JP2003008566A - 通信ネットワーク内で対称鍵を管理する処理及び、この処理を実行する装置 - Google Patents

通信ネットワーク内で対称鍵を管理する処理及び、この処理を実行する装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、通信ネットワーク内で対称鍵を管
理する処理及びこの処理を実行する装置を提供すること
目的とする。 【解決手段】 対称鍵管理処理では、ソース装置（１）
は第１の対称鍵Ｋｃを決定し、安全にそれ（Ｅ１｛ＰＵ
Ｂ２｝（Ｋｃ））を受信装置（２）へ伝送し、受信装置
は第１の対称鍵Ｋｃを受信し、第２の対称鍵Ｋｎでそれ
を暗号化（Ｅ２）し、ソース装置へ伝送し、ソース装置
は第１の対称鍵Ｋｃの暗号化（Ｅ２｛Ｋｎ｝（Ｋｃ））
を回復し蓄積を行う。受信装置に、データ（ＣＷ）を送
信する前に、ソース装置は第１の対処鍵Ｋｃでこれらの
データを暗号化（Ｅ３）し、暗号化されたデータ（Ｅ３
｛Ｋｃ｝（ＣＷ））を第１の暗号化された対称鍵（Ｅ２
｛Ｋｎ｝（Ｋｃ））と共に、受信装置へ送信する。受信
装置は第１の対称鍵Ｋｃを、それが有する第２の鍵Ｋｎ
で復号し、そして暗号化されたデータをこのように復号
された第１の対称鍵で復号する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には、ロー
カルディジタルネットワークの分野に関連し特に、ディ
ジタルホームネットワークの分野に関連する。
【０００２】
【従来の技術】そのようなネットワークは、例えば、Ｉ
ＥＥＥ１３９４規格に従ったバスのような、ディジタル
バスにより共に接続された装置の集合よりなる。それは
特に、 −ネットワークの外部の”チャネル”を通してデータを
回復できる、ネットワークを介してデータを伝送できる
ソース装置と、 −データを処理するために又はユーザにデータを提示す
るために、ネットワークを介して流れるデータを受信で
きる受信装置の、２つの形式の装置を有する。
【０００３】従って、家の中の様々な部屋にオーディオ
及び／又はビデオデータを運ぶためのディジタルホーム
ネットワークを例にすると、ソース装置は例えば、ディ
ジタル衛星アンテナ又はケーブル接続を介してネットワ
ークの外側からビデオ番組を受信するディジタルデコー
ダであり、或は、（ディスクがネットワークの外側から
発生されるデータを含む場合には）ディスクから読み出
された（オーディオ及び／又はビデオ）データを、ディ
ジタル形式で、ネットワークを介して放送する光ディス
クリーダーである。受信装置は、例えば、ネットワーク
から受信されたビデオ番組を見ることを可能とするテレ
ビジョン受信機、又は更に一般的には、暗号化されたデ
ータを復号する能力を有するいずれかの形式の装置であ
る。
【０００４】ローカルネットワークの外側から発するデ
ータを供給するコンテンツプロバイダーの立場からは、
例えば、特にペイパービューテレビジョン番組を放送す
るサービスプロバイダー又は他の光ディスク出版者にと
っては、これらの伝送されたデータがコピーされるのを
防ぎ、そして、（例えば、光ディスク又は他の記録媒体
にコピーされることにより）１つのローカルネットワー
クから他のローカルネットワークへ簡単に流れるのを防
ぐことが必要である。
【０００５】これを行うためには、コンテンツプロバイ
ダーと装置の間で特に安全なプロトコルに従って、交換
されるデータ又はその他を受信することが認められた装
置に前もって知られている鍵を使用する暗号化アルゴリ
ズムの助けで、データを暗号化することにより、安全な
形式で、データを伝送することが、知られた慣例であ
る。
【０００６】２０００３月３１日にトムソンマルチメデ
ィア社により出願され同じ出願人の、１９９９年４月１
３日に出願された番号ＦＲ２７９２４８２で公開された
フランス国特許出願を優先権主張する、ＰＣＴ特許出願
ＷＯ００／６２５０５は、典型的には前述のソース装置
から受信装置へ、ネットワークの装置間を流れるデータ
を暗号化するのに、ネットワークに特定の公開鍵が使用
される、家庭内のネットワークに関連する。このネット
ワークの装置のみが、公開鍵に対応する秘密鍵（プライ
ベート鍵）を所有する。（公開鍵、秘密鍵）の組みはネ
ットワークに特定であり、他のネットワークの装置によ
りこのネットワークの枠組み内で暗号化されたデータは
復号できない。
【０００７】非対称鍵の組の使用は優位点を有するがし
かし、ある欠点も有する。主な優位点の１つは、ソース
装置に秘密が蓄積されないことで、これらの装置は公開
鍵を知っているが、しかし、秘密鍵は知らない。しかし
ながら、非対称鍵の実行は、対称鍵の実行と比較して、
比較的低速である。更に、非対称鍵の寿命は短く、周期
的な取り消しと、新たな鍵の発生が必要である。この場
合には、鍵で暗号化されそして記録されたデータは、ネ
ットワーク上で突然もはや復号できない。更に、かなり
大きい数の組みの非対称鍵が必要である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従って、データ暗号化
するのに、対称鍵を使用したい。しかし、これは、ソー
ス装置がこの鍵を知る必要があり、そして、これはそれ
らに安全の制約の増加を課し、そして、従って、それら
を更に高価にする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、通信ネ
ットワーク内で対称鍵を管理する処理であって、ネット
ワークをわたって放送されるデータ源を備える第１の形
式の装置と、 −前記データを受信する少なくとも１つの第２の形式の
装置とを有する処理を提供することである。その処理
