JP2002141898A - 多重暗号化キーをデータストリームに同期させる暗号化装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 データストリームを、各々に暗号化キーが割
り当てられた複数の順次データブロックとして暗号化す
る装置と方法とを提供する。 【解決手段】 本発明において、デジタル動画のような
データストリームは、各々に暗号化キーが割り当てられ
た１以上のブロックのユニットで暗号化される。データ
ストリームを完成するために複数の暗号化キーが割り当
てられる。個々の暗号化キーをその先頭データブロック
にマップする同期化索引が提供される。暗号化キーと関
連する同期化索引とは、１以上の追加のデータ転送機構
を利用して、データストリームとは別個に提供される。
無作為に生成された随意的なオフセットは、特定の暗号
化キーによって暗号化が実行されるデータブロック間の
間隔を変化させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、データストリーム
を、各々に暗号化キーが割り当てられた複数の順次デー
タブロックとして暗号化および復号化する装置と方法に
関し、より詳細には、各々の暗号化キーを、対応するデ
ータブロックに確実に同期させる装置と方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、大容量の携帯記憶装置や高速デ
ータ伝送チャンネルによって提供されるような、データ
ストリームの伝送または転送に対する用途の拡張を利用
するために、大量データ転送能力を必要とするユーザー
は、高い安全性が提供されることを要求する。そのよう
な安全対策により、データ改ざん、盗聴およびデータ著
作権侵害などの行為を防止することができる。

【０００３】データ著作権侵害は、特に、ＴＶやビデオ
番組のプロバイダー、および、デジタル映画のプロバイ
ダーといった、データストリームとして伝送されるエン
ターテインメントのプロバイダーにとって脅威である。
厳しい安全対策が行われなければ、例えば著作権で保護
される作品のデジタルコンテンツが不法にコピーおよび
頒布され、その結果、権利保有者の莫大な投資金の損失
が発生するであろう。デジタル映画産業が発展するにつ
れ、データセキュリティの必要性はより重大になってい
る。映画がデジタル式に製作および配給されると、フィ
ルムのコピーを地方の劇場へ配給するような従来の方法
は変化すると思われる。衛星若しくはケーブルによる伝
送を利用した配給、専用電話回線の経由による伝送を利
用した配給、または、ＤＶＤ装置などの携帯式大容量記
憶媒体を利用した配給のいずれにしても、現在のフイル
ムベースの配給は、映画作品のデジタル化に取って代わ
られる傾向にある。この発展は、エンターテインメント
産業に対して、相当な潜在性リスクを提示する。それ
は、容認されたサイトのみがエンターテイメントの作品
にアクセスできるような安全対策によって対処されなけ
ればならない。

【０００４】動画像のデジタル化は、データセキュリテ
ィの確保にとって特に克服困難な課題を抱えている。こ
のセキュリティ課題の一つは、ファイルのサイズであ
る。デジタル化された省略されない形態のフィルムは、
圧縮前に、２〜３テラバイトオーダーのデータでありう
る。そのため、最新のデータ圧縮技術をもってしても、
標準的な映画が有するデータ量は相当なものである。こ
のデータ容量と、復号すなわち解読された映画のコピー
をアクセス可能な状態にする場合のリスクとにより、映
画を映写すなわち表示するためのデジタルデータストリ
ームの高速復号化を提供する（また、データ解凍の時間
も与える）、高速またはリアルタイム復号化技術があれ
ば、大変有益である。

【０００５】最善のセキュリティを確保する理想的な解
決法は、ビデオデータ、動画像データ、動画データ（こ
こではデジタル動画像データとも表記し、デジタル映画
および動画の意味にも使う。その放映媒体はテレビ、動
画劇場、コンピュータのいずれでもよい。）を、フィル
ム編集や製作工程さえ含む全ての状況下で暗号化するこ
とである。この方法を用いれば、動画がどこで操作され
ようと、どこへ伝送されようと、最初の撮影段階から編
集段階、最終的に映画館で放映されるまで、その動画の
デジタルデータは、平文（暗号化されていない）形式で
アクセス可能になることはない。しかし、同時に、編集
等のために、１以上の個々のフレームにアクセスを許可
する任意の暗号化方式が必要になる。

【０００６】セキュリティ課題の重要な点は、動画を、
デジタルデータストリームとして、同時に何千ものサイ
トに配信する必要があるということである。これは、デ
ータの暗号化／複号化、圧縮／解凍、配信全般に対する
解決法が頑強でなければならないことを意味する。ま
た、これらの解決法は、多くの劇場で採用されている
「時間差上映スケジュール」にも対応でき、再生や一時
停止を必要としうる機器のトラブルのような難題を処理
できなければならないので、やはり、復号化方式におけ
る個別フレームのアドレス表示や再同期化が必要であ
る。ここで使用する暗号化という言葉は、その意味を隠
すためのデータ変換を含んでおり、従って、圧縮や、画
像の色彩、サイズおよび濃度に作用するように用いられ
る画像処理のような周知の暗号化とは区別される。

【０００７】ビデオやデジタル動画のフィルムのサイズ
を考慮すると、従来の暗号化処理では、暗号化セキュリ
ティを維持する一方で、同時に、個々のフレームを許可
するという難しい課題にうまく対処できない。例えば、
デジタル動画を１ブロックとして暗号化する簡単な処理
は、個々のフレーム編集、早送り、時差表示などの操作
や、関連するフレームベース動作のサポートを困難に
し、または、実行できなくする。従って、そのデータを
複数のブロックに構文解析する処理は意味がある。しか
し、この方法でも、各々のブロックに同じ暗号化キーを
割り当てるなら、システムの安全性は十分ではない。そ
のため、データセキュリティを提供しつつ、個別ブロッ
クにおいてデータを暗号化する柔軟な解決法が必要とさ
れていることが認識される。

【０００８】基本的に、暗号化アルゴリズム自体が、個
別ブロックにおける平文データ（すなわち、暗号化され
て暗号テキストデータを形成する予定のデータ）の処理
を必要とすることに着目してほしい。例えば、ＤＥＳ暗
号化は、６４ビットのデータユニットで一度に作動す
る。暗号化方法は、暗号化する度に同じキーを再利用し
てもよいし、または、異なるデータブロックに異なるキ
ーを使用してもよい。後で述べるように多重キーを使用
すると、データを更に安全に暗号化できるとういう利点
がある。

【０００９】例として、一般的な２つのタイプの暗号化
方式がある。 （１）秘密または対称暗号化 対称アルゴリズムは、暗号化および復号化に同じキーを
使用する。秘密キーを所有していれば誰でもデータを復
号化できる。米国特許第３９６２５３９号（Ｅｈｒｓａ
ｍ等による）において開示されるように、米国規格基準
局の標準データ暗号化規格（ＤＥＳ）が、対称暗号化方
式の例として周知である。 （２）公開または非対称暗号化 非対称アルゴリズムは、暗号化および復号化に異なるキ
ーを使用する。データは、誰でもアクセス可能な公開キ
ーを使用して暗号化される。しかし、データの復号化
は、秘密キーを所有する者だけが行える。米国特許第４
４０５８２９号（Ｒｉｖｅｓｔ等による）において開示
されるＲＳＡと、米国特許第４２００７７０号（Ｈｅｌ
ｌｍａｎ等による）において開示されるＤｉｆｆｉｅ−
Ｈｅｌｌｍａｎの２つが、公開キー暗号化方式として周
知である。

【００１０】一般的に、対称暗号化は、非対称暗号化よ
りも速く、従って、動画の暗号化や、同様のデータスト
リームの暗号化／複号化に採用されやすい。しかし、対
称暗号化には、対称キーが、所望の各々の受信者に安全
に配信される必要があるという欠点がある。他の受信者
に対する不本意なアクセスを許可するというリスクを最
小限に抑えなくてはならない。

【００１１】容量の大きいファイルの復号化に使用され
るキーの配信と管理に対する従来の解決法は多数ある。
例えば、この目的のために、対称と非対称の両アルゴリ
ズムの長所を使用することが知られている。それには、
まず、非対称暗号化を用いて１以上の対称キーを配信
し、その後、これらのキーを使って短時間で復号化す
る。キーは暗号化されたデータを復号化するために必要
とされる一連のビットまたは番号である。

