JP2005522160A - スマートカードと一体化したプロトコル - Google Patents

Abstract

スマートカードやセットトップボックスのような、通信ネットワークの構成要素を一意的に結合するシステムについて説明している。結合した時、スマートカードとセットトップボックスは、互いに結合され、１つの識別子を有する。更に、スマートカードは、許可されたセットトップボックスが挿入された場合のみ、適切に動作する。両構成要素間の交換情報は、交換情報の著作権侵害に対抗し、守るための暗号化と認証によって保護される。システムは同一の認証キーを、セットトップボックスとスマートカードへ提供する。このキーは、セットトップボックスとスマートカードとの間の通信の認証に用いられる。第１に、認証キーはセットトップ結合キーにより暗号化される。セットトップボックスは、この結合キーを、認証キーを復号化するために使用する。それが作成された後、認証キーは、セットトップボックスのメモリ内に保存される。更に、同一の認証キーは、スマートカード結合キーによって暗号化される。その後、スマートカードは、認証キーを抽出するために、スマートカード結合キーを使用する。きれいな認証キーも、スマートカードのメモリ内に保存される。この様にして、認証キーは、セットトップボックスとスマートカードとの間の、全ての通信を保護するために用いられる。例えば、セットトップボックスは、スマートカードからの制御語を要求する。要求が認証された後のみ、ディジタルコンテンツを復号化するための制御語は、セットトップボックスに提供される。スマートカードの認証キーが、セットトップボックスキーと異なる場合、制御語の要求は拒否される。

Description

本発明は、一般に通信装置、特には、信号受信機が、ＭＰＥＧ−２ストリームのようなコンテンツにアクセス可能な装置と合体するためのプロトコルに関するものである。

通常、ＭＰＥＧ−２ストリームの配信は後述の様に機能している：第1番目に、ＭＰＥ
Ｇ−２ストリームを受信する使用者のセットトップボックスＳＴＢは、識別子を与えられて、個々のエンタイトルメント・マネージメント・メッセージ（ＥＭＭ）を使用することによって特定のサービスやコンテンツを許可される。ＥＭＭは、加入者端末へのアクセス権を伝達する制御メッセージである。多重化送信中に組み込まれ、複数加入者向けの送信であるＥＣＭ（制御メッセージ権）（以下に記す）とは異なり、ＥＭＭは各加入者端末へ個別アドレスで送信される。言い換えれば、ＥＭＭは特定の加入者に特化されている。一般に実施される場合は、ＥＭＭは、キーに関する情報、加えて、加入者端末が後に送信されるＥＣＭに接続できる情報を含んでいる。ＥＭＭは各加入者の層も決定する。ケーブルサービスに関連して、例えば、第１のＥＭＭは、ＨＢＯ（登録商標）、ＥＳＰＮ（登録商標）、ＣＮＮ（登録商標）に接続できる。第２のＥＭＭはＥＳＰＮ（登録商標）、ＴＮＮ（登録商標）、ＢＥＴ（登録商標）他、に接続できる。ＥＭＭは一般に改ざんできないように保護されて、使用者がこれまでプロバイダに支払って得たサービスが可能である。

ディジタルコンテンツは、通常、一連のキー、あるいは制御語（ＣＷ）を用いて暗号化される。次にコンテンツは、ＥＣＭと一緒に伝送ストリーム上のＳＴＢに送られ、保護された（暗号化された）方法でＣＷを配信する。条件付き接続装置においては、各コンテンツのストリームはＥＣＭのストリームと関連している。そのＥＣＭのストリームは２つの基本機能を有している：（１）関連したコンテンツのストリームへの接続要求を指定するため（すなわち、特定のプログラムへの接続を要求する権利）；そして（２）コンテンツの暗号解読に必要とされる暗号化キーを計算するために加入者端末に必要とされる情報を伝達する。ＥＣＭは通常、関連したコンテンツのストリームと一緒に帯域内で移送される。通常、ＥＣＭは周期的に変化するキーによって暗号化されて保護される。キーは通常、前述のように、ＥＣＭより前にＥＭＭによって配信される。

ＭＰＥＧ−２ストリームを受信して、次にＳＴＢは、配信された内容に接続するために、ＳＴＢがＥＭＭによって認可されたことを認証する；認証が有効ならば、ＥＣＭを用いてＣＷを抽出し、コンテンツを解読する。認証されないと、ＳＴＢはコンテンツに接続できなくなる。

スマートカードが処理に組み込まれた時、その識別子は通常、ＳＴＢに割り当てられるより、むしろスマートカードに割り当てられる。ＳＴＢは自身の識別子も有するが、それは限定受信と必ずしも関連しない。このスマートカードを含めた限定受信限定接続処理の制御は、ＳＴＢがスマートカードにＥＭＭ、ＥＣＭ処理、およびＣＷの抽出を要求することを除いて、上記に記述した事柄と基本的には同じである。スマートカードはＣＷを抽出し、コンテンツを解読するために使用するＳＴＢに戻す。ＳＴＢ自体は、ＥＭＭ、ＥＣＭ、および他の適当なスマートカードの為のメッセージを抽出し、さらにスマートカードによって戻されたＣＷを用いて実際の解読を実行する。スマートカードのインタフェイスは通常、コンテンツの解読を実行するほど十分に速くはないので、ＳＴＢがこのタスクを実行する。

最高の保護のため、モトローラ社製メディアサイファ（登録商標）スマートカードのよ
うなスマートカードは、ホストＳＴＢと安全な方法で結合され、認証されたホストＳＴＢに挿入された時のみ、認証されたスマートカードは正しく動作する。ホストＳＴＢとスマートカードとの間の交換情報は、交換情報の抽出や著作権侵害に対して保護される（暗号化される、かつ／あるいは認証される）。さらに、結合は、ガードが「移動式の」スマートカードに対しても保護され、それは例えば、使用者が、家庭でスマートカードを認証して、地方の酒場に携行して、イベントの公開閲覧に対して保護する。−ＭＳＯ（多重システム制御）には一般的に望ましくないイベントの公開閲覧。

このような場合には、スマートカードは一意的に１つのホストＳＴＢと接続され、その結合以外の如何なるホストＳＴＢに挿入されても、スマートカードは動作しない。更には、ホストＳＴＢとスマートカードとの間の交換情報は、インタフェイスが非煩雑な監視（すなわち、インタフェイスを監視して、情報の流れを観察すること）に攻撃されないように保護される。