は、（ａ）第１の形式の装置により、第１の対称鍵を決
定し且つ、安全な方法で第１の鍵を少なくとも１つの第
２の形式の装置へ伝送するステップと、（ｂ）少なくと
も１つの第２の形式の装置により、第１の対称鍵を受信
し、ネットワークの第２の形式の装置に知られている、
第２の対称鍵の助けで、前記第１の対称鍵を暗号化し、
且つ、第１の形式の装置へこの暗号化の結果を伝送する
ステップと、（ｃ）第１の形式の装置により、第１の対
称鍵の暗号化の回復と蓄積を行うステップとを有する処
理を提供することである。
【００１０】第１の形式の装置が、少なくとも１つの第
２の形式の装置にデータを伝送するときには、処理は、
（ｄ）第１の形式の装置により、第１の対称鍵の助け
で、少なくとも１つの第２の形式の装置に伝送されるデ
ータを暗号化するステップと、（ｅ）第１の形式の装置
により、暗号化されたデータと暗号化された第１の対称
鍵を、少なくとも１つの第２の形式の装置へ伝送するス
テップと、（ｆ）少なくとも１つの第２の形式の装置に
より、第２の対称鍵の助けで少なくとも１つの第２の形
式の装置により暗号化された第１の対称鍵の復号と、こ
のように復号された第１の対称鍵の助けで暗号化された
データを復号するステップを介して継続する。
【００１１】従って、典型的には衛星受信器／復号器の
ようなネットワークへのアクセス方法の第１の形式の装
置から、典型的には表示装置の第２の形式の装置へ伝送
されるデータの暗号化は、対称鍵（上述の第１の鍵）の
助けで達成される。
【００１２】第１の鍵の伝送は、好適な実施例に従って
対象鍵である、第２の鍵の助けで、暗号化された方法で
実行される。
【００１３】対称鍵は非対称鍵より短く、メモリ空間が
節約される。更に、対称アルゴリズムは、非対称アルゴ
リズムよりも高速で、高い計算能力は必要ない。それに
も関わらず、第１の装置には、長期間の秘密（典型的に
は、第２の鍵）が蓄積されない。この装置は、第１の鍵
のみを所有し、それは、ユーザに関しては透明である方
法で且つ実時間で、考えられた機能として、頻繁に簡単
に変更できる。
【００１４】更に、第１と第２の鍵は、対称であるかぎ
り、ランダムに選択され、そして、第３の機関による証
明を必要とせず、それによりコストを下げる。
【００１５】暗号化され記録されたデータ（非制限的な
実施例に従ったスクランブラー制御ワード）は、対象鍵
の助けであり、それはどのような予めプログラムされた
満了日も有しない。従って、第１の鍵の危険性は、再生
中にもはや有効でない。第１の鍵は、第２の鍵の助けで
それ自身暗号化され、関係するデータと共に蓄積され
る。
【００１６】特定の実施例に従って、第１の形式の装置
は、並列に、複数の第１の暗号化されていない対称鍵
と、暗号化されていない対称鍵に対応する複数の第１の
暗号化された対称鍵を蓄積する。特に、これは、第１の
形式の装置が、１つ又はそれ以上の第２の形式の装置が
オフ或はそうでなければ利用できず且つその期間は新た
な第１の対称鍵を発生できない時を予測することを可能
とする。第１の形式の装置は、前もって生成された複数
の第１の鍵を利用でき、ネットワーク上の第２の形式の
装置が利用できないときにも次から次へとそれを使用で
きる。特に、暗号化されたデータは、第３の形式の装置
（例えば、記録装置）に対しても良好である。
【００１７】特定の実施例に従って、第１の対称鍵は、
少なくとも新たな連続のデータの伝送の間に又は、連続
のデータの伝送中に数回、更新される。安全性の要求に
従って、即ち考えられたアプリケーションに依存して、
第１の対象鍵は多少頻繁に更新される。
【００１８】特定の実施例に従って、本発明の処理は更
に、ネットワーク内に新たな第２の形式の装置の設置の
フェーズを有し、この設置のフェーズは、ネットワーク
内に以前に存在する第２の形式の装置の存在の確認のス
テップを有し、第２の対称鍵を所有し且つそれを安全に
伝送する能力を有し、且つ、肯定的ならば、新たな第２
の形式の装置へ、第２の対称鍵を伝送するステップを、
そして、否定的ならば、新たな第２の形式の装置によ
り、第２の対称鍵を発生するステップを行う。
【００１９】設置のフェーズは、ネットワーク鍵とも呼
ばれる、第２の対称鍵を、ネットワーク内の全ての受信
器に、通信することを目的とする。
【００２０】本発明の対象は、通信ネットワークに接続
されるのに適する通信装置でもあって、 −第１の対称鍵を利用する暗号化アルゴリズムを配備す
る、データの暗号化手段と、 −ネットワークにリンクされた少なくとも１つの受信装
置に知られている第２の鍵の助けで暗号化された第１の
対称鍵を含むメモリと、 −暗号化手段の助けで暗号化されたデータをネットワー
クをわたって伝送する手段とを有する。
【００２１】第２の鍵も対称鍵であるのが好ましい。
【００２２】特定の実施例に従って、上述の通信装置に
より暗号化されるデータは、最初に暗号化されていな
い。
【００２３】特定の実施例に従って、通信装置により暗
号化されるデータは、最初に暗号化されるが、しかし、
示された方法で再び暗号化されるために、その装置によ
り復号される。この目的のために、装置は、暗号化され
たデータの発生源から来るデータの復号の利用できる手
段を有する。この発生源は、例えば、暗号化された方法
でデータが流れる、衛星、地上又は、ケーブルテレビジ
ョンネットワークでもよい。
【００２４】他の特定の実施例に従って、通信装置によ
り暗号化されるデータは、最初に暗号化され、そして、
示された方法でもう一度暗号化される。
【００２５】好適な実施例では、しかしながら、データ
は、ネットワークに送られる前に再び暗号化される前に
復号される。
