JP2007251913A

JP2007251913A - コンテンツ送信装置およびコンテンツ暗号化プログラム並びにコンテンツ受信装置およびコンテンツ復号プログラム

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Publication number: JP2007251913A
Application number: JP2006246822A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Sugie; 周一杉江; Shinsaku Kiyomoto; 晋作清本
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2006-02-15
Filing date: 2006-09-12
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2026-09-12
Also published as: JP5031305B2

Abstract

【課題】鍵の配信を効率的に行うことができるコンテンツ受信装置およびコンテンツ復号プログラムを提供する。
【解決手段】鍵記憶部３０２は、コンテンツ鍵を生成する元となるパッケージ鍵を記憶する。放送受信部３０３は、コンテンツと関連付けられたシード鍵を含む放送波を放送局から受信する。鍵生成部３０４は、鍵記憶部３０２によって記憶されたパッケージ鍵と、放送受信部３０３によって受信されたシード鍵とを用いてコンテンツ鍵を生成する。コンテンツの視聴者に依存しない、視聴者間で共通のシード鍵を用いてコンテンツ鍵が生成されるようにしたので、放送波の送信に用いる帯域に余裕が生まれ、鍵の配信を効率的に行うことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、コンテンツ送信装置およびコンテンツ暗号化プログラム並びにコンテンツ受信装置およびコンテンツ復号プログラムに関する。

近年、デジタルコンテンツの普及により、デジタル著作権管理（Digital Rights Management：DRM）技術が注目されている。例えば、デジタルテレビ放送では、Conditional Access System（以下CASと称する（例えば非特許文献１参照））によって、放送波のスクランブルが行われ、コンテンツの著作権保護が施されている。これにより、視聴者限定受信が実現できる。また、携帯電話向けデジタルテレビ放送やデジタルラジオ放送でも、将来、CASの導入が検討されている。

CASでは、所望のコンテンツを視聴可能とするために、各受信機はまず、受信機別の鍵Km（マスター鍵）で暗号化された鍵Kw（ワーク鍵）を含むEMM（Entitlement Management Message）を含む放送波を放送局から受信する（図５のステップS1）。そして、各受信機はEMMを放送波から取得し、受信機のICカード内に保存されている鍵Kmで鍵Kwを復号する（図５のステップS2）。続いて、各受信機は、鍵Kwで暗号化された鍵Ks（スクランブル鍵）を含むECM（Entitlement Control Message）を含む放送波を放送局から受信する（図５のステップS3）。そして、各受信機はECMを放送波から取得し、先に復号した鍵Kwで鍵Ksを復号する（図５のステップS4）。各受信機は、コンテンツを含む放送波を放送局から受信し、鍵Ksでコンテンツを復号する（図５のステップS5）。

また、同様のDRM技術として、非特許文献２に記載のアクセス制御方式が知られている。非特許文献２記載の技術によれば、通信回線を利用したIPTV（Internet Protocol Television）放送における視聴者限定受信を実現することができる。
ARIB STD-B24 STD-B25 "Marlin IPTV End-point Service Specification"，Version 1.0，The Marlin Developer Community，July 20.2006

上記CASにおいてEMMは、受信機毎に異なる個別情報となるため、放送事業者は、放送波を用いて全加入者分のEMMを送信しなければならない。特に、現状のCAS方式をそのまま携帯電話向けデジタルテレビ放送／デジタルラジオ放送に適用した場合、放送事業者は、映像、音声、およびデータ放送以外の残りの帯域（携帯電話向けデジタルテレビ放送：約320kbps、デジタルラジオ放送：最大約960kbps）を利用して全加入者分のEMMを送信しなければならない。このため、鍵の配信に膨大な時間を要してしまうという問題がある。また、IPTV放送においては、通信回線を効率的に利用することが課題となる。

また、機密性のあるICカードに依存したPPV（Pay Per View）の手法を除くと、現状のCAS方式では、鍵Kwを含むEMMを一度取得すると、EMMが更新されるまでの間、そのチャンネルが視聴可能となってしまう。携帯電話向けデジタルテレビ放送／デジタルラジオ放送では、短時間の視聴が予想されるので、EMMを短い周期で更新できればよいが、その場合、放送局から送信される情報量がさらに増加し、携帯電話向けデジタルテレビ放送／デジタルラジオ放送に益々不向きなシステムとなってしまう。