本システムは、スマートカードやセットトップボックスのような通信ネットワークの構成が独自に結合して形成される。結合した時、スマートカードとセットトップボックスは互いに結合されて、１つの識別子を有する。更には、両構成要素間の全ての通信は、交換情報の著作権侵害を防ぐために暗号化や認証によって保護される。

本発明の第１の態様により、本システムは、セットトップボックスとスマートカードとに同一の認証キーを提供する。この認証キーは、セットトップブックスとスマートカードとの間の全ての通信を認証するために使用される。初めに、認証キーは、セットトップブックスが結合キーによって暗号化される。このセットトップボックスは、この結合キーを、認証キーを解読するために用いる。抽出後、認証キーはセットトップボックスのメモリ内に保存される。更には、同一の認証キーは、スマートカード結合キーによって暗号化される。その後、スマートカードは認証キーを抽出するために、スマートカードの結合キーを使用する。

ここでさらに留意すべきは、きれいな（未使用の）認証キーもスマートカードのメモリ内に保存されるということである。この様にして、認証キーは、セットトップボックスとスマートカードとの間の全ての通信を保護するために用いられる。例えば、セットトップボックスはスマートカードからの制御語を要求する。要求が認証された時初めて、ディジタルコンテンツを解読する為の制御語がセットトップボックスに提供される。スマートカードの認証キーがセットトップボックスキーと異なるならば、制御語の要求は拒否される。認証キーは暗号化にも用いられる。

本発明の別の態様により、ハッシュ化された認証キーは、スマートカードとセットトップボックスとの間の交換情報の認証に用いられる。ハッシュ化された認証キーは、１回限りのプロトコルを使用するのに計算され、そのプロトコルは、スマートカードとセットトップボックスとの両方に提供される。

本発明のさらに別の態様により、セットトップ提供キーが提供される。このキーは、セットトップ結合キーを暗号化するスマートカードによって用いられる。その後、暗号化されたセットトップ結合キーは、セットトップボックスに送信される。次に、セットトップボックスは、セットトップ結合キーを抽出する為の提供キーを提供する。反対に、セットトップ結合キーが認証キーの抽出のために使用される。ここで留意すべきは、提供キーは対称で、セットトップボックスにより無作為に発生する。発生後、提供キーは安全にスマ
ートカードへ送信される。これによって、キー入力、もしくはセットトップボックスのメモリ内への暗号の必要性が除去される。さらに有利な点は、結合過程における全てのキー交換は、暗号化や、認証によって保護される。

本発明のさらに別の態様により、セットトップ結合キーは、スマートカードへ送信する前に暗号化される。具体的には、セットトップ結合キーはスマートカード結合キーで暗号化される。この様にして、セットトップ結合キーは安全にスマートカードに配信される。通常、スマートカードの結合キーは、製造中、スマートカードのメモリ内に保存される。スマートカードは、セットトップ結合キーを抽出する為に、このスマートカード結合キーを使用する。抽出後、セットトップ結合キーはセットトップボックスに戻される。セットトップ結合キーの戻りを保護する為、セットトップ結合キーは、セットトップ提供キーで暗号化される。セットトップボックスは提供キーを有するので、提供キーを用いた、きれいなセットトップ結合キーを引き出す。きれいなセットトップ結合キーを用いて、認証キーはセットトップボックスによって抽出される。

本発明のさらに別の態様により、信号受信装置と通信可能な様に接続されたトークンだけでなく、同一の認証キーを信号受信装置に安全に提供する方法を開示している。本方法は、限定受信システム（ＣＡＳ）からの結合ＥＭＭを受信する工程を含む。特に、結合ＥＭＭは信号受信装置によって受信される。この結合ＥＭＭは多くのメッセージを含んでいる。第１のメッセージはセットトップ結合キーによって暗号化された認証キーを含んでいる。第２のメッセージはスマートカード結合キーによって暗号化された認証キーを含んでいる。第３のメッセージにおいては、セットトップ結合キーは、スマートカードの結合キーによって暗号化される。その後、第２と第３のメッセージはトークンに送信される。

さらに本方法は、第３のメッセージからのセットトップの結合キーを導くトークンを使用する工程を含む。スマートカードのメモリ内に保存されるスマートカード結合キーは、セットトップ結合キーを導くために使用される。さらに、スマートカード結合キーは、第２のメッセージからの認証を導くためにも使用される。更には、本方法は、第１のメッセージからの認証キーを導く信号受信装置を使用する工程、トークンによって予め導かれたセットトップ結合キーで導かれた認証キー、を含む。

限定受信システムと暗号キーを使用することにより、本方法は、承認スマートカードを承認ホストへ制限する。限定受信システムによる結合ＥＭＭの配信なしに、結合は有り得ない。

明細書、および添付図における残りの部分を参照することにより、上記の本発明における長所は更に理解できる。本発明における「工程」に関する参照は、「工程プラス機能」という意味に限定されて解釈されるべきではなく、本発明を実施するための特定の順序に言及することを目的にしていない。本発明の更なる特徴と長所、および本発明における様々な実施例の構造と動作は、下記に添付図を用いて詳細に示す。添付図中で、同一の参照番号は同一、もしくは類似の機能を表示している。

本発明の原理を用いた、最初の家庭内結合プロセスは、使用者がスマートカードをホストＳＴＢ（セットトップボックス）に挿入した時に始まり、サービスを可能にするＭＳＯ（多重システム制御）に接続される。この場合、ホストＳＴＢは、スマートカード挿入より前に、スマートカードに関する如何なる保存情報も有しないと推測される。

図１は、本発明の原理による、最初のスマートカード―ＳＴＢ結合を図示した高レベル概略フローチャートである。
図に示した結合プロセスは、使用者２０が、住宅あるいは仕事場のようなディスプレイを使用する場所３０でホストＳＴＢ８０を取得し、かつインストールすることから始まる。使用者は郵便、小売業者、あるいは別の周知の配送方法を介して、ＭＳＯからスマートカードを入手する。それぞれのスマートカードはユニットアドレスによって識別され、好ましくはスマートカード製造時に、スマートカードに関連しているスマートカードの結合キー（ＭＭＫ）を携行する。ＭＭＫは製造業者によって内部で保存され、管理される。使用者はホストＳＴＢ８０にスマートカードをインストールし、それにより、スマートカードとの通信を検出し、準備することをＳＴＢに促す。ホストＳＴＢ８０はスマートカードの識別のためにスマートカードを照会する。スマートカードはユニットアドレスを用いて、マルチキャストアドレスになる可能性もある。

