; y
La Figura 6 es un diagrama que ilustra el
almacenamiento en memoria y la recuperación de datos del dispositivo
de almacenamiento en memoria de datos en una realización
alternativa del invento.
En la descripción siguiente, se hace referencia
a los dibujos adjuntos que forman una parte de la misma, y que
muestran, a título ilustrativo, varias realizaciones del presente
invento. Se entiende que se podrían utilizar otras realizaciones y
que se podrían realizar cambios estructurales sin apartarse del
alcance del presente invento.
\vskip1.000000\baselineskip
La Figura 1 es un diagrama que ilustra una vista
de conjunto de un sistema 100 de distribución de video. El sistema
100 de distribución de video comprende un centro de control 102 en
comunicación con un centro 104 de enlace ascendente a través de
tierra o de otro enlace 114 y un receptor/descodificador integrado
(en adelante IRD) 132 en una estación receptora 130 a través de una
red pública de telefonía conmutada (en adelante (PSTN) o de otro
enlace 120. El centro de control 102 provee material de programas al
centro de enlace ascendente 104, coordina con la estación receptora
130 para ofrecer a los abonados 110 servicios de programas de pago
por visión (PPV), incluyendo facturación y descifrado en relación de
asociación con los programas de video.
El centro de enlace ascendente 104 recibe
material de programas e información de control de programas del
centro de control 102, y usando una antena 106 de enlace ascendente,
transmite el material de programas y la información de control de
programas al satélite 108. El satélite 108 recibe y trata esta
información, y transmite los programas de video y la información de
control al IRD 132 en la estación receptora 130 por medio de un
enlace descendente 118. El IRD 132 recibe esta información usando la
antena 112 de abonado a la que está acoplado de forma
comunicativa.
El sistema de distribución de video 100 puede
comprender una pluralidad de satélites 108 con el fin de proveer
una cobertura terrestre más amplia, proveer canales adicionales, o
proveer ancho de banda adicional por canal. En una realización del
invento, cada satélite comprende 16 transpondedores para recibir y
transmitir material de programas y otros datos de control del
centro de enlace ascendente 104 y proveerlos a los abonados 110.
Sin embargo, usando técnicas de compresión y multiplexación de datos
las capacidades de canal son mucho mayores. Por ejemplo, dos
satélites 108 trabajando juntos pueden recibir y emitir más de 150
canales de audio y de video convencionales (que no sean de
televisión de alta definición, en adelante HDTV) a través de 32
transpondedores.
Aunque el invento expuesto en la presente
memoria se describirá con referencia a un sistema de distribución
de video 100 basado en satélites, el presente invento se podría
llevar también a la práctica con transmisión de información de
programas basada en antenas terrestres, ya sea por medios de emisión
convencionales, por cable, o con otros medios. Además, las
diferentes funciones asignadas colectivamente entre el centro de
control 102 y el centro de enlace ascendente 104 que se han
descrito anteriormente se pueden reasignar según se desee sin
apartarse del alcance previsto del presente invento. Aunque lo
anterior se ha descrito con respecto a una realización en la que el
material de programas descargado al abonado es material de programa
de video (y de audio) tal como una película, el método anterior se
puede usar para descargar material de programas que comprenda
también puramente información o datos de audio.
La Figura 2 es un diagrama de bloques que
muestra una configuración típica de enlace ascendente para un solo
transpondedor de satélite 108, que muestra cómo se enlaza de forma
ascendente el material de programas de video al satélite 108
mediante el centro de control 102 y el centro de enlace ascendente
104. La Figura 2 presenta tres canales de video (que podrían
aumentarse respectivamente con uno o más canales de audio para
música de alta fidelidad, información de pista sonora, o un
programa de audio secundario para transmitir idiomas extranjeros),
y un canal de datos de una fuente 206 de datos de ordenador.
Los canales de video se proveen mediante una
fuente de programas de material de video 200A-200C
(a las que se hace referencia colectivamente en la presente memoria
de ahora en adelante como fuente (o fuentes) de video 200). Los
datos de cada fuente 200 de programas de video se suministran a un
codificador (202A-202C) (al que se hará referencia
colectivamente de ahora en adelante en la presente memoria como
codificador (o codificadores) 200. Cada uno de los codificadores
acepta una indicación de tiempo de presentación (en adelante PTS)
del controlador 216. La PTS es una indicación reciclada de tiempo
en código binario que se usa para asegurar que la información de
video está sincronizada apropiadamente con la información de audio
después de codificar y descodificar. Se envía una indicación de
tiempo PTS con cada tramo incorporado de los datos codificados del
grupo de expertos en imágenes en movimiento (en adelante MPEG).
