JP2005051360A

JP2005051360A - 配信装置および配信処理方法並びにデジタル情報の配信を行うためのプログラム

Info

Publication number: JP2005051360A
Application number: JP2003203907A
Authority: JP
Inventors: Hideto Yoshitake; 秀人吉武; Katsuhiko Kawazoe; 雄彦川添; Hiroshi Kazama; 宏志風間
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2003-07-30
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2005-02-24

Abstract

【課題】従来の暗号化装置や配信装置を大幅に変更することなく、すなわち、最大限利用することにより、暗号強度を確保したより長い鍵情報を利用し、配信するための技術を提供すること。
【解決手段】デジタル情報を暗号化して配信する配信装置は、所定のビット長を有する鍵基本情報を生成する手段１１と、複数の前記鍵基本情報を組み合わせて前記鍵基本情報よりも長いビット長を有する暗号鍵を生成する手段１４と、前記暗号鍵を用いて暗号化の対象となるデジタル情報を暗号化する手段１７と、暗号化された前記デジタル情報を出力する手段１８とを備えた。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既存の暗号化装置を利用しつつ、より強度の高い長い鍵長を有する暗号を有する暗号鍵を配信する技術に関し、特に、長い鍵長を有する暗号鍵の配信装置およびその配信処理方法並びに暗号鍵の配信を行うためのプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、デジタル放送システムではスクランブル（暗号化）において、６４ビットのブロック暗号（アルゴリズムはＤＥＳ（ＤａｔａＥｎｃｒｙｐｔｉｏｎＳｔａｎｄａｒｄ）、Ｍｕｌｔｉ２等）を用いていた（例えば、非特許文献１参照）。ここで、コンテンツの暗号鍵は一定時間周期で更新され、暗号化されたコンテンツと共に暗号鍵情報を多重化して送出される。また、受信装置に設置されるＩＣカードの内部処理と密接に関連している暗号鍵情報の伝送形式（フォーマット）も定められている。
【０００３】
しかしながら、ここ数年の計算機の計算処理能力の向上や、蓄積サービスへの対応を考慮すると、６４ビット鍵では十分な暗号強度ではなくなってきている。そこで、１２８ビット鍵（アルゴリズムはＡＥＳ（ＡｄｖａｎｃｅｄＥｎｃｒｙｐｔｉｏｎＳｔａｎｄａｒｄ）、Ｃａｍｅｌｌｉａ等）の利用が必要になってくる。この１２８ビット鍵を利用するためには、例えば、下記のような手段が考えられる。
（１）１２８ビット鍵用の専用フレームを定義する。この方式では、暗号化装置および復号化装置を含めた大幅なシステムの変更が必要になる。更に、従来装置との相互運用も困難となるため、実施コストの上昇を招く。
（２）２種のＥＣＭを組み合わせて利用する。この方式では、他の情報フレームへの変更やデジタル放送フレームワーク（制御方式）の変更が必要になる。
上記のように、従来の方式では、暗号化装置および復号化装置を含めた大幅なシステムの変更が必要であるとともに、従来装置との相互運用も困難となる。そのため、実施コストの上昇を招くこととなっていた。
【０００４】
【非特許文献】（社）電波産業会編「ＡＲＩＢＳＴＤ−Ｂ２５」
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の技術においては、より長い鍵情報を送るためには従来の伝送形式や伝送方法が使用できないため新規の伝送形式や伝送方法に準拠したシステムを構築する必要がある。
【０００６】
