JP2001111546A - スクランブル及びデスクランブル装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のスクランブル方法では、送信側でパケ
ットの実データを並び替えるので処理量が多く高速処理
しなければならず、デスクランブル専用のハードウエア
が必要であり、そのため、受信側コストが高くなり且つ
開発に時間がかかっていた。 【解決手段】 送信機側でのスクランブル方法として、
データパケット内のデータ属性情報を変換してデータパ
ケットに再格納するとともに、上記変換に用いた変換ア
ルゴリズムの情報を暗号化してデータパケットに付加す
る。受信機側でのデスクランブル方法として、データパ
ケットに付加された変換アルゴリズム情報を復号化して
逆変換アルゴリズムを作成し、上記のように変換された
データ属性情報を復元する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スクランブル及び
デスクランブル装置及び方法に関し、より特定的には、
ディジタル放送の限定受信を行うためのためのスクラン
ブル及びデスクランブル装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、スクランブル及びデスクラン
ブルの方法は、地上波や衛星やケーブルテレビなどのデ
ジタル放送の分野で必須の技術として用いられている。
デジタル放送で顧客に提供される番組の中には有料の番
組が存在し、規定された料金を放送サービス業者に支払
い契約して有料番組を視聴する正当な権利を得た顧客だ
けがその番組を視聴できるという仕組みで成り立ってい
る。この仕組みは、限定受信という呼び名で定義されて
いる。限定受信では、有料番組に関する視聴の権利を所
有しない顧客に対しては受信側で番組が正しく視聴でき
ないようにする仕組みが必要になる。このために通常利
用される技術がスクランブル及びデスクランブルであ
る。送信側で番組のデータをスクランブルすなわち適宜
手段で暗号化し、番組を視聴する正当な権利を所有する
顧客に関しては受信側でデスクランブルすなわち暗号復
号化できるようにし、視聴のための権利を所有しない顧
客に関しては暗号復号化できないようにして限定受信の
仕組みを実現している。

【０００３】以下、従来の技術をより具体的に把握でき
るように、限定受信の仕組みを図４を用いて説明する。
送信装置２０において、映像音声データ２３はスクラン
ブル装置２２でスクランブルされ、スクランブルされた
放送信号３１が受信装置２１に送信される。スクランブ
ルの方法は、スクランブル鍵２４によって一義的に規定
され、このスクランブル鍵２４は、暗号化部２７におい
て番組属性情報２５とともに暗号化されて番組情報３２
として受信装置２１に送信される。暗号化の方法は、ワ
ーク鍵２６によって一義的に規定され、このワーク鍵２
６は、暗号化部２９において顧客の契約情報２８ととも
に暗号化されて個別情報３３として受信装置２１に送信
される。暗号化の方法は、マスタ鍵３０によって一義的
に規定され、マスタ鍵３０は、適当な手段で予め受信装
置２１側に提供されている。

【０００４】受信装置２１で受信されたスクランブルさ
れた放送信号３１は、デスクランブル装置３７でデスク
ランブルされ、正常な映像音声データ２３として復元さ
れるが、デスクランブルの方法は、スクランブル鍵２４
によってのみ一義的に規定される。すなわち、スクラン
ブル鍵２４がなければ、デスクランブル装置３７はデス
クランブルすることができない。

【０００５】スクランブル鍵２５を復元する過程は、先
ず、暗号復号化部３４が予め提供されたマスタ鍵３０で
個別情報３３を暗号復号化してワーク鍵２６を取り出
し、暗号復号化部３６がワーク鍵２６で番組情報３２を
暗号復号化してスクランブル鍵２４を取り出す。スクラ
ンブル鍵２４を取り出す判断は、暗号復号化部３４が個
別情報３３を暗号復号化して取り出した契約情報２８
と、暗号復号化部３６が番組情報３２を暗号復号化して
取り出した番組属性情報２５とを照合し、資格判定部３
５が顧客の契約に当該番組を視聴可能な権利が存在する
かどうかを判断すなわち資格判定した結果、顧客の契約
が当該番組を視聴可能であればスクランブル鍵２４が取
り出される。

