JP2006528445A - ブロードキャストコンテンツの利用法を監視する手順 - Google Patents

Abstract

改ざん防止モジュール、特にスマートカードに結合された通信機器によるサービスの利用法を監視する方法。前記サービスは、ネットワークを介して前記通信機器と通信することのできるリソースから送られる。サービスは、複数の暗号化されたデータフローを含み、その利用は、それぞれの第１の鍵ＥＫによるデータフローの連続する暗号化解除ステップを含み、前記第１の鍵ＥＫは、データフローにおいて暗号化されており、前記改ざん防止モジュールに格納されたまたは前記改ざん防止モジュール内で導出される第２の鍵ＫＥＫにより、改ざん防止モジュールにおいて暗号化解除される。本発明は、前記方法が、ａ．メモリ位置が、同じサービスに添付される前記第１の鍵ＥＫの暗号化解除ステップの発生回数を格納する計数ステップと、ｂ．暗号化解除されているデータフローの量を証明するのに、カウンタが使用される使用ステップとを含むことを特徴とする。

Description

本発明は、サービス、特にブロードキャストサービスの加入者によって利用されるサービスの正確な監視を可能にする機構を開示する。本発明は、特に有線／無線のネットワークを介してブロードキャストされるサービスに関する。また、本発明は、特に、ネットワークを介してサービスを受け取ることのできる通信機器の外部にあっても、内部にあってもよい、スマートカードや任意のモジュールなどの改ざん防止モジュール内で管理される鍵を用いて、暗号化方式で送られるサービスに適用される。

ブロードキャストサービスは、ネットワークを介してブロードキャストされる特定のデータフローに相当する。図１に、３つのデータフローを含むサービスの概略図を示す。加入ユーザだけが、特定のサービスにアクセスできるようにするために、このデータフローは、この特定のサービスに加入しているユーザに異なる機構を介して与えられる暗号化鍵（ＥＫ）を用いて暗号化され得る。

未加入ユーザがＥＫにアクセスして、サービスを無料で利用することができないようにするために、このＥＫは、通常、頻繁に更新される。現在使用されているこの鍵更新の機構の１つは、以下の構成要素からなる。

スマートカード（または他の任意のハードウェア保護された改ざん防止モジュール）が、特定のサービスにアクセスする加入者に提供される。このスマートカードには、この特定のサービスにアクセスするすべての加入者について同じである、鍵暗号化鍵（ＫＥＫ）が供給される。また、このＫＥＫは、異なる機構によって更新され得る。このＫＥＫの１つの必要とされる特性は、これが決してスマートカードの外部に平文で示されないことである。ＫＥＫが、（例えば、管理目的などのために）安全でないネットワークエンティティ（例えば、端末など）を介して渡される必要があるにせよないにせよ、これも暗号化される。ＫＥＫは、特定のブロードキャストサービスに関連付けられる、ＫＥＫ識別子（ＫＥＫ＿ＩＤ）によって識別される。

各データフローは、それぞれの鍵ＥＫを用いて暗号化されてブロードキャストされる。データフローは、規則的に、若干のデータ、すなわち、鍵管理に使用され、最終的には別の目的に使用される管理コンテナ（ＭＣ）を含む。このＭＣは、以下のものを含み得る。
・ 現在のブロードキャストサービスで使用されている、ＫＥＫの識別子（ＫＥＫ＿ＩＤ）。
・ 送られているＫＥＫ＿ＩＤに対応するＫＥＫを用いて暗号化された現在のデータフローで使用されているＥＫに対応する、暗号化された暗号化鍵（ＥＥＫ）。
・ 本明細書でさらに考察されるその他の追加データ。