本発明は、従来の暗号化装置や配信装置を大幅に変更することなく、すなわち、最大限利用することにより、暗号強度を確保したより長い鍵情報を利用し、配信するための技術を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一局面に係る配信装置は、所定のビット長を有する鍵基本情報を生成する手段と、複数の前記鍵基本情報を組み合わせて前記鍵基本情報よりも長いビット長を有する暗号鍵を生成する手段と、前記暗号鍵を用いて暗号化の対象となるデジタル情報を暗号化する手段と、暗号化された前記デジタル情報を出力する手段とを具備することを特徴とする。なお、本発明は、装置のみでなく、その装置の機能を達成するための方法の発明や、プログラムの発明としても成立しうる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る配信装置を含むシステムの全体構成を示す図である。
配信装置１に入力したデジタル情報は、暗号化装置１０に入力する。暗号化装置１０に入力したデジタル情報は、暗号鍵装置２０から与えられた暗号鍵に基づいて、あらかじめ指定された公知の暗号アルゴリズム（ＡＥＳ、Ｃａｍｅｌｌｉａ等）に従って暗号化されて受信装置３の復号化装置３１に送られる。また、暗号鍵装置２０からは暗号鍵情報２１が受信装置３の暗号鍵装置３２に送られる。そして、復号化装置３１は、暗号鍵装置３２から与えられた暗号鍵に基づいて、受信した暗号化デジタル情報をあらかじめ指定された公知の暗号アルゴリズム（ＡＥＳ、Ｃａｍｅｌｌｉａ等）に従って復号する。
【０００９】
ここで、配信装置１の構成を具体的に説明する。図２は、配信装置１の具体的な構成例を示すブロック図である。
配信装置１は、鍵基本情報生成部１１と、暗号鍵情報生成部１２と、暗号鍵情報出力部１３と、暗号鍵生成部１４と、暗号鍵管理部１５と、デジタル情報入力部１６と、暗号化部１７と、デジタル情報出力部１８とを備えている。これらの各部の動作は、以下の通りである。
【００１０】
鍵基本情報生成部１１は、乱数発生器等によって短いブロック長（例えば、６４ビット等のブロック長）を有する鍵基本情報を生成する。この鍵基本情報生成部１１によって生成された鍵基本情報は暗号鍵情報生成部１２および暗号鍵生成部１４に出力される。
【００１１】
暗号鍵情報生成部１２は、鍵基本情報生成部１１から入力された鍵基本情報を規定のフォーマット（ＥＣＭ（ＥｎｔｉｔｌｅｍｅｎｔＣｏｎｔｒｏｌＭｅｓｓａｇｅ）等）に従って格納し、暗号鍵情報出力部１３に出力する。暗号鍵情報出力部１３は、暗号鍵情報生成部１２より入力した暗号鍵情報を外部装置に適合した方式で出力する。
【００１２】
暗号鍵生成部１４は、鍵基本情報生成部１１から入力された鍵基本情報のうち、１つまたは複数の鍵基本情報を用いて、鍵基本情報より長いブロック長（例えば、１２８ビット等）を有する暗号鍵（詳細は後述する）を生成して、暗号鍵管理部１５および暗号化部１７に出力する。暗号鍵管理部１５は、暗号鍵生成部１４より出力された暗号鍵を入力して、当該暗号鍵の時間管理を行う。
【００１３】
デジタル情報入力部１６は、暗号化の対象となるデジタル情報ストリーム（ＭＰＥＧ−２ＴＳ（ＴｒａｎｓｐｏｒｔＳｔｒｅａｍ）等）を取り込み、フレーム単位（ＴＳパケット等）で暗号化部１７に出力する。
【００１４】
暗号化部１７は、暗号鍵生成部１４から入力された暗号鍵を用いて、あらかじめ指定された公知の暗号アルゴリズム（ＡＥＳ、Ｃａｍｅｌｌｉａ等）およびその処理方法（ＣＢＣ（ＣｉｐｈｅｒＢｌｏｃｋＣｈａｉｎｉｎｇ）等のモード選択）に従い、デジタル情報入力部１６から入力されたデジタル情報を暗号化した後に、生成された暗号化ストリームをデジタル情報出力部１８に出力する。
【００１５】
そして、デジタル情報出力部１８は、暗号化部１７から入力された暗号化ストリームを外部装置に適合した方式で出力する。具体的な暗号鍵の送信処理方法について図３を参照して説明する。図３は、暗号鍵の送信処理方法の概略を示す図である。なお、図の説明においては、１２８ビットの暗号鍵を使用する場合について説明する。
【００１６】
従来においては、単位時間（例えば、１秒）ごとに暗号鍵が生成され、前述した非特許文献１に示されているように、ＴＳパケットに含まれるＥＣＭセクションのＥＣＭ本体の固定部は、スクランブル鍵（Ｏｄｄ）とスクランブル鍵（Ｅｖｅｎ）の２つのスクランブル鍵（すなわち暗号鍵情報）を含んでいる。ここで、例えば、ｔ＝０で暗号鍵Ａ、ｔ＝１で暗号鍵Ｂ、ｔ＝２で暗号鍵Ｃ、ｔ＝３で暗号鍵Ｄが、デスクランブルするために必要な暗号鍵である場合には、従来では、２つの暗号鍵情報のうちいずれかに今回のデスクランブルで使用する暗号鍵と、次回のデスクランブルで使用する暗号鍵とを対で送信するようにしており、Ｏｄｄ部またはＥｖｅｎ部のいずれかを使用するかは、コンテンツのフレーム内で指定されている。