そのようにして、スマートカードの識別子は、工程１００の動作前にホストＳＴＢに確立された。つまり、ホストＳＴＢが適切な時期に挿入されたスマートカードのためのメッセージ（ＥＭＭ、ＥＣＭ）を識別し、検索する。工程１００において、使用者２０はＭＳＯのカスタマー・サービス・リプレゼンテイティブ（ＣＳＲ）４０に接続し、スマートカードに関するサービスを要求する。使用者２０はＣＳＲ４０に、電話、オンライン回線、あるいは周知な他の適切な通信方式によって接続する。

工程２００において、ＣＳＲ４０は、使用者２０に関連するＭＳＯの適切なアプリケーション情報の支払い請求システム５０内に入る。支払い請求システム５０は、以下に記述する機能を構成するために、ＣＳＲ４０とＣＡＳ６０（後述）の両方をインタフェイスする：（１）加入や加入者からのサービス変更要求を承認する；（２）加入者の会計情報を保持する；（３）加入者へ請求する；（４）ＣＡＳ６０とインタフェイスして、加入者の権利付与状況をＣＡＳに提供し、使用者の購入情報を収集する；そして（５）加入者の権利付与状況、サービス、およびイベントの規定情報を提供し、そして購買情報を収集する。ここで注意すべきは、本発明は、事前電話ＶＯＤ（ビデオ・オン・デマンド）、ＩＰＰＶ（簡易ペイパー・ビュー）等のシステムにも使用され得るので、支払い請求システムは異なる構成であっても良い。

このアプリケーション情報を受けて、工程３００において、支払い請求システム５０は、ＭＳＯのＣＡＳ６０上における使用者２０のスマートカード／ホストＳＴＢの処理を開始する。ＣＡＳ６０はＥＭＭを提供し、ＥＣＭを生成することによって、加入者端末が暗号化されたコンテンツにアクセスすることを許可する。ＣＡＳ６０の他の機能は、ケーブルシステム内のリアルタイム暗号化システムの制御を含んでいる；暗号化更新システムのためのキー変更の予定した発生の報告、ケーブルシステム固有の暗号化パラメータ（例：キー）の、ＥＣＭの後付けが可能なように、暗号化更新システムへの伝送。ＣＡＳ６０は、オンサイト、オフサイトのいずれにも配置され、多重ケーブルシステムでも良い。この場合、ＣＡＳ６０は多重論理限定の受信装置として動作する。更には、ＣＡＳ６０は、それぞれの加入者の権利付与情報を取得し、支払い請求システムへ購入を報告するためにインタフェイスする。ＣＡＳシステムは周知の技術で、在庫を無くす構成である。さらに、プログラマーのような、ある当業者は、本発明に適合するために必要になるコードを開発し得る。

工程４００において、ＣＡＳ６０は、ＭＳＯのスマートカードの結合管理システムから、スマートカードの結合情報（更なる詳細を後述）を要求する。結合管理システムは、限定受信システムの一部分であるが、新しいスマートカードである、メディア・サイファ・スマートカード（Ｍｅｄｉａ Ｃｉｐｈｅｒ Ｓｍａｒｔｃａｒｄ）（ＭＣＳＣ）の結合機能を維持するためのソフトウェアとハードウェアを含んでいる。結合管理システム７０は、結合過程を管理する保護キーやメッセージの発生、および管理を含む、スマートカードの結合管理機能を有する。管理システム７０は、アルゴリズムやキーの著作権侵害／盗
用を防止するために、他のアクセス制御機能から物理的に保護、分離されているのが好ましい。すなわち、保護アルゴリズムとキーは、非保護処理から物理的に分離されたＡＳＩＣチップ内にある。

管理システム７０は、識別されたスマートカードとホストＨＴＢとの組合せが、最初に結合されることを承認し、最初の結合過程を完結させるためのキーとメッセージが生成する。具体的には、システム７０はＳＴＢ提供キー（“ＳＰＫ”）、ＳＴＢ結合キー（“ＳＭＫ”）、あるいは“Ｅ_ＳＰＫ（ＳＭＫ）”を生成する。そしてＳＭＫは、ＳＰＫ、ＳＴＢ認証キー（“ＳＡＫ”）の下で暗号化される。ＳＡＫはＳＭＫ―この場合、ＳＡＫは“Ｅ_ＳＭＫ（ＳＡＫ）”と表示される―あるいはＭＭＫ―この場合、ＳＡＫは“Ｅ_ＭＭＫ（ＳＡＫ）”と表示される―の下で暗号化される。システム７０はＥＭＭ（ＳＰＫを除くそれぞれのキー１つごとに）を発生し、それによりこのＥＭＭはスマートカード／ホストＳＴＢへのキーを安全に伝送することができる。システム７０はここで生成した情報全てを保存、追跡する。

管理システム７０は更に、識別されたスマートカードとホストＨＴＢとの組合せの再結合（更なる詳細を後述）を承認し、スマートカードのホストＳＴＢへの最初の結合によってインデックス化される。ホストＳＴＢは、それ自身、本来は識別子を持たないので、最初に結合したスマートカードに続くスマートカードが、最初に結合されたスマートカードを識別することによってホストＳＴＢと結合されて、最初に結合したスマートカードの構成を次のスマートカードへ伝送し、さらに次のスマートカードを最初のホストＳＴＢへ結合する。管理システム７０はＳＰＫ、ＳＭＫ、そしてＳＡＫ情報のみに応答するのが好ましい；限定受信システム６０は、権利に応答する（最初の結合と次のスマートカードとの間の権利を伝送することを含む）。管理システム７０は、問合せや一般管理目的のＳＡＫとＥＭＭの再発生を承認する。