一方、PPVでは、視聴者が番組単位でコンテンツを視聴するか否かを決定する。視聴された番組の情報は、受信機に設けられたCASカード内に一旦蓄積された後、電話回線を介してCASセンターへ送信される。CASセンターは、視聴された番組の情報をログとして収集し、視聴者が視聴した番組の情報を放送局に通知する。放送局は、通知された情報に基づいて、視聴者に対する課金処理を行う。従来のPPVでは、受信機とCASセンター間の電話回線の切断等によって、コンテンツの視聴後にCASセンターがログを収集できず、視聴者に対する課金が行われない場合が生じる可能性がある。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、鍵の配信を効率的に行うことができるコンテンツ受信装置およびコンテンツ復号プログラムを提供することを目的とする。また、本発明は、視聴者に対する課金をコンテンツの視聴前に行うことも可能とすることも目的とする。また、本発明は、ストリーム暗号方式によるコンテンツ送信装置およびコンテンツ暗号化プログラム並びにコンテンツ受信装置およびコンテンツ復号プログラムを提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、暗号化されたコンテンツを含む放送波を放送局から受信し、コンテンツ鍵で復号したスクランブル鍵を用いて前記コンテンツを復号するコンテンツ受信装置において、前記コンテンツ鍵を生成する元となるパッケージ鍵を記憶する記憶手段と、前記コンテンツと関連付けられたシード鍵を含む放送波を前記放送局から受信する受信手段と、前記記憶手段によって記憶された前記パッケージ鍵と、前記受信手段によって受信された前記シード鍵とを用いて前記コンテンツ鍵を生成する鍵生成手段とを備えたことを特徴とするコンテンツ受信装置である。

本発明に係るコンテンツ受信装置は、暗号化されたコンテンツを含むデータを放送局から通信回線を介して受信し、コンテンツ鍵で復号したスクランブル鍵を用いて前記コンテンツを復号するコンテンツ受信装置において、前記コンテンツ鍵を生成する元となるパッケージ鍵を記憶する記憶手段と、前記コンテンツと関連付けられたシード鍵を含むデータを前記放送局から通信回線を介して受信する受信手段と、前記記憶手段によって記憶された前記パッケージ鍵と、前記受信手段によって受信された前記シード鍵とを用いて前記コンテンツ鍵を生成する鍵生成手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明のコンテンツ受信装置において、前記鍵生成手段はさらに、前記記憶手段によって記憶された前記パッケージ鍵と、前記受信手段によって受信された前記シード鍵とを用いて他のパッケージ鍵を生成し、前記パッケージ鍵または前記コンテンツ鍵を生成する元となるパッケージ鍵として前記記憶手段に格納する機能を有することを特徴とする。

また、本発明のコンテンツ受信装置において、前記シード鍵として、デジタル放送の制御信号のPSI/SIに含まれる情報を用いることを特徴とする。

また、本発明のコンテンツ受信装置において、前記鍵生成手段が、前記パッケージ鍵と前記シード鍵と有向グラフとを用いて前記コンテンツ鍵を生成することによって、複数の異なる前記パッケージ鍵から同一の前記コンテンツ鍵を生成することが可能であることを特徴とする。

また、本発明は、放送局で暗号化されたコンテンツを、コンテンツ鍵で復号したスクランブル鍵を用いて復号する処理をコンピュータに実行させるためのコンテンツ復号プログラムにおいて、前記コンテンツ鍵を生成する元となるパッケージ鍵を記憶手段に記憶させる処理と、前記放送局から受信された放送波に含まれる、前記コンテンツと関連付けられたシード鍵と、前記記憶手段によって記憶された前記パッケージ鍵とを用いて前記コンテンツ鍵を生成する処理とをコンピュータに実行させることを特徴とするコンテンツ復号プログラムである。

本発明に係るコンテンツ復号プログラムは、放送局で暗号化されたコンテンツを、コンテンツ鍵で復号したスクランブル鍵を用いて復号する処理をコンピュータに実行させるためのコンテンツ復号プログラムにおいて、前記コンテンツ鍵を生成する元となるパッケージ鍵を記憶手段に記憶させる処理と、前記放送局から通信回線を介して受信されたデータに含まれる、前記コンテンツと関連付けられたシード鍵と、前記記憶手段によって記憶された前記パッケージ鍵とを用いて前記コンテンツ鍵を生成する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。

また、本発明のコンテンツ復号プログラムにおいて、前記記憶手段によって記憶された前記パッケージ鍵と、前記受信手段によって受信された前記シード鍵とを用いて他のパッケージ鍵を生成し、前記パッケージ鍵または前記コンテンツ鍵を生成する元となるパッケージ鍵として前記記憶手段に格納する処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。

また、本発明のコンテンツ復号プログラムにおいて、前記シード鍵として、デジタル放送の制御信号のPSI/SIに含まれる情報を用いることを特徴とする。

また、本発明のコンテンツ復号プログラムにおいて、前記パッケージ鍵と前記シード鍵と有向グラフとを用いて前記コンテンツ鍵を生成する処理をコンピュータに実行させることによって、複数の異なる前記パッケージ鍵から同一の前記コンテンツ鍵を生成することが可能であることを特徴とする。