【００１２】かなり大容量のデータストリームを効率的
に復号化する従来の解決法の１つは、多重キーを提供す
ることである。この方法において、キーは、データスト
リーム中の識別される複数ブロックにマップされる。ス
トリームの暗号化に使用されるキー管理処理の一例とし
て、米国特許第６０５２４６６号（Ｗｒｉｇｈｔによ
る）は、公開キー暗号化方式の代わりに、暗号化に多重
秘密キーを使用する方法を開示する。公開キー方式を使
用して転送された初期キー生成情報に基づき、一連の等
しい秘密キーが、送信サイトと受信サイトの両方で生成
される。キーをそのデータストリームに同期化するため
に、生成された一連のキーの各々が、データストリーム
内のページ上のあらかじめ決められた固定位置に索引付
けられる。それ故、万一データパケットが損失した場合
には、再同期化が行われる。ライト（Ｗｒｉｇｈｔ）の
特許において使用されるキーからページへの直接マッピ
ング方式は、パケット損失や再同期化による課題を軽減
させる利点を有しているが、キーの再配列またはページ
境界の操作を要求することによって任意の安全対策を提
供するという試みは開示されていない。また、ライトの
特許において開示される方法は、例えばデジタル動画に
必要とされる安全なデータ転送に対して、別の固有の欠
点も備える。例えば、キーを使用するための索引情報
が、個別に提供されずに、暗号テキストメッセージ自体
において暗号化される。さらに、同一の通信チャンネル
が、キー交換と暗号テキストデータ伝送に使用される。
この同一チャンネルの使用は、その通信チャンネルにア
クセスできる者は誰でも、暗号化されたデータや復号化
に必要な情報にアクセスできることを意味する。

【００１３】同様に、無線通信チャンネルについて、米
国特許第５１８５７９６号（Ｗｉｌｓｏｎによる）は、
伝送されるデータ共にインターリーブされる暗号化キー
情報の提供と、信号ロスの際に再同期化を可能にするよ
う最適化されたセキュリティ方式とを開示する。キー自
体は伝送されないが、送信サイトと受信サイトにおいて
記憶される。米国特許第６０５２４６６号と第５１８５
７９６号とに開示されたような方法は、いくつかの種類
のデータ転送アプリケーションに適している。しかし、
デジタル動画情報の配信や伝送に関して、これらの方法
は、最良の解決法とは言えない。データの安全性を最大
にし、全体の復号化速度を上げるために、キーまたはキ
ー生成データと、キーの索引付けおよび同期化情報と
を、別々に、データストリームから提供することが好ま
しい。動画とビデオデータに多重キーが使用される場
合、ブロック内のデータの暗号化と、個々の動画または
ビデオフレームとの間に、何らかの対応（上述の開示に
おいて対処されない）があれば好ましい。これについて
は後で述べる。

【００１４】ブロック内のデータを処理する方法の一例
として、米国特許第６０２１３９１号（Ｓｈｙｕによ
る）は、個々の任意の長さのデータセグメントを処理す
ることにより、データストリームを暗号化する方法を開
示する。従って、個々のデータセグメントが、別々のキ
ーとアルゴリズムを用いて、別々に暗号化される。その
別々のキーとアルゴリズムは、データストリームの一部
であるセグメントヘッダにおいて特定される。ここで再
び、暗号化キーと暗号化アルゴリズムは、データストリ
ーム自体において識別される。これは、暗号化キーを別
個に提供する方法と比較すると、欠点といえる。上述と
同様の理由で、データセグメントヘッダの明確な識別
は、いくつかのアプリケーションにおいて有効でありう
るが、例えば動画アプリケーションにおいて、映像や音
声データを表示するデータストリームに対しては都合が
悪い。

【００１５】データストリームを更に効率良くまたは安
全に暗号化する別の方法が提案されている。対称キーの
効率的な再利用のためのキー管理と使用の解決法の例の
1つとして、米国特許第５４３８６２２号（Ｎｏｒｍｉ
ｌｅ等による）は、オフセット値を提供する方法を開示
する。そのオフセット値は、伝送されるシステムによっ
て暗号化され、その後、暗号化／複号化のためのキーに
おける「据え置き」スタート地点を特定するために使用
される。キー自体は秘密キーと初期化ベクトルとから生
成される。オフセット値が与えられると、復号化プロセ
ッサは、復号処理において、オフセット値が示すキーの
部分を使用できる。この方法により、可変オフセット値
が、同じキーに、数回割り当てられ、効率的にキーを交
換でき、また、暗号化する毎にキーの異なる部分が使用
されるため、認可されない視聴者による反復パターンの
解読が困難になる。ただ、この方法により、オフセット
値が、送信機／受信機において生成されるキーに割り当
てられ、暗号化／複号化毎に、その生成されたキーの大
部分が破棄される必要があることに注意してほしい。さ
らに、そのキーの一部は、各々の暗号化処理で同じであ
ってよいので、結局、単に全く異なるキーを提供する方
法に比べて、より安全であるとは言えない。

【００１６】ビデオデータのブロックが暗号化される一
例として、米国特許第６０２１１９９号（Ｉｓｈｉｂａ
ｓｈｉによる）は、ＭＰＥＧ２のビデオデータストリー
ムの暗号化方法を開示する。ＭＰＥＧ２（Ｍｏｔｉｏｎ
Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐの規格）
は、ビデオデータを、Ｉフレームが参照フレームとして
機能する一連のフレームとして記憶する。また、別のＭ
ＰＥＧフレーム（ＰおよびＢ従属フレーム）は、正確に
解釈されるために、Ｉフレーム（内部コード化されたス
タンドアローンフレーム）への参照を必要とする。イシ
バシ（Ｉｓｈｉｂａｓｈｉ）による特許においては、デ
ータストリームのこれらの不可欠なＩフレームだけが暗
号化される。これは、Ｉフレームの復号化が実行される
まで、データストリームにおけるその他の任意のビデオ
データの使用を効果的に妨げる。この方法には利点もあ
るが、暗号テキストデータストリームにおけるフレーム
の境界が明確なままであり、データのセキュリティ面で
不利であるために採用できない。暗号テキストデータス
トリーム内の、どの定義するフレームヘッダまたは同期
化文字をもマスクし、データストリーム内の全てのデー
タを安全に暗号化することが最善の方法であろう。この
方法における全体の安全性は、単にＩフレームの暗号化
にかかっている。この選択的暗号化により操作は単純化
され、暗号化の所要時間も最小となるが、一方で、この
選択的符号化は、単一Ｉフレームの認可されない復号化
が、同様に、他のＰおよびＢのフレームへのアクセスを
容認するので不利である。

【００１７】記録媒体の配信に対するコピー保護方式
は、動画データやその他のデータストリームの安全な記
憶と配信に対する要求を満たすような解決法を提示しな
い。例えば、米国特許第６０２８９３２号（Ｐａｒｋに
よる）または米国特許第５９６３９０９号（Ｗａｒｒｅ
ｎ等による）において開示されるような方式は、再生や
コピーを不可能にする、または、抑止するが、特定の宛
先ハードウェアに関してある進んだ知識を必要とするの
で、デジタル動画アプリケーションにとって実用的でな
い。米国特許第６０１６３４８号（Ｂｌａｔｔｅｒ等に
よる）において開示されるようなペイパービュー方式
は、挿入可能なＩＳＯ７８１６‐３対応スマートカード
を使ってビデオプログラムへ条件付のアクセスを行う復
号コードを提供する。しかし、この配列は、データアク
セスとアルゴリズム識別の提供に限られる。

【００１８】従来の手法は、安全な暗号化、および、受
信サイトに提供される暗号化キーの配信や同期化に対す
るいくつかのニーズに応えるが、デジタル動画のプロバ
イダが要求するような、大容量のデータストリーム配信
のセキュリティ要請に十分対応できるデータ暗号化解決
法を提供しない。さらに、従来の方法は、編集、再始動
および早送りの機能を可能にするデジタル動画データス
トリームのフレームごとのアクセスに対する特定の要求
を満足させることはできない。そのため、データストリ
ームにおける個々のブロックに多重暗号化キーを同期さ
せる安全な暗号化装置および方法が必要である。その装
置および方法は、デジタル動画アプリケーションにうま
く応用できる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、デー
タストリームを複数の順次データブロックとして暗号化
する装置と方法とを提供することである。その各々のブ
ロックには、暗号化キーが割り当てられる。また、本発
明の目的は、各々の暗号化キーを、対応するデータブロ
ックに同期させる安全な方法を提供する装置および方法
を提供することである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明のある側面による
と、デジタルデータソースからデジタルデータ受信機
へ、複数のデータブロックを安全に転送するデータ転送
装置が提供される。この装置は、（ａ）各々の単一デー
タブロックに対して、前記各々の単一データブロックに
割り当てられる暗号化キー、および、前記暗号化キーと
前記単一データブロックとの間の対応を示すブロック同
期化索引を提供できる暗号化キー生成器と、（ｂ）前記
各々の単一データブロックに対して、前記暗号化キー生
成器からの前記暗号化キーを用いて、暗号化プロセスを
実行する暗号化エンジンと、（ｃ）前記暗号化されたデ
ータブロックを、前記暗号化エンジンから前記デジタル
データ受信機へ配信するデータ伝送チャンネルと、
（ｄ）前記暗号化キーを、前記暗号化キー生成器から前
記デジタルデータ受信機へ配信するキー伝送チャンネル
と、（ｅ）前記ブロック同期化索引を、前記暗号化キー
生成器から前記デジタルデータ受信機へ配信するブロッ
ク同期化データチャンネルとからなる。

【００２１】本発明のもう１つの特徴は、複数の暗号化
キーの各々１つを、データの各々のブロックに相対的な
可変オフセットを用いて、データの対応するブロックに
索引付けすることである。