En una realización del presente invento, cada
codificador 202 es un codificador del grupo de expertos en
imágenes en movimiento de la segunda generación (en adelante
MPEG-2), pero también se podrían usar otros
descodificadores que implementen otras técnicas de codificación. El
canal de datos se puede someter a un esquema de compresión similar
mediante un codificador (que no se ha mostrado), pero dicha
compresión usualmente o bien es innecesaria, o bien la realizan
programas de ordenador en la fuente de datos de ordenador (por
ejemplo, los datos fotográficos típicamente se comprimen en archivos
de imágenes con etiquetas (en adelante *.TIF) o en archivos *JPG
antes de la transmisión). Después de codificar mediante los
codificadores 202, las señales se convierten en paquetes de datos
por un empaquetador 204 A-204F (al que de ahora en
adelante en la presente memoria se hará referencia como
empaquetador (o empaquetadores) 204) en relación de asociación con
cada fuente 200, 206-210.
Los paquetes de datos se ensamblan usando una
referencia del reloj de acceso (en adelante SCR) 214, una palabra
de control (en adelante CW) generada por el administrador de acceso
condicional 208, y un generador 210 de identificador de canal de
sistema (en adelante SCID) que establece una relación de asociación
de cada uno de los paquetes de datos que se emiten al abonado con
un canal de programa. Esta información se transmite a los
empaquetadores 204 para usar en la generación de los paquetes de
datos. Estos paquetes de datos luego se multiplexan en datos de
serie, se codifican, se modulan, y se transmiten. Un paquete
especial conocido como un paquete de palabra de control (en
adelante CWP) que comprende datos de control que incluyen la palabra
de control (CW) y otros datos usados en el soporte de la provisión
de acceso condicional al material de programas se cifra también y
se transmite.
La Figura 3A es un diagrama de un tren de datos
representativo. El primer segmento 302 de paquete comprende
información del canal de video 1 (datos que proceden de, por
ejemplo, la primera fuente 200A de programas de video). El
siguiente segmento 304 de paquete comprende información de datos de
ordenador que se obtuvo, por ejemplo, de la fuente 206 de datos de
ordenador. El siguiente segmento 306 de paquete comprende
información del canal de video 5 (de una de las fuentes 200 de
programas de video), y el siguiente segmento de paquete incluye
información del canal de video 1 ( de nuevo, procedente de la
primera fuente 200 A de programas de video). Por tanto, el tren de
datos comprende una serie de paquetes procedentes de una cualquiera
de las fuentes de datos en un orden determinado por el controlador
216. El tren de datos se cifra mediante el módulo de cifrado 218,
se modula mediante el modulador 220 (típicamente usando un esquema
de modulación de fase en cuadratura (en adelante QPSK), y se
suministra al transmisor 222, que emite el tren de datos modulados
en un ancho de banda de frecuencia al satélite a través de la
antena 106.
Los abonados 110 reciben programas de medios a
través de un receptor de abonado o de un IRD 132. Usando el SCID,
el IRD 132 reensambla los paquetes para regenerar el material de
programas para cada uno de los canales. Como se ha representado en
la Figura 3A, se podrían insertar en el tren de datos si se desea
paquetes de valor nulo creados por el módulo 312 de paquete de
valor nulo.
La Figura 3B es un diagrama de un paquete de
datos. Cada paquete de datos (por ejemplo, los
302-316) tiene una longitud de 147 bytes, y
comprende un número de segmentos de paquete. El primer segmento 320
de paquete comprende dos bytes de información que contienen el SCID
y banderas. El SCID es un número único de 12 bits que identifica
exclusivamente el canal de datos del paquete de datos. Las banderas
incluyen 4 bits que se usan para controlar si el paquete está
cifrado, y qué clave deben usar para descifrar el paquete. El
segundo segmento 322 de paquete está constituido por un indicador
de tipo de paquete de 4 bits y un contador de continuidad de 4
bits. El tipo de paquete identifica el paquete como uno de los
cuatro tipo de datos (video, audio, datos, o cero. Cuando se
combina con el SCID, el tipo de paquete determina cómo se usará el
paquete de datos. El contador de continuidad se incrementa una vez
por cada tipo de paquete y SCID. El siguiente segmento 324 de
paquete comprende 127 bytes de datos de carga de pago, que es una
parte del programa de video provista por la fuente 200 de programas
de video. El segmento final 326 de paquete son los datos requeridos
para realizar la corrección de errores hacia delante.
\vskip1.000000\baselineskip
Los programas de medios se cifran mediante el
módulo 218 de cifrado antes de la transmisión para asegurar que los
reciben y ven solamente los abonados autorizados. Cada programa de
medios se cifra de acuerdo con una clave de cifrado alfanumérica a
la que de ahora en adelante en la presente memoria se hará
referencia como una palabra de control (CW). Esto se puede cumplir
mediante una variedad de técnicas de cifrado de datos, que incluyen
el algoritmo estándar de cifrado de datos (en adelante DES) y el
algoritmo de Rivest-Shamir-Adleman
(en adelante RSA).