【００２６】他の特定の実施例に従って、第１の対称鍵
を頻繁に更新するために、暗号化手段が設けられてい
る。
【００２７】本発明の対象は、通信ネットワーク内でデ
ータを処理する装置であって、 −第２の対称鍵（Ｋｎ）の助けで第１の対称鍵（Ｋｃ）
の暗号化が実行された、ネットワークの装置から暗号化
された方法で受信された、第１の対称鍵の復号手段と、 −ネットワークの所定の形式の全ての装置に共通である
第２の対称鍵を含むメモリと、 −第１の対称鍵の助けでネットワークから受信された暗
号化されたデータを復号する手段とを、有する。
【００２８】例示の実施例によれば、前記装置は、第１
の対称鍵の助けで実行されたデータ復号の結果を使用す
る、ネットワークから受信されたデータをデスクランブ
ルする手段を有する。
【００２９】特定の実施例に従って、第２の対称鍵を含
むメモリは更に、前記処理装置への、第１の対称鍵の安
全な伝送のために使用される非対称鍵の組みを有する。
この処理装置は更に、第１の対称鍵が伝送されたをネッ
トワークの装置に戻すために、第２の対称鍵の助けで第
１の対称鍵の暗号化する手段を含む。
【００３０】
【発明の実施の形態】本発明の他の特徴及び優位点は、
添付の図面を参照し、特定の非制限的な例示的な実施例
の説明を通して明らかとなろう。
【００３１】データと種々の鍵が交換される方法を示す
ために、例示の通信ネットワークを最初に説明する。続
いて、受信装置をネットワークに設置する枠組み内で又
は、発信源装置と受信装置の間のデータ伝送の、各形式
の鍵の生成と伝送を、詳細に説明する。
【００３２】Ｉ]ネットワークの説明 図１は、ソース装置１、２つの受信装置２と３、及び、
ＤＣＶＲ（ＤＶＣＲは、”ディジタルビデオカセットレ
コーダ”を表す）と呼ばれるディジタルビデオレコーダ
４を含む、ディジタルホームネットワークを示す。装置
１，２，３及び、４の集合は、例えば、ＩＥＥＥ１３９
４規格に従ったバスである、家庭内ディジタルバスＢに
プラグで接続されている。
【００３３】ソース装置１は、チップカードを備えるチ
ップカードリーダ１１が備えられたディジタル復号器１
０を有する。このディジタル復号器１０は、特に、衛星
アンテナへ又はサービスプロバイダにより配布されるビ
デオ番組を受信するケーブルネットワークに、プラグで
接続されている。これらの番組は、例えば、ＭＰＥＧ−
２フォーマットの、データストリームＦ内で受信され
る。それ自体で知られているように、制御ワードＣＷに
よりスクランブルされた形式で伝送され、これらの制御
ワードは、伝送中に秘密を維持するために、所定の暗号
化アルゴリズムに従って、鍵Ｋの補助で、暗号化された
形式で、データストリームＦ内で、それら自身が伝送さ
れる。
【００３４】このように、（例えば、購読の支払いに対
して）サービスプロバイダにより認可されたユーザのみ
が、伝送されたデータをデスクランブルできる。これを
行うために、プロバイダーは、認可されたユーザに、制
御ワードＣＷを復号するために動作する鍵Ｋを供給す
る。しばしば、番組を受信する認可は、ユーザがユーザ
の購読に支払いをしている間の、一時的のみである。鍵
Ｋは従って、規則的に、サービスプロバイダにより修正
される。
【００３５】本発明によって、そして、以下に説明する
ように、ユーザは、それにもかかわらず、ユーザが加入
者でいる間に伝送された番組を記録でき、そして、鍵Ｋ
が変更されたときでさえも、自分のネットワーク上でユ
ーザが望むだけそれらを再生できる。他方では、データ
は説明したようにスクランブルされた形式で記録されて
いるので、それらを記録したユーザのネットワーク上で
のみそれらを生成できる。
【００３６】図１では、ネットワークは、続いて説明す
る処理に従って、全ての装置がプラグで接続された時の
状態を示す。図１は、特に、ソース装置１と受信装置２
に対する、各装置に含まれている全ての鍵を示す。示さ
れた鍵は、装置内で、各時点で存在する必要はない。典
型的には、ソース装置１は、後に説明するように、対称
鍵Ｋｃの交換を超えて、装置２の公開鍵ＰＵＢ２を蓄積
する必要はなく、一方、装置２は、同じ交換を超えて対
称鍵Ｋｃを蓄積する必要はない。
【００３７】特に、各受信装置は、メモリ内に対象ネッ
トワーク鍵Ｋｎを有する。この鍵は、１つのいわゆる”
先祖”受信装置によりネットワークに新たに接続され
た、受信装置に配布される。
【００３８】さらにその上、各受信装置は、１組の非対
称鍵（ＰＲＩＶｘ，ＰＵＢｘ）を有し、第１の鍵は秘密
であり、そして、第２の鍵は公開である。これらの鍵
は、ネットワークの装置の認証の枠組み内でそして、対
称鍵の交換のために使用される。
【００３９】復号器１０により受信されるストリームＦ
内で伝送されるデータが、どのように処理されるかを説
明する。当業者には、ＭＰＥＧ−２フォーマットに従っ
て伝送されるデータの場合には、データストリームＦ
は、連続するビデオデータパケット、オーディオをパケ
ット及び、管理データパケットを含む。管理データパケ
ットは、鍵Ｋの助けで暗号化された形式の、ビデオ及び
オーディオパケット内で伝送されるデータをスクランブ
ルするために働く制御ワードＣＷを含む、特にＥＣ
Ｍ（”ＥＣＭ”は”資格制御メッセージ”）で示される
制御メッセージを含む。
【００４０】このデータストリームＦは、チップカード
１１に伝送されそこで処理される。それは、デマルチプ
レクサモジュール（ＤＥＭＵＸ）１２により受信され、
このモジュールは、一方では、アクセス制御モジュール
（ＣＡ）１３にＥＣＭをそして、他方では、マルチプレ
ックシング（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）モジュール