【００２２】データストリームを、デジタルデータソー
スからデジタルデータ受信機へ、安全に転送する本発明
に係る方法は、（ａ）前記のデータストリームを、平均
サイズと無作為に生成されたオフセットとに基づいて、
各々のサイズが可変である複数の連続したデータブロッ
クに分割するステップと、（ｂ）各々の連続するデータ
ブロックに対して、暗号化キーを生成するステップと、
（ｃ）前記の各々の連続するデータブロックを、前記の
暗号化キーを用いて暗号化し、暗号化されたデータブロ
ックを提供するステップと、（ｄ）前記の暗号化された
データブロックを前記の暗号化キーに関連付ける同期化
索引を生成するステップとからなる。

【００２３】また、デジタル動画像データストリーム
を、デジタルデータソースからデジタルデータ受信機ま
で、安全に転送する本発明に係る方法は、（ａ）前記の
デジタル動画像データストリームを、複数のデジタル動
画像データブロックに分割するステップと、（ｂ）複数
の暗号化キーを生成するステップと、（ｃ）前記の複数
のデジタル動画像データブロックの各々に対して、
（１）前記の各々のデジタル動画像データブロックを、
識別可能な（ｄｉｓｔｉｎｃｔ）暗号化キーを用いて暗
号化し、暗号化されたビデオデータブロックを生成する
ステップと、（２）前記の暗号化されたデータブロック
を、前記の暗号化されたデジタル動画像データストリー
ムの一部として記憶するステップとからなるステップを
繰り返すことにより、暗号化されたデジタル動画像デー
タストリームを生成するステップと、（ｄ）前記の各々
のデジタル動画像データブロックを、前記の各々の識別
可能な暗号化キーと関連付ける同期化索引を生成するス
テップと、（ｅ）前記の暗号化されたデジタル動画像デ
ータストリームを、前記のデジタルデータ受信機に提供
するステップと、（ｆ）前記の同期化索引を、前記のデ
ジタルデータ受信機に提供するステップとからなる。

【００２４】また、複数の暗号化キーを、対応する複数
の暗号化されたデータブロックにマッピングする本発明
に係る方法は、（ａ）前記の複数の暗号化キーを、前記
の暗号化されたデータブロックとは別個に提供するステ
ップと、（ｂ）マッピングアルゴリズムを前記の複数の
暗号化キーに相関させる識別子を提供するステップとか
らなる。

【００２５】また、動画の暗号化されたデジタル動画像
データブロックを復号化する本発明に係る方法は、デジ
タル動画像データフレームまたはデジタル動画像データ
フレーム成分の識別を提供するステップと、複数の暗号
化キーから対応するキーを生成し、それを、前記のデジ
タル動画像データフレームまたはデジタル動画像データ
フレーム成分がその一部を形成するデジタル動画像デー
タブロックの復号化に使用するステップとからなる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、暗号化されるブロックサイズ
を選択するフレキシブルな装置を提供する。これは、順
に、データストリームに適用される暗号化キーの数を自
由に選択することを可能にする。暗号化キーの数を最大
にすれば、データの安全性は最高のレベルに保つことが
できる。同時に、配信方法により、提供されうる暗号化
キーの数が制限を受ける場合がある。

【００２７】本発明のさらなる側面によると、データブ
ロックの先頭に対してランダムオフセットを生成する方
法が提供される。これにより、ブロックの境界を決定す
る面倒な操作と、次の暗号化キーが適用されるデータス
トリーム中の地点を正確に決定する面倒な操作とが不用
になる。

【００２８】本発明のさらなる効果は、本発明が暗号化
キーに必要なオーバーヘッドデータのサイズを最小にす
る効率的な方法を提供することである。このため、多数
の暗号化キーは、伝送によって、または、着脱可能な記
憶媒体に記録することによって、容易に配信できる。

【００２９】本発明のさらなる効果は、デジタル動画の
安全な暗号化と伝送に適用されるとき、個々のフレーム
へのアクセスを可能にする暗号化方法を提供できること
である。これにより、デジタル動画データストリーム
の、編集または放映される部分だけが、いつでも復号化
される。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下に、添付の図面を参照して、
本発明の実施の形態について説明する。この説明は、特
に、本発明による装置の一部を形成する要素、または、
本発明による装置に直接的に関与する要素に対してなさ
れる。特に図示または説明されない要素が多様な変形を
とりうることは当業者に周知であることが理解されるべ
きである。

【００３１】以下の詳細な説明は、主として、デジタル
動画の安全な伝送や記憶を提供する暗号化装置の使用法
に関するものであることに注意するべきである。この使
用方法は、本発明の好ましい実施の形態であるが、本発
明がさらに広範囲に適用可能であり、特に、大容量のデ
ータが配信サイトから１以上の受信サイトへ安全に転送
されなければならない任意の場合に適用できることは、
データ暗号化およびデータ伝送の当業者にとって明らか
である。また、「データストリーム」という言葉を、任
意のタイプの大容量データ転送を含む従来の意味で使用
している。本出願の文章において、データストリーム
は、転送されるデータの全ユニットが多重ブロックにお
いて暗号化されなければならないような十分なサイズを
有する。その暗号化は、各々のブロックに対して同じキ
ーを使用して、または、複数のブロックを暗号化するた
めに複数のキーが使用される配列を使用して行われる。

【００３２】図１を参照すると、概して符号１０で示さ
れるデータストリームの安全転送装置が示されている。
ここでは、データ発信サイト１２からデータ宛先サイト
１４へ、安全にデータストリームが転送される。デジタ
ルデータソース１８は、ソースデータストリームを提供
する。そのデジタルデータソース１８は、デジタルデー
タを出力する多数の装置のうち任意のものであってよ
い。例えば、デジタルデータソース１８は、入力として
フィルムを走査し、出力としてデジタルデータを提供す
るテレシネ装置からなってもよい。または、代わりに、
デジタルデータソース１８は、中間のテレシネ装置を必
要とせずにデータを提供するデジタルカメラからなって
もよい。または、代わりに、デジタルソース１８は、ハ
ードディスクのバンクのような大容量の記憶媒体（例え
ば、ＲＡＩＤアレイ）からなってもよい。デジタルデー
タソース１８は、入力されたデータストリームを、特定
のアプリケーションに適用できる形式にフォーマットす
る。

【００３３】次に、圧縮エンジン２０は、その入力され
たデータストリームを受信し、圧縮アルゴリズムを適用
する。例えば、デジタル動画データの場合、入力された
データストリームは、ＭＰＥＧ−２データとして圧縮さ
れる。ＭＰＥＧ−２ビデオデータは、複数のフレーム内
に記憶される。各々のフレームは、Ｙ、Ｃｒ、Ｃｂとい
う３つの色成分をもつ。（デジタル動画の表示には、産
業規格として、ＭＰＥＧ−２または変形ＭＰＥＧ−２の
フォーマットが推奨されるが、ＪＰＥＧまたはＪＰＥＧ
−２０００といった他のデータフォーマットが利用可能
であることに注目することは有益である。）データの圧
縮が必要でない場合でも、動画データは圧縮されること
が望ましい。

【００３４】結果として生じる圧縮されたデータストリ
ームは、その後、暗号化エンジン２２に進む。圧縮エン
ジン２０と暗号化エンジン２２は、全てまたは部分的
に、ハードウェア内で実行されてもよいし、または、適
切なソフトウェアを搭載した高速コンピュータのワーク
ステーションを使って実行されてもよい。そのソフトウ
ェアは、本明細書を読んだ後であれば、当技術分野にお
ける通常の知識内で十分に開発できる。

【００３５】キーおよび同期生成器２８は、暗号化エン
ジン２２に、図２と図４に示すような各々のデータブロ
ック２６に対する暗号化キー５０を提供する。後で述べ
るように、暗号化エンジン２２は、データブロック２６
のサイズを、安全データストリーム転送装置１０のユー
ザが求める安全性に対して適切に暗号化できるようにす
る。従って、１以上の暗号化キー５０が暗号化エンジン
２２に必要である。また、キーおよび同期生成器２８
は、生成された各々の暗号化キー５０をその対応する１
以上のデータブロック２６に関連付ける同期化索引を生
成する。生成される同期化索引の特性およびその同期化
索引に対して可能な実施の形態は、後に説明される。