Para descifrar los programas de medios, el IRD
132 del abonado 110 debe tener también acceso a la CW. Para
mantener la seguridad, las CW no se transmiten al texto en lenguaje
claro del IRD 132. En su lugar, las CW se cifran antes de la
transmisión al IRD 132 del abonado. La CW cifrada se transmite al
IRD 132 del abonado en un paquete (datos) de palabra de
control.
En una realización, los datos contenidos en el
CWP, incluyendo la CW, se cifran y descifran por medio del
algoritmo al que de ahora en adelante en la presente memoria se hará
referencia como algoritmo indescifrable de entrada/salida
(I/O).
Un algoritmo indescifrable de I/O es un
algoritmo que se aplica a un tren de datos de entrada para producir
un tren de datos de salida. Aunque el tren de datos de entrada
determina exclusivamente el tren de datos de salida, el algoritmo
seleccionado es tal que sus características no se pueden descifrar a
partir de una comparación de incluso un gran número de trenes de
datos de entrada y salida. La seguridad de este algoritmo se puede
aumentar más mediante la adición de elementos funcionales
adicionales que no son estacionarios (es decir, que varían en
función del tiempo). Cuando dicho algoritmo se provee con trenes de
entrada idénticos, el tren de salida provisto en un punto dado de
tiempo podría ser diferente que el tren de salida provisto en otro
punto de tiempo.
En tanto que el módulo 218 de cifrado y el IRD
132 compartan el mismo algoritmo indescifrable de I/O, el IRD 132
puede descifrar la información contenida en el CWP para recuperar la
CW. Luego, usando la CW, el IRD 132 puede descifrar el programa de
medios de tal manera que pueda presentarse al abonado 110.
Para disuadir todavía más a los piratas
informáticos, los datos de control que se necesitan para descifrar
y ensamblar paquetes de datos en programas de medios visionables
podrían ser variables con el tiempo (la validez de los datos de
control contenidos en un CWP para descodificar un programa
particular de medios varía con el tiempo). Esto se puede
implementar en una variedad de modalidades.
Por ejemplo, como cada CWP está en relación de
asociación con un SCID para cada programa de medios, el SCID
relacionado con cada CWP podría variar con el tiempo.
Otra forma para implementar los datos de control
que varían con el tiempo es establecer una relación de asociación
de indicaciones de tiempo con el tren de datos recibidos y con los
datos de control del CWP. En este caso, la descodificación
satisfactoria del CWP para producir la CW requeriría la relación
apropiada entre las indicaciones de tiempo para el tren de datos y
los datos de control contenidos en el CWP. Esta relación se puede
definir, por ejemplo, mediante el cambio del esquema de descifrado
utilizado para generar la CW del CWP de acuerdo con la indicación
de tiempo recibida para el tren de datos. En este caso, si la
indicación de tiempo del tren de datos recibidos no se corresponde
con el valor esperado, se seleccionará el esquema de descifrado
erróneo y no se producirá la CW apropiada (para descifrar el
material de programa). Sin embargo, si la indicación de tiempo del
tren de datos recibidos se corresponde con el valor esperado, se
seleccionará el esquema de descifrado apropiado, y el esquema de
descifrado del CWP producirá la CW apropiada.
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Los datos requeridos para recibir programas de
medios de pago por visión (en adelante PPV) se guardaba en el CWP y
en otro paquete de datos conocido como el paquete de información de
compra (en adelante PIP). Tanto el CWP como el PIP se emiten al
abonado a través del sistema de distribución de video 100 en tiempo
real. Como se describe más adelante, el IRD 132 usa el PIP para
recuperar programas de medios de PPV.
En general, los servicios de PPV pueden incluir
servicios de pago por visión asistidos por operador (en adelante
OPPV) y servicios de pago por visión por impulsos (en adelante
IPPV). Cuando se soliciten servicios de OPPV, el abonado 110 debe
decidir con antelación que desea tener acceso a un programa de
medios particular. El abonado 110 entonces llama a una entidad tal
como el centro de control 102, y solicita acceso al programa de
medios. Cuando se soliciten servicios de pago por visión por
impulso (IPPV), el abonado 110, mientras ve la guía de programa,
mueve el cursor sobre el canal de espectador en relación de
asociación con el programa de medios que se desea, y selecciona
"introducir". Una vez que se han confirmado la decisión y los
derechos para comprar un programa de PPV (por ejemplo, mediante la
comprobación de bloqueos de canal, límites de capacidad, y límites
de compra), se recibe un paquete de información de compra (PIP) y se
guarda en el módulo 406 de acceso condicional (que se describe
detalladamente más adelante). El módulo 406 de acceso condicional
establece una relación de asociación entre la información
contenida en el CWP y el PIP, y usa el PIP conjuntamente con el CWP
para verificar que al abonado 110 se le debería proveer acceso al
programa de medios y para descifrar el programa de medios.
Sin embargo, la solicitud de programas de medios
de PPV con antelación usando el PIP es limitada, porque el PIP se
emite hasta 24 horas antes de que se emita el propio programa de
medios. Como el PIP se emite en tiempo real, el IRD 132 no adquiere
el PIP hasta que el abonado 110 solicita realmente la compra del
programa de medios de PPV.