ブロードキャストサービスに対応するデータフローをリッスンする役割を果たす端末。また、端末は、有効なＥＫを使用して、データフローを暗号化解除する役割も果たす。

有効なＥＫを獲得するために、端末は、定期的にＭＣを受け取り、ＫＥＫ＿ＩＤおよびＥＥＫを検索する。さらに、端末は、この情報をスマートカードに送り、このＥＥＫを暗号化解除して対応するＥＫを獲得するよう求める。この暗号化解除は、使用されているＫＥＫ＿ＩＤに対応する（スマートカードに格納された、またはスマートカード内で導出される）ＫＥＫを使用して実行される。ＫＥＫ＿ＩＤが、スマートカードによって知られている場合、スマートカードは、ＥＥＫを暗号化解除し、ＥＫを端末に送り返すことができる。このようにして、端末は、データフローを暗号化解除し続けることができる。

図１に示すように、ブロードキャストサービスプロバイダは、前のＭＣメッセージで新規のＥＥＫを送るだけで、動的にＥＫを定期的に変更することができる。この図では、ブロードキャストデータフローは、以下のものを含む。
・ データフロー（ＥＫ１）、ＥＫ１を用いて暗号化された特定のサービスに関連付けられたデータフロー
・ ＭＣ１、新規のＥＫ２に関連付けられた新規のＥＥＫ２を含む管理コンテナ
・ ＭＣ２、新規のＥＫ３に関連付けられた新規のＥＥＫ３を含む管理コンテナ

説明するモデルは、前述のブロードキャスト原則に基づいて、頻繁な鍵の更新を提供するようにうまく適合される。このモデルにおいて、個々のユーザは、コンテンツを暗号化解除するのに新規の暗号化鍵が必要とされるたびに、サービスプロバイダと連絡をとる必要はない。端末は、ただ、ブロードキャストデータフローをリッスンしているＥＥＫを獲得し、必要なＥＫを検索するようローカルでスマートカードに求めるだけでよい。

しかしながら、このモデルには大きな限界がある。すなわち、サービスプロバイダ、または個々のブロードキャストサービスを制御または課金する役割を果たす他の任意のネットワークエンティティ（以後、サービスコントローラ（ＳＣ）と呼ぶ）は、ユーザがこの特定のサービスを実際に利用したかどうか知ることができない。

鍵の更新はローカルで実行されるため、問題は、サービスコントローラＳＣが、ユーザがブロードキャストコンテンツを実際に利用したかどうか知ることができないことである。というのは、サービスコントローラＳＣは、ブロードキャストされたＥＥＫが端末によって利用されたか否かを知らないからである。これは、利用されているデータ量で課金される（時間または量による課金）サービスでは大きな問題である。

本発明の目的は、運用者によるサービスの利用を円滑化することである。

本発明によれば、スマートカードは、特定のブロードキャストサービスに関連付けられた１つ以上のカウンタを備える。本発明は、以下のステップを含む。
・ メモリ位置が、同じサービスに添付されるデータフローの暗号化解除ステップの発生回数を格納する、計数ステップ。
・ 暗号化解除されているデータフローの量を証明するのに、カウンタが使用される、使用ステップ。

ゆえに、カウンタは、暗号化解除ステップが実行されるたびに増分される。このようにして、運用者は、サービスの利用を容易に監視することができる。

本発明によれば、端末は、ユーザが特定のブロードキャストサービスを利用していた時間（またはデータ量）を記述するパラメータを送り返すことができることがわかるであろう。

有利には、端末は、ユーザによって極めて攻撃されやすいため、これは、サービスの利用を監視するのに使用されるスマートカードであることがわかるであろう。

一例として示す、添付の図面を参照する以下の説明を読めば、本発明を理解するのがより容易になるであろう。

説明を簡略化するために、図面に示す同じ要素は、同じ参照符号を有する。

図１は、インターネットや私設網などのネットワークＮＥＴを介して、サーバＳＥＲＶと通信するユーザ機器を含むシステムＳＹＳを示す。ユーザ機器は、２つの部分、すなわち、モバイル機器ＭＥおよび加入者識別情報モジュールＣＡＲＤからなる。モバイル機器ＭＥは、ユーザ機器とサーバＳＥＲＶとの間の無線通信に使用される無線端末である。この例では、カードＣＡＲＤは、加入者識別情報を保持し、認証アルゴリズムを実行し、認証および暗号化鍵、ならびに端末側で必要とされる若干の加入情報を格納する、ＵＳＩＭスマートカードである。