【０００６】このような限定受信の仕組みの中でスクラ
ンブル及びデスクランブルの方法は、秘匿性を確保する
ために重要である。スクランブル及びデスクランブルの
方法が漏洩すれば、視聴の権利を所有しない顧客であっ
てもその番組を視聴できてしまう可能性が出てくる。従
って、スクランブル及びデスクランブルの具体的な論理
式或いは関数等については通常開示されることはなく、
放送サービス業者の秘匿事項となっている。

【０００７】しかし従来のスクランブル及びデスクラン
ブルの方法は、データパケットすなわち番組の映像音声
データを送受信するときのデータの集まりの単位に対し
て、データパケットに含まれるデータ属性情報と実デー
タとの区別なくスクランブル及びデスクランブルすると
いう点で共通している。このような従来のスクランブル
及びデスクランブルの方法では、スクランブル及びデス
クランブルの対象となるデータ量が膨大で且つ復元され
る映像音声データレートの制約から２７Mビット／秒程
度の処理速度が要求され、顧客にとって購入対象となる
受信装置側に専用のハードウエアが必要となり、回路規
模が大きくなってコストが上がったり、開発期間が長く
なったり、万一スクランブル及びデスクランブルの方法
が不正に解読された場合に方法の変更が困難であったり
と課題があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明のスクランブル及びデスクランブル装置は、
請求項１項に記載した様に、データ属性情報抽出手段
と、データ属性情報変換手段と、変換アルゴリズム生成
手段と、データ属性情報挿入手段とからなるスクランブ
ル装置と、データ属性情報抽出手段と、逆変換アルゴリ
ズム生成手段と、データ属性情報逆変換手段と、データ
属性情報挿入手段とからなるデスクランブル装置とを備
える。

【０００９】また、請求項２から請求項５に記載したよ
うに、データパケットはデータ属性情報と実データとか
ら構成されていて、データ属性情報はデータ属性を規定
するパラメータ群で構成され、そのパラメータ群が変換
式によって変換されるとともに、変換アルゴリズム情報
は変換式を一義的に確定する情報であり、データパケッ
トはスクランブル装置での処理の後送信側から送信され
受信側に受信され、デスクランブル装置において受信さ
れたデータパケットから変換されたパラメータ群と変換
アルゴリズムの情報とが取り出され、変換式が一義的に
確定されるとともに逆変換式が確定され、その逆変換式
でパラメータ群が変換前の値にそれぞれ復元されデータ
パケットに戻される。

【００１０】すなわち、本発明のスクランブル及びデス
クランブル装置は、データパケットのデータ属性情報だ
けを抽出してスクランブル及びデスクランブルすること
特徴とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１から図３を用いて説明する。図１は、本発明に
係るスクランブル及びデスクランブル装置のブロック図
を示し、図１において、１はスクランブル装置、２はデ
スクランブル装置、３はデータパケット、４はデータ属
性情報抽出部、５はデータ属性情報変換部、６は変換ア
ルゴリズム生成部、７は変換アルゴリズム情報、８はデ
ータ属性情報挿入部、９はデータ属性情報抽出部、１０
は逆変換アルゴリズム生成部、１１はデータ属性情報逆
変換部、１２はデータ属性情報挿入部である。

【００１２】以上のように構成されたスクランブル及び
デスクランブル装置について、以下、その動作を述べ
る。スクランブル装置１において、データパケット３に
含まれるデータ属性情報がデータ属性情報抽出部４によ
って読み出され、変換アルゴリズム生成部６から提供さ
れる変換アルゴリズムに従ってデータ属性情報変換部５
によって変換され、変換されたデータ属性情報は変換ア
ルゴリズムの情報とともにデータパケット３に上書きさ
れる。

