JP2007507940A - 携帯用安全モジュールペアリング - Google Patents

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Abstract

放送ネットワークにおける複数の受信デコードシステム間に第１のデコードシステムを形成する第１及び第２の要素をペアリングする方法である。各受信デコードシステムは、放送ネットワーク上で受信されるスクランブルされた視聴覚情報をデスクランブルするよう適合される。放送ネットワークにおいて固有な第１のキーが選択される。第２のキーは第１のキーに従って決定されるので、第１及び第２のキーの組み合わせは、各受信デコードシステムで解読するために受信される放送暗号化されたコントロールデータであって、各受信デコードシステムに一致するコントロールデータを解読することができる。第１及び第２のキーは、それぞれ第１及び第２の要素に割り当てられる。

Description

本発明は、スクランブルされた視聴覚情報をデスクランブルするよう適合されたデコーダ及び携帯用安全モジュールをペアリングする方法に関する。
暗号化されたデータの送信は、有料テレビの分野においてよく知られている。有料テレビでは、スクランブルされた視聴覚情報は、通常、地上の発信者や衛星で放送され、あるいは、視聴を目的としてスクランブルされた視聴覚情報をデスクランブルすることができるレシーバ／デコーダをそれぞれ所有する複数の加入者に向けたケーブルネットワークを介して放送される。
一般的なシステムにおいて、スクランブルされた視聴覚情報は、コントロールワードを用いてデスクランブルされる。システムの安全性を改善しようとすべく、コントロールワードは、通常、１０秒毎あるいはその程度毎に変更される。１０秒毎に、各加入者は、ＥＣＭ（Entitlement Control Message）で、送信の視聴を許可するためにスクランブルされた視聴覚情報をデスクランブルするのに必要なコントロールワードを受信する。
コントロールワード自身は、実施キー（exploitation key）で暗号化され、ＥＣＭにおける暗号化されたフォームで送信される。スクランブルされた視聴覚情報及び暗号化されたコントロールワードは、デコーダで受信される。デコーダは、支払い済み加入者の場合、携帯用安全モジュール、例えばデコーダに挿入されるスマートカードに記憶される実施キーにアクセスする。暗号化されたコントロールワードは、スマートカードで実施キーを用いて解読される。スマートカードは、デコーダにコントロールワードを送信する。スクランブルされた視聴覚情報は、解読されたコントロールワードを用いてデコーダでデスクランブルされる。デコーダは、スクランブルされた視聴覚情報のリアルタイムなデスクランブルを提供するのに実に強力である。
実施キーは、それ自身、定期的、例えば各月毎あるいはその程度毎に変更される。ＥＭＭ（Entitlement Management Message）は、デコーダで毎月受信され、スマートカードに送信される。ＥＭＭは、エンコードされたフォームでの実施キーを含む。スマートカードに割り当てられたグループキーは、エンコードされた実施キーをデコードすることができる。
グループキーは、スマートカードやスマートカードのグループに割り当てられる。決定されたスマートカードのグループに行くこととなるＥＭＭは、対応するグループキーでエンコードされた実施キーと、決定されたグループに割り当てられるグループ番号を含む。
各デコーダは、複数のＥＭＭを毎月受信する。それぞれ受信されたＥＭＭのために、デコーダは、受信されたＥＭＭのグループ番号を、デコーダに挿入されたスマートカードが所有するグループのグループ番号と比較する。それらが等しいならば、デコーダは、スマートカードにＥＭＭを送信し、ＥＭＭに含まれる実施キーは、デコードされる。
そのようなシステムで、スマートカードは、どんなデコーダとも用いられる。加入者は、スマートカードを他人に例えば貸すとする。どんなデコーダともスマートカードを用いることの可能性を制限することによってシステムにおける制限を導入する必要がある。制限の一つの方法は、ペアリングとして知られている。ペアリング手段は、決定されたスマートカードが決定されたデコーダと対応すると共に、決定されたスマートカードが他のどんなデコーダとも作動しないことを保証すべく提供される。
一般的に、第１の番号と第２の番号は、加入申し込みの始めにデコーダ及びスマートカードの両方にダウンロードされる。認証テストがデコーダ及びスマートカードで定期的に実施される。デコーダは、スマートカードに記憶されている第２の番号の値をスマートカードから定期的に要求して受信する。デコーダは、受信した第２の番号の値がダウンロードした第２の番号と同じかをチェックする。認証テストの結果に従い、決定がなされる。受信した第２の番号の値がダウンロードした第２の番号と異なるならば、スクランブルされた視聴覚情報は、デスクランブルされない。同様に、スマートカードは、デコーダに記憶されている第１の番号の値をデコーダから定期的に要求して受信する。スマートカードは、受信した第１の番号の値がダウンロードした第１の番号と同じかをチェックする。