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La Figura 4 es un diagrama de bloques
simplificado de un IRD 132. El IRD 132 recibe y descifra el programa
de medios emitido por el sistema de distribución de video 100.
Estos programas de medios se envían como trenes de datos al IRD
132 en tiempo real, y podrían incluir, por ejemplo, servicios de
video, de audio, o de datos.
El IRD 132 es acoplable de forma comunicativa a
un módulo de acceso condicional 406 (en adelante CAM). El CAM 406
se implementa típicamente en una tarjeta electrónica o dispositivo
similar, que se provee al abonado 110 para insertarla en el IRD
132. El CAM 406 tiene una interfaz con un verificador de acceso
condicional (en adelante CAV) 408 que realiza al menos algunas de
las funciones necesarias para verificar que el abonado 110 tiene
derecho a acceder a los programas de medios. El CAV 408 está
acoplado de forma comunicativa a un módulo de análisis de metadatos
(en adelante MAM) 411. Usando la información contenida en la tabla
de metadatos (por ejemplo, la Tabla 1 descrita más adelante), el
MAM actúa como un vigilante de puerta para determinar si los
programas de medios guardados se descifrarán y presentarán al
abonado 110. Esto se realiza mediante la comparación entre los
valores de metadatos y los valores medidos o acumulados. El CAV 408
y el MAM 411 se pueden implementar como módulos separados del
descifrador/desmultiplexador/transporte 412 y microcontrolador y
memoria 414 como se ha mostrado, o podrían implemen-
tarse por medio de instrucciones de software guardadas en la memoria y ejecutadas por el microcontrolador 414.
tarse por medio de instrucciones de software guardadas en la memoria y ejecutadas por el microcontrolador 414.
El IRD 132 comprende un sintonizador 132, un
módulo de transporte y desmultiplexación (en adelante TDM) 412, que
opera bajo control de un microcontrolador y memoria en relación de
asociación 414, un descodificador 416 de fuente y una memoria de
acceso aleatorio (en adelante RAM) 418 acoplada de forma
comunicativa, y un dispositivo de entrada/salida (en adelante I/O)
de usuario para aceptar órdenes de ejecución de abonado 110 y para
proveer información de salida al abonado.
El sintonizador recibe los paquetes de datos del
sistema de distribución de video y suministra los paquetes al TDM
412. Usando los SCID en relación de asociación con cada programa de
medios, el TDM 412 reensambla los paquetes de datos de acuerdo con
el canal seleccionado por el abonado 110, y descifra los programas
de medios usando la clave de CW. El TDM 412 se puede implementar
mediante un solo chip seguro, y está acoplado de forma
comunicativa a un microcontrolador y memoria 414.
Una vez que se han descifrado los programas, se
proveen al descodificador 416 de fuente que descodifica los datos
de programa de medios de acuerdo con los estándares de MPEG o JPEG
según sea apropiado. El programa de medios descodificado se envía
luego al convertidor digital/analógico (en adelante convertidor D/A)
(si es necesario) y se envía a las interfaces externas 404 que
pueden incluir un dispositivo de presentación de programa de medios
tal como un televisor, un sistema de audio, o un ordenador. El
descodificador 416 de fuente hace uso de la RAM 418 acoplada de
forma comunicativa para realizar estas funciones.
La clave de CW se obtiene del CWP usando el CAV
408 y el CAM 406. El TDM 412 provee el CWP al CAM 406 a través del
CAV 408. El CAM 406 usa el algoritmo indescifrable de I/O para
generar la CW, que se vuelve a enviar al TDM 412. El TDM 412 usa la
CW para descifrar los programas de medios. En la mayoría de los IRD
132, el CAV 408 y el CAM 406 son capaces de descifrar un programa
de medios de video/audio/datos cada vez.
Según se ha descrito anteriormente, para
disuadir a los posibles piratas informáticos, los datos de control
contenidos en el CWP que se usan para descodificar un programa
particular de medios podrían variar con el tiempo de tal manera que
solamente produzcan la CW apropiada cuando se apliquen a un
programa de medios que tenga la indicación de tiempo apropiada, En
este caso, el CAM 406 puede seleccionar y/o controlar el esquema de
descifrado (por ejemplo el algoritmo indescifrable de I/O) de
acuerdo con la indicación de tiempo en relación de asociación con
el tren de datos que transporta el programa de medios. Si el
programa de medios está suficientemente desasociado en el tiempo,
se usará el esquema de descifrado incorrecto, y no se producirá la
CW apropiada para descodificar el programa de medios.
En la solicitud de patente de EE.UU. con Nº de
serie 09/491.959 en tramitación con la presente y comúnmente
asignada se pueden encontrar más detalles en relación con el
cifrado y descifrado de programas de medios.