【００１３】データパケット３は、実データつまり映像
や音声やその他のデジタル化された情報で顧客に提供さ
れるサービスとして利用されるデータと、その実データ
に関するデータ属性情報とから構成されている。データ
属性情報の構成はパケット通信方法の種類によって異な
り、また同一パケット通信の方法であってもパケットの
種類によって異なる場合もある。ここで定義されたデー
タ属性情報とは、データパケット３の中の実データを利
用するために必要な付加情報であって、例えば実データ
のデータ長やフォーマット等である。さらにはデータパ
ケット３の構造、つまりデータ属性情報と実データとの
配列を規定した情報も含まれる。データ属性情報に誤り
があれば、データパケット３から正しく実データを取り
出して利用することができなくなる。すなわちデータパ
ケット３が顧客に提供されるサービスを構成している場
合には、データ属性情報の内容が変えられてしまうと、
顧客はサービスを受けられなくなるわけである。

【００１４】データ属性情報抽出部４は、データパケッ
ト３内のデータ属性情報の格納位置を指定してその位置
のデータ値を読み取るもので、このようなデータ列に対
する部分的抜き取りの方法は一般的なものである。デー
タ属性情報変換部５は、プログラマブルな算術演算器や
論理演算器であり、変換アルゴリズム生成部６から供給
される変換アルゴリズムを解釈して記述された手順に従
い算術演算や論理演算を行う。その演算結果は、変換ア
ルゴリズム情報７とともにデータパケット３に書き込ま
れる。

【００１５】デスクランブル装置２において、上記のよ
うにして変換されたデータ属性情報が上書きされるとと
もに変換アルゴリズム情報７が付加されたデータパケッ
ト３から、データ属性情報抽出部９によって、変換され
たデータ属性情報と変換アルゴリズム情報７とが取り出
され、逆変換アルゴリズム生成部１０において変換アル
ゴリズム情報７から逆変換アルゴリズムが算出される。
変換されたデータ属性情報は、逆変換アルゴリズムに従
って逆変換されて変換前のデータ属性情報に復元されて
データ属性情報挿入部１２によってデータパケット３に
上書きされる。この段階でデータパケット３は、スクラ
ンブル処理前の状態に復元されたことになる。

【００１６】上記のようなスクランブル及びデスクラン
ブルの一連の動作、すなわち、比較的少ないデータを間
欠的に読み出し、書き込み、数値演算や論理演算する処
理は、一般的な汎用マイクロプロセッサを用いて処理す
るのに適していて、マイクロプロセッサで処理する場合
には、スクランブル及びデスクランブル装置の実体は、
マイクロプロセッサシステムとソフトウエアプログラム
の記述となる。通常デジタル放送等の送信機や受信機に
はマイクロプロセッサが塔載されていて、複数のタスク
を平行して処理している。従って、上記のようにスクラ
ンブル及びデスクランブルの処理も、マイクロプロセッ
サからすると一個のタスク追加として扱うことができ
る。スクランブル及びデスクランブル装置を実現するた
めに専用のハードウエアを追加するかどうかは、マイク
ロプロセッサの能力とスクランブル及びデスクランブル
の処理量との関係で決定される。

【００１７】ここで、上記のようにスクランブル及びデ
スクランブルの対象になるのはデータ属性情報だけであ
り、そのデータ量はデータパケット３内の実データのデ
ータ量と比較すると非常に少なく、また処理と処理との
インターバルはサービスの特性から要求されるデータパ
ケット３の最大転送レートを超えないので、そのインタ
ーバル期間内に処理ができればよい。そのため、画像や
音声の帯域を考えると、間欠的な処理であって処理優先
順位も低位で可能となり、マイクロプロセッサのタスク
の内、優先順位の高いタスクに悪影響を与えることなく
処理できる。

【００１８】限定受信の観点からも、データパケット３
内のデータ属性情報はデータパケット３から実データを
抜き出し処理するのに重要なパラメータ群であり、デー
タ属性情報が変換された値、すなわち誤った値であれ
ば、データパケット３内の実データを正しく取り出して
処理することができなくなる。例えばタイムスタンプ系
の同期情報を変換すれば適時にデータ処理できなくな
り、映像や音声の場合には画像抜けや音飛びの現象が現
れ、視聴に耐えないものとなる。データパケット３内の
実データのデータ長やデータの並び型の情報を変換すれ
ばデータ抜けや誤データで処理することになり、画像や
音声の場合にはやはり視聴に耐えないものとなる。