工程５００において、管理システム７０はスマートカードの結合情報（すなわち、ＳＰＫ，Ｅ_ＳＰＫ（ＳＭＫ）、Ｅ_ＳＭＫ（ＳＡＫ）、Ｅ_ＭＭＫ（ＳＡＫ）を、ＳＰＫを除くＥＭＭに実際に含まれる限定受信システム６０に戻す。ここで、異なるキー、Ｅ_ＳＭＫ（ＳＡＫ）、Ｅ_ＭＭＫ（ＳＡＫ）の下の暗号化にもかかわらず、同時に伝送されたＳＡＫは同一である、ことに留意されたい。

工程６００において、ＣＡＳ６０は、工程３００において動作する支払い請求システム５０の起動に応答して、支払い請求システム５０へ、管理システム７０によって発生したＳＰＫを転送する。ＳＰＫは、それぞれのホストＳＴＢが独自の識別子を形成する手段である。

工程７００において、支払い請求システム５０は、ＳＰＫを、ＣＳＲ４０による初期要求に応じてＣＳＲ４０に戻す。
工程８００において、ＣＳＲ４０は、使用者２０にＳＰＫを伝達する。ケーブルパス７１は危険要因を運んでいるので、ホストＳＴＢの個人化はケーブルパス７１の外側で行われる（すなわち、ホストＳＴＢ内のケーブルを経由しない）。それに応じて、ＣＳＲ４０は、使用者にホストＳＴＢを個人化するＳＰＫ情報を与え、そしてそのＳＰＫ情報は正面パネル、もしくは遠隔操作でホストＳＴＢ内にタイプされたコードで構成される。ＳＰＫは、コード言語、もしくは数値データの限定量のような、人間が読める形式のＣＳＲによって使用者に提供されるのが好ましい。

工程９００において、使用者２０は遠隔操作、もしくは周知の技術における他の適切な手段により、正面パネルを介して、ホストＳＴＢにＳＰＫを入力する。ホストＳＴＢへのＳＰＫの入力は、ホストＳＴＢ８０が使用者２０に個人化する役目を果たす。一旦ＳＰＫ
が入力されると、ホストＳＴＢ８０は、入力されたＳＰＫを無制限に保持し続けることが期待される。特定のホストＳＴＢに完全な再入力が要求されるのは、ホストＳＴＢが何らかの方法で損傷を受けるか（例えば、メモリが破壊される）、完全な初期化が要求される、動作に関する問題が起きた場合（この場合、異なるＳＰＫが入力される）のみである。

工程１０００において、ＣＡＳ６０は、ＥＭＭに内蔵されているスマートカード結合情報（すなわち、Ｅ_ＳＰＫ（ＳＭＫ）、Ｅ_ＳＭＫ（ＳＡＫ）、Ｅ_ＭＭＫ（ＳＡＫ））の残りを、ホストＳＴＢ８０へ、ヘッドエンド分配装置や、ケーブルプラント７１を介して、転送する。この結合情報は、暗号化形式で配信されるのが望ましい。これまでホストＳＴＢ８０はスマートカードユニットアドレスを採用してきて、それによって、ホストＳＴＢかつＥＭＭを受け取り、ホストＳＴＢのための情報を結合し、次いで更なる処理のためにＥＭＭをスマートカードに移すことができる。好ましくは、暗号化された値のＥ_ＳＰＫ（ＳＭＫ）とＥ_ＳＭＫ（ＳＡＫ）は、無制限にホストＳＴＢによって保持される。

工程１１００において、ホストＳＴＢ８０は、Ｅ_ＭＭＫ（ＳＡＫ）をスマートカード９０へ転送する。スマートカードは、ＳＴＢ８０への応答信号を介してＥ_ＭＭＫ（ＳＡＫ）の受信を確認する。仮にスマートカードが存在していない場合（すなわち、ホストＳＴＢから除去された、使用者が未だ受信していない、他）、Ｅ_ＭＭＫ（ＳＡＫ）は廃棄され、暫くの後、Ｅ_ＳＭＫ（ＳＡＫ）を有するＣＡＳ６０により再送信される。

本発明の原理により、ホストＳＴＢは、許可されたコンテンツを復号化するために、制御語のような制御信号を、スマートカード９０へ連続的に要求する。ＳＴＢ８０に要求された制御信号は、認証、もしくは周知な、他の適切な暗号化サービスも備え得る。そのような要求は全て認証され、従って、これは結合され、ホストＳＴＢへのみ、複数のスマートカードに許可された時の、特定のスマートカードに結合され、認証されたホストＳＴＢのみか、そのようなスマートカードの許可を要求する。

このようにして、工程１２００において、結合は、あらゆる認証要求が終了したうえで完了する。好ましい形式におけるこの工程は、図２にさらに詳細に示し、図中、工程２０００において、スマートカード９０は、Ｅ_ＭＭＫ（ＳＡＫ）を復号化するためにＭＭＫを使用する。工程２０１０において、ＳＴＢ８０は、Ｅ_ＳＰＫ（ＳＭＫ）を復号化するためにＳＰＫを使用する。工程２０２０において、ＳＴＢ８０は、Ｅ_ＳＭＫ（ＳＡＫ）を復号化するためにＳＭＫを使用する。工程２０３０において、ホストＳＴＢ８０はスマートカード９０に、制御語のような制御信号の要求を送信する。この要求はＳＡＫ（ＳＡＫはホストＳＴＢ８０により保持、復号化される）を用いた認証者を含む。

工程２０４０において、スマートカード９０は要求を検証する。第１の態様において、要求は、認証されたデータと、通信の一部として配信された認証者の要求に応じるためのハッシュ関数を用いたＳＡＫを使用して検証される。ホストＳＴＢ８０は認証者を生成し、その認証をスマートカード９０に送信する。このスマートカード９０はＳＡＫ自身で計算を繰返す。認証者が合致した場合、認証は合格し、工程２０５０において、スマートカード９０は、肯定応答（すなわち、返信は同一のＳＡＫによって暗号化されたＣＷを含んでいる）で、ホストＳＴＢ８０に応答する。ホストＳＴＢ８０はＳＡＫを用いて制御語を復号化する；結合は完了し、使用者はサービスを受ける（例えば、加入者テレビジョン、他）。ホストＳＴＢとスマートカードがＳＡＫと合致しなかった場合、工程２０６０において、スマートカード９０は認証、つまり結合が不可能という、否定の返答をする。

本発明による交互結合状態の原理は、再結合の手順である。このような場合、使用者は上述した初期結合工程を実行し、新しいスマートカードを使用者の既存のＳＴＢに結合する。これはスマートカードの性能、もしくは安全対策としての性能向上によるものである
。