【００１７】
これに対し、本実施形態においては、従来と同じ鍵長の基本暗号鍵を生成しておき、これを図３では、２つ組み合わせて暗号鍵として、２倍の鍵長を有する暗号鍵を生成している。この場合において、例えば、図３において、Ａ〜Ｄが６４ビット長であれば、Ａ＋Ｂ、Ｂ＋Ｃ等の１２８ビット長の鍵長になる。そして、当該生成した暗号鍵を従来と同様のＥＣＭフレームで送信している。そして、デスクランブルは、従来とほぼ同様の手順で実行できる。なお、図３中に示したように、暗号鍵の送出タイミングとコンテンツの送出タイミングは必ずしも一致するとは限らず、受信装置側においても、安全を見込んで、バッファを利用して時間をずらすようにしても良い。
【００１８】
このように、本実施形態においては、鍵基本情報の生成やデジタル情報の暗号化などについては従来装置とほぼ同様である。具体的には、デジタル情報を暗号化する暗号鍵の鍵長を長くするためのアルゴリズムを実行する部分と実際の暗号化を実行する部分が追加されたのみであるので、従来の暗号化装置を利用可能となる。このため、実施コストの低減および相互運用性の確保しながら、暗号強度の確保を実現可能となる。
【００１９】
本発明の実施形態に係る配信装置をデジタル放送システムに適用した場合の例を従来技術と比較しながら説明する。
【００２０】
図４は、従来のデジタル放送システムの概略構成を示す図であり、図５は、図３の伝送部分に対応する従来における暗号鍵情報の送信状態などを示す図である。また、図６は、本発明の実施形態に係る配信装置をデジタル放送システムに適用した場合の概略構成を示す図であり、図７は、図３の伝送部分に対応する本発明の実施形態に係る配信装置をデジタル放送システムに適用した場合の暗号鍵情報の送信状態などを示す図である。なお、図４及び図６において、図１及び図２と同じ部分には同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００２１】
まず、従来のデジタル放送システムについて簡単に説明する。
暗号鍵装置２０で生成された暗号鍵は、暗号化装置１０に出力される。この暗号鍵に基づいて、暗号化装置１０は、入力したデジタル情報をあらかじめ指定された公知の暗号アルゴリズム（ＡＥＳ、Ｃａｍｅｌｌｉａ等）に従って暗号化して、多重化部２５に出力する。多重化部２５は、暗号鍵装置２０から出力された暗号鍵情報２１と、暗号化されたデジタル情報とを多重化して受信装置３に送信する。この場合において、図５に示すように、ｔ＝１では、ｏｄｄ１とｅｖｅｎ１が送信され、次のｔ＝２では、ｏｄｄ２とｅｖｅｎ１が送信され、その次のｔ＝３では、ｏｄｄ２とｅｖｅｎ２が送信される。そして、ｔ＝１ではｏｄｄ１、ｔ＝２ではｅｖｅｎ１、ｔ＝３ではｏｄｄ２が暗号鍵として使用される。すなわち、例えば、ｔ＝１の１回の送信で今回使用される暗号鍵ｏｄｄ１と次回使用される暗号鍵ｅｖｅｎ１が送信されことになる。
【００２２】
受信装置３では、分離部３５は、受信した多重化デジタル情報を、暗号化されたデジタル情報と暗号鍵情報２１とに分離し、それぞれ、復号化装置３１とＩＣカード４０とに出力する。ＩＣカード４０は、暗号鍵情報２１から暗号鍵を抽出し、暗号鍵装置３２に出力する。暗号鍵装置３２は、復号に使用する暗号鍵を復号化装置３１に送る。そして、復号化装置３１は、暗号鍵装置３２からの暗号鍵に基づいて暗号化されたデジタル情報をあらかじめ指定された公知の暗号アルゴリズム（ＡＥＳ、Ｃａｍｅｌｌｉａ等）に従って復号する。
【００２３】
次に、本発明の実施形態が適用されるデジタル放送システムについて説明する。
図６に示すように、基本的な構成は従来のデジタル放送システムとほぼ同様である。本発明の実施形態においては、暗号化装置１０として、図２に記載された構成を有する暗号化装置１０が適用される。これにより、図２の場合と同様に、暗号化装置１０では、例えば乱数発生器等により短いブロック長（６４ビット等）に区切られた鍵基本情報を生成し、生成された前記鍵基本情報の連続した２つを用いてより長いブロック長（１２８ビット）の暗号鍵を生成して暗号鍵としている。