（ＭＵＸ）１５へＤＥで示されたスクランブルされたビ
デオ及びオーディオデータパケットを送る。ＣＡモジュ
ールは鍵Ｋを有しそして、ＥＣＭ内に含まれる制御ワー
ドＣＷを復号できる。ＣＡモジュールは、これらの制御
ワードＣＷを、本発明に従って対称鍵Ｋｃを含む、変換
器モジュール１４へ送る。この鍵の発生と装置間のその
伝送を続いて説明する。
【００４１】変換器モジュール１４は、対称鍵Ｋｃを使
用する。制御ワードＣＷを暗号化し且つ、対称鍵Ｋｃの
助けで暗号化された、これらの制御ワードを、ＬＥＣＭ
で示された制御メッセージ内で、マルチプレックシング
モジュール１５へ送る。これらのメッセージＬＥＣＭ
は、最初のデータストリームＦ内で受信されたメッセー
ジＥＣＭと同じ機能を有し、即ち、制御ワードＣＷを伝
送するために、しかしメッセージＬＥＣＭ内で、制御ワ
ードＣＷは、サービスプロバイダの鍵Ｋの助けで暗号化
される代わりに、対称鍵Ｋｃの助けで暗号化されてい
る。
【００４２】鍵Ｋｃは、ソース装置が、保護の光嬢を必
要とする、長期間の秘密を保持することを防ぐ目的で、
例えば、各データ伝送の開始で、頻繁に更新されるのが
好ましい。
【００４３】マルチプレックシングモジュール１５は、
そして、データパケットＤＥと変換された制御メッセー
ジＬＥＣＭをディジタル復号器１０により受信されるデ
ータストリームＦ’内で送信する。このデータストリー
ムＦ’は、１つの受信装置２又は３又は、記録されるた
めにディジタルビデオレコーダ４のいずれかで受信され
るために、内部バスＢを流れる。
【００４４】対称鍵Ｋｃの助けで暗号化された制御ワー
ドの伝送に更に加えて、ソース装置は、しかしアルゴリ
ズムＥ２によりＫｎの助けで暗号化鍵ｋｃそれ自身を受
信装置へ送る、即ち、Ｅ２｛Ｋｎ｝（Ｋｃ）を送る。
【００４５】以下の説明では、表記”Ｅ｛Ｋ｝（Ｄ）”
は、常に、鍵Ｋを使用してアルゴリズムＥによりデータ
Ｄの暗号化を示すのに使用される。
【００４６】以下にネットワーク鍵と呼ぶ鍵Ｋｎは、ソ
ース装置内にはなく、受信装置内にある。鍵Ｋｃの生成
に続き、鍵Ｋｃは、安全な方法で受信装置に伝送され、
受信装置は、Ｋｎの助けでそれを暗号化しそして、その
結果を、後の使用のために、ソース装置へ再度送信す
る。
【００４７】本発明に従って、それゆえ、データは、常
に、バスＢ上を暗号化された形式で流れ、そして、対称
鍵Ｋｃにアクセスできる装置のみが制御ワードＣＷの復
号と、それに従って前記データＤＥの復号ができる。こ
れらの装置は、ネットワーク鍵Ｋｎを処理する装置であ
る。これは、従って、図１内の内部ネットワーク内でな
されたコピーが他のローカルネットワークに放送される
のを防ぐ。
【００４８】図１の例では、モジュール１２から１５
は、チップカード１１内に集積されているが、変形実施
例では、モジュールＤＥＭＵＸとＭＵＸを復号器１０内
に配置し、モジュール１３と１４のみをチップカードに
集積して残すことができる。特に、モジュールＣＡ１３
と変換器モジュール１４は復号及び暗号化鍵を含むの
で、チップカードのような安全な媒体内に集積されねば
ならない。
【００４９】受信装置２は、チップカード２１を備える
チップカードリーダが備えられたディジタルテレビジョ
ン受信機（ＤＴＶ１）２０を含む。受信器２０は、復号
器１０から又は、ディジタルビデオレコーダ４から、バ
スＢを通してくるデータストリームＦ’を受信する。デ
ータストリームＦ’は、チップカード２１に伝送され
る。それは、デマルチプレクサモジュール（ＤＥＭＵ
Ｘ）２２により受信され、デマルチプレクサモジュール
（ＤＥＭＵＸ）２２は、一方では、スクランブルされら
ビデオ及びオーディオデータパケットＤＥをデスクラン
ブリングモジュール（ＤＥＳ）２４へ送り、他方では、
変換された制御メッセージＬＥＣＭと暗号化された鍵Ｅ
２｛Ｋｎ｝（Ｋｃ）を、端末モジュール２３へ送る。
【００５０】端末モジュール２３は、対称鍵Ｋｃを得る
ために、所有するネットワーク鍵Ｋｎの助けで、最初に
Ｅ２｛Ｋｎ｝（Ｋｃ）を復号する。そして、制御メッセ
ージＬＥＣＭは、鍵Ｋｃの助けで暗号化された制御ワー
ドＣＷを含むので、端末モジュールは、プレインテキス
トで制御ワードＣＷをえるために丁度計算された鍵Ｋｃ
の助けでこれらの制御ワードを復号できる。制御ワード
ＣＷはそして、データパケットＤＥをデスクランブルし
そして、テレビジョン受信機２０にプレインテキストの
データパケットＤＣを出力するのにそれらを使用する、
デスクランブリングモジュール２４に送られる。
【００５１】優位に、Ｅ２｛Ｋｎ｝（Ｋｃ）は、各ＬＥ
ＣＭメッセージ内に含まれる。この場合には、鍵Ｋｃ
は、長期間の間、受信装置により蓄積される必要はな
い。更に、できるだけ速く、制御ワードＣＷを回復で
き、これは、有益なデータの高速なデスクランブリング
を可能とする。これは、特に、ユーザが局から局へ移動
（”ザッピング（ｚａｐｐｉｎｇ）”）するときに、又
は、ビデオストリームが伝送されながら新たな受信装置
がネットワークにプラグで接続された（”ホットプラギ
ング（ｈｏｔｐｌｕｇｇｉｎｇ）”）時に、自動追跡す
るのを助けるために重要である。
【００５２】チップカード２１とテレビジョン受信機２
０の表示回路の間のプレインテキストデータＤＣの最終
的な伝送を安全にするために、前記チップカードとテレ
ビジョン受信機２０のカードリーダの間のインターフェ
ースＩは、例えば、チップカードを安全にするための、
ＮＲＳＳ米国標準（ＮＲＳＳはＮａｔｉｏｎａｌ Ｒｅ
ｎｅｗａｂｌｅ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｓｔａｎｄａｒｄ