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La Figura 5 es un diagrama que presenta las
etapas de un método ejemplar utilizadas para llevar a la práctica
una realización del presente invento. Se provee un tren de datos
mediante la antena 112 de abonado y se recibe por el sintonizador
410 y el TDM 412, como se ha mostrado en el bloque 502. El tren de
datos incluye una pluralidad de paquetes de datos que incluyen
paquetes de datos con el material 504 de programa cifrados de
acuerdo con una primera clave de cifrado (clave de CW 538) y una
información de control de acceso que se manifiesta dentro de uno o
más paquetes de palabra de control (CWP 506). Los paquetes 506 de
palabra de control incluyen una versión cifrada de la clave de CW
538. El tren de datos podría incluir también metadatos que tengan
derechos de reproducción. Los derechos de reproducción son
parámetros necesarios para controlar la reproducción de los
servicios de IPPV o de pago por reproducción.
El material 504 de programa cifrado (designado
como V/A/D cifrado en la Figura 5 para indicar que el material de
programa puede incluir datos de video de audio, u otros datos) se
envía luego a un primer módulo 552 de cifrado. El primer módulo 552
de cifrado incluye un módulo 508 de cifrado de almacenamiento en
memoria y un módulo 516 de cifrado de clave (en adelante KEM). El
módulo 508 de cifrado de protección de copia (en adelante CP) cifra
el material 504 de programa cifrado (cifrando así adicionalmente el
material 504 de programa cifrado) y el CWP 506 con una clave de
protección de copia (CP) 514. En una realización, esto se realiza
por medio de un triple encadenamiento de bloques cifrados (en
adelante CBC de estándar de cifrado de datos (en adelante DES) de
56 bits. Se podría usar también el cifrado con el algoritmo de RSA,
pero temporalmente es más eficiente el triple DES, y por tanto se
prefiere.
En una realización, la clave 514 de CP se
obtiene usando un módulo 546 de generación de CP de las propiedades
de los derechos de reproducción y otros metadatos contenidos en el
tren de emisión. Dependiendo de los metadatos, la clave 514 de CP
podría ser también variable con el tiempo con el material de
programa de emisión. En otra realización, la clave de CP se podría
aumentar con al menos una parte de los metadatos antes de ser
cifrada con la clave 518 de caja en el KEM 516 y guardarse en el
dispositivo de almacenamiento de medios como la clave 520 de CP
cifrada. En esta realización, cuando se descifra la clave 520 de CP
cifrada, se producen tanto la clave de CP como los metadatos
relacionados. Los metadatos se pueden usar entonces para verificar
y/o controlar la reproducción del material de programa. La clave
514 de CP se podría también generar internamente mediante el IRD
132 sin los metadatos.
El módulo 516 de cifrado de clave cifra también
la clave 514 de CP con la clave 518 de caja para producir una clave
520 de CP cifrada. En una realización, la clave 518 de caja se
guarda dentro del IRD 132. Por ejemplo, la clave 518 de caja podría
ser un número de serie interno electrónico (en adelante ESN) de un
circuito integrado que implemente algunas o todas las funciones del
TDM 412 (de ahora en adelante en la presente memoria, "chip de
transporte"). La incorporación del ESN a la clave de cifrado
asegura que solamente el IRD 132 que guardó la información cifrada
en el dispositivo de almacenamiento de programa puede descifrar el
tren de datos de forma satisfactoria.
El material 510 de programa cifrado
adicionalmente, el CWP cifrado 512, y la clave de CP cifrada 520 se
guardan después 522 en el dispositivo 524 de almacenamiento en
memoria de medios. El dispositivo 524 de almacenamiento en memoria
de medios es típicamente un disco duro, pero podría ser cualquier
dispositivo con suficiente capacidad y tiempo de acceso para
soportar operaciones de grabación y/o de reproducción de los datos
almacenados en el mismo.
Cuando el abonado 110 decide reproducir los
programas de medios guardados, en el dispositivo de I/O 420 de
usuario se provee una entrada de usuario apropiada. La entrada de
usuario podría comprender una orden de ejecución de reproducir, una
orden de ejecución de avance rápido, una orden de ejecución de
marcha atrás, una orden de ejecución de reproducción rápida o de
reproducción rápida hacia atrás, o una orden de ejecución de pausa.
En respuesta a la entrada de usuario, los datos guardados se
recuperan del dispositivo 524 de almacenamiento de medios. Estos
datos incluyen el material 510 de programa cifrado adicionalmente,
el CWP cifrado 512, y la clave de CP cifrada 520. La clave de CP
cifrada 520 se descifra usando la clave 518 de caja para producir
la clave de CP 514. Esta clave de CP 514 se usa para descifrar el
material 510 de programa de medios cifrado adicionalmente y el CWP
512 cifrado para producir el programa 504 de medios cifrado y el CWP
506, respectivamente. El CWP 506 se suministra al
CAM 406.
CAM 406.
El módulo 532 de control de IPPV determina si el
programa de medios solicitado es un programa de PPV (IPPV u OPPV).