【００３６】暗号化エンジン２２は、完了した暗号化さ
れたデータブロック２６を、配信サイト記憶装置３０に
一時的に記憶できる。この装置３０は、大容量記憶装置
であるか、または、より一般的に、任意の適当な記憶装
置またはメモリバッファであってよい。記憶装置３０に
記憶またはバッファ処理されることが可能な圧縮された
暗号テキストとしての、完了したデータストリームは、
その後、データ伝送チャンネル３２を用いたデータ配信
サイト１４への配信に利用できる。データ伝送チャンネ
ル３２が多数の可能なデータ伝送機能を含むことはおお
よそ理解できる。例えば、データ伝送チャンネル３２
は、専用の高速電話線であってよい。または、代わり
に、データ伝送チャンネル３２は、ＲＦ、マイクロ波ま
たは衛星による伝送を用いたデータ転送用の無線伝送チ
ャンネルからなってもよい。また、データ伝送チャンネ
ル３２は、コンピュータデータネットワーク、ローカル
エリアネットワーク（ＬＡＮ）またはワイドエリアネッ
トワーク（ＷＡＮ）からなってもよい。さらにもう１つ
の代替として、データ伝送チャンネル３２は、データ宛
先サイト１４に転送されるＤＶＤまたは他の光ディスク
のような大容量記憶媒体を使用してもよい。（図１にお
いて、文字Ｄは、サイト１２とサイト１４との間のデー
タ伝送チャンネル３２による接続を示している。）

【００３７】キーおよび同期生成器２８からのデータを
転送する別個の機構を可能にするために、キー伝送チャ
ンネル３４が備えられる。キー伝送チャンネル３４は、
多数の可能なデータ伝送機構を含むとおおよそ理解して
よい。例えば、キー伝送チャンネル３４は、電話線また
はネットワークからなってもよい、または、ＲＦ、マイ
クロ波または衛星伝送を用いてキーデータを転送する無
線伝送チャンネルからなってもよい。または、代わり
に、キー伝送チャネル３４は、スマートカード、ディス
ケット、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の記憶装置のような携帯
記憶媒体を使用してもよい。比較的広範囲の帯域幅をも
った伝送チャンネルまたは記憶装置を必要とするデータ
伝送チャンネル３２とは異なり、キー伝送チャンネル３
４は、数キロバイトのオーダーでデータを転送する必要
があるだけである。（図１において、文字Ｋは、サイト
１２とサイト１４との間のキー伝送チャンネル３４によ
る接続を示している。）

【００３８】各々の暗号化キー５０を特定のデータブロ
ック２６へマップする複数のブロック同期化索引を転送
する別個の機構を可能にするために、ブロック同期化伝
送チャンネル７８が備えられる。例えば、ブロック同期
化伝送チャンネル７８は、電話線からなってもよい、ま
たは、ＲＦ、マイクロ波または衛星伝送を用いてブロッ
ク同期化データを転送する無線伝送チャンネルからなっ
てもよい。または、代わりに、ブロック同期化チャンネ
ル７８は、スマートカード、ディスケット、ＣＤ−ＲＯ
Ｍまたは他の記憶装置のような携帯記憶媒体を使用して
もよい。比較的広範囲の帯域幅をもった伝送チャンネル
または記憶装置を必要とするデータ伝送チャンネル３２
とは異なり、ブロック同期化チャンネル７８は、数キロ
バイトのオーダーでデータを転送する必要があるだけで
ある。（図１において、文字Ｂは、サイト１２とサイト
１４との間のブロック同期化チャンネル７８による接続
を示している。）単一の伝送チャンネルまたは記憶装置
が、ブロック同期化チャンネル７８とキー伝送チャンネ
ル３４の両方の代わりであってもよいことに注意するべ
きである。

【００３９】図１に示されるように、データ宛先サイト
１４は、データ伝送チャンネル３２によって暗号テキス
トデータストリームを受信でき、キー伝送チャンネル３
４によってキーデータを受信でき、ブロック同期化チャ
ンネル７８によってブロック同期化データを受信でき
る。暗号テキストデータストリームは、データ伝送チャ
ンネル３２の構造に従って、宛先サイト記憶バッファ３
６によってバッファ処理できる。宛先サイト記憶バッフ
ァ３６は、多数の記憶装置またはメモリデバイスのうち
任意の１つであってよい。例えば、宛先サイト記憶バッ
ファ３６は、大容量の記憶装置であってよい、または、
データがＤＶＤまたは光ディスク上に提供されるなら、
ディスクドライブであってもよい。バッファ３６からの
暗号テキストデータストリームは、復号化エンジン３８
に入力される。その復号化エンジン３８は、通常、圧縮
された平文データストリームを提供する所有権を主張で
きるハードウェア装置として具体化されるプロセッサで
ある。復号化エンジン３８は、例えば、プロジェクタ４
６の構成要素であってよい。宛先キーおよび同期生成器
４０は、キー伝送チャンネル３４とブロック同期化チャ
ンネル７８とから入力されたデータを受信し、出力とし
て、復号化エンジン３８に対して必要な暗号化キーと同
期化データを提供する。解凍エンジン４２は、その平文
のデータストリームに必要な任意のデータ解凍を行う。
デジタル動画のアプリケーションの場合、データ操作お
よびフォーマット装置４４は、周知のアルゴリズムに従
って、色補正や画像サイズの変更といったさらなる画像
処理機能を提供できる。宛先サイト１４において平文動
画データのアクセスを制限するために、データ操作およ
びフォーマット装置４４は、ビデオデータによって表現
される画像をスクリーン上に投影するプロジェクタ４６
の構成要素として実現されてもよい。

【００４０】図１は、本発明に最も関連するデジタルデ
ータストリームの経路に沿った構成要素のみを図示して
いることに留意してほしい。データコンテンツや使用要
件に応じて、デジタルデータストリームに他の多数の構
成要素やプロセスが適用できることが理解されるべきで
ある。例えば、キー伝送チャンネル３４やブロック同期
化伝送チャンネル７８には、これらのチャンネル上で送
信されるデータを暗号化することによって、追加のデー
タセキュリティを提供できる。

【００４１】暗号化キー５０のマッピング 一般的に、一連の多重データブロック２６に割り当てら
れる多重キー５０がある場合、ある形式のマッピング機
構が必要とされる。（識別名または識別番号を用いるよ
うに）明示的に与えられようが、（データファイルまた
はデータストリーム内の相対位置を用いるように）暗示
的に与えられようが、あるタイプの同期化索引が使用さ
れ、データブロックを対応するキー５０にリンクさせる
ために必要とされる情報を提供する。

【００４２】図２を参照すると、データブロック２６に
暗号化キー５０をマッピングする可能な例が示される。
データブロック２６のサイズは任意であってよい。しか
し、本開示はデジタル画像の暗号化に対してであるの
で、各々のデータブロック２６は、個々の圧縮されたフ
レーム５４に対応できる。さらに、図２に示されるよう
に、各々のデータブロック２６は、個々の色分解（Ｙ、
ＣｒまたはＣｂの成分）に対応してもよい。ここで、フ
レーム５４は、（ＪＰＥＧ−２０００における圧縮フレ
ームのように）３色の色分解から成る。このような配列
では、図２のキー＃１a、＃１ｂ、＃１ｃで示されるよ
うに、個々のキー５０は、各々のフレーム５４内で各々
の色分解に割り当てられる。この配列は、図３に示され
るような、暗号化キー５０を各々のフレーム５４成分に
索引付けするキーマッピングテーブル５２またはアレイ
の構成とメンテナンスとを必要とする。

【００４３】本発明の目的は、個々のフレーム５４を暗
号化／復号化する、図３に示されたものと実質的に同様
の機能を提供することである。図９を参照すると、キー
および同期生成器２８、４０によって実行されるプロセ
スの図式的なブロック図が示されている。このプロセス
は、特定のフレーム５４にアクセスすることが必要なデ
ータストリームに提供される暗号化キー５０を生成する
プロセスである。このプロセスにおいて、キー抽出エン
ジン１６は、フレームまたはフレーム成分ＩＤ２４およ
び（単に、何らかの方法において（ダミービットで）パ
ッド処理され、インターリーブされ、または、スクラン
ブル処理されることが可能な暗号化キー５０の順次リス
トであってよい）暗号化キー値を受信し、特定のフレー
ム５４に対して対応するキー５０を出力する。キー抽出
エンジン１６は、各々のブロック２６に対して唯一のキ
ー５０を生成するために、数学的または論理的プロセス
を使用できる。図９に示されるプロセスについて、キー
５０のブロック２６への（および、それに対応して、個
々のフレーム５４への、または、個々のフレーム５４成
分への）マッピングは、ブロック２６またはフレーム５
４に関連付けられる、ある形式の明示的な同期化索引を
用いて達成できる。または、簡単な場合には、同期化索
引は、データストリーム内のフレーム５４の位置におい
て暗示的であってよい（例えば、第５３７番目のキーを
第５３７番目のフレームに割り当てる）。または、デー
タストリームを暗号化する場合の安全性を高めるため
に、所有権を主張できるあるタイプのアルゴリズムが使
用でき、その結果、暗示的な同期化索引付け機能が提供
され、特定のブロック２６またはフレーム５４を、その
対応するキー５０にマッピングできる。