【００１９】つまり、データ属性情報だけをスクランブ
ル及びデスクランブルすることで、限定受信の本来の意
味、すなわち正当な視聴の権利を有する顧客にだけ視聴
サービスを提供するということを実現できる。さらに、
変換する情報や変換アルゴリズムの選択によっては、視
聴に耐えない画像や音声の再生ではあるが番組の内容の
一部や概略の情報は得られるような再生を実現すること
もできるので、広義の限定受信の観点、すなわち結果的
に顧客のサービスへの興味を喚起させて加入者を増やす
目的を考えると、番組の内容がよければ、上記のような
部分的情報だけを提供されることでその番組を正当な手
段すなわち料金を支払って視聴する要望が増えることも
考えられる。この様にして、スクランブル及びデスクラ
ンブルの対象をデータ属性情報だけに限定する構成なの
で、スクランブル及びデスクランブル装置、特にデスク
ランブル装置に専用のハードウエアを用いる必要がなく
なり、安価で且つ限定受信の仕組みを実現する受信装置
を迅速に提供することができる。

【００２０】図２は、本発明に係るスクランブル及びデ
スクランブル装置を用いたスクランブル及びデスクラン
ブル方法の一実施例のブロック図を示し、図２におい
て、３は上記のデータパケット、３ａは変換前のデータ
属性情報ヘッダ、３ｂは変換後のデータ属性情報ヘッ
ダ、３ｃは実データ、１３はパラメータ変換、１４は変
換アルゴリズム、１５は暗号化、１６は復号化、１７は
アルゴリズム情報、１８は逆変換アルゴリズム、１９は
パラメータ逆変換である。

【００２１】データパケット３は、ヘッダ３ａと実デー
タ３ｃとから構成される。ヘッダ３ａは、データ属性情
報すなわちデータ属性を規定するパラメータ群であり、
そのヘッダ長は、パケット先頭からのビット数で規定さ
れている。データパケット３の先頭からヘッダ長分のデ
ータが、変換の対象となるデータ属性情報となる。この
データ属性情報がデータパケット３から読み出されパラ
メータ変換１３される。パラメータ変換１３は、データ
の属性を規定しているパラメータ単位での変換であり、
変換アルゴリズム１４に従って行われる。変換アルゴリ
ズム１４は、上記のように論理式や算術式やそれらの演
算の組み合わせであり、パラメータ変換１３においてパ
ラメータ群の適当なパラメータに上記の演算が施され、
それによって個々のパラメータの値が変換されて、デー
タパケット３のヘッダ領域に上書きされる。このとき個
々のパラメータの値を変換するだけでなく、パラメータ
の配列や順番を変換しても同じ効果が得られることは言
うまでもない。

【００２２】変換アルゴリズム１４は、前述のように適
宜手段でデスクランブル装置２において一義的に確定さ
れ、それによって逆変換アルゴリズムが生成されなけれ
ばならない。そのために変換アルゴリズム１４を一義的
に確定可能な情報が暗号化１５されてヘッダ３ｂへ付加
される。ここでの暗号化の定義は、変換アルゴリズム１
４を一義的に確定できる情報をデータパケット３に付加
するための仕組みであり、例えば変換アルゴリズム１４
のアルゴリズム番号を示すだけでもよい。ここでの復号
化１６の定義は、前述の暗号化１５された情報から変換
アルゴリズム１４の実体を復元するための仕組みであ
り、例えば変換アルゴリズム１４のアルゴリズム番号か
ら、対応する逆変換アルゴリズム１８を一義的に確定で
きればよい。

【００２３】図３を用いて変換及び逆変換のアルゴリズ
ムについてさらに詳細に説明する。図３は、本発明に係
るスクランブル及びデスクランブル方法における変換及
び逆変換のアルゴリズムの一実施例を示し、図３におい
て、３ａは上記の変換前のデータ属性情報ヘッダ、３ｂ
は上記の変換後のデータ属性情報ヘッダ、１４は上記の
変換アルゴリズム、１８は上記の逆変換アルゴリズムで
ある。