Si lo es, al abonado 110 se le informa de que el programa de medios
seleccionado es un programa de PPV. Si el abonado 110 elige recibir
el programa de PPV, se acepta una solicitud de PPV, y el módulo 534
de historia de compras recoge y graba la información relacionada
con el material de programa solicitado para que al abonado 110 se
le pueda facturar por ver el programa de medios. En una realización,
la solicitud de PPV se compara con la información de derecho de
reproducción contenida en los metadatos para determinar si el
material de programa que es el objeto de la solicitud de PPV debería
descifrarse y proveerse. Por ejemplo, los metadatos de derecho de
reproducción se podrían usar para indicar que el programa podría
verse durante un período específico de tiempo, o para un número
particular de proyecciones.
Luego se provee el CWP 506 al módulo 536 de
extracción de CW, que produce la clave 538 de CW. En una
realización, esto se realiza en el CAM 506 por medio de la
aplicación del algoritmo indescifrable de I/O anteriormente
indicado. Usando la clave 538 de CW, el material 504 de programa
cifrado se descifra para producir una versión en texto claro del
programa 542 de medios.
Usando el esquema anterior, el material de
programa cifrado y el CWP 506 se deben rastrear y correlacionar
durante el descifrado por el IRD 132. Esto se puede realizar por
correlación a través de indicaciones de tiempo, y/o tramos de
MPEG1 y P. Como cada reproducción de programa requiere el proceso de
descifrado de CP (por medio de la clave de CP 538) y el proceso de
descifrado de CA (vía CW), el descifrado se podría decelerar lo
suficiente para causar el retardo o la supresión del video durante
las funciones de trick play. Este problema podría minimizarse
dejando aparte suficiente memoria de almacenamiento provisional para
gestionar el video descodificado.
Tras un procesamiento adecuado (es decir,
descodificación de MPEG y/o JPEG, descompresión, conversión a una
señal analógica, etc.), el programa de medios se provee a un
dispositivo de interfaz externa 404, que podría incluir un
dispositivo de presentación tal como una pantalla de presentación
visual 544.
En una realización del presente invento, el tren
de datos recibido en el IRD 132 comprende además metadatos que
incluyen datos para controlar derechos de reproducción y protección
de copia. Estos metadatos se podrían cifrar mediante el módulo 552
de cifrado de CP y almacenar o guardar en el dispositivo 524 de
almacenamiento en memoria de medios para su descifrado y uso
posterior cuando se reciba una solicitud para ver el programa de
medios. Alternativamente, los metadatos se pueden cifrar y emitir en
el tren de datos en tiempo real para todos los programas de medios
habilitados para PPV, obviando de ese modo la necesidad para
almacenar o guardar la información en el dispositivo 524 de
almacenamiento en memoria de medios.
Como se ha descrito anteriormente, la relación
entre el CWP 506 y el programa de medios cifrado podría ser
variable con el tiempo. Sin embargo, en el caso nominal descrito
anteriormente, dado que tanto el CWP 506 como el material 504 de
programa cifrado en relación de asociación con las mismas
indicaciones de tiempo se guardan, la reproducción del material
guardado se puede realizar sin modificación a las indicaciones de
tiempo o al CWP 506. Sin embargo, si se desean derechos de
reproducción limitados temporalmente, las indicaciones de tiempo o
en relación de asociación con el CWP 506 o el propio CWP 506 se
podrían modificar antes de su almacenamiento en memoria.
Aunque lo anteriormente expuesto se ha descrito
con respecto a una pluralidad de módulos de cifrado (por ejemplo,
módulos 508 y 516) y módulos de descifrado (por ejemplo, módulos
528 y 530), el presente invento se puede implementar con un solo
módulo de cifrado, un solo módulo de descifrado, o un solo módulo de
cifrado/descifrado. En una realización del presente invento, las
operaciones realizadas por los módulos 508, 516, 528, y 530, se
realizan en un solo dispositivo de circuitos integrados tal como un
chip de transporte.
La Figura 6 es un diagrama que presenta una
realización alternativa del presente invento, en la que el CWP 506
se guarda en el dispositivo de almacenamiento de medios sin cifrado
por la clave 514 de CP. En esta realización, el CWP 506 se lee del
dispositivo 524 de almacenamiento en memoria de medios y se provee
al CAM 406, y no necesita descifrarse usando la clave 514 de CP.
Una ventaja de esta realización es que requiere menos operaciones
de cifrado y descifrado, permitiendo de ese modo que los materiales
de programa se guarden y recuperen con mayor rapidez del
dispositivo de almacenamiento de medios y se presenten al usuario.
Esta realización es particularmente ventajosa para realizaciones
que usen características trick play.