本発明に係るコンテンツ送信装置は、放送波もしくは通信回線を用いたデジタル放送におけるアクセス制御方式のコンテンツ送信装置において、ストリーム暗号アルゴリズムの初期化に用いられる初期値を、コンテンツと関連付けられたシード鍵から生成する初期値生成手段と、前記初期値を用いてストリーム暗号アルゴリズムを初期化し、コンテンツ鍵を生成する元となるパッケージ鍵と前記シード鍵とから生成されたコンテンツ鍵を用いてストリーム暗号化を行うストリーム暗号化手段と、前記ストリーム暗号データ及び前記初期値をそれぞれ放送波もしくは通信回線により送信する送信手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係るコンテンツ受信装置は、放送波もしくは通信回線を用いたデジタル放送におけるアクセス制御方式のコンテンツ受信装置において、ストリーム暗号データ及び初期値をそれぞれ放送波もしくは通信回線により受信する受信手段と、前記初期値からシード鍵を抽出するシード鍵抽出手段と、コンテンツ鍵を生成する元となるパッケージ鍵を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されているパッケージ鍵と、前記シード鍵抽出手段で抽出されたシード鍵とを用いてコンテンツ鍵を生成するコンテンツ鍵生成手段と、前記初期値を用いてストリーム暗号アルゴリズムを初期化し、前記コンテンツ鍵生成手段で生成されたコンテンツ鍵を用いて前記ストリーム暗号データを復号するストリーム暗号復号手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係るコンテンツ暗号化プログラムは、放送波もしくは通信回線を用いたデジタル放送におけるアクセス制御方式におけるコンテンツ暗号化プログラムにおいて、ストリーム暗号アルゴリズムの初期化に用いられる初期値を、コンテンツと関連付けられたシード鍵から生成する処理と、前記初期値を用いてストリーム暗号アルゴリズムを初期化し、コンテンツ鍵を生成する元となるパッケージ鍵と前記シード鍵とから生成されたコンテンツ鍵を用いてストリーム暗号化を行う処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明に係るコンテンツ復号プログラムは、放送波もしくは通信回線を用いたデジタル放送におけるアクセス制御方式におけるコンテンツ復号プログラムにおいて、放送波もしくは通信回線により受信された初期値からシード鍵を抽出する処理と、コンテンツ鍵を生成する元となるパッケージ鍵と、前記抽出されたシード鍵とを用いてコンテンツ鍵を生成する処理と、前記初期値を用いてストリーム暗号アルゴリズムを初期化し、前記生成されたコンテンツ鍵を用いて放送波で受信されたストリーム暗号データを復号する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明によれば、コンテンツの視聴者に依存しない、視聴者間で共通のシード鍵を用いてコンテンツ鍵が生成されるようにしたので、放送波の送信に用いる帯域に余裕が生まれ、鍵の配信を効率的に行うことができる。また、パッケージ鍵に対して課金すれば、視聴者に対する課金をコンテンツの視聴前に行うこともできる。また、ストリーム暗号方式を用いることができる。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態によるデジタル放送システムの構成を示している。本デジタル放送システムでは、携帯電話向けデジタルテレビ放送／デジタルラジオ放送の場合には、受信機は携帯電話の秘匿通信（例：SSL）でサーバからEMMを受信し、家庭向けデジタル放送の場合には、受信機は、EMMを含む放送波を放送局から受信する。図１に示されるデジタル放送システムでは、放送局１０、鍵配信サーバ２０、および受信機３０が設けられており、受信機３０は鍵配信サーバ２０からEMMを受信するものとする。放送局１０が鍵配信サーバ２０の機能を備えていてもよい。放送局１０、鍵配信サーバ２０、および受信機３０はそれぞれ１つずつ設けられているが、複数であってもよい。

鍵配信サーバ２０は、暗号化されたコンテンツを復号するためのコンテンツ鍵を生成する元となるパッケージ鍵を管理する。このパッケージ鍵は従来のワーク鍵に代わる鍵である。受信機３０は、暗号化されたコンテンツを含む放送波を放送局１０から受信する前に鍵配信サーバ２０と通信を行い、専用線を介して、あるいはネットワークを介して、パッケージ鍵を含むEMMを鍵配信サーバ２０から受信する。EMMに含まれるパッケージ鍵は、受信機３０の鍵Km（マスター鍵）で暗号化されている。受信機３０は、ICカード内に保存されているKmで復号を行い、パッケージ鍵Kpを取得する。放送局１０が鍵配信サーバ２０の機能を有している場合には、コンテンツを含む放送波を放送局１０から受信する前に、受信機３０は放送局１０と通信を行い、パッケージ鍵を含むEMMを受信する。

放送局１０は、暗号化されたコンテンツを含むと共に、そのコンテンツと関連付けられた鍵Kh（シード鍵）を含む放送波を送信する。受信機３０はその放送波を受信して鍵Khを取り出し、鍵Kpと鍵Khとを用いて、コンテンツを復号するためのスクランブル鍵を復号するのに用いる鍵Kc（コンテンツ鍵）を生成する。受信機３０は鍵Kcでコンテンツを復号する。

鍵Kp，Kh，Kcの関係は以下のようになっている（図３参照）。鍵KpとKcは、図３に示されるような階層構造を形成している。鍵Kpは、パッケージ単位（番組単位、時間単位、番組のカテゴリ単位等）で用意される鍵である。受信機３０は、パッケージ鍵Kpｘ（ｘ＝all，a，b，・・・）と、パッケージ鍵Kpxのパッケージ単位に含まれるコンテンツ群に対応したシード鍵Khx（ｘ＝a，b，・・・）と、ハッシュ関数とを用いて、パッケージ鍵Kpxの下位のパッケージ鍵を生成する。