サーバＳＥＲＶは、前記モバイル機器にサービスを提供することができる。

提案する解決法は、以下の新規の要素にある。

スマートカードは、特定のブロードキャストサービスに（したがって、特定のＫＥＫに）関連付けられた１つ以上のカウンタを備える。これらのカウンタを、以後、暗号化鍵カウンタ（ＥＫＣ）と呼ぶ。

さらに、スマートカードは、ブロードキャストサービスのそれぞれについて少なくとも３つのフィールド、すなわち、現在のＥＥＫ（ＣＥＥＫ）、および現在のＥＫ（ＣＥＫ）、および１つ以上の最大ＥＫＣ値（ＭＥＫＣ）（各ＥＫＣに１つ）も備える。

端末がサービスを受け取った後、以下の手順が適用される（図３参照）。

端末は、（ＭＣメッセージの受け取りに関連付けられる）ＥＫの更新を必要とするたびに、第１のステップＥＴ１で、スマートカードにＰＲＯＶＩＤＥ−ＥＫコマンドを送る。このコマンドは、少なくともブロードキャストされた値ＫＥＫ＿ＩＤおよびＥＥＫを含む。

スマートカードは、これらの値を受け取り、以下のタスクを実行する。
Ａ）ステップＥＴ２で、（使用することが、この特定のブロードキャストサービスに加入していることを意味する）ＫＥＫ＿ＩＤが存在するかどうかサーチする。ＫＥＫ＿ＩＤが存在しない場合、コマンドのそれ以上の処理を拒否し、対応するエラーメッセージを端末に送る（ステップＥＴ２１）。ＫＥＫ＿ＩＤが存在する場合、処理を続行する。
Ｂ）ステップＥＴ３で、ＥＥＫが、格納されたＣＥＥＫに対応するかどうかテストする。ＥＥＫが格納されたＣＥＥＫに対応する場合、ステップＥＴ３１で格納されたＣＥＫを送り返す。そうでない場合、処理を続行する。
Ｃ）ステップＥＴ４で、ＥＫＣそれぞれが、関連付けられたＭＥＫＣより小さいかどうかテストする。そうである場合、ステップＥＴ４で、ＥＫＣ値に１を加え、ステップＥＴ５に進む。そうでない場合、ステップＥＴ４１で処理を停止し、端末に対応するエラーメッセージを送る。
Ｄ）ステップＥＴ６で、ＫＥＫ＿ＩＤに関連付けられたＫＥＫの内容を使用して、ＥＥＫを暗号化解除し、端末によってデータフローを暗号化解除するのに使用される新規のＥＫを獲得する。さらに、ステップＥＴ７でこれらの値をＣＥＥＫおよびＣＥＫに格納する。次いで、ステップＥＴ８で、端末に現在のＥＫを送り返す。

さらに、図４を参照すると、管理コンテナＭＣは、以下を含む追加管理データ（ＡＭＤ）を含み得る。
・ 以下の機能の少なくとも１つを規定するコマンドヘッダ、
Ａ − ＫＥＫを変更する
Ｂ − カウンタをリセット／更新する
Ｃ − 加入データ（例えばＥＫＣなど）を検索する
・ コマンドヘッダに応じた少なくとも以下のコマンドパラメータ、
Ａ − ＫＥＫ＿ＩＤおよび新規のＫＥＫ値
Ｂ − ＫＥＫ＿ＩＤ、カウンタ数、リセット値
Ｃ − ＫＥＫ＿ＩＤ