【００２４】
そして、取込まれた暗号化するデジタル放送コンテンツ（ＭＰＥＧ−２ＴＳ）をフレーム単位（ＴＳパケット）で、暗号鍵を用いて、ＡＥＳ、Ｃａｍｅｌｌｉａ等１２８ビット鍵対応のアルゴリズムでＣＢＣ（ＣｉｐｈｅｒＢｌｏｃｋＣｈａｉｎｉｎｇ）、ＯＦＢ（ＯｕｔｐｕｔＦｅｅｄＢａｃｋ）のモード切替手順に従いデジタル情報の暗号化を行った後に、ＭＰＥＧ−２ＴＳにより外部装置に出力する。なお、暗号化デジタル放送コンテンツおよび暗号鍵情報は、各種伝送路（ＭＰＥＧ−２ＴＳ伝送路、ＩＰ伝送路）により個別もしくは多重され伝送され受信機まで伝送される。
【００２５】
この場合の暗号鍵情報の送信状態は以下の通りである。図７に示すように、従来と同様に、ｔ＝１では、ｏｄｄ１とｅｖｅｎ１が送信され、次のｔ＝２では、ｏｄｄ２とｅｖｅｎ１が送信され、その次のｔ＝３では、ｏｄｄ２とｅｖｅｎ２が送信される。しかし、本発明においては、ｔ＝１ではｅｖｅｎ０＋ｏｄｄ１、ｔ＝２ではｏｄｄ１＋ｅｖｅｎ１、ｔ＝３ではｅｖｅｎ１＋ｏｄｄ２の各１２８ビットの暗号鍵が暗号鍵として使用される。すなわち、例えば、ｔ＝１の１回の送信で今回使用される暗号鍵ｅｖｅｎ０＋ｏｄｄ１のうちのｏｄｄ１と次回使用される暗号鍵ｏｄｄ１＋ｅｖｅｎ１が送信されことになる。具体的には、２つの暗号鍵基本情報を使用して暗号鍵を生成する場合には、各時間単位毎に、暗号鍵基本情報を１つづつ入れ替えて（すなわち、ｔ＝１ではｏｄｄ、ｔ＝２でｅｖｅｎ、ｔ＝３ではｏｄｄといったように）暗号鍵を生成すれば良い。これにより、従来の暗号化装置を利用可能となり、実施コストの低減および相互運用性の確保をしながら、暗号強度の確保が実現可能となる。
【００２６】
なお、受信装置３は、従来と同様に、伝送路をへて暗号化デジタル放送コンテンツおよび暗号鍵情報を受信し、ＩＣカードを用い暗号鍵情報から暗号鍵を抽出した後、抽出した暗号鍵を用い暗号化デジタル放送コンテンツの復号を行う。
【００２７】
上記の各実施形態から下記の発明が抽出できる。なお、下記の各発明は単独で適用しても良いし、適宜組み合わせて適用しても良い。
【００２８】
本発明の第１局面に係る配信装置は、デジタル情報を暗号化して配信する配信装置であって、所定のビット長を有する鍵基本情報を生成する手段と、複数の前記鍵基本情報を組み合わせて前記鍵基本情報よりも長いビット長を有する暗号鍵を生成する手段と、前記暗号鍵を用いて暗号化の対象となるデジタル情報を暗号化する手段と、暗号化された前記デジタル情報を出力する手段とを具備することを特徴とする。第１の局面において下記の実施態様が好ましい。なお、下記の実施態様は、それぞれ独立で適用しても良いし、適宜組合わせて適用しても良い。
【００２９】
（１）前記暗号鍵に対応する暗号鍵情報を生成する手段を更に具備すること。
【００３０】
（２）暗号化された前記デジタル情報と前記暗号鍵情報を多重化する手段を更に具備すること。
【００３１】
（３）前記暗号鍵は、２以上の同一の鍵基本情報又は異なる鍵基本情報を組合わせて生成されること。
【００３２】
（４）前記暗号鍵は、連続して生成された２以上の鍵基本情報を組合わせて生成されること。
【００３３】
（５）鍵基本情報は、６４ビットであること。
【００３４】
（６）暗号鍵のビット長は、鍵基本情報のビット長の整数倍であること。
【００３５】
本発明の第２局面に係る配信方法は、デジタル情報を暗号化して配信する配信方法であって、所定のビット長を有する鍵基本情報を生成し、複数の前記鍵基本情報を組み合わせて前記鍵基本情報よりも長いビット長を有する暗号鍵を生成し、前記暗号鍵を用いて暗号化の対象となるデジタル情報を暗号化し、暗号化された前記デジタル情報を出力することを特徴とする。
【００３６】
本発明の第３局面に係るプログラムは、デジタル情報を暗号化するためのコンピュータ読取可能なプログラムであって、所定のビット長を有する鍵基本情報を生成する機能と、複数の前記鍵基本情報を組み合わせて前記鍵基本情報よりも長いビット長を有する暗号鍵を生成する機能と、前記暗号鍵を用いて暗号化の対象となるデジタル情報を暗号化する機能と、暗号化された前記デジタル情報を出力する機能とを具備することを特徴とする。
【００３７】