図３の例では、所定のパッケージ単位に含まれる全コンテンツに共通するパッケージ鍵Kpallと、カテゴリAのコンテンツに対応したシード鍵Khaとから、ハッシュ関数を用いて、カテゴリAのコンテンツに共通するパッケージ鍵Kpaが生成される。また、パッケージ鍵Kpallと、カテゴリBのコンテンツに対応したシード鍵Khbとから、ハッシュ関数を用いて、カテゴリBのコンテンツに共通するパッケージ鍵Kpbが生成される。

本実施形態では、任意長のメッセージと、送信者と受信者が共有する鍵との２つの入力を元にして固定ビット長の出力を計算するメッセージ認証コード（MAC：Message Authentication Code）を利用して、上位のパッケージ鍵とシード鍵から下位のパッケージ鍵が生成される。SHA-1やMD5等の一方向ハッシュ関数を用いてメッセージ認証コードを構成する手法はHMAC（Hash Message Authentication Code）と呼ばれる。このHMACにはHMAC-SHA1やHMAC-MD5等があり、本実施形態で利用可能である。

受信機３０はさらに、パッケージ単位の最下段のパッケージ鍵と番組単位のシード鍵とから、ハッシュ関数（上記のメッセージ認証コード）を用いて、コンテンツを復号するためのスクランブル鍵の復号に用いるコンテンツ鍵Kcy（y＝a1，a2，・・・）を生成する。図３の例では、カテゴリAのパッケージ鍵Kpaと、カテゴリAに含まれるコンテンツ群のうち、特定のコンテンツである番組Cに対応したシード鍵Kha1とから、ハッシュ関数を用いて、番組Cのコンテンツを復号するためのスクランブル鍵の復号に用いるコンテンツ鍵Kca1が生成される。また、カテゴリAのパッケージ鍵Kpaと、カテゴリAに含まれるコンテンツ群のうち、特定のコンテンツである番組Dに対応したシード鍵Kha2とから、ハッシュ関数を用いて、番組Dのコンテンツを復号するためのスクランブル鍵の復号に用いるコンテンツ鍵Kca2が生成される。受信機３０は、コンテンツ鍵で復号したスクランブル鍵を用いてコンテンツを復号する。

図１は、受信機３０の構成のうち、コンテンツ鍵の生成に係る構成のみを示している。サーバ通信部３０１は鍵配信サーバ２０と通信を行い、パッケージ鍵を受信する。受信されたパッケージ鍵は鍵記憶部３０２に格納される。放送受信部３０３は放送局１０から放送波を受信し、放送波に含まれるシード鍵を鍵生成部３０４へ出力する。鍵生成部３０４は、鍵記憶部３０２からパッケージ鍵を読み出し、シード鍵とパッケージ鍵を用いて、メッセージ認証コードにより下位のパッケージ鍵またはコンテンツ鍵を生成する。鍵生成部３０４は、生成したパッケージ鍵またはコンテンツ鍵を鍵記憶部３０２に格納する。図３のように、パッケージ鍵の構造が多段になっている場合には、鍵生成部３０４は上記の動作を繰り返してコンテンツ鍵を生成する。

上述したように、放送局１０は、従来のように視聴者毎に異なるマスター鍵で暗号化されたワーク鍵を含むEMMを送信することなく、各視聴者に共通のシード鍵を送信すればよい。受信機３０は、パッケージ鍵を含むEMMを事前に取得していれば、パッケージ鍵と放送局１０からのシード鍵とを用いてコンテンツ鍵を生成することができる。このように、コンテンツの視聴者に依存しない、視聴者間で共通のシード鍵を用いてコンテンツ鍵が生成されるようにしたので、放送局１０が放送波の送信に用いる帯域に余裕が生まれ、鍵の配信を効率的に行うことができる。帯域の狭い携帯電話向けデジタルテレビ放送／デジタルラジオ放送に本実施形態を適用するのが特に好適である。

コンテンツ鍵（Kca1，Kca2）と番組単位のシード鍵（Kha1，Kha2）は番組毎に変更されるため、受信機３０がパッケージ単位の最下段のパッケージ鍵（Kpa，Kpb）と特定の番組用のシード鍵（Kha1，Kha2）とからコンテンツ鍵を１つ作成した場合、視聴者は１番組のみの視聴権を得ることになる。パッケージ単位の最下段の単位は、番組購入パッケージの種類に応じて定義すればよい。例えば、ニュース、アニメ、教育等として識別されるカテゴリをパッケージ単位の最下段の単位として定義すればよい。

このような鍵の多段構造により、加入者の購入ニーズに応じた課金単位毎の鍵を作成することができる。例えば、図３のパッケージ鍵Kpallを購入したユーザは、カテゴリA，Bに属する全ての番組を視聴可能だが、カテゴリAのパッケージ鍵Kpaを購入したユーザはカテゴリA以外の番組を視聴することができない。また、放送波の受信前に加入者がパッケージ鍵を取得した際に課金を行うようにすれば、加入者が取得した鍵に応じてコンテンツの視聴前に課金を行うことができる。