の略である）に従って安全に構成される。
【００５３】チップカード３１を備えるチップカードリ
ーダを備えるディジタルテレビジョン受信機（ＤＴＶ
２）３０を含む第２の受信装置３は、受信装置２と全く
同じように動作しそして、以下に詳細に説明しない。
【００５４】説明したローカルディジタルネットワーク
によって、コンテンツプロバイダーからのデータストリ
ームＦは、それを受信するソース装置により、対称鍵Ｋ
ｃで暗号化されたデータ（又は、更に詳しくは制御ワー
ドＣＷ）のデータストリームＦ’に変換される。鍵Ｋｃ
は、その助けで暗号化されたデータと共に伝送され，一
方、それ自身は他の対象鍵、ネットワーク鍵Ｋｎの助け
で暗号化される。このデータストリームＦ’は、このよ
うに、ローカルネットワークに特定のフォーマットを有
し、そのデータは全てがネットワーク鍵Ｋｎを含むロー
カルネットワークの受信装置により復号できる。
【００５５】更に、鍵Ｋｃは（暗号化された形式で）デ
ータと共に放送されるので、例えば、データと同時に、
ディジタルビデオレコーダ（ＤＶＣＲ）４により記録で
き、それにより、暗号化されたデータの後のアクセスが
可能となる。
【００５６】更に、ネットワーク鍵Ｋｎは、ソース装置
内に蓄積されないので、ソース装置は、増加された安全
の予防措置を必要とする、”長期間の秘密を”含まな
い。
【００５７】ＩＩ]対称ネットワーク鍵（Ｋｎ）の配布 ネットワークの全ての受信装置は、対称ネットワーク鍵
（又は、秘密鍵）Ｋｎを所有せねばならない。この鍵
は、ネットワークの特定の受信器、先祖、により新たな
受信装置へ伝送される。
【００５８】各受信装置は、次の状態、バージン（初
期）、先祖、無効、の中の１つであることが可能であ
る。
【００５９】バージン受信装置は、対称ネットワーク鍵
Ｋｎを含まないということにより定義される。これは、
典型的には、ネットワークにまだリンクされていない装
置である。これは、受信装置のデフォルト状態である。
【００６０】無効の装置は、対称ネットワーク鍵Ｋｎを
所有するが、しかし、他の装置へ伝送できないことによ
り定義される。
【００６１】先祖の装置は、ネットワーク対称鍵Ｋｎを
所有し且つ、ネットワークの他の装置にそれを伝送でき
ることにより定義される。ネットワーク内には、１つの
みの先祖の装置が存在できる。
【００６２】装置の状態は、受信装置の端末モジュール
２３内に配置された２−ビットレジスタである状態指示
子ＩＥにより蓄積される。慣習により、装置がバージン
状態にあるときには、状態指示子ＩＥは００に等しく、
装置が先祖状態にあるときにはＩＥ＝０１であり、そし
て、装置が無効の状態にあるときには、ＩＥ＝１０であ
る。
【００６３】状態指示子ＩＥは、不正操作への耐性を補
償するために、チップカード内の集積回路に含まれるの
が好ましい。
【００６４】受信装置の設置中に、幾つかの場合が、ネ
ットワーク内に既に存在する受信装置の状態の機能とし
て、場合により、区別される必要がある。
【００６５】図２のフローチャートは、設置中に受信装
置により行われる、種々のチェックと動作を示す。
【００６６】第１の設置ステップ２．０で、新たな受信
装置は、最初に、ネットワーク内に先祖があるかどうか
をチェックする（ステップ２．１）。回答が肯定的であ
る場合には、新たな受信器の主導で新たな受信器と先祖
の認証のステップが行われる（ステップ２．２）。この
認証は、例えば、２つの装置の非対称鍵の組の使用に基
づいており、そして、それ自身当業者に知られた認証ア
ルゴリズムを実行する。一旦、この認証が行われると、
先祖は鍵Ｋｎを新たな受信器へ（ステップ２．３）安全
な方法で送信する。新たな受信器は、無効の状態を取
り、そして、それに従ってそのレジスタＩＥを修正し、
それにより、設置を終了する（ステップ２．９）。
【００６７】変形実施例に従って、新たな受信装置が、
設置され且つネットワーク内の先祖の存在を検出する
と、新たな装置は先祖状態をとり、そして、前の先祖を
無効状態にする。
【００６８】ネットワーク内に先祖が存在しない場合に
は、新たな受信器は、先祖は存在しないが、ネットワー
ク内に少なくとも１つの無効な受信器が存在するか否か
を検査する（ステップ２．４）。そのような場合には、
設置は不可能であり、そして、手続は停止する（ステッ
プ２．５及び、２．９）。エラーメッセージが、例え
ば、新たな受信器の表示パネル上で、ユーザに伝送され
る。しかし、この場合でさえも、現在ある無効な装置
は、ネットワークのソース装置から暗号化されたデータ
の受信と復号ができる。
【００６９】図２のフローチャートに戻ると、ネットワ
ークが先祖と無効な装置の両方とも含まない場合には、
新たな装置は鍵Ｋｎを生成する（ステップ２．６）。現
在使用されている対称暗号化アルゴリズム（例えば、”
１９９８年８月の、ＮＩＳＴ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎ
ｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｔａｎｄａｒｄ ａｎｄＴｅ
ｃｈｎｏｌｏｇｙ）のＦｉｒｓｔ Ａｄｖａｎｃｅｄ
Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｃａｎｄｉ
ｄａｔｅ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅの論文集の、”頭文字
が”Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ Ａｔａ
ｎｄａｒｄ”を意味し、そして、Ｊ．Ｄａｅｍｅｎ及
び、Ｖ．Ｒｉｊｉｍｅｎにより開示された”Ｒｉｊｉｎ