\vskip1.000000\baselineskip
El presente invento describe funciones de
cifrado y descifrado que aumentan la seguridad de los datos
guardados en el disco duro para cifrar adicionalmente (con una
clave de CP o de protección de copia) el material de programa ya
cifrado que comprende un tren de MPEG de datos/video/audio antes de
su almacenamiento en memoria. Estas funciones de cifrado y
descifrado se proveen mediante el IRD 132, preferiblemente dentro
del chip de transporte. Como el tren de datos de emisión no se
descifra antes de su almacenamiento en el dispositivo de
almacenamiento en memoria de medios, sino que más bien se cifra
adicionalmente, no se expone una versión en texto claro a un
posible compromiso antes del almacenamiento en el dispositivo de
almacenamiento en memoria de medios. Además, como el tren de
emisión cifrado se cifra adicionalmente antes de su almacenamiento
en memoria, el tren de emisión cifrado no está a la disposición de
posibles piratas informáticos para que analicen cómo tratar de
romper el esquema de cifrado del tren de emisión.
En una realización, se incluyen metadatos en el
tren de datos de emisión al IRD 132. Estos metadatos incluyen
derechos de reproducción y otros parámetros necesarios para
controlar la reproducción del programa de medios. Estos derechos de
reproducción incluidos en estos metadatos y/o el tiempo de emisión
del material de programa se pueden usar para obtener la clave 514
de CP que se usa para cifrar adicionalmente el material de programa
(ya) cifrado.
El material de programa solicitado para su
almacenamiento en el dispositivo de almacenamiento en memoria de
medios incluye la versión cifrada adicionalmente del material de
programa cifrado y el CWP 506. Estos datos cifrados adicionalmente
no se descifran hasta que el usuario empieza la reproducción del
programa del dispositivo de almacenamiento en memoria de
medios.
Una vez que se ha iniciado la reproducción, los
datos cifrados adicionalmente y el CWP 506 cifrado se descifran
usando la clave 514 de CP. El CWP 506 descifrado se provee al CAM
406. El CAM 406 descifra el CWP 506, y provee la CW 538 resultante
a un módulo de descifrado de emisión para descifrar el material de
programa cifrado.
El presente invento protege los datos guardados
en el dispositivo de almacenamiento en memoria de medios contra los
piratas informáticos, y no expone el material de programa en una
forma descifrada hasta que el espectador haya solicitado (y pagado)
el material de programa. Además, esto se realiza sin introducir
funciones adicionales del CAM 406. Mediante el uso de los metadatos
para obtener una clave 514 de CP para codificar los datos de
programa cifrados y el CAM 406, el presente invento provee seguridad
adicional, al mismo tiempo que la provisión de un camino de
desarrollo permite características más avanzadas de pago por visión.
La exposición anterior de la realización preferida del invento se
ha presentado a títulos ilustrativo y descriptivo. No se ha
pretendido ser exhaustivos ni limitar el invento a la forma precisa
descrita. Son posibles muchas modificaciones y variaciones a la luz
de la descripción anterior. Por ejemplo, las funciones de cifrado
descritas en la presente memoria se podrían realizar por módulos
separados de cifrado/descifrado, o bien se podría utilizar un solo
módulo multiuso de cifrado/descifrado para realizar las funciones de
cifrado/descifrado de muchos módulos separados.
La exposición anterior de la realización
preferida del invento se ha presentado a títulos ilustrativo y
descriptivo. No se ha pretendido ser exhaustivos ni limitar el
invento a la forma precisa descrita. Son posibles muchas
modificaciones y variaciones a la luz de la descripción anterior. Se
pretende que el alcance del invento no se limite por esta
descripción detallada, sino más bien por las reivindicaciones que se
adjuntan como apéndice a la misma. La memoria descriptiva, ejemplos
y datos anteriores proporcionan una descripción completa de la
fabricación y uso de la composición del invento. El invento se basa
en las reivindicaciones que se adjuntan como apéndice a
continuación a la presente memoria.
Claims (9)
1. Un método para almacenar o guardar en memoria
material de programas para su reproducción subsiguiente, que
comprende las etapas de
recibir un tren de datos que comprende el
material (504) de programa cifrado de acuerdo con una primera clave
(538) de cifrado;
cifrar adicionalmente el material (504) de
programa cifrado de acuerdo con una segunda clave (514) de
cifrado;
cifrar la segunda clave (514) de cifrado de
acuerdo con una tercera clave (518) de cifrado para producir una
cuarta clave (520) de cifrado; y
almacenar o guardar en memoria el material (510)
de programa cifrado adicionalmente y la cuarta clave (520) de
cifrado,
caracterizado porque
el citado tren de datos recibidos comprende
además datos (596) de control, cuyos datos (506) de control incluyen
dicha primera clave (538) de cifrado y se cifran,
dicha etapa de almacenar o guardar en memoria
guarda además dichos datos de control, y
el tren de datos comprende además metadatos que
describen los derechos de reproducción del material de programa,
en el que la segunda clave (514) de cifrado se
obtiene al menos parcialmente de los metadatos.