【００４４】図２および図３は、相当数のキー５０を必
要とする極端な例を示す。図４に示されるように、各々
の暗号化キー５０が、多重フレーム５４から成るブロッ
ク２６に割り当てられるという代替の方法において効果
があることは容易に理解できる。図４の例では、８つの
フレーム５４が合体して１つのブロック２６になる。図
４の配列に関して、各々のブロック２６は、単一の対応
する暗号化キー５０を有する。好ましい実施の形態にお
いて、ブロック２６内の各々のフレーム５４は、ブロッ
ク２６に割り当てられた暗号化キー５０を用いて個別に
暗号化される。図４の例を用いると、キーマッピングテ
ーブル５２は、同期化索引として、（図３で示されたフ
レーム＃の代わりに）ブロック番号を使用でき、故に、
そのサイズを実質的に縮小できることは明らかである。

【００４５】できるだけ多くのキー５０を提供すると同
時に、キー５０とそれに関する同期化索引とに提供され
なければならないデータの総量を削減できれば都合が良
いことは理解できるだろう。図５を参照すると、代替の
データ構造６０が示される。そのデータ構造６０は、キ
ーマッピングテーブル５２内の基本構造として採用さ
れ、図４に示される配列を用いたデータ構造から記憶要
件を削減できる。図５の配列は、ブロック２６の（フレ
ーム数の点で）任意のサイズを使用する実施例において
最も有効である。図５の配列を使用すると、暗号化キー
５０は、先頭フレーム５４にマップされる。スタートブ
ロックＩＤフィールド５６とスタート成分ＩＤフィール
ド５８は、まず、特定の暗号化キー５０が使用されるフ
レーム５４のためのマッピング情報を、２１ビットで提
供する。その後、次に続くあるフレーム５４が、次のあ
るデータ構造６０によって識別されるまで、後続の（複
数の）フレーム５４に対して、同一の暗号化キー５０が
使用できる。この配列について、図３のテーブルは可変
サイズであり、キー５０ごとに１つのデータ構造６０が
使用される。図５の構造において、スタートブロックＩ
Ｄフィールド５６は、明示的な同期化索引として作用す
る。

【００４６】表２は、図５に示されたキー５０と同期化
索引との配列に基づき、１３０分間の長さで毎秒３０個
のフレームを使用する映画の場合に、異なるブロック２
６サイズを用いて暗号化キー５０の値と同期化索引デー
タとを記憶するために必要とされるデータバイトの相対
的な数を比較する。これは、以下の式（１）で示される
総数のフレーム５４を暗号化することを意味する。

【数１】 （１３０分／映画）×（６０秒／分）×（フレーム３０個／秒）＝フレーム２３ ４，０００個／映画 （１）

【００４７】表２の「キー毎のオーバーヘッド」欄は、
各々のフレーム５４に同期化索引を提供するために必要
なビット数を示す。（フレーム数が２３４，０００とい
った）極端な場合において、このマッピングに対して総
数１８ビット（２^１８＝２６２，１４４なので）は十分
である。それ故、この方式をより長い動画に適用可能に
するために、１９ビットで十分である。あと２ビット追
加すれば、以下の例のように、キー５０が適用するフレ
ーム５４の成分を識別できる。

【表１】

【００４８】表２のサイズは、規格ＤＥＳ（相当な演算
時間と努力を費やせば、解錠される可能性がある）、ま
たは、トリプルＤＥＳアルゴリズム（本出願時点におい
て、いまだ解錠されたことがない）を用いて、アルゴリ
ズムによって記載される。

【表２】

【００４９】キー伝送チャンネル３４（図１）の実施に
おける自由度を最大にするため、キー５０データ記憶に
対するバイト数を削減する一方、同時に、十分な数のキ
ー５０を利用し、データストリームに対する所望レベル
のセキュリティを提供することは効果がある。例えば、
１枚のスマートカードに暗号化キー５０を提供するため
に、データ量は、一般的に、８Ｋバイト以下でなければ
ならない。従って、データ記憶空間を効率的に使用する
キーの同期化を提供するという代替の手法には効果があ
ることがわかる。本発明で使用されるこのような手法
は、後で説明される。

【００５０】また、使用される各々のタイプの暗号化ア
ルゴリズムでキーマッピングをサポートするために、表
２の計算に含まれない追加のオーバーヘッドビットが必
要である。

【００５１】また、表２に記載されるＤＥＳまたはトリ
プルＤＥＳのアルゴリズム以外に、好ましいアルゴリズ
ムがあることに注目することは有効である。例えば、エ
クスポート制約により、暗号化に１以上の代替アルゴリ
ズムを採用することは効果的である。例えば、特に他の
補償セキュリティ対策が採られれば、より安全性の低い
アルゴリズムが使用できる。ＤＥＳまたはトリプルＤＥ
Ｓ暗号化よりも安全性の低いアルゴリズムを使用する場
合、その対策の一例として、より多数のキー５０使用す
れば、ある程度、補償できる。

【００５２】キー５０の配信構造 効率的かつフレキシブルにデータを転送するために、キ
ー同期化索引をできるだけコンパクトにすることが有益
であることは明らかであろう。このため、本発明は、図
６に示されるキーファイル７０のデータ構造を提供す
る。図１を再び参照すると、キーファイル７０は、暗号
化キー５０とキー同期化索引データを、データ発信サイ
ト１２からデータ宛先サイト１４へ配信する。

【００５３】キーファイル７０の構造を用いると、ヘッ
ダフィールド６２は、（映画や映画館の名称などの）そ
のデータに関する一般的な情報を含み、暗号化タイプを
特定する。同期化フィールド６４は、個々のキー５０
を、ブロック２６または、相応して、フレーム５４にリ
ンクさせるために使用される同期化索引情報を含む。キ
ーオーバーヘッドフィールド６６は、キーフィールド６
８からキー５０を得るために必要な情報を提供する。ま
た、キーオーバーヘッドフィールド６６は、キーフィー
ルド６８においてキー５０がどのように配列されるか、
または、ブロック２６がどのように構成されるかを示す
ために使用できる。キーオーバーヘッドフィールド６６
における種々の情報は、キーのインターリーブ、パッド
処理またはダミービットの追加のような使用される技術
についてのデータを含む。または、代わりに、キーオー
バーヘッドフィールド６６は、キーフィールド６８内の
対応するキー５０を探し出すために使用されるアルゴリ
ズムを特定できる。キーフィールド６８は、任意の数の
キー５０を含むことができるが、その数は、主に、ファ
イルサイズやセキュリティ要件によって制約される。

【００５４】好ましい実施の形態において、同期化フィ
ールド６４は、２つの成分（ｍ_１，ｍ_２）からなるｍビ
ットを含む。同期化索引データを提供するために、ビッ
トｍ _１が使用され、ＬＦＳＲ（線形フィードバックシフ
トレジスタ）の構造を特定する。ＬＦＳＲは、データ暗
号化技術における周知の技術を用いて（復号化エンジン
３８と暗号化エンジン２２内の）擬似ランダム数を生成
する。ビットｍ_２は、そのＬＦＳＲのシードとして使用
されるランダム数を提供する。例えば、ｍ_１+ｍ_２＝１
９＋２１＝４０ビットという値を使えば、ＬＦＳＲを使
って、キー同期化の１，０４８，５７５擬似ランダム値
が生成できる。１，０４８，５７５という値は、以下の
式で計算される。

【数２】 （擬似ランダム数を生成する技術において知られている
ように、次元が（ｍ_１+1）ビットのＬＦＳＲは、（ｍ_１
+1）次の多項式によって特定でき、ｍ_１ビットの二進数
で表される。）それ故、生成される擬似ランダム値は、
後で説明するキー同期化方式において使用されるオフセ
ットを提供するために使用できる。

【００５５】本発明において使用されるように、キーフ
ァイル７０を効率的に使用すれば、キー５０をデータブ
ロック２６に同期化するために必要とされるオーバーヘ
ッドを大幅に削減できることに注意するべきである。例
えば、図６に示される手法は、多数のキー５０をデータ
ブロック２６に同期化するために４０ビットのオーバー
ヘッドを利用するだけである。従って、例えば、全デジ
タル動画に対して、十分な同期化索引データを提供する
ために４０ビットが使用できる。図５と表２に示された
手法とは対照的に、２１ビットの同期化索引データが、
各々の暗号化キー５０のオーバーヘッドとして必要とさ
れる。

【００５６】キーファイル７０を使ったキーの同期化方
式 最小限のサイズでありながら、データストリームを高い
安全性をもって暗号化するために十分なキー５０を含む
ことができるキーファイル７０を提供するために、ま
ず、キー伝送チャンネル３４と所望の安全性レベルとに
よって課される全体サイズの制約に基づいて、キー５０
の数が計算される。約８Ｋバイトのメモリ容量を備えた
現在のスマートカードのアプリケーションについて、キ
ーファイル７０は、（トリプルＤＥＳ暗号化による）図
６のデータ構造配列を用いて、約３００個のキーを含む
ことができる。つまり、キー５０が再利用されない最も
単純な手法を用いれば、これは、約３００個のデータブ
ロック２６を提供することを意味する。