ｄａｅｌ”と呼ばれる、”ＡＥＳ”アルゴリズム又は、
同じＮＩＳＴ会議報告内で発行された、Ｂ．Ｓｃｈｎｅ
ｉｅｒ，Ｊ．Ｋｅｌｓｅｙ，Ｄ．Ｗｈｉｔｉｎｇ，Ｄ．
Ｗａｎｇｎｅｒ，Ｎ．Ｆｅｒｇｕｓｏｎによる論文”Ｔ
ｗｏＦｉｓｈ−ブロック暗号化アルゴリズム（ａ Ｂｌ
ｏｃｋ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ Ａｇｏｒｉｔｈｍ）”
に開示された”ＴｗｏＦｉｓｈ”））と一致するため
に、鍵は、典型的には、１２８−ビット鍵である。
【００７０】鍵Ｋｎは、ランダムに選択される。一旦こ
の鍵が生成されたなら、新たな受信器はそれ自身を先祖
と宣言し、そして、それに従ってレジスタＩＥの内容を
修正する（ステップ２．７）。受信装置のネットワーク
は、そして、形成され（ステップ２．８）そして、処理
は終了する（ステップ２．９）。
【００７１】図３は、新たな受信装置の設置中に、新た
な受信装置と予め存在する先祖の間の交換を示す図であ
る。従って、この図は、図２のステップ２．３に対応す
る。
【００７２】新たな受信装置がネットワーク内に設置さ
れるときに、受信装置は、証明鍵の組み、公開鍵ＰＵＢ
ｒ及び、秘密鍵ＰＲＩＶｒを含み且つ、本発明に従って
バージン状態である（状態指示子ＩＥ＝００）。この受
信装置は、最初に、公開鍵ＰＵＢｒを先祖の装置に送信
する（ステップ３．１）。先祖の装置は、公開鍵ＰＵＢ
ｒの助けで鍵Ｋｎを暗号化し（ステップ３．２）、そし
て、暗号化の結果を受信装置に送信する（ステップ３．
３）。受信装置は、これらのデータを秘密鍵ＰＲＩＶｒ
の助けで復号し（ステップ３．４）、そして、鍵Ｋｎを
回復する。受信装置は、そして、ネットワークの新たな
先祖となり（そのレジスタＩＥは０１状態となる）そし
て、前の先祖の装置は、ステップ３．５で、今は無効
（レジスタＩＥ＝１０）となる。
【００７３】鍵Ｋｎの高潔さと起源を補償するために、
先祖は、この鍵を元に既知のアルゴリズムに従って、メ
ッセージ認証コード（”ＭＡＣ”）を発生する。このコ
ードは、ステップ３．３で暗号化されたデータＥ｛ＰＵ
Ｂｒ｝（Ｋｎ）と共に送られる。これは、ステップ３．
４で受信器によりチェックされる。アルゴリズム”ＨＭ
ＡＣ−ＳＨＡ−１”（”Ｋｙｅｄ−Ｈａｓｈ Ｍｅｓｓ
ａｇｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ”を
意味する）は、この枠組み内で使用される個とができる
アルゴリズムの例である。
【００７４】ＩＩＩ]短期間対象鍵の交換とデータの暗
号化 既に設置され且つ上述の処理に従って対象ネットワーク
鍵Ｋｎのプロセッサにされた新たな受信装置は、図１の
受信装置２である。この装置は、従って、ソース装置１
からデータを受信する準備を保っている。
【００７５】図４は、これに関するメッセージ交換を示
す。
【００７６】最初に（ステップ４．０）、ソース装置１
は、ネットワーク上で、何れかの受信装置に公開鍵ＰＵ
Ｂｘの送信を求める、要求を発行する。ネットワーク上
にある全ての受信装置は、その瞬間に、それらの公開鍵
を送信して戻すことにより応答する。ソース装置１によ
り受信される第１の鍵は、受信装置２によりステップ
４．１で送られる公開鍵ＰＵＢ２であるとする。ソース
装置は、受信された第１のメッセージを考慮してそし
て、対応する受信装置と通信する。
【００７７】ソース装置は、”短時間”対称鍵Ｋｃを生
成し且つ蓄積し（ステップ４．２）、この鍵は制御ワー
ドＣＷを暗号化するために働く。この対称鍵は、本例示
の実施例に従って、ランダムに選択され、そそて、１２
８ビットの長さを有することが好ましい。鍵Ｋｃは、例
えば、（”Ｒｉｖｅｓｔ，Ｓｈａｍｉｒ、Ａｄｌｅｍａ
ｎ Ｏｐｔｉｍｕｍ Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｅｎｃｒ
ｉｐｔｉｏｎ Ｐａｄｄｉｎｇ”を意味し、ＰＫＣＳ＃
１：（１９９８年１０月）のＲＳＡ暗号仕様バージョン
２．０に記載された、）”ＲＳＡ ＯＡＥＰ”アルゴリ
ズムのような、非対称暗号化アルゴリズムＥ１により公
開鍵ＰＵＢ２の助けで暗号化され、そして、暗号化され
た形式Ｅ１｛ＰＵＢ２｝（Ｋｃ）で、受信装置に送られ
る（ステップ４．４）。受信装置は、鍵Ｋｃを秘密鍵Ｐ
ＲＩＶ２の助けで復号し、対称ネットワーク鍵Ｋｎの助
けで対称暗号化アルゴリズムＥ２に従って再び暗号化し
（ステップ４．５）、そして、このように暗号化された
Ｋｃ（即ち、Ｅ２｛Ｋｎ｝（Ｋｃ））を、ソース装置に
送り（ステップ４．６）、そのソース装置はこの情報項
目を蓄積する（ステップ４．７）。
【００７８】ソース装置は、秘密鍵Ｋｎを知らないこと
に注意する。
【００７９】本例示の実施例に従って、鍵Ｋｃはソース
装置と受信装置の間の接続の初期化の最中に生成され
る。Ｋｃは、接続の実行の前に生成できる。Ｋｃは、接
続中に、１つ又はそれ以上の回数修正できる。この場合
には、本質的にネットワークの受信装置からネットワー
ク鍵Ｋｎによる鍵Ｋｃの暗号化を得る目的の、ステップ
４．０から４．７は、繰り返される必要がある。
【００８０】ステップ４．８から４．１１は、有益なデ
ータの送信に関連する。
【００８１】ソース装置１により受信されたデータは、
メッセージＥＣＭを有する。ソース装置は、制御ワード
ＣＷを抽出するために、メッセージＥＣＭを復号し、そ
して、対称暗号化アルゴリズムＥ３により、対称鍵Ｋｃ
の助けで制御ワードＣＷを暗号化する（ステップ４．
８）。そして、ソース装置は、これらの暗号化された制
御ワード（即ち、Ｅ３｛Ｋｃ｝（ＣＷ））をデータスト