図３に示される鍵の構造は様々に変形可能である。例えば、図３ではパッケージ単位の最下段がカテゴリ単位となっているが、その下段に番組単位を設けることによって、多段構造をより複雑化してもよいし、逆に、パッケージ単位をカテゴリ単位のみとすることによって、多段構造をより単純化してもよい。また、コンテンツ鍵を番組単位で設けるだけでなく、番組の時分割単位でコンテンツ鍵を設けてもよい。番組の時分割単位でコンテンツ鍵を設けることによって、視聴者が番組途中からの鍵を購入した場合には、番組最初からの鍵を購入した場合と別料金になるという視聴形態も実現できる。また、視聴形態によって異なるコンテンツ鍵を設けてもよい。例えば、音声用、映像用、データ放送用の各々のパッケージ鍵から各々のコンテンツ鍵を生成するようにすればよい。

また、図４に示されるように、有向グラフを使用し、２種類のパッケージ鍵から同一のコンテンツ鍵を生成することが可能なようにしてもよい。図４では、カテゴリDのパッケージ鍵KpdとカテゴリEのパッケージ鍵Kpeとからハッシュ関数の同一のシード値（Khcとする）を生成することが可能である（鍵生成部３０４の機能）。これは、以下のようにして実現される。KpdとKhcのXOR演算の結果をKdとすると、KpdとKdのXOR演算の結果がKhcとなるので、パッケージ鍵Kpdを有する受信機は、放送局からシード鍵としてKdを受信すればよい。同様に、KpeとKhcのXOR演算の結果をKeとすると、KpeとKeのXOR演算の結果がKhcとなるので、パッケージ鍵Kpeを有する受信機は、放送局からシード鍵としてKeを受信すればよい。このKhcとハッシュ関数を用いて、コンテンツ鍵Kcd1が生成される。これによって、例えばカテゴリDのユーザとカテゴリEのユーザの双方が番組Fを視聴することが可能となる。

ハッシュ関数で鍵を作成する際のシード鍵として、従来のデジタル放送の制御信号のPSI/SIの適当なパケットを流用することも可能である。例えば、EIT内のevnet_id，TOTといった番組IDや時刻情報をシード鍵の値として利用すればよい。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、上記の実施形態による受信機は、その動作および機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータに読み込ませ、実行させることにより実現してもよい。

ここで、「コンピュータ」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上述したプログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータから、伝送媒体を介して、あるいは伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように、情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上述したプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能を、コンピュータに既に記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

また、本発明において、ストリーム暗号方式を適用することも可能である。従来のデジタル放送におけるアクセス制御方式（CAS）では、コンテンツの暗号方式としてブロック暗号方式が採用されているために、受信装置における復号処理の負荷が重い。特に、処理能力の余り大きくない携帯端末が受信機として用いられる携帯端末向けデジタルテレビ放送（通称「ワンセグ」）にとっては、大きな問題となる。そのために、ブロック暗号方式よりも復号処理の負荷が軽いストリーム暗号方式を採用することは、非常に有効である。以下、ストリーム暗号方式を適用した実施形態を説明する。

図６〜図９は、本発明のストリーム暗号方式を適用した実施形態に係るコンテンツ送信装置、コンテンツ受信装置の構成を示すブロック図である。図６および図７にはコンテンツ送信装置の構成が示されている。図８および図９にはコンテンツ受信装置の構成が示されている。

まず、図６および図７を参照して、ストリーム暗号方式を適用したコンテンツ送信装置を説明する。
図６に示されるコンテンツ送信装置は、ストリーム暗号化部１１１とＩＶ生成部１１２とＩＶパケット生成部１１３を有する。

ストリーム暗号化部１１１は、ＴＳ（Transport Stream）パケットに対するスクランブルとして、ストリーム暗号化を行う。図１０にＴＳパケットの構成が示されている。ストリーム暗号化の範囲は、ＴＳパケットのペイロード部である。ペイロード部には、映像や音声等のコンテンツが格納される。また、トランスポートスクランブル制御（transport_scrambling_control）の値が「00」の場合は暗号化なし、「10」又は「11」の場合は暗号化ありである。

図７は、図６に示すストリーム暗号化部１１１の構成を示すブロック図である。ストリーム暗号化部１１１は、擬似乱数生成器１２１と排他的論理和演算器１２２を有する。ストリーム暗号化部１１１には、ストリーム暗号アルゴリズムの初期化に用いられる初期値（Initial Vector:ＩＶ）と、ストリーム暗号化に用いられる鍵と、暗号化対象のコンテンツとが入力される。暗号化対象のコンテンツは、トランスポートスクランブル制御の値が「10」又は「11」のＴＳパケットのペイロード部から取り出される。