【００５７】次のステップは、暗号化されたデータブロ
ック２６毎に、フレーム５４（または、フレーム５４の
成分）の数を計算することである。暗号化するために、
データストリームを、均等なサイズのブロック２６に分
割することが可能である。これは、単に、フレーム５４
の総数を、キー５０の総数で割ればよい（残余バイトを
扱うために、異なるサイズのブロック２６を１個残
す）。同サイズのブロック２６を使用することは簡単な
手法であるが、さらに安全性の高い解決法は、ブロック
２６のサイズにいくらかのランダム性を導入することで
ある。図７を参照すると、ランダムなオフセット７６を
割り当てることにより、安全性がさらに増す。それは、
各々のキー５０を用いたデータストリーム７２（好まし
い実施の形態において、データストリーム７２は、動画
データそのものである。）の暗号化／復号化を、均等な
間隔に並んだブロック境界７４からオフセットされたフ
レーム５４で開始または終了させる。上述したように、
これは、安全性の効果を提供し、未認可の受信者が、個
々のブロック２６の始点と終点とを決定すること、従っ
て、キー５０に対するフレーム５４の対応を決定するこ
とを、より困難にする。

【００５８】ランダムオフセット７６を適用する前に、
データストリーム７２内のブロック境界７４を決定する
ために、各々の暗号化ブロック内で、まず、フレーム５
４数の平均を決定する必要がある。これは、フレーム５
４の総数（または、フレーム５４の成分、Ｙ、Ｃｒ、Ｃ
ｂの数）Ｍを、利用可能な暗号化キー５０の総数Ｎによ
って割り、そのフロア関数（割算による整数値を提供
し、任意の残った端数を削除する）を取ることにより達
成される。この計算は、ブロックの境界値７４を提供す
る。

【数３】

【００５９】その後、ランダムオフセット７６（図７の
Ｏ_ｉ 、ここで、ｉは特定のデータブロック２６を示
す）は、（例えば、線形フィードバックシフトレジスタ
のような）擬似ランダム数生成を用いて計算される。こ
のランダムオフセット７６は、以下の式（４）を満足す
るように計算される。

【数４】

【００６０】ランダムの量を制限する実質的な理由があ
りうる。故に、ブロック２６は適正にサイズが決められ
る。例えば、もしブロック２６のサイズが完全にランダ
ムであれば、あるブロック２６は、単に、数個のフレー
ム５４しか含まず、他のブロックは、多数のフレーム５
４を含む可能性がある。このような配列は、固有の不都
合を有する。例えば、大容量のブロック２６に対するキ
ー５０の発見は、データの大部分の復号化を可能にす
る。容量の小さいブロック２６に対するキー５０の発
見、つまり、「解錠」は、特に、容量の小さいブロック
２６に既知の画像コンテンツがあるなら、より実行し易
い。それ故、オフセット７６のサイズを制限する最も実
用的な手法は、上述したようなブロック２６を適正サイ
ズに保つことであることがわかる。

【００６１】データブロック２６の基本ユニットは、デ
ータストリーム７２中のデータのタイプに依存している
ことに注意するべきである。デジタル動画について、好
ましい実施の形態において最も実用的な配列は、フレー
ム５４を基本ユニットとして使用することである。これ
は、オフセット７６が、フレーム５４のユニットにおい
て適用されて処理されることを意味する。（他の配列も
可能であるが、デジタル画像データに対するフレームご
とのアクセスが必要とされる。）

【００６２】キーファイル７０の生成 図６を再び参照すると、キーファイル７０は、暗号化さ
れた各々のデータブロック２６に対するキー５０を含む
キーフィールド６８を備えている。同期化フィールド６
４は、ランダムオフセット７６を生成するシード値を含
んでもよい。復号化エンジン３８は、同期化フィールド
６４と、キーフィールド６８におけるキー５０の値とを
使って、各々のキー５０をそれに対応するランダムオフ
セット７６を含むデータブロック２６にマップするテー
ブルまたはマトリックスを、メモリに生成する。その
後、復号化エンジン３８は、その復号化操作を同期化す
るために、メモリからのデータを使う。

【００６３】キーファイル７０は、スマートカードまた
は他の着脱可能な媒体上の各々の映画サイトに提供でき
る。または、キーファイル７０は、例えば公開キー暗号
化を使用して、各々のサイトに安全に転送できる。いず
れにしても、更に安全性を高めるために、キーファイル
７０は、好ましくは、暗号化される。

【００６４】図８を参照すると、データ発信サイト１２
において実行される、ランダムオフセット７６をもつ多
重キー５０を備えたデータストリーム７２の暗号化プロ
セスの流れ図が示されている。最初のステップにおい
て、まず、基本ブロックのサイズ（式（３）におけるフ
レーム数の平均）が計算され、上述したように、キーフ
ァイル７０におけるキー５０の数に対する容量が与えら
れる。その後、平文データの各々のデータブロック２６
について、オフセット７６とキー５０が計算される。デ
ータブロック２６は暗号化され、配信サイト記憶装置３
０に記憶される。キー５０とオフセット７６データは、
キーおよび同期生成器２８によって、一時的に安全に記
憶される。全ての平文データが暗号化されるまで、この
プロセスが繰り返される。その後、キーファイル７０
は、キーおよび同期生成器２８によって、記憶されたキ
ー５０と同期化索引データ（つまり、上述の方法で提供
された、ＬＦＳＲ構造とと初期化シード）とからアセン
ブルされる。その後、記憶装置３０からのデータは、記
録媒体で記録されてもよいし、データ宛先サイト１４に
伝送されてもよい。

【００６５】特にいくつかの好ましい実施の形態を参照
しながら本発明について説明してきたが、本発明の範囲
から逸脱することなく多様な変形が可能であり、好まし
い実施の形態における要素を同質のもので代用すること
も可能であることが当業者に理解されよう。例えば、キ
ーファイル７０のファイル構造は、追加の復号化情報を
含むように拡張できる。また、セキュリティを強化する
ために、キーファイル７０内のキー５０を、例えばラン
ダムなビット値でパッド処理したり、所定の様式でイン
ターリーブしたり、配列することが可能である。随意的
に、ランダムオフセット７６の生成に必要な値を提供す
るために、別々の手段を用いることができる。例えば、
ＬＦＳＲのシード値は、個別のファイル、または、復号
化する別のタイプのキーの役割を果たす個別の伝送物に
おいて提供されてもよい。または、代わりに、記憶装置
は、キー、または、データ宛先サイトの読取用に提供さ
れるＲＦＩＤ成分のようなオフセット生成データが提供
されてもよい。

【００６６】キーファイル７０は、単一ファイルとして
提供される必要はないが、ばらばらに分割提供され、そ
れら各々が個別に暗号化され、異なる形式で、または、
異なる伝送チャンネルを介して提供されれば効果的であ
る。

【００６７】これまでの詳細な説明は、映像成分の暗号
化における本発明の実施方法を開示するが、デジタル動
画ファイルに添付する音声データの復号化にも同様の方
式が使用できる。

【００６８】また、本発明は、リアルタイムの映像／音
声プログラムの再生アプリケーションに、効果的に適用
できる。例えば、キーファイル７０へのデータは、映像
／音声プログラムの伝送に先駆けて、データ宛先サイト
１４に配信または伝送される。その後、プログラムデー
タが受信されると、ライブの映像／音声データストリー
ムが復号化される。

【００６９】関連の実施の形態において、セキュリティ
を向上させるために、データブロック２６を非順次形式
で提供できる。または、データ伝送チャンネル３２は、
データブロック２６を転送する平行チャンネルを含んで
もよい。個々の平行チャンネルは、バンド幅がより小さ
く低コストである。データブロック２６は、ランダムな
順序で伝送され、宛先サイトで正しい順序に再配列され
てもよい。

【００７０】それ故、以下に、データストリームを、複
数の順次データブロックとして暗号化および／または復
号化する装置と方法を示す。ここで、各々のブロック
は、割り当てられた暗号化キーを備える。また、以下
に、各々の暗号化キーを対応するデータブロックに安全
に同期化する方法を示す。