【００２４】変換アルゴリズム１４はｎ個の変換式から
なり、選択された一個の変換式ｍによってヘッダ３ａの
データ属性情報は変換されるとともに、変換式ｍの式番
号ｍが変換後のヘッダ３ｂに付加される。逆変換アルゴ
リズム１８は同様にｎ個の逆変換式からなり、ヘッダ３
ｂに付加された式番号ｍによって一義的に選択された逆
変換式ｍによって、ヘッダ３ｂはヘッダ３ａに復元され
る。スクランブル及びデスクランブル装置にそれぞれ変
換アルゴリズム１４と逆変換アルゴリズム１８とが予め
格納されていて、ヘッダ３ｂに式番号ｍを付加するだけ
で変換及び逆変換ができる。

【００２５】この例の場合、変換アルゴリズム１４を一
義的に確定するために式番号ｍを付加したが、デスクラ
ンブル装置２側に変換式番号と逆変換式番号との対応パ
ターンが複数個用意されていて、スクランブル装置１側
では変換式番号ｍにくわえて対応パターン番号が付加さ
れてもよい。

【００２６】この例ではもっとも単純な方法について述
べたが、変換及び逆変換アルゴリズムに関して暗号化及
び復号化の仕組みが単純であれば、スクランブル及びデ
スクランブル処理が単純化可能であるが秘匿性が低くな
り、逆に暗号化及び復号化の仕組みが複雑になれば、ス
クランブル及びデスクランブル処理も複雑になるかわり
に秘匿性も高くなることは言うまでもない。また、暗号
化及び復号化の仕組みをハードの変更なしに柔軟に更新
可能なので、暗号化及び復号化の仕組み自体が単純であ
ってもその仕組みを頻繁に更新していくような運用によ
って、秘匿性が確保できる。

【００２７】この様に、スクランブル及びデスクランブ
ルの対象がデータ属性情報であり且つ変換及び逆変換ア
ルゴリズムに関わる暗号化及び復号化の仕組みが柔軟に
選択、変更可能なので、スクランブル及びデスクランブ
ル処理が軽くできるだけでなく、高い秘匿性を確保でき
るスクランブル及びデスクランブル装置及び方法を提供
できる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、データパ
ケットのデータ属性情報だけを抽出してスクランブル及
びデスクランブルするので処理データ量を大幅に低減で
き、且つ実データはデスクランブルする必要がないので
デスクランブル処理を間欠的にできるため、受信装置側
に専用ハードウエアを持つ必要がなくなり、経済的でス
クランブル及びデスクランブル方法の変更を柔軟に対応
可能であるという有利な効果が得られる。また、データ
属性情報に同期情報やパケット内の実データのバイト長
などの重要なパラメータを格納しておけば、これらのパ
ラメータを変換値のままで処理した場合に視聴に耐える
映像や音声が復元されることはなくなるので、限定受信
の仕組みも確保できる。さらには、変換する情報や変換
アルゴリズムを適切に選択すれば、視聴に耐えない画像
や音声の再生ではあるが番組の内容の一部や概略の情報
は得られるような再生を実現することもできる。このよ
うな再生を実現することによって、顧客のサービスへの
興味を喚起させて加入者を増やすことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るスクランブル及びデ
スクランブル装置のブロック図