擬似乱数生成器１２１は、鍵を基に擬似乱数を生成する。また、擬似乱数生成器１２１は、ＩＶで初期化される。

コンテンツのデータは、排他的論理和演算器１２２により擬似乱数生成器１２１で生成された擬似乱数と１ビット毎に排他的論理和がとられ、暗号化される。暗号化コンテンツは、元のＴＳパケットのペイロード部に格納される。ストリーム暗号化部１１１は、暗号化コンテンツを含むＴＳパケットを出力する。

説明を図６に戻す。
ストリーム暗号化部１１１に入力されるＩＶには、コンテンツと関連付けられたシード鍵（Kh）を利用する。ＩＶ生成部１１２は、擬似乱数を生成し、シード鍵（Kh）と擬似乱数列を連結し、シード鍵（Kh）と擬似乱数列の連結データをＩＶとして出力する。ここで、ＩＶは、ＴＳパケットのペイロード部の大きさにする（図１０参照）。また、HMACに使用するシード鍵（Kh）としての情報量は２０バイト（SHA-1使用の場合）であるので、ペイロード部の１８４バイト中の残り１６４バイトはＩＶのみに使用される情報になる。その１６４バイトの情報は、擬似乱数列とする。

ＩＶパケット生成部１１３は、ＩＶを格納するＩＶパケットを生成する。ＩＶは、ＴＳパケットのペイロード部に格納される。

ストリーム暗号化部１１１に入力される鍵は、コンテンツ鍵（Kc）である。コンテンツ鍵（Kc）は、パッケージ鍵（Kp）とシード鍵（Kh）から、ハッシュ関数により生成されたものである。

コンテンツ送信装置は、暗号化コンテンツを含むＴＳパケット及びＩＶパケットをそれぞれ放送波に乗せて送信する。

なお、コンテンツ送信装置は、放送中のコンテンツに係るシード鍵（Kh）を繰り返し送信する。これは、コンテンツ受信装置が放送中のコンテンツに係るシード鍵（Kh）を受信できないことを防ぐためである。また、放送中のコンテンツに係るシード鍵（Kh）のうち、その階層構造の上位から順番に送信される。例えば、図３の例では、コンテンツ鍵（Kca1）に対応する番組（C）の放送中には、番組（C）に係るシード鍵（Kha,Kha1）を、まず上位のシード鍵（Kha）次いでシード鍵（Kha1）の順番で繰り返し送信する。繰り返しの間隔は１００ミリ秒から２秒程度である。

次に、図８および図９を参照して、ストリーム暗号方式を適用したコンテンツ受信装置を説明する。
図８に示されるコンテンツ受信装置は、図６のコンテンツ送信装置と対の構成となっており、ストリーム暗号復号部１３１とＩＶパケット分解部１３２とシード鍵抽出部１３３とコンテンツ鍵生成部１３４を有する。

コンテンツ受信装置は、暗号化コンテンツを含むＴＳパケット及びＩＶパケットをそれぞれ放送波で受信する。また、パッケージ鍵（Kp）は、予めコンテンツ受信装置内の鍵記憶部（図示せず）に格納される。パッケージ鍵（Kp）は、通信回線を介して、放送局又は鍵配信サーバから取得される。もしくはＩＣカード等の記録媒体から、記録されているパッケージ鍵（Kp）を読み出すようにしてもよい。

ストリーム暗号復号部１３１は、ＴＳパケットに対するデスクランブルとして、ストリーム暗号の復号を行う。ＴＳパケットのトランスポートスクランブル制御の値が「00」の場合は暗号化なし、「10」又は「11」の場合は暗号化ありである。ストリーム暗号の復号範囲は、ＴＳパケットのペイロード部である。暗号化ありのＴＳパケットのペイロード部には、暗号化コンテンツが格納されている。

図９は、図８に示すストリーム暗号復号部１３１の構成を示すブロック図である。ストリーム暗号復号部１３１は、図７のストリーム暗号化部１１１と同様の構成であり、擬似乱数生成器１２１と排他的論理和演算器１２２を有する。ストリーム暗号復号部１３１には、ストリーム暗号アルゴリズムの初期化に用いられるＩＶと、復号に用いられる鍵と、暗号化コンテンツとが入力される。暗号化コンテンツは、トランスポートスクランブル制御の値が「10」又は「11」のＴＳパケットのペイロード部から取り出される。

暗号化コンテンツのデータは、排他的論理和演算器１２２により擬似乱数生成器１２１で生成された擬似乱数と１ビット毎に排他的論理和がとられ、復号される。復号されたコンテンツは、元のＴＳパケットのペイロード部に格納される。ストリーム暗号復号部１３１は、復号されたコンテンツを含むＴＳパケットを出力する。

説明を図８に戻す。
ＩＶパケット分解部１３２は、受信したＩＶパケットのペイロード部から、ＩＶを取り出す。ＩＶはペイロード部全体である。ＩＶパケットから取り出されたＩＶは、ストリーム暗号復号部１３１に入力され、擬似乱数生成器１２１の初期化に用いられる。

シード鍵抽出部１３３は、ＩＶパケットから取り出されたＩＶから、シード鍵（Kh）を抽出する。ＩＶのうち、シード鍵（Kh）は２０バイト（SHA-1使用の場合）である。