【００７１】１．複数のデータブロックを、デジタルデ
ータソースからデジタルデータ受信機まで、安全に転送
するデータ転送装置であって、（ａ）前記複数のデータ
ブロックの各々の単一データブロックに割り当てられる
暗号化キー、および、前記暗号化キーと前記単一データ
ブロックとの間の対応を示すブロック同期化索引を提供
する暗号化キー生成器と、（ｂ）前記各々の単一データ
ブロックに対して、前記暗号化キー生成器からの前記暗
号化キーを用いて、暗号化されたデータブロックを生成
する暗号化エンジンと、（ｃ）前記暗号化されたデータ
ブロックを、前記暗号化エンジンから前記デジタルデー
タ受信機へ配信するデータ伝送チャンネルと、（ｄ）前
記暗号化キーを、前記暗号化キー生成器から前記デジタ
ルデータ受信機へ配信するキー伝送チャンネルと、
（ｅ）前記ブロック同期化索引を、前記暗号化キー生成
器から前記デジタルデータ受信機へ配信するブロック同
期化データチャンネルとからなる装置。 ２．前記のデジタルデータ受信機が、前記の暗号化キー
に応答する復号化エンジンを備え、前記の暗号化エンジ
ンと復号化エンジンとが、対称暗号化を備える項目１に
記載の装置。 ３．前記の単一データブロックのサイズが各々異なる項
目１または項目２に記載の装置。 ４．前記の単一データブロックがビデオデータからなる
項目１から項目３のいずれかに記載の装置。 ５．前記のデータ伝送チャンネルが無線伝送ネットワー
クである項目１から項目４のいずれかに記載の装置。 ６．前記のデータ伝送チャンネルが専用電話サービスを
利用する項目１から項目４のいずれかに記載の装置。 ７．前記のデータ伝送チャンネルが携帯記憶媒体を利用
する項目１から項目４のいずれかに記載の装置。 ８．前記のデータ伝送チャンネルがコンピュータデータ
ネットワークを利用する項目１から項目４のいずれかに
記載の装置。 ９．前記のデータ伝送チャンネルがローカルエリアネッ
トワークを利用する項目１から項目４のいずれかに記載
の装置。 １０．前記のデータ伝送チャンネルがワイドエリアネッ
トワークを利用する項目１から項目４のいずれかに記載
の装置。 １１．前記のブロック同期化伝送チャンネルがスマート
カードを利用する項目１から項目１０のいずれかに記載
の装置。 １２．前記のブロック同期化伝送チャンネルが携帯記憶
媒体を利用する項目１から項目１０のいずれかに記載の
装置。 １３．前記のブロック同期化データが暗号化されている
項目１から項目１２のいずれかに記載の装置。 １４．前記のキー同期化伝送チャンネルがスマートカー
ドを利用する項目１から項目１３のいずれかに記載の装
置。 １５．前記のキー同期化伝送チャンネルが携帯記憶媒体
を利用する項目１から項目１３のいずれかに記載の装
置。 １６．前記のキー同期化データが暗号化されている項目
１から項目１５のいずれかに記載の装置。 １７．前記の単一データブロックが圧縮されている項目
１から項目１６のいずれかに記載の装置。 １８．前記のブロック同期化索引が、擬似ランダム数生
成器を用いて計算される項目１から項目１７のいずれか
に記載の装置。 １９．前記の擬似ランダム数生成器が線形フィードバッ
クシフトレジスタである項目１８に記載のデータ搬送装
置。 ２０．データストリームを、デジタルデータソースから
デジタルデータ受信機へ、安全に転送する方法であっ
て、（ａ）前記データストリームを、平均サイズと無作
為に生成されたオフセットとに基づいて、各々のサイズ
が可変である複数の連続したデータブロックに分割する
ステップと、（ｂ）各々の連続するデータブロックに対
して、暗号化キーを生成するステップと、（ｃ）前記各
々の連続するデータブロックを、前記暗号化キーを用い
て暗号化し、暗号化されたデータブロックを提供するス
テップと、（ｄ）前記暗号化されたデータブロックを前
記暗号化キーに関連付ける同期化索引を生成するステッ
プとからなる方法。 ２１．前記の暗号化されたデータブロックを提供するス
テップが、前記の暗号化されたデータブロックを記録媒
体に記録するステップを含む項目２０に記載の方法。 ２２．前記の記録媒体が磁気記憶技術を使用する項目２
１に記載の方法。 ２３．前記の記録媒体が光学記憶技術を使用する項目２
１に記載の方法。 ２４．さらに、前記の暗号化されたデータブロックを前
記のデジタルデータ受信機に伝送するステップを含む項
目２０から項目２３のいずれかに記載の方法。 ２５．さらに、前記の暗号化キーを暗号化するステップ
を含む項目２０から項目２４のいずれかに記載の方法。 ２６．さらに、前記の暗号化されたデータブロックを、
非順次で前記の受信サイトへ伝送するステップを含む項
目２０から項目２５のいずれかに記載の方法。 ２７．前記のデータストリームがデジタル動画像データ
からなる項目２０から項目２６のいずれかに記載の方
法。 ２８．前記のデータストリームを分割するステップにお
いて、ランダムに生成されるオフセット値が、データブ
ロックのサイズを決定するために生成される項目２０か
ら項目２７のいずれかに記載の方法。 ２９．デジタル動画像データストリームを、デジタルデ
ータソースからデジタルデータ受信機まで、安全に転送
する方法であって、（ａ）前記デジタル動画像データス
トリームを、複数のデジタル動画像データブロックに分
割するステップと、（ｂ）複数の暗号化キーを生成する
ステップと、（ｃ）前記複数のデジタル動画像データブ
ロックの各々に対して、（１）前記各々のデジタル動画
像データブロックを、識別可能な暗号化キーを用いて暗
号化し、暗号化されたビデオデータブロックを生成する
ステップと、（２）前記暗号化されたデータブロック
を、前記暗号化されたデジタル動画像データストリーム
の一部として記憶するステップとからなるステップを繰
り返すことにより、暗号化されたデジタル動画像データ
ストリームを生成するステップと、（ｄ）前記各々のデ
ジタル動画像データブロックを、前記各々の識別可能な
暗号化キーと関連付ける同期化索引を生成するステップ
と、（ｅ）前記暗号化されたデジタル動画像データスト
リームを、前記デジタルデータ受信機に提供するステッ
プと、（ｆ）前記同期化索引を、前記デジタルデータ受
信機に提供するステップとから成る方法。 ３０．前記のデジタル動画像データストリームを、複数
のデジタル動画像データブロックに分割するステップ
が、さらに、前記の各々のデジタル動画像データブロッ
クの先頭フレームを設定するために使用されるオフセッ
ト値を生成するステップを含む項目２９に記載の方法。 ３１．前記のデジタル動画像データストリームを複数の
データブロックに分割するステップが、基本ユニットと
して、デジタル動画像フレームを使用する項目２９また
は項目３０に記載の方法。 ３２．同期化索引を生成するステップが、さらに、前記
の同期化索引を暗号化するステップを含む項目２９から
項目３１のいずれかに記載の方法。 ３３．前記の暗号化されたビデオデータストリームを前
記のデジタルデータ受信機に提供するステップが、前記
の暗号化されたビデオデータストリームを伝送するステ
ップからなる項目２９から項目３２のいずれかに記載の
方法。 ３４．前記の暗号化されたビデオデータストリームを前
記のデジタルデータ受信機に提供するステップが、前記
の暗号化されたビデオデータストリームを記憶媒体に記
録するステップからなる項目２９から項目３２のいずれ
かに記載の方法。 ３５．前記の同期化索引を前記のデジタルデータ受信機
に提供するステップが、前記の同期化索引を伝送するス
テップからなる項目２９から項目３４のいずれかに記載
の方法。 ３６．前記の同期化索引を前記のデジタルデータ受信機
に提供するステップが、前記の同期化索引を記憶媒体に
記録するステップからなる項目２９から項目３４のいず
れかに記載の方法。 ３７．複数の暗号化キーを、対応する複数の暗号化され
たデータブロックにマッピングする方法であって、
（ａ）前記複数の暗号化キーを、前記暗号化されたデー
タブロックとは別個に提供するステップと、（ｂ）マッ
ピングアルゴリズムを前記複数の暗号化キーに相関させ
る識別子を提供するステップとからなる方法。 ３８．前記の複数の暗号化キーが非順次にインターリー
ブされる項目３７に記載の方法。 ３９．さらに、前記の複数の暗号化キーを、ダミービッ
トを用いてパッド処理するステップを含む項目３７また
は項目３８に記載の方法。 ４０．前記の暗号化されたデータブロックがデジタル動
画像データブロックとからなり、そのデジタル動画像デ
ータブロックは、デジタル動画像データフレームまたは
デジタル動画像データフレーム成分の識別を提供するこ
と、および、複数の暗号化キーから対応するキーを生成
し、それを、フレームまたはフレーム成分がその一部を
構成するブロックの復号化に使用することによって復号
化される項目３７から項目３９いずれかに記載の方法。 ４１．各々のデジタル動画像データブロックが、動画の
デジタル動画像データフレーム成分である項目４０に記
載の方法。 ４２．各々のデジタル動画像データブロックが、動画の
デジタル動画像データフレームである項目４０に記載の
方法。 ４３．前記の暗号化されたデータブロックの復号化が、
前記のデジタル動画像データによって表示される画像を
スクリーン上に投影するデジタル動画像プロジェクタに
おいてなされる項目４０から項目４２のいずれかに記載
の方法。 ４４．前記のデジタル動画像データブロックが、圧縮さ
れた形式の動画のデータからなり、前記の動画全体が暗
号化される項目４０から項目４３のいずれかに記載の方
法。 ４５．前記のデジタル動画像データブロックが、ＭＰＥ
Ｇ形式の圧縮法を用いて圧縮され、内部コード化された
スタンドアロンフレームと従属フレームＰ、Ｂが形成さ
れ、その内部コード化されたフレームと、フレームＰ、
Ｂが暗号化される項目４０から項目４３のいずれかに記
載の方法。 ４６．前記のデジタル動画像データフレームが複数の色
成分からなり、その色成分の１つのデータのみが暗号化
される項目４２に記載の方法。 ４７．前記の暗号化された色成分が、１より大きなビッ
ト深さによって示され、その色成分データの１つのビッ
トプレーンのみが暗号化される項目４６に記載の方法。 ４８．動画の暗号化されたデジタル動画像データブロッ
クを復号化する方法であって、デジタル動画像データフ
レームまたはデジタル動画像データフレーム成分の識別
を提供するステップと、複数の暗号化キーから対応する
キーを生成し、それを、前記デジタル動画像データフレ
ームまたはデジタル動画像データフレーム成分がその一
部を形成するデジタル動画像データブロックの復号化に
使用するステップとからなる方法。 ４９．各々のブロックが、前記の動画のデジタル動画像
データフレーム成分である項目４８に記載の方法。 ５０．各々のブロックが、前記の動画のデジタル動画像
データフレームである項目４８に記載の方法。 ５１．さらに、前記の暗号化されたデータブロックを、
前記のデジタル動画像データによって表示される画像を
スクリーン上に投影するデジタル動画像プロジェクタに
おいて復号化するステップを含む項目４８から項目５０
のいずれかに記載の方法。 ５２．前記のデジタル動画像データブロックが、圧縮さ
れた形式の動画のデータからなり、その動画全体が暗号
化される項目４８から項目５１のいずれかに記載の方
法。 ５３．前記のデジタル動画像データブロックが、ＭＰＥ
Ｇ形式の圧縮法を用いて圧縮され、内部コード化された
スタンドアロンフレームと従属フレームＰ、Ｂが形成さ
れ、それら内部コード化されたフレームとフレームＰ、
Ｂが暗号化される項目４８から項目５１のいずれかに記
載の方法。 ５４．デジタル動画像データフレームが複数の色成分か
らなり、その色成分の１つのデータのみが暗号化される
項目４８から項目５１のいずれかに記載の方法。 ５５．前記の暗号化された色成分のデータが、１より大
きな１ビット深さによって示され、その色成分データの
１以上であるが全部より少ないビットプレーンが暗号化
される項目５４に記載の方法。 ５６．デジタル動画像データフレームが、複数の色成分
からなり、前記の色成分のデータが暗号化される項目４
８から項目５１のいずれかに記載の方法。 ５７．各々の色成分が、１より大きな１ビット深さによ
って示され、各々の色成分データの１以上であるが全部
より少ないビットプレーンが暗号化される項目５６に記
載の方法。 ５８．ブロックの境界が、フレーム内の対応する位置か
らの可変オフセットを有する項目４８から項目５７のい
ずれかに記載の方法。 ５９．暗号化キーに相対的な対応情報を提供する索引
が、暗号化されたデータブロックの暗号テキストを提供
するチャンネルとは別のチャンネルにおいて提供される
項目４８から項目５８のいずれかに記載の方法。 ６０．単一のデータブロックが、動画の複数のフレーム
を示す項目４８に記載の方法。 ６１．データブロックのサイズが各々異なる項目６０に
記載の方法。 ６２．ブロックの境界が、フレーム内の対応する相対位
置からの可変オフセットを有する項目６１に記載の方
法。