【図２】本発明の一実施形態に係るスクランブル及びデ
スクランブル方法のブロック図

【図３】本発明の一実施形態に係るスクランブル及びデ
スクランブル方法における変換アルゴリズム情報の説明
図

【図４】従来のスクランブル及びデスクランブル装置を
示すブロック図

【符号の説明】

１ スクランブル装置 ２ デスクランブル装置 ３ データパケット ４ データ属性情報抽出部 ５ データ属性情報変換部 ６ 変換アルゴリズム生成部 ７ 変換アルゴリズム情報 ８ データ属性情報挿入部 ９ データ属性情報抽出部 １０ 逆変換アルゴリズム生成部 １１ データ属性情報逆変換部 １２ データ属性情報挿入部 １３ パラメータ変換 １４ 変換アルゴリズム １５ 暗号化 １６ 復号化 １７ アルゴリズム情報 １８ 逆変換アルゴリズム １９ パラメータ逆変換 ２０ 送信装置 ２１ 受信装置 ２２ スクランブル装置 ２３ 映像音声データ ２４ スクランブル鍵 ２５ 番組属性情報 ２６ ワーク鍵 ２７ 暗号化部 ２８ 契約情報 ２９ 暗号化部 ３０ マスタ鍵 ３１ スクランブルされた放送信号 ３２ 番組情報 ３３ 個別情報 ３４ 暗号復号化部 ３５ 資格判定部 ３６ 暗号復号化部 ３７ デスクランブル装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C063 AB03 AC01 CA23 CA29 DA07 DA13 5C064 AA06 AC01 AC11 AD14 AD18 BA01 BB05 BC06 CA14 CB01 CC02 CC04 5J104 AA01 AA16 BA03 CA01 EA01 EA16 JA03 NA02 PA05 PA10

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 データパケット内のデータ属性情報を取
   り出すデータ属性情報抽出手段と、前記データ属性抽出
   手段によって取り出されたデータ属性情報を変換するデ
   ータ属性情報変換手段と、前記データ属性変換手段で使
   用される変換アルゴリズムを生成し提供する変換アルゴ
   リズム生成手段と、前記データ属性情報変換手段で変換
   されたデータ属性情報及び変換アルゴリズムの情報をデ
   ータパケットに書き込むデータ属性情報挿入手段と、か
   らなるスクランブル装置と、 データパケットから前記の変換されたデータ属性情報及
   び変換アルゴリズムの情報を取り出すデータ属性情報抽
   出手段と、取り出された前記アルゴリズムの情報から逆
   変換アルゴリズムを生成する逆変換アルゴリズム生成手
   段と、前記逆変換アルゴリズムで前記の変換されたデー
   タ属性情報を逆変換するデータ属性情報逆変換手段と、
   前記の逆変換されたデータ属性情報をデータパケットに
   書き込むデータ属性情報挿入手段と、からなるデスクラ
   ンブル装置と、を備えたことを特徴とするスクランブル
   及びデスクランブル装置。
2. 【請求項２】 前記スクランブル装置において、データ
   パケットはデータ属性情報と実データから構成されてい
   て、データ属性情報はデータ属性を規定するパラメータ
   群で構成され、前記パラメータ群がデータ属性情報抽出
   手段により取り出され、そのパラメータ群が変換アルゴ
   リズム生成手段から供給された変換式によってデータ属
   性情報変換手段において変換されるとともに、変換アル
   ゴリズム情報は変換式を一義的に確定する情報であり、
   前記データパケットはスクランブル装置での処理の後送
   信側から送信され受信側に受信され、 前記デスクランブル装置において、受信されたデータパ
   ケットから変換されたパラメータ群と変換アルゴリズム
   の情報が取り出され、変換式が一義的に確定されるとと
   もに逆変換式が確定され、前記逆変換式でパラメータ群
   が変換前の値にそれぞれ復元されデータパケットに戻さ
   れることを特徴とする、請求項１に記載のスクランブル
   及びデスクランブル装置。
3. 【請求項３】 前記変換式はパケットの種類により異な
   る変換式であることを特徴とする、請求項２に記載のス
   クランブル及びデスクランブル装置。
4. 【請求項４】 前記変換アルゴリズムの情報が予め準備
   された変換式群の中で相当する変換式を特定する式番号
   であることを特徴とする、請求項２または３に記載のス
   クランブル及びデスクランブル装置。
5. 【請求項５】 前記変換アルゴリズムの情報から逆変換
   アルゴリズムを生成する過程に必要な補足情報が予め送
   信側から受信側に提供されていて新規な変換式の場合に
   は新規の補足情報が予め提供されることを特徴とする、
   請求項１〜４のいずれかに記載のスクランブル及びデス
   クランブル装置。