本発明は、上記各実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。
上記の実施形態では、暗号鍵を２つの暗号鍵基本情報を組合わせて生成するようにしたが、暗号鍵を３つ以上の暗号鍵基本情報を組合わせて生成するようにしても良い。この場合においては、例えば、３つの暗号鍵基本情報を組合わせて生成する場合には、各単位時間毎に１つづつ暗号鍵基本情報を代えることによって、従来の装置を使用した場合でも新たな暗号鍵を生成することが出来る。
また、鍵基本情報は上記の実施形態では６４ビットとしたが、これに限らず、更に短いビット数（例えば、３２ビット、１６ビットなど）や、長いビット数（例えば、１２８ビットや２５６ビット）であっても良い。
【００３８】
さらに、上記各実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。
【００３９】
また、例えば各実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、既存の暗号化装置を利用しつつ、最小限の装置追加により、より強度の高い長い鍵長の暗号に対応する暗号化装置が安価に実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る配信装置を含むシステムの全体構成を示す図。
【図２】配信装置の具体的な構成例を示すブロック図。
【図３】暗号鍵の送信処理方法の概略を示す図。
【図４】従来のデジタル放送システムの概略構成を示す図。
【図５】従来における暗号鍵情報の送信状態などを示す図。
【図６】本発明の実施形態に係る配信装置をデジタル放送システムに適用した場合の概略構成を示す図。
【図７】本発明の実施形態に係る配信装置をデジタル放送システムに適用した場合の暗号鍵情報の送信状態などを示す図。
【符号の説明】
１…配信装置、３…受信装置、１０…暗号化装置、１１…鍵基本情報生成部、１２…暗号鍵情報生成部、１３…暗号鍵情報出力部、１４…暗号鍵生成部、１５…暗号鍵管理部、１６…デジタル情報入力部、１７…暗号化部、１８…デジタル情報出力部、２０…暗号鍵装置、２１…暗号鍵情報、２５…多重化部、３１…復号化装置、３２…暗号鍵装置、３５…分離部、４０…ＩＣカード。

Claims

デジタル情報を暗号化して配信する配信装置において
所定のビット長を有する鍵基本情報を生成する手段と、
複数の前記鍵基本情報を組み合わせて前記鍵基本情報よりも長いビット長を有する暗号鍵を生成する手段と、
前記暗号鍵を用いて暗号化の対象となるデジタル情報を暗号化する手段と、
暗号化された前記デジタル情報を出力する手段とを具備することを特徴とする配信装置。
請求項１に記載の配信装置において、前記暗号鍵に対応する暗号鍵情報を生成する手段を更に具備することを特徴とする配信装置。
請求項２に記載の配信装置において、暗号化された前記デジタル情報と前記暗号鍵情報を多重化する手段を更に具備することを特徴とする配信装置。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の配信装置において、前記暗号鍵は、２以上の同一の鍵基本情報又は異なる鍵基本情報を組合わせて生成されることを特徴とする配信装置。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の配信装置において、前記暗号鍵は、連続して生成された２以上の鍵基本情報を組合わせて生成されることを特徴とする配信装置。
デジタル情報を暗号化して配信する配信方法において、
所定のビット長を有する鍵基本情報を生成し、
複数の前記鍵基本情報を組み合わせて前記鍵基本情報よりも長いビット長を有する暗号鍵を生成し、
前記暗号鍵を用いて暗号化の対象となるデジタル情報を暗号化し、
暗号化された前記デジタル情報を出力することを特徴とする配信方法。
デジタル情報を暗号化するためのコンピュータ読取可能なプログラムにおいて
所定のビット長を有する鍵基本情報を生成する機能と、
複数の前記鍵基本情報を組み合わせて前記鍵基本情報よりも長いビット長を有する暗号鍵を生成する機能と、
前記暗号鍵を用いて暗号化の対象となるデジタル情報を暗号化する機能と、
暗号化された前記デジタル情報を出力する機能とを具備することを特徴とするプログラム。