【００７２】本発明においては、上記の指示に従った多
様な修正と変形が可能である。それ故、本請求項の範囲
を逸脱することなく、上記で説明した以外の方法でも本
発明の実施が可能であることが理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるデジタル動画アプリケーション
において使用されるデータストリームを安全に転送する
装置を図式的に示す図。

【図２】 本発明によるデジタル動画に関するフレーム
の個々の成分に対するキー割り当てを図式的に示す図。

【図３】 本発明によるデジタル動画に関するフレーム
成分と対応するキーとの表を作る基本的なキー割り当て
テーブルの一例を示す図。

【図４】 本発明によるデジタル動画に関するフレーム
のブロック内における複数のフレームへのキー割り当て
を図式的に示す図。

【図５】 本発明による単一キーに関する略式暗号化キ
ー割り当て構造の一例を示す図。

【図６】 同期化データを含む、本発明による多重キー
に関する暗号化キー割り当て構造を示す図。

【図７】 本発明による暗号化ブロックに関する無作為
に生成されたオフセット値の使用を示す図。

【図８】 本発明によるデータ暗号化とキー生成の全工
程を示す流れ図。

【図９】 本発明による複数のデータブロックを利用し
たキー生成と同期化の１つの工程を示す図式的なブロッ
ク図。

【符号の説明】

１０ 安全データストリーム転送装置 １２ データ発信サイト １４ データ宛先サイト １８ デジタルデータソース ２０ 圧縮エンジン ２２ 暗号化エンジン ２８、４０ キーおよび同期生成器 ３０ 配信サイト記憶装置 ３２ データ伝送チャンネル ３４ キー伝送チャンネル ３６ 宛先サイト記憶バッファ ３８ 復号化エンジン ４２ 解凍エンジン ４４ データ操作およびフォーマット ４６ プロジェクタ ７８ ブロック同期化チャンネル

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のデータブロックを、デジタルデー
   タソースからデジタルデータ受信機まで、安全に転送す
   るデータ転送装置であって、（ａ）前記複数のデータブ
   ロックの各々の単一データブロックに割り当てられる暗
   号化キー、および、前記暗号化キーと前記単一データブ
   ロックとの間の対応を示すブロック同期化索引を提供す
   る暗号化キー生成器と、（ｂ）前記各々の単一データブ
   ロックに対して、前記暗号化キー生成器からの前記暗号
   化キーを用いて、暗号化されたデータブロックを生成す
   る暗号化エンジンと、（ｃ）前記暗号化されたデータブ
   ロックを、前記暗号化エンジンから前記デジタルデータ
   受信機へ配信するデータ伝送チャンネルと、（ｄ）前記
   暗号化キーを、前記暗号化キー生成器から前記デジタル
   データ受信機へ配信するキー伝送チャンネルと、（ｅ）
   前記ブロック同期化索引を、前記暗号化キー生成器から
   前記デジタルデータ受信機へ配信するブロック同期化デ
   ータチャンネルとからなる装置。
2. 【請求項２】 データストリームを、デジタルデータソ
   ースからデジタルデータ受信機へ、安全に転送する方法
   であって、（ａ）前記データストリームを、平均サイズ
   と無作為に生成されたオフセットとに基づいて、各々の
   サイズが可変である複数の連続したデータブロックに分
   割するステップと、（ｂ）各々の連続するデータブロッ
   クに対して、暗号化キーを生成するステップと、（ｃ）
   前記各々の連続するデータブロックを、前記暗号化キー
   を用いて暗号化し、暗号化されたデータブロックを提供
   するステップと、（ｄ）前記暗号化されたデータブロッ
   クを前記暗号化キーに関連付ける同期化索引を生成する
   ステップとからなる方法。
3. 【請求項３】 デジタル動画像データストリームを、デ
   ジタルデータソースからデジタルデータ受信機まで、安
   全に転送する方法であって、（ａ）前記デジタル動画像
   データストリームを、複数のデジタル動画像データブロ
   ックに分割するステップと、（ｂ）複数の暗号化キーを
   生成するステップと、（ｃ）前記複数のデジタル動画像
   データブロックの各々に対して、 （１）前記各々のデジタル動画像データブロックを、識
   別可能な暗号化キーを用いて暗号化し、暗号化されたビ
   デオデータブロックを生成するステップと、 （２）前記暗号化されたデータブロックを、前記暗号化
   されたデジタル動画像データストリームの一部として記
   憶するステップとからなるステップを繰り返すことによ
   り、暗号化されたデジタル動画像データストリームを生
   成するステップと、（ｄ）前記各々のデジタル動画像デ
   ータブロックを、前記各々の識別可能な暗号化キーと関
   連付ける同期化索引を生成するステップと、（ｅ）前記
   暗号化されたデジタル動画像データストリームを、前記
   デジタルデータ受信機に提供するステップと、（ｆ）前
   記同期化索引を、前記デジタルデータ受信機に提供する
   ステップとから成る方法。
4. 【請求項４】 複数の暗号化キーを、対応する複数の暗
   号化されたデータブロックにマッピングする方法であっ
   て、（ａ）前記複数の暗号化キーを、前記暗号化された
   データブロックとは別個に提供するステップと、（ｂ）
   マッピングアルゴリズムを前記複数の暗号化キーに相関
   させる識別子を提供するステップとからなる方法。
5. 【請求項５】 動画の暗号化されたデジタル動画像デー
   タブロックを復号化する方法であって、 デジタル動画像データフレームまたはデジタル動画像デ
   ータフレーム成分の識別を提供するステップと、 複数の暗号化キーから対応するキーを生成し、それを、
   前記デジタル動画像データフレームまたはデジタル動画
   像データフレーム成分がその一部を形成するデジタル動
   画像データブロックの復号化に使用するステップとから
   なる方法。