リーム中に再挿入し、そして、受信装置にむけて、バス
Ｂを介して全体を送信する（ステップ４．９）。ステッ
プ４．９中に、ソース装置は、ステップ４．７で、以前
に蓄積された鍵Ｋｎの助けで暗号化された鍵Ｋｃを送
る。
【００８２】ステップ４．９で伝送される有益なデータ
は、制御ワードＣＷの助けで対称暗号化アルゴリズムＥ
４に従って暗号化されることに注意する。
【００８３】受信装置は、Ｋｎの助けでＥ２｛Ｋｎ｝
（Ｋｃ）を復号でき（ステップ４．１０）、そして、Ｋ
ｃを処理し、制御ワードＣＷにアクセスできそして、こ
のように有益なデータをデスクランブルできる（ステッ
プ４．１１）。
【００８４】アルゴリズムＥ２、Ｅ３及び、Ｅ４は、同
一でも異なってもよい。例えば、既に引用した、ＡＥＳ
アルゴリズム又は、ＴｗｏＦｉｓｈアルゴリズムを使用
することも可能である。
【００８５】対称ネットワーク鍵Ｋｎの助けで暗号化さ
れたＫｃを伝送することは、ネットワークの受信装置の
みがＫｃをアクセスできることを意味する。更に、幾つ
かの受信装置は、同時に送られたデータを復号できる。
【００８６】鍵Ｋｃの生成中に、ネットワーク鍵Ｋｎで
暗号化された鍵Ｋｃを、この鍵Ｋｃを発生したソース装
置に送るためには、上述の方法で設置された少なくとも
１つの受信装置が、ネットワーク内にあることが、必要
である。しかしながら、ソース装置により伝送され且つ
この鍵の助けで少なくとも部分的に暗号化されたデータ
は、記録するデータの復号の機能を有する必要のない記
録装置のような、そのネットワーク内の他の装置に対し
て非常に良好である。
【００８７】例示的な実施例の変形に従って、ソース装
置は、来るべきデータ伝送を予想して、対応する鍵Ｋｃ
を有する、ネットワーク鍵Ｋｎの助けで暗号化された幾
つかの鍵Ｋｃを蓄積する。
【００８８】本実施例に従って、ソース装置により復号
され且つ対称鍵Ｋｃの助けで再び暗号化される、制御ワ
ードＣＷは、本質的であるが、本発明は、この例には、
限定されない。特に、他のデータは復号され、そして、
この鍵の助けで再び暗号化される。更に、ある一定のデ
ータは、しかしながら、ソース装置により以前に復号さ
れることなしに、対称鍵の助けで暗号化される。後者の
場合には、受信装置へ安全な方法で、（実行された第１
の暗号化を復号するために必要とされる）鍵Ｋを利用で
きるようにすることを考える必要がある。
【００８９】最後に、ソース装置により暗号化されるデ
ータは、暗号化されない形式でそこに達し得る。
【００９０】更に、本発明は、オーディオ／ビデオデー
タの伝送には制限されない。どのような形式のデータも
前述の方法で伝送し得る。
【００９１】
【発明の効果】本発明によって、安全の制約の増加を課
すことなく且つ安価な、通信ネットワーク内で対称鍵を
管理する処理及び、この処理を実行する装置を提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】例示的な実施例に従って、本発明の処理を実行
する幾つかの装置を接続する通信ネットワークのブロッ
ク図である。
【図２】通信ネットワーク内に、新たな受信装置を設置
する処理のフローチャートである。
【図３】鍵を所有する装置（”Ｐｒｏｇｅｎｉｔｏｒ
（先祖）”）とネットワークへの設置を受ける受信装置
の間の対称なネットワーク鍵の交換を示すタイムチャー
トである。
【図４】暗号化されたデータを送るソース装置と、前記
データを受信する受信装置の間の、本例示の実施例に従
って対称鍵を利用する、通信を示すタイムチャートであ
る。
【符号の説明】
１ ソース装置 ２、３ 受信装置 ４ ディジタルビデオレコーダ １０ ディジタル復号器 １１ チップカード １２ デマルチプレクサモジュール（ＤＥＭＵＸ） １３ アクセス制御モジュール（ＣＡ） １４ 変換器モジュール １５ マルチプレックシングモジュール（ＭＵＸ） ２０ ディジタルテレビジョン受信機（ＤＴＶ１） ２１ チップカード ２２ デマルチプレクサモジュール（ＤＥＭＵＸ） ２３ 端末モジュール ２４ デスクランブリングモジュール（ＤＥＳ） ３０ ディジタルテレビジョン受信機（ＤＴＶ２） ３１ チップカード Ｂ 家庭内ディジタルバス ＣＷ 制御ワード Ｋｃ 対称鍵 Ｋｎ 鍵 ＰＲＩＶｒ 秘密鍵 ＩＥ 状態指示子 ＰＵＢｒ 公開鍵
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エリク ディエル フランス国，35340 リフレ，ラ・ビュザ ルディエール（番地なし) (72)発明者 ジャン‐ピエール アンドロ フランス国，35000 レンヌ，リュ・ド・ ロルジュニル 20 (72)発明者 アラン デュラン フランス国，35000 レンヌ，リュ・ド・ ディナン 79 Ｆターム(参考） 5J104 AA07 AA16 AA34 EA04 EA17 EA22 JA03 KA06 NA02 NA35 PA05 PA07

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 通信ネットワーク内で対称鍵を管理する
    処理であって、 −ネットワークをわたって放送されるデータ源を備える
    第１の形式の装置（１）と、 −前記データを受信する少なくとも１つの第２の形式の
    装置（２）とを有し、その処理は、 （ａ）第１の形式の装置（１）により、第１の対称鍵
    （Ｋｃ）を決定（４．２）し且つ、安全な方法（Ｅ１
    ｛ＰＵＢ２｝（Ｋｃ））で第１の鍵（Ｋｃ）を少なくと
    も１つの第２の形式の装置（２）へ伝送（４．４）する
    ステップと、 （ｂ）少なくとも１つの第２の形式の装置（２）によ