好ましくは、この追加管理データＡＭＤは、上位レベルの鍵、すなわち、スマートカードのそれぞれにおいて供給され得る管理鍵（ＭＫ）を用いて暗号化される。
・ 暗号化されたＡＭＤを含む管理コンテナＭＣを受け取ると、端末は、ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ＿ＯＰＥＲＡＴＩＯＮコマンドによって、それをカードに渡す。カードは、対応する動作を実行し、端末に、同じＭＫを用いて暗号化され完全性保護された、対応する結果／応答データを送り返す。端末は、ポイントツーポイント機構に基づく、知られているプロトコルを介して、サーバＳＥＲＶにこの情報を送り返す役割を果たす。

さらに、ＡＭＤが、データフローでブロードキャストされず、ポイントツーポイント方式で端末に直接送られる場合にも、同じ手順が規定され得る。

この方法の大きな利点は、端末における攻撃に対して耐性を持つことである。
Ａ − いくつかのＡＭＤが、加入者がブロードキャストサービスを受け続けることを可能にするのに必要な、いくつかの要求される操作（例えば、ＫＥＫ＿ＩＤを変更するなど）を実行するのに必要とされる。
Ｂ − さらに、端末／ユーザの見地からすれば、スマートカードへ／スマートカードから送られるコマンド／結果の性質がどれであるか知ることは不可能である。

ＡおよびＢの結果として、端末は、加入者のサービスに結果をもたらさずに、加入者に課金する役割を果たす正しいコマンドを改ざん／回避するように、変更／ハッキングされ得なくなる（サービス拒否）。

例えば、モバイルネットワーク運用者（ＭＮＯ）は、その加入者に、１つのマルチメディアブロードキャストサービス（ＭＢＳ）に加入する可能性を提供する。すべてのＭＮＯの加入者は、ブロードキャストされるデータをリッスンすることのできる端末を持つ。しかしながら、ブロードキャストサービスの加入者だけが、そのＵＳＩＭ（ユニバーサル加入者識別情報モジュール）に以下の機構を備える。すなわち、
・ このサービスに対応するＫＥＫ＿ＩＤ
・ ２つのカウンタＥＫＣ１、ＥＫＣ２
・ １つのＭＥＫＣ２
・ 異なるサービスに関連付けられ得るＭＫ

サービスは、いくつかの原則に従って提供される。すなわち、
・ ＫＥＫは、通常、月１回変更される。
・ 加入者は、各月ごとに、サービスにアクセスしていた時間量によって課金される。
・ 保護者管理制限ポリシーのために、一部の加入者は、毎日ある一定の時間量に制限される。その場合、ＭＥＣＫ２がある一定の値まで供給される。

ＥＫは、定期的に（毎分）変更される。さらに、ＭＣメッセージも、（ＡＭＤありまたはなしで）同じＫＥＫ−ＩＤとＥＥＫの対を用いる場合でさえも、より頻繁にブロードキャストされる。その場合、加入者がサービスを利用しているときに、新規のＥＫを伴うＰＲＯＶＩＤＥ−ＥＫコマンドが、平均で１分に１回実行される。

この特定のＭＢＳに関連する以下の通信が、端末とＭＮＯの間で、ポイントツーポイントベースで保持され得る。
・ １日に１回、各端末／ＵＳＩＭは、ＭＥＣＫ２カウンタへの値ゼロを伴うカウンタリセット／更新要求を含むＡＭＤを受け取る。ＭＮＯは、この操作の結果の確認を受け取る。
・ 少なくとも月１回、端末／ＵＳＩＭは、加入者データ検索（Ｒｅｔｒｉｅｖｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｄａｔａ）コマンドを含むＡＭＤを受け取る。コマンド結果は、ＭＮＯに送り返される。これは、ＭＮＯがＥＫＣ１カウンタ値を使用して対応する課金記録を生成するのに使用される。
・ セキュリティ上の理由で、ＫＥＫは、通常、端末／ＵＳＩＭにＫＥＫ変更（Ｃｈａｎｇｅ ＫＥＫ）コマンドを受け取らせることによって、少なくとも月１回変更される。