コンテンツ鍵生成部１３４は、ＩＶから抽出されたシード鍵（Kh）と鍵記憶部に格納されているパッケージ鍵（Kp）とから、ハッシュ関数によりコンテンツ鍵（Kc）を生成する。その生成されたコンテンツ鍵（Kc）は、ストリーム暗号復号部１３１に入力され、ストリーム暗号の復号に用いられる鍵となる。

復号されたコンテンツを含むＴＳパケットは再生装置に送られ、コンテンツの再生が行われる。

なお、図６、図８に示されるコンテンツ送信装置、コンテンツ受信装置は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、あるいはコンピュータシステムにより構成され、図６、図８に示されるそれぞれの装置の各機能を実現するためのプログラムを実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。

なお、上述の実施形態では、放送波を用いたデジタル放送システムを例に挙げて説明したが、本発明は、通信回線を用いたデジタル放送システムにも同様に適用することができる。例えば、IP（Internet Protocol）網を利用したIPTV放送システムに適用することができる。IPTV放送システムに係るDRM技術としては、「“Marlin IPTV End-point Service Specification”，Version 1.0，The Marlin Developer Community，July 20.2006」（非特許文献２参照）が知られている。この非特許文献２記載のアクセス制御方式は、上述の図５のCASと同様であるが、放送路１，２の代わりに、通信回線を利用する。また、放送路３の代わりには、通信回線上で情報の秘匿を実現するSAC（Security Authentication Channel）を利用する。非特許文献２記載のアクセス制御方式では、ワーク鍵（Kw）および契約情報は暗号化されないが、SACによって通信回線上の情報秘匿が保障される。このようなIPTV放送システムに本発明を適用することにより、アクセス制御方式に係る鍵の配信を効率的に行うことができ、通信回線の効率的な利用を行うことが可能になる。また、ブロック暗号方式の代わりに、ストリーム暗号方式を容易に採用することができる。これにより、IPTV放送システムの受信機においても、処理負荷の軽減を図ることができ、より一層の快適な視聴環境を実現することが可能になる。

本発明の一実施形態による受信機の構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態によるデジタル放送システムの構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態における鍵の階層構造を示す参考図である。本発明の一実施形態において、有向グラフを使用した鍵の作成方法を説明するための参考図である。従来のデジタル放送システムの動作を説明するための参考図である。本発明の他の実施形態に係るコンテンツ送信装置の構成を示すブロック図である。図６に示すストリーム暗号化部１１１の構成を示すブロック図である。本発明の他の実施形態に係るコンテンツ受信装置の構成を示すブロック図である。図８に示すストリーム暗号復号部１３１の構成を示すブロック図である。ＴＳパケットの構成を示す図である。

符号の説明

１０・・・放送局、２０・・・鍵配信サーバ、３０・・・受信機（コンテンツ受信装置）、３０１・・・サーバ通信部、３０２・・・鍵記憶部（記憶手段）、３０３・・・放送受信部（受信手段）、３０４・・・鍵生成部（鍵生成手段）、１１１…ストリーム暗号化部、１１２・・・ＩＶ生成部、１１３・・・ＩＶパケット生成部、１３１…ストリーム暗号復号部、１３２・・・ＩＶパケット分解部、１３３・・・シード鍵抽出部、１３４・・・コンテンツ鍵生成部