図３は、本発明の原理による、スマートカード／ＳＴＢ再結合を示したフローダイヤグラムである。
図に示した再結合工程の開始は、使用者２５がＳＴＢから旧スマートカードを除去し、新しいスマートカードを挿入できるように、使用者２５に配信された新しいスマートカードを前提にする。

工程１５０において、ＣＳＲ４５は、ＭＳＯの支払い請求システム５５を介して、新しいスマートカードの特定使用者２５への関連を要求する。
工程２５０において、支払い請求システム５５は、使用者の現在のホストＳＴＢを設定するインデックスとして旧スマートカードに関する識別情報を用いて、ＭＳＯのＣＡＳ６５上で、新しいスマートカード／ホストＳＴＢ結合ペアを開始する。

工程３５０において、ＣＡＳ６５はＭＳＯのスマートカード結合管理システム７５からの新しいスマートカード結合情報を要求する。結合管理システム７５は機能的、および性能において、上述の結合管理システム７０と同一である。通常、同一のスマートカード結合管理システムが使用されるので、最初の結合が必要な情報を有する。

工程４５０において、スマートカード結合管理システム７５は新しいスマートカード結合情報（すなわち、Ｅ_ＳＭＫ（ＳＡＫ）とＥ_ＭＭＫ（ＳＡＫ））をＣＡＳ６５に戻す。ここで留意すべきは、新しいＳＡＫは最初の結合によるＳＡＫとは異なる、という点である。

工程５５０において、ＣＡＳ６５は、Ｅ_ＳＭＫ（ＳＡＫ）とＥ_ＭＭＫ（ＳＡＫ）ケーブルヘッドエンド配電装置、およびケーブルプラント７２を介して、ＥＭＭがホストＳＴＢ８５へ内蔵された、Ｅ_ＳＭＫ（ＳＡＫ）とＥ_ＭＭＫ（ＳＡＫ）を送信する。この結合情報は、暗号化形式で配信されることが望ましい。暗号化値Ｅ_ＳＭＫ（ＳＡＫ）は、ホスト８５によって無制限に保存される。

それに対して、図１の工程１０００はＥ_ＳＰＫ（ＳＭＫ）を送信しているが、図３の工程５５０は送信していない。この違いは、再結合によっており、ホストＳＴＢがすでにＳＭＫを有している為に、再度送信する必要がないからである。下記に示す事柄は、新しい結合情報を新しいスマートカードへ配信するためのいくつかの選択肢である。

（１）ＣＡＳ６５は、スマートカードをＳＴＢ８５に配信する前に、新しい結合情報と権利のあるスマートカードを初期化前初期化できる。
（２）ＣＡＳ６５は、新しい結合情報と旧スマートカード気付きの権利を送信することができ、ホストＳＴＢ８５は、新しいスマートカードが到着するまでそれらを保存することができる―これはホストＳＴＢ内のオーバーヘッドとメモリを意味する。

（３）スマートカードはリターンパス（ＲＦ、モデム、他）によって、新しい結合情報と権利の送信を開始できる。これはリターンパスの存在を仮定しているか、真偽は定かではない。この解決法は、ホストＳＴＢからＣＡＳ６５への自動自主報告を要求する。

（４）使用者はＭＳＯを呼び出せる。この解決法は、リターンパスが現れない全ての状況において適性である。
（５）結合情報と権利は、使用者がメッセージを受信したと思われるまで繰返し、システムに再送信される。結合は、スマートカードが挿入されたことの認識に依存することに留意すべきである。なぜならば、使用者は電話でＳＰＫに入り、再結合はスマートカード
が挿入されることを認識しないからであり、如何なる通話も設置されない。

工程６５０において、ホストＳＴＢ８５は、Ｅ_ＭＭＫ（ＳＡＫ）をスマートカード９５へ送信する。スマートカードはＥ_ＭＭＫ（ＳＡＫ）の受信を確認する。スマートカードが存在しなかった場合（すなわち、ホストＳＴＢから除去され、使用者に受信されない、他）、Ｅ_ＭＭＫ（ＳＡＫ）とＥ_ＳＭＫ（ＳＡＫ）は廃棄され、後にＣＡＳ６５によって再送信される。

本発明の原理により、ホストＳＴＢ８５は、許可されたコンテンツを復号化するために、制御語のような制御信号を、スマートカード９５へ連続的に要求する。ＳＴＢ８５に要求された制御信号は、証明、もしくは周知な、他の適切な暗号化サービスを備える。そのような要求すべては認証され、従って、これは特定のスマートカードに結合され、認証されたＳＴＢのみか、スマートカードが承諾する要求をし得る。

このようにして、工程７５０において、スマートカード９５は、Ｅ_ＭＭＫ（ＳＡＫ）を復号化するために、それのＭＭＫを使用する。ＳＴＢ８５は、Ｅ_ＳＰＫ（ＳＭＫ）を復号化するためにＳＰＫを使用する。次に、ＳＴＢ８５は、Ｅ_ＳＭＫ（ＳＡＫ）を復号化するためにＳＭＫを使用する。

再結合は、あらゆる認証要求が正常に終了した上で完了する。例えば、ホストＳＴＢ８５は要求をスマートカード９５へ送信する。要求は制御語、ＳＡＫ（ＳＡＫはホストＳＴＢ８５により保持、復号化される）を用いた認証により認証される。ＳＡＫが正常に認証された場合（前述）、スマートカード９５は、ホストＳＴＢ８５に肯定の返信（すなわち、同一のＳＡＫによって暗号化されたＣＷを含む返信）を応答する。ホストＳＴＢ８５は、次に、ＳＡＫを用いて制御語を復号化し、結合は完了し、使用者はサービスを得る（例えば、加入者テレビジョン、他）。ホストＳＴＢとスマートカードがＳＡＫに適合しない場合、認証、つまり結合は、不可能である。

図４は、本発明の原理による、最初のスマートカード―ＳＴＢ交互結合による別の実施例を示した、高レベル概略フローダイヤグラムである。具体的には、使用者がセットトップボックスのメモリに暗証コード、もしくはＳＰＫを入力する必要がない。