    り、第１の対称鍵（Ｋｃ）を受信し、ネットワークの第
    ２の形式の装置（２）に知られている、第２の対称鍵
    （Ｋｎ）の助けで、前記第１の対称鍵を暗号化（Ｅ２）
    し、且つ、第１の形式の装置へこの暗号化の結果を伝送
    （４．６）するステップと、 （ｃ）第１の形式の装置（１）により、第１の対称鍵
    （Ｋｃ）の暗号化（Ｅ２｛Ｋｎ｝（Ｋｃ））の回復と蓄
    積（４．７）を行うステップとを有することを特徴とす
    る処理。
  2. 【請求項２】 更に、 （ｄ）第１の形式の装置（１）により、第１の対称鍵
    （Ｋｃ）の助けで、少なくとも１つの第２の形式の装置
    （２）に伝送されるデータ（ＣＷ）を暗号化（Ｅ３）す
    るステップと、 （ｅ）第１の形式の装置（１）により、暗号化されたデ
    ータ（Ｅ３｛Ｋｃ｝（ＣＷ））と暗号化された第１の対
    称鍵（Ｅ２｛Ｋｎ｝（Ｋｃ））を、少なくとも１つの第
    ２の形式の装置（２）へ伝送する（４．９）ステップ
    と、 （ｆ）少なくとも１つの第２の形式の装置（２）によ
    り、第２の対称鍵（ｋｎ）の助けで少なくとも１つの第
    ２の形式の装置により暗号化された第１の対称鍵（Ｋ
    ｃ）の復号（４．１０）と、このように復号された第１
    の対称鍵（Ｋｃ）の助けで暗号化されたデータを復号
    （４．１１）するステップを有することを特徴とする、
    請求項１に記載の処理。
  3. 【請求項３】 第１の形式の装置（１）は、並列に、複
    数の第１の暗号化されていない対称鍵（Ｋｃ）と、暗号
    化されていない対称鍵に対応する複数の第１の暗号化さ
    れた対称鍵（Ｅ２｛Ｋｎ｝（Ｋｃ））を蓄積することを
    特徴とする、請求項１或は２に記載の処理。
  4. 【請求項４】 第１の対称鍵は、少なくとも新たな連続
    のデータの伝送の間に又は、連続のデータの伝送中に数
    回、更新されることを特徴とする請求項１乃至３のうち
    何れか一項に記載の処理。
  5. 【請求項５】 更に、ネットワーク内に新たな第２の形
    式の装置の設置のフェーズを有し、この設置のフェーズ
    は、ネットワーク内に以前に存在する第２の形式の装置
    の存在の確認（２．１）のステップを有し、第２の対称
    鍵（Ｋｎ）を所有し且つそれを安全に伝送する能力を有
    し、且つ、 肯定的ならば、新たな第２の形式の装置へ、第２の対称
    鍵（Ｋｎ）を伝送するステップ（２．３）を、そして、 否定的ならば、新たな第２の形式の装置により、第２の
    対称鍵（Ｋｎ）を発生するステップ（２．６）を行う請
    求項１乃至４のうち何れか一項に記載の処理。
  6. 【請求項６】 通信ネットワークに接続されるのに適す
    る通信装置（１）であって、 −復号されたデータ（ＣＷ）の暗号化手段（１４）を有
    し、 暗号化手段（１４）は、第１の対称鍵（Ｋｃ）を利用す
    る暗号化アルゴリズム（Ｅ３）を備え且つその装置はさ
    らに、 −ネットワークにリンクされた少なくとも１つの受信装
    置（２）に知られている第２の鍵（Ｋｎ）の助けで暗号
    化（Ｅ２｛Ｋｎ｝（Ｋｃ））された第１の対称鍵を含む
    メモリと、 −暗号化手段（１４）の助けで暗号化されたデータをネ
    ットワークをわたって伝送する手段（１０、１５）とを
    有することを特徴とする通信装置。
  7. 【請求項７】 更に、暗号化されたデータの源からのデ
    ータの復号を行う手段（１３）を含む、請求項６に記載
    の装置。
  8. 【請求項８】 第１の対称鍵（Ｋｃ）を頻繁に更新する
    ために、暗号化手段（１４）が設けられていること特徴
    とする請求項７に記載の装置。
  9. 【請求項９】 第２の鍵（Ｋｎ）は対象である、請求項
    ６乃至８のうち何れか一項に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 通信ネットワーク内でデータを処理す
    る装置（２）であって、 −第２の対称鍵（Ｋｎ）の助けで第１の対称鍵（Ｋｃ）
    の暗号化が実行された、ネットワークの装置から暗号化
    された方法（Ｅ２｛Ｋｎ｝（Ｋｃ））で受信された、第
    １の対称鍵（Ｋｃ）の復号手段（２３）と、 −ネットワークの所定の形式の全ての装置に共通である
    第２の対称鍵（Ｋｎ）を含むメモリと、 −第１の対称鍵（Ｋｃ）の助けでネットワークから受信
    された暗号化されたデータを復号（ＬＥＣＭ）する手段
    （２３）とを、有することを特徴とする装置。
  11. 【請求項１１】 前記装置は、第１の対称鍵（Ｋｃ）の
    助けで実行されたデータ復号（ＬＥＣＭ）の結果（Ｃ
    Ｗ）を使用する、ネットワークから受信されたデータを
    デスクランブルする手段（２４）を有する、ことを特徴
    とする請求項１０に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 メモリは更に、前記処理装置（２）へ
    の、第１の対称鍵（Ｋｃ）の安全な伝送のための非対称
    鍵の組み（ＰＲＩＶ２，ＰＵＢ２）を有し、且つ、前記
    装置は更に、伝送された第１の対称鍵（Ｋｃ）が伝送さ
    れたをネットワークの装置（１）に戻すために、第２の
    対称鍵（Ｋｎ）の助けで第１の対称鍵（Ｋｃ）を暗号化
    する手段（２３）を含む、請求項１０或は１１に記載の
    装置。
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