\vskip1.000000\baselineskip
2. El método de la reivindicación 1, que
comprende además las etapas de:
recuperar el material (510) de programa cifrado
adicionalmente, los datos de control y la cuarta clave (520) de
cifrado guardados en memoria;
descifrar la cuarta clave (520) de cifrado
usando la tercera clave (518) de cifrado para producir la segunda
clave (514) de cifrado;
descifrar el material (510) de programa cifrado
adicionalmente con la segunda clave (514) de cifrado para producir
el material (504) de programa cifrado;
descifrar los datos (506) de control para
producir la primera clave (538) de cifrado; y
descifrar el material (506) de programa cifrado
usando la primera clave (538) de cifrado.
\vskip1.000000\baselineskip
3. El método de la reivindicación 2, que
comprende además las etapas de:
aceptar una solicitud de visión antes de
descifrar el material de programa cifrado usando la primera clave
de cifrado; y
grabar información de facturación con respecto
al material de programa.
\vskip1.000000\baselineskip
4. El método de las reivindicaciones 1 y 2, que
comprende además las etapas de:
cifrar adicionalmente los datos (506) de control
de acuerdo con la segunda clave (514) de cifrado;
almacenar o guardar en memoria los datos (512)
de control cifrados adicionalmente; y
descifrar los datos (512) de control cifrados
adicionalmente de acuerdo con la segunda clave (514) de cifrado.
\vskip1.000000\baselineskip
5. El método de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que la segunda clave (514) de cifrado
se obtiene al menos parcialmente a partir del tiempo de emisión del
material de programa.
\newpage
6. El método de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, que comprende además las etapas de aumentar
la segunda clave (514) de cifrado con al menos una parte de los
metadatos antes de cifrar la segunda clave (514) de cifrado de
acuerdo con la tercera clave (518) de cifrado para producir la
cuarta clave (520) de cifrado.
7. El método de la reivindicación 6, que
comprende además las etapas de:
recuperar el material (510) de programa cifrado
adicionalmente, los datos de control y la cuarta clave (520) de
cifrado guardados en memoria;
descifrar la cuarta clave (520) de cifrado
usando la tercera clave (518) de cifrado para producir la segunda
clave (514) de cifrado y la parte de los metadatos;
descifrar el material (510) de programa cifrado
adicionalmente con la segunda clave (514) de cifrado para producir
el material (504) de programa cifrado;
aceptar una solicitud de visión; y
determinar si la solicitud de visión está
autorizada usando la parte de los metadatos; y
descifrar los datos de control para producir la
primera clave de cifrado y descifrar el material de programa
cifrado usando la primera clave de cifrado si la solicitud de visión
está autorizada.
8. Un receptor para almacenar o guardar en
memoria material de programa para su subsiguiente reproducción, que
comprende:
un sintonizador (410), para recibir un tren de
datos que comprende material (504) de programa cifrado de acuerdo
con una primera clave de cifrado;
un primer módulo (552) de cifrado, acoplado de
forma comunicativa al sintonizador (410) y acoplable de forma
comunicativa a un dispositivo (524) de almacenamiento en memoria de
medios, para cifrar adicionalmente el material de programa cifrado
de acuerdo con una segunda clave (514) de cifrado y para cifrar la
segunda clave (514) de cifrado de acuerdo con una tercera clave
(518) de cifrado para producir una cuarta clave (520) de
cifrado;
un primer módulo (550) de descifrado acoplable
de forma comunicativa al dispositivo (524) de almacenamiento en
memoria de medios, para descifrar la cuarta clave (520) de cifrado
recuperada del dispositivo (524) de almacenamiento en memoria de
medios usando la tercera clave (518) de cifrado para producir la
segunda clave (514) de cifrado, y para descifrar el material (510)
de programa cifrado adicionalmente recuperado del dispositivo (524)
de programa de medios para producir el material (514) de programa
cifrado, y
un segundo módulo (540) de descifrado para
descifrar el material (504) de programa,
caracterizado porque
el tren de datos comprende además metadatos que
describen los derechos de reproducción de material de programa,
en el que la segunda clave (514) de cifrado se
obtiene al menos en parte a partir de los metadatos,
comprendiendo además el receptor un módulo (406)
de acceso condicional acoplado de forma comunicativa al primer
módulo (552) de descifrado, para descifrar la información de control
de acceso cifrada con el fin de producir la primera clave (538) de
cifrado;
cuyo sintonizador (410) recibe además
información (506) de control de acceso que incluye la primera clave
(538) de cifrado; y
cuyo segundo módulo (540) de descifrado descifra
el material (504) de programa usando la primera clave (538) de
cifrado.
9. El receptor de la reivindicación 8, en el
que:
el primer módulo (552) de cifrado cifra
adicionalmente la información de control de acceso cifrada de
acuerdo con la segunda clave (514) de cifrado; y
el primer módulo (550) de descifrado descifra
adicionalmente la información de control de acceso cifrada
adicionalmente de acuerdo con la segunda clave (514) de cifrado.
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