図４において、工程１００、２００、３００および４００は、図１に対応する工程と類似している。例えば、図１の工程４００、および図４の工程４００において、結合情報はＣＡＳ６０によりシステム７０から要求される。

工程４３４において、要求された結合情報は、システム７０からＣＡＳ６０へ送信される。結合ＥＭＭは、通常結合情報を送信するために使われる。このような結合情報は、Ｅ_ＭＭＫ（ＳＡＫ）、Ｅ_ＳＭＫ（ＳＡＫ）、およびＥ_ＭＭＫ（ＳＡＫ）を含む。結合情報は結合ＥＭＭが発生した時、ＧＰＳ時刻印表示を含む。この時刻印は、同時に１つのＳＴＢのみに結合されているように、結合の「再演」を防止する。

他の実施例とは違う有利な点は、結合ＥＭＭはＳＰＫを含まない。ＳＰＫは工程の後で形成される。この様にして、そのようなキーが、ＣＡＳ６０からセットトップボックスへ伝送されないので、侵害者によるＳＰＫの監視は妨げられる。

工程４０９において、結合ＥＭＭ含有情報は、ＣＡＳ６０からヘッドエンド７１を介してＳＴＢ８０へ送信される。
工程４１１において、ＳＴＢ８０はＥ_ＭＭＫ（ＳＡＫ）、Ｅ_ＳＭＫ（ＳＡＫ）そしてＥ_ＭＭＫ（ＳＭＫ）を含む結合ＥＭＭを受信する。受信したＥ_ＳＭＫ（ＳＡＫ）は、ＳＭＫ
がスマートカード９０から受信するまで、ＳＴＢ８０により保有される。Ｅ_ＭＭＫ（ＳＡＫ）とＥ_ＭＭＫ（ＳＭＫ）はスマートカード９０へ送信される。図１に相当する工程と対比して有利な点は、ＳＰＫは、使用者によるＳＴＢ８０への入力を必要としない。この様にして、人的相互操作は排除される。使用者は暗証コードを覚える必要も、コードが盗まれるという危険性もない。むしろ、ＳＰＫは無作為にＳＴＢ８０により作成され、セットトップボックスメモリに保存される。さらに、ＳＰＫはスマートカード９０へ配信される。安全な配信を確保するため、セットトップボックスは、最初にスマートカードの認証を検証し（後で詳述）、次に、スマートカードへ伝送する前にＳＰＫを暗号化するために、スマートカードの公開キーを使用する。受信した上で、スマートカード９０は、ＳＰＫを抽出するプライベートキーを用いる。

工程４１３において、Ｅ_ＭＭＫ（ＳＡＫ）、Ｅ_ＭＭＫ（ＳＭＫ）、そして暗号化されたＳＰＫはスマートカード９０により受信される。Ｅ_ＭＭＫ（ＳＭＫ）に関しては、スマートカード９０はＳＭＫの抽出のためにＭＭＫを用いる。上述のように、ＭＭＫは、製造時にスマートカードのメモリ内に保存される。その後、このＳＭＫはＳＴＢ８０へ送信される。しかし、送信の前に、ＳＭＫはＳＰＫで暗号化される。暗号化されたＳＭＫ、言い換えるとＥ_ＳＰＫ（ＳＭＫ）は、次にＳＴＢ８０へ送信される。この様にして、ＳＴＢ８０とスマートカード９０との間の全ての通信は保護される。

Ｅ_ＭＭＫ（ＳＡＫ）に関しては、スマートカード９０は、ＳＡＫを抽出するためのＭＭＫを再使用する。この様にして、ＳＡＫは、確実な方法でスマートカード９０により取得される。ＳＴＢ８０、およびスマートカード９０両方でＳＡＫのメッセージを認証する。制御語の交換を含む全ての通信は、ＳＡＫで認証される。注意すべきは、同一のＳＡＫは前述のようにＳＴＢ８０で形成される。

工程４１５において、Ｅ_ＳＰＫ（ＳＭＫ）値は、ＳＴＢ８０によって生成されたＳＭＫから受信する。前述のように、ＣＡＳ６０から受信したＥ_ＳＭＫ（ＳＡＫ）は、ＳＴＢ８０によって、これまでは予め保存されていた。この点において、ＳＴＢ８０は、Ｅ_ＳＭＫ（ＳＡＫ）から、きれいなＳＡＫを生成するために、ＳＭＫを用いる。ＳＴＢ８０、およびスマートカード９０の両方は、ここで認証要求が正常に終了した上で、結合される。ＳＴＢ８０は、ここで認可とプログラムの信号伝達を受信する。ＳＴＢ８０とスマートカード９０との間の全ての情報は、ＳＡＫを用いて認証される。さらなる実施例において、認証は、きれいなＳＡＫとＰＮ（１回限りのプロトコル）から計算された、ハッシュ化されたＳＡＫを用いて実行される。この実施例において、ＰＮはＳＴＢ８０によって作成され、４１１においてスマートカード９０と共有される。

図５は、本発明の原理による、他のスマートカード／ＳＴＢの再結合を示した高レベルフローダイヤグラムである。
図５において、多くの工程が図２、３の対応する工程に類似している。さらに図５は、新しい工程５５２と５５４を示している。新しいスマートカードが配信され、使用者によって挿入された後、ＣＡＳ６５は、新しいスマートカードが挿入されたことを認識する。ＣＡＳ６５を認識する一方法は、工程５５２において図示した様に、ヘッドエンド７２によって提供されたリターンパスを介する。他の方法は、工程５５４に示すように、使用者がＭＳＯに通話する。この様にして、ＣＡＳ６５は、新しいスマートカードが挿入され、全ての権利が旧スマートカードから新しいスマートカードに転送されたことを認識する。更には、図示していないが、１回限りのプロトコルを、本実施例に用いても良い。

図６は、本発明の実施例による、最初のスマートカード―ＳＴＢ結合について、更なる詳細を示した、例示工程６００である。図６において、スマートカード９０とＳＴＢ８０との間の詳細な結合を示している。

工程６０２において、スマートカード９０の挿入後、ＳＴＢ８０はスマートカードの識別について問合せをする。それに応答して、ユニットアドレスと識別はスマートカード９０によって戻される。次にＳＴＢ８０はこの情報を検証する。