Claims

暗号化されたコンテンツを含む放送波を放送局から受信し、コンテンツ鍵で復号したスクランブル鍵を用いて前記コンテンツを復号するコンテンツ受信装置において、
前記コンテンツ鍵を生成する元となるパッケージ鍵を記憶する記憶手段と、
前記コンテンツと関連付けられたシード鍵を含む放送波を前記放送局から受信する受信手段と、
前記記憶手段によって記憶された前記パッケージ鍵と、前記受信手段によって受信された前記シード鍵とを用いて前記コンテンツ鍵を生成する鍵生成手段と、
を備えたことを特徴とするコンテンツ受信装置。
暗号化されたコンテンツを含むデータを放送局から通信回線を介して受信し、コンテンツ鍵で復号したスクランブル鍵を用いて前記コンテンツを復号するコンテンツ受信装置において、
前記コンテンツ鍵を生成する元となるパッケージ鍵を記憶する記憶手段と、
前記コンテンツと関連付けられたシード鍵を含むデータを前記放送局から通信回線を介して受信する受信手段と、
前記記憶手段によって記憶された前記パッケージ鍵と、前記受信手段によって受信された前記シード鍵とを用いて前記コンテンツ鍵を生成する鍵生成手段と、
を備えたことを特徴とするコンテンツ受信装置。
前記鍵生成手段はさらに、前記記憶手段によって記憶された前記パッケージ鍵と、前記受信手段によって受信された前記シード鍵とを用いて他のパッケージ鍵を生成し、前記パッケージ鍵または前記コンテンツ鍵を生成する元となるパッケージ鍵として前記記憶手段に格納する機能を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のコンテンツ受信装置。
前記シード鍵として、デジタル放送の制御信号のPSI/SIに含まれる情報を用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のコンテンツ受信装置。
前記鍵生成手段が、前記パッケージ鍵と前記シード鍵と有向グラフとを用いて前記コンテンツ鍵を生成することによって、複数の異なる前記パッケージ鍵から同一の前記コンテンツ鍵を生成することが可能であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のコンテンツ受信装置。
放送局で暗号化されたコンテンツを、コンテンツ鍵で復号したスクランブル鍵を用いて復号する処理をコンピュータに実行させるためのコンテンツ復号プログラムにおいて、
前記コンテンツ鍵を生成する元となるパッケージ鍵を記憶手段に記憶させる処理と、
前記放送局から受信された放送波に含まれる、前記コンテンツと関連付けられたシード鍵と、前記記憶手段によって記憶された前記パッケージ鍵とを用いて前記コンテンツ鍵を生成する処理と、
をコンピュータに実行させることを特徴とするコンテンツ復号プログラム。
放送局で暗号化されたコンテンツを、コンテンツ鍵で復号したスクランブル鍵を用いて復号する処理をコンピュータに実行させるためのコンテンツ復号プログラムにおいて、
前記コンテンツ鍵を生成する元となるパッケージ鍵を記憶手段に記憶させる処理と、
前記放送局から通信回線を介して受信されたデータに含まれる、前記コンテンツと関連付けられたシード鍵と、前記記憶手段によって記憶された前記パッケージ鍵とを用いて前記コンテンツ鍵を生成する処理と、
をコンピュータに実行させることを特徴とするコンテンツ復号プログラム。
前記記憶手段によって記憶された前記パッケージ鍵と、前記受信手段によって受信された前記シード鍵とを用いて他のパッケージ鍵を生成し、前記パッケージ鍵または前記コンテンツ鍵を生成する元となるパッケージ鍵として前記記憶手段に格納する処理をコンピュータに実行させることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のコンテンツ復号プログラム。
前記シード鍵として、デジタル放送の制御信号のPSI/SIに含まれる情報を用いることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のコンテンツ復号プログラム。
前記パッケージ鍵と前記シード鍵と有向グラフとを用いて前記コンテンツ鍵を生成する処理をコンピュータに実行させることによって、複数の異なる前記パッケージ鍵から同一の前記コンテンツ鍵を生成することが可能であることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のコンテンツ復号プログラム。
放送波もしくは通信回線を用いたデジタル放送におけるアクセス制御方式のコンテンツ送信装置において、
ストリーム暗号アルゴリズムの初期化に用いられる初期値を、コンテンツと関連付けられたシード鍵から生成する初期値生成手段と、
前記初期値を用いてストリーム暗号アルゴリズムを初期化し、コンテンツ鍵を生成する元となるパッケージ鍵と前記シード鍵とから生成されたコンテンツ鍵を用いてストリーム暗号化を行うストリーム暗号化手段と、
前記ストリーム暗号データ及び前記初期値をそれぞれ放送波もしくは通信回線により送信する送信手段と、
を備えたことを特徴とするコンテンツ送信装置。
放送波もしくは通信回線を用いたデジタル放送におけるアクセス制御方式のコンテンツ受信装置において、
ストリーム暗号データ及び初期値をそれぞれ放送波もしくは通信回線により受信する受信手段と、
前記初期値からシード鍵を抽出するシード鍵抽出手段と、
コンテンツ鍵を生成する元となるパッケージ鍵を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されているパッケージ鍵と、前記シード鍵抽出手段で抽出されたシード鍵とを用いてコンテンツ鍵を生成するコンテンツ鍵生成手段と、
前記初期値を用いてストリーム暗号アルゴリズムを初期化し、前記コンテンツ鍵生成手段で生成されたコンテンツ鍵を用いて前記ストリーム暗号データを復号するストリーム暗号復号手段と、
を備えたことを特徴とするコンテンツ受信装置。
放送波もしくは通信回線を用いたデジタル放送におけるアクセス制御方式におけるコンテンツ暗号化プログラムにおいて、
ストリーム暗号アルゴリズムの初期化に用いられる初期値を、コンテンツと関連付けられたシード鍵から生成する処理と、
前記初期値を用いてストリーム暗号アルゴリズムを初期化し、コンテンツ鍵を生成する元となるパッケージ鍵と前記シード鍵とから生成されたコンテンツ鍵を用いてストリーム暗号化を行う処理と、
をコンピュータに実行させることを特徴とするコンテンツ暗号化プログラム。
放送波もしくは通信回線を用いたデジタル放送におけるアクセス制御方式におけるコンテンツ復号プログラムにおいて、
放送波もしくは通信回線により受信された初期値からシード鍵を抽出する処理と、
コンテンツ鍵を生成する元となるパッケージ鍵と、前記抽出されたシード鍵とを用いてコンテンツ鍵を生成する処理と、
前記初期値を用いてストリーム暗号アルゴリズムを初期化し、前記生成されたコンテンツ鍵を用いて放送波で受信されたストリーム暗号データを復号する処理と、
をコンピュータに実行させることを特徴とするコンテンツ復号プログラム。