さらに、異なるサービスも、異なるＫＥＫ＿ＩＤを提供され得る。ＥＫ変更、ＥＫＣ、およびＭＥＫＣの異なる組み合わせは、利用されているサービスの課金および監視における必要な柔軟性を提供する。

サービスに含まれるデータフローを示す概略図である。 解決法が適用され得るコンピュータシステムのアーキテクチャを示すブロック図である。 本発明の主要ステップを示すアルゴリズムである。 ブロードキャストサービスに添付されるフローデータに若干の追加データが付加される一実施形態を示す図である。

Claims (10)

1. 改ざん防止モジュール、特にスマートカードに結合された通信機器によるサービスの利用法を監視する方法であり、前記サービスが、ネットワークを介して前記通信機器と通信することのできるリソースから送られ、かつ複数の暗号化されたデータフローを含み、前記サービスの利用が、それぞれの第１の鍵ＥＫによるデータフローの連続する暗号化解除ステップを含み、前記第１の鍵ＥＫが、データフローにおいて暗号化されており、かつ前記改ざん防止モジュールに格納された、または前記改ざん防止モジュール内で導出される第２の鍵ＫＥＫによって、改ざん防止モジュールにおいて暗号化解除される、サービスの利用法を監視する方法であって、前記方法が、
   ａ．メモリ位置が、同じサービスに添付される前記第１の鍵ＥＫの暗号化解除ステップの発生回数を格納する計数ステップと、
   ｂ．カウンタが、暗号化解除されたデータフローの量を証明するのに使用される使用ステップとを含むことを特徴とする、方法。
2. 改ざん防止モジュールが、所定の定数を格納することと、増分カウンタが所定の定数と比較されて、増分カウンタが定数の値に達しているか否かチェックされ、増分カウンタが定数の値に達している場合には、適切な動作が実行され得る、比較ステップを含むこととを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 第２の鍵ＫＥＫを更新するために改ざん防止モジュールにコマンドが送られることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. カウンタをリセット／更新するために改ざん防止モジュールにコマンドが送られることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. 前記コマンドが、改ざん防止モジュールによって知られている第３の鍵（ＭＫ）によって暗号化されることを特徴とする、請求項３または４に記載の方法。
6. 動作が、暗号化解除ステップの完了であることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
7. 各第１の鍵が、定期的に送られることと、データ量が、サービスの利用を時間で制限する利用時間に変換されることとを特徴とする、請求項１に記載の方法。
8. 前記コマンドが、通信機器を介して改ざん防止モジュールに送られ、前記通信機器が、前記コマンドの内容を読まずに前記コマンドの伝送を許可するプログラムを含むことを特徴とする、請求項４または５に記載の方法。
9. ネットワークから、複数の暗号化されたデータフローを含むサービスを受け取ることのできるデータ処理モジュール、特にスマートカードであって、前記サービスの利用が、それぞれの第１の鍵ＥＫによるデータフローの連続する暗号化解除ステップを含み、前記第１の鍵ＥＫが、データフローにおいて暗号化されており、かつ前記データ処理モジュールに格納されたまたは前記データ処理モジュール内で導出される第２の鍵ＫＥＫによって、前記データ処理モジュールにおいて暗号化解除され、データ処理モジュールが、マイクロコントローラを備え、該マイクロコントローラが、
   ａ．メモリ位置が、同じサービスに添付される前記第１の鍵ＥＫの暗号化解除ステップの発生回数を格納する計数ステップと、
   ｂ．カウンタが、暗号化解除されているデータフローの量を証明するのに使用される使用ステップとを実行することのできることを特徴とする、モジュール。
10. 請求項９に記載のデータ処理装置で実行されるとき、請求項１に記載の方法の計数ステップを実行するプログラムコード命令を含む、コンピュータプログラム。

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