工程６０４において、ＳＴＢ８０は、スマートカード９０から公開されたＭＰＫ（プライバシーキーに結合している）／署名を問合せし、受信する。ＭＰＫは公開／プライベートキーの組合せであるが、署名は認証キーとスマートカードのユニットアドレスを用いて作成される。

工程６０６において、ＭＰＫ／署名は認証キーとスマートカードのユニットアドレスを用いて検証される。署名が検証されない場合、結合は発生しない。この時点で、ＳＴＢ８０とスマートカード９０は合体し、メッセージを受信する準備ができている。ＳＴＢ８０は、それ自体がスマートカード９０の識別を構成し、メッセージ受信を開始する。

工程６０８において、結合情報を含む結合ＥＭＭは、ＣＡＳ６０によってＳＴＢ８０へ送信される。この情報はスマートカード９０とＳＴＢ８０との結合に用いられる。他の情報のうち、結合ＥＭＭは、Ｅ_ＭＭＫ（ＳＭＫ）、Ｅ_ＳＭＫ（ＳＡＫ）、Ｅ_ＭＭＫ（ＳＡＫ）を含む。結合ＥＭＭは、サービスを確立するためのＭＳＯに接続された使用者２０に、送信される（例：最初の結合の場合）。他の情報は、結合ＥＭＭが生成された時を表示するためのＧＰＳ時刻印を含む。

工程６０９において、ＳＴＢ８０は、ＳＰＫとＰＮ（1回限りのプロトコル）を無作為
に生成する。
工程６１０において、受信した公開ＭＰＫを用いて、ＳＴＢ８０は、スマートカード９０に配信するために、ＳＰＫ、およびＰＮを暗号化する。Ｅ_ＭＭＫ（ＳＭＫ）やＥ_ＭＭＫ（ＳＡＫ）のような他の情報を有する結合ＥＭＭも、スマートカード９０へ配信するための公開ＭＰＫで暗号化される。

工程６１２において、プライベートＭＰＫを用いて、スマートカード９０はＳＰＫ、ＰＮ、そして仮に含まれるならば、Ｅ_ＭＭＫ（ＳＭＫ）とＥ_ＭＭＫ（ＳＡＫ）を有する結合ＥＭＭを抽出する。その後、きれいなＳＭＫとＳＡＫはスマートカードのＭＭＫを用いて抽出される。前述のように、このキーは、通常製造時にスマートカードのメモリ内に保存される。更には、このキーは結合ＥＭＭの認証者を算出するハッシュと一緒に用いられる。認証者は、所定のスマートカード以外には、ＥＭＭ結合情報を処理できるものは存在しないことを保証する。認証者による適切な認証の後、所定のスマートカードは結合ＥＭＭ情報を受け入れる。更に、ＧＰＳ時刻印も認証される。時刻印は、同時に１つのＳＴＢのみがスマートカードと結合されているように、旧結合ＥＭＭの再演を防ぐための確認である。

工程６１４において、抽出されたＳＭＫは、ＳＴＢ８０へ送信される。しかし、このキーは、送信の前に、ＳＰＫによって暗号化される。
工程６１６において、ＳＭＫは、ＳＰＫを用いてＳＴＢ８０によって導出される。この時点で、ＳＡＫは工程６０８で既に受信されたＥ_ＳＭＫ（ＳＡＫ）から導出される。本発明によって、安全な通信は、ＳＴＢ８０とスマートカード９０との双方の間で可能となる。全ての通信を認証／暗号化するＳＡＫを用いることにより、安全性はＳＴＢ８０／スマートカード９０のインタフェイスを保証される。本発明の更なる具体例により、ＳＡＫハッシュ（ＳＡＫｈ）は、構成間で付加された安全性を提供するために利用される。ＳＡＫｈは、ＳＡＫとＰＮを用いたＳＴＢ８０により算出される。その後、ＳＡＫｈはスマートカード９０との通信を暗号化／認証するためのメモリ内に保存される。

工程６１８において、スマートカード９０は、ＳＡＫとＰＮを用いてＳＡＫｈを同様に計算する。この値は、次に不揮発性メモリ内に保存される。ＧＰＳ時刻印もメモリ内に保存される。これで結合工程は完了する。工程の完了によって、ＳＴＢ８０とスマートカード９０との間の通信はＳＡＫ、もしくは認証用ＳＡＫｈを用いることにより保護される。

本発明は、図に示して、実施例について説明してきたが、本発明の精神と範囲内を逸脱することなく、説明のための実施例に、種々の変化や改善がされ得ることを、当業者は理解できるであろう。例えば、ＳＭＫは上述の実施例から除外され得る。そのような実施例において、ＳＡＫはＳＰＫの下で直接暗号化される。本発明の範囲は、図に示し、説明した具体的な実施例の、いかなる場合も限定するものではなく、本発明は、この明細書中に既述した請求項のみによって限定されることを目的とする。例えば、本発明は、ケーブル装置には限定されず、これは衛星通信や、ストリーミングメディア他にも応用され得る。

本発明の原理による、最初のスマートカード―ＳＴＢ結合を図示した高レベル概略フローダイヤグラム。 本発明の原理による、制御信号認証を図示したフローダイヤグラム。 本発明の原理による、スマートカード／ＳＴＢの再結合を図示した高レベルフローダイヤグラム。 本発明の原理による、最初のスマートカード―ＳＴＢ結合の代替実施例を図示した高レベル概略フローダイヤグラム。 本発明の原理による、代替スマートカード／ＳＴＢの再結合を図示した高レベルフローダイヤグラム。 本発明における実施例による最初のスマートカード―ＳＴＢ結合についての追記を図示した代表的な方法。

Claims (29)

1. 同一の認証キーを通信ネットワークの構成要素に安全に提供するシステムであって：
   認証キーと；
   前記認証キーを暗号化する第１のキーと；
   前記第１のキーを用いて前記認証キーを得るためのセットトップボックスと；
   前記認証キーを暗号化する第２のキーと；
   前記第２のキーを用いて前記認証キーを得るための、前期セットトップボックスに通信接続したスマートカード、からなるシステム。
2. 前記第１のキーを暗号化するための第３のキーで、同第１のキーは前記スマートカードにより暗号化されていること、から更になる請求項１に記載のシステム。
3. 前記暗号化された第１のキーは、前記セットトップボックスに送信され；
   同セットトップボックスは同暗号化された第１のキーを受信し、前記第３のキーを用いて第１のキーを得る、請求項２に記載のシステム。
4. 同一の認証キーを通信ネット―ワークに安全に提供するシステムであって：
   ａ）認証キーと；
   ｂ）前記認証キーを暗号化するための第１のキーと；
   ｃ）前記第１のキーを用いて前記認証キーを得るためのセットトップボックスと；
   ｄ）前記認証キーを暗号化して、前記第１のキーを暗号化するための第２のキーと；
   ｅ）前記第２のキーを用いて前記認証キーを得るためのスマートカードと；
   ｆ）前記第１のキーを暗号化するための第３のキーで、その同第１のキーは前記スマートカードにより暗号化され、前記セットトップボックスに送信され；
   ｇ）前記暗号化された第１のキーを受信し、前記第３のキーを用いて第１のキーを抽出する前記セットトップボックスで、同第１のキーは、前記認証キーを得るためにｂ）で使用されること、からなるシステム。
5. 前記第１のキーが前期第２のキーにより暗号化される、ことからなる請求項４に記載のシステム。
6. 前記第１のキーが、ｆ）の前に、前記スマートカードによって第１のキーから抽出される、ことからなる請求項５に記載のシステム。
7. 前記認証キーが、前記セットトップボックスから前記スマートカードへの通信を認証し、同スマートカードから同セットトップボックスへの通信を暗号化するための前記認証キー、からなる請求項３に記載のシステム。
8. 前記認証キーを用いて、ハッシュ化された認証キーを決定するための１回限りのプロトコル、から更になる請求項３に記載のシステム。
9. 前記セットトップボックスと前記スマートカード両方が、それぞれのメモリ内に保管するために、前記ハッシュ化された認証キーを算出する、ことからなる請求項８に記載のシステム。
10. 前記ハッシュ化された認証キーは、前記スマートカードと前記セットトップボックスとの間の通信を認証する、ことからなる請求項９に記載のシステム。
11. 前記第３のキーが、前期セットトップにより、前記スマートカードへ送信される、こと
    からなる請求項１０に記載のシステム。
12. 前記第３のキーが、前期スマートカードの公開キーによって暗号化される、ことからなる請求項１１に記載のシステム。
13. 前記第２のキーが、製造時に、前期スマートカードのメモリ内に保存される、ことからなる請求項３に記載のシステム。
14. 前記第２のキーにより暗号化された、前記第１のキーを転送するために、前記セットトップボックスと通信接続された、限定受信システム、から更になる請求項１３に記載のシステム。
15. 前記スマートカードが、メモリ内に保存された前記第２のキーを使用して、前記第１のキーを得る、ことからなる請求項１４に記載のシステム。
16. 前記限定受信システムは、前記第１のキーを用いて暗号化された前記認証キーを伝送するためで、同認証キーは同第２のキーで暗号化され、同第１のキーは同第２のキーで暗号化される、ことからなる請求項１４に記載のシステム。
17. 信号受信用システムや、信号受信用システムと通信結合されたトークンへの前記同一の認証キーを安全に提供するための方法で：
    ａ）第１のキーによって暗号化された前記認証キーを含む第１のメッセージを受信する工程と；
    ｂ）第２のキーによって暗号化された前記認証キーを含む第２のメッセージを受信する工程と；
    ｃ）前記第２のキーによって暗号化された、前記第１のキーを含む第３のメッセージを受信する工程と；
    ｄ）前記第３のメッセージからの前期第１のキーを得るために、前記トークンを用いる工程であって、前記第１のキーは、前記第２のキーによって得られることと；
    ｅ）前記第２のメッセージからの前期認証キーを得るための前期トークンを用いる工程であって、前記認証キーは前記第２のキーによって得られることと；
    ｆ）前記第１のメッセージから前期認証キーを得るための、前記信号受信用装置を用いる工程であって、同認証キーは同第１のキーから得られる、方法。
18. １回限りのプロトコルを用いて、ハッシュ化された認証キーを決定する工程、から更になる請求項１７に記載の方法。
19. 前記トークンと、前記信号受信用装置との間の通信の認証であって、同通信が前記ハッシュ化された認証キーで認証される、ことから更になる請求項１８に記載の方法。
20. 工程ｄ）とｅ）の前に、前記トークンのメモリ内に前記第２のキーに保存する工程、から更になる請求項１７に記載の方法。
21. 前記信号受信用装置中に前記認証キーを保存し；
    前記トークン中に前記認証キーを保存する工程、から更になる請求項１７に記載の方法。
22. 工程ｄ）の後、第４のメッセージを形成するための、前記第１のキーを暗号化するための第３のキーを用い、同第１のキーは、前記トークンにより暗号化されている工程と；
    前記第４のメッセージを、前記信号受信用装置に送信し；
    工程ｆ）の前に、前記第１のキーを得るために前記第３のキーを用いる工程であって、そ
    の前記第１のキーは、前期信号受信用装置により得られる、ことから更なる請求項１７に記載の方法。
23. 前記第４のメッセージは、前記トークンにより生成される、ことからなる請求項２２に記載の方法。
24. 通信ネットワークの構成要素を独自に結合するシステムで；
    識別子を有するスマートカードで；
    前記セットトップボックスは、前記スマートカードの識別子を担うように、同スマートカードを受信するためであり；
    結合ＥＭＭ（メッセージ管理権）を前記セットトップボックスへ送信する限定受信システムで、同結合ＥＭＭは、前記スマートカードと前記セットトップボックスと独自に結合するための暗号キーを含む、システム。
25. 前記セットトップボックスが、前記スマートカードから公開キーを受信する、ことからなる請求項２４に記載のシステム。
26. 前記セットトップボックスが、前記スマートカードへ配信するために、前記結合ＥＭＭを暗号化すべく、前記公開キーを使用する、ことからなる請求項２５に記載のシステム。
27. 前記セットトップボックスが無作為に提供キーを生成し、同提供キーは、同セットトップボックスへの配信を目的とした暗号化情報用の前記スマートカードによって用いられる、ことからなる請求項２４に記載のシステム。
28. 前記結合ＥＭＭが、結合を再び行うことを阻止するために時刻印を含む、ことからなる請求項２４に記載のシステム。
29. 前記結合ＥＭＭを認証するために結合ＥＭＭの認証者を含む、ことから更になる請求項２４に記載のシステム。

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