詐欺行為をしようとする者がテストの結果に従ってなされた決定をなんとか覆すような状況では、第２の番号の値がダウンロードされた第２の番号と異なるとしても、例えばスクランブルされた視聴覚情報はデスクランブルされ、ペアリングは行われない。
より丈夫なペアリングが実践される。決定されたペアリングキーは、決定されたデコードシステムであって、デコーダとスマートカードを含むデコードシステムに割り当てられる。ペアリングキーは、加入申し込みの始めにデコーダ及びスマートカードにダウンロードされる。デコーダ及びスマートカードは、ペアリングキーを用いて互いに通信する。１０秒毎に、スマートカードは、スマートカードに記憶されているスマートカードペアリングキーを用いて解読されたコントロールワードをエンコードする。スマートカードは、エンコードしたコントロールワードをデコーダに送信する。デコーダに記憶されているデコーダペアリングキーがデコードシステムのペアリングキーと異なっていたり、スマートカードペアリングキーがペアリングキーと異なっているならば、デコーダは、エンコードされたコントロールワードをデコードすることはできず、スクランブルされた情報データは、デスクランブルされない。このペアリングシステムは、スマートカードからデコーダに送信された際に人がコントロールワードを読み出すことを避けることもできる。
しかしながら、デコーダペアリングキーにアクセスするのは比較的簡単である。従って、デコードシステムのペアリングキーは侵害され、スマートカードは他のデコーダと作動するようになる。
第３のペアリングシステムは、欧州特許第４６６９１６号に記述され、図１に示される。暗号化システム１０１は、視聴覚情報（図示しない）をキー１０４を用いてスクランブルするためのスクランブラ（図示しない）を含む。第１のエンクリプタ１０５は、ＳＳＮ０データベース１０６に記憶されている第１の秘密シリアル番号ＳＳＮ０iを用いてキー１０４を暗号化する。キー１０４は、ＳＳＮ１データベース１０８に記憶されている第２の秘密シリアル番号ＳＳＮ１iを用いて第２のキーエンクリプタ１０７においてさらに暗号化される。これは、スクランブルされた視聴覚情報と共に送信される一連の２回暗号化キー（１１４1，・・・，１１４i，・・・，１１４n）を生成する。放送ネットワークの複数の受信デコードシステム（１０９1，・・・，１０９i，・・・，１０９n）のデコードシステム１０９iは、スクランブルされた視聴覚情報と、一連の２回暗号化キーからの１つの２回暗号化キーとを受信する。
各受信デコードシステム（１０９1，・・・，１０９i，・・・，１０９n）は、デコーダ（１１２1，・・・，１１２i，・・・，１１２n）と、携帯用安全モジュール（１１１1，・・・，１１１i，・・・，１１１n）とを含む。各デコーダ（１１２1，・・・，１１２i，・・・，１１２n）は、第１の秘密シリアル番号（ＳＳＮ０1，・・・，ＳＳＮ０i，・・・，ＳＳＮ０n）を含むＳＳＮ０メモリ（１１３1，・・・，１１３i，・・・，１１３n）を含む。第１の秘密シリアル番号（ＳＳＮ０1，・・・，ＳＳＮ０i，・・・，ＳＳＮ０n）は、各デコーダあるいは各デコーダのグループに固有である。各携帯用安全モジュール（１１１1，・・・，１１１i，・・・，１１１n）は、第２の秘密シリアル番号（ＳＳＮ１1，・・・，ＳＳＮ１i，・・・，ＳＳＮ１n）を含むＳＳＮ１メモリ（１１０1，・・・，１１０i，・・・，１１０n）を含む。第２の秘密シリアル番号（ＳＳＮ１1，・・・，ＳＳＮ１i，・・・，ＳＳＮ１n）は、各携帯用安全モジュールあるいは各携帯用安全モジュールのグループに固有である。
デコードシステム１０９iは、携帯用安全モジュール１１１iにおける第１のキー暗号化を実行する。携帯用安全モジュール１１１iは、第２の秘密シリアル番号ＳＳＮ１iを用いて第１のキー暗号化を実行し、部分的に解読キーを出力する。部分的な解読キーは、デコーダ１１２iに送信される。キーは、ＳＳＮ０メモリ１１３iに記憶されている第１の秘密シリアル番号ＳＳＮ０iを用いて完全に解読される。完全な解読キーは、スクランブルされた視聴覚情報をデスクランブルするのに用いられる。
第３のペアリングシステムは、第２の秘密シリアルキーＳＳＮ１iが携帯用安全モジュール１１０iに記憶されているので、丈夫なペアリングを提供し、従って、読み出し困難性が提供される。
第１の目的において、本発明は、第１の要素と第２の要素とをペアリングする方法を提供する。第１及び第２の要素は、放送ネットワークにおける複数の受信デコードシステム間に第１のデコードシステムを形成し、各受信デコードシステムは、放送ネットワーク上で受信した、スクランブルされた視聴覚情報をデスクランブルするように適合される。方法は、放送ネットワークにおいて固有な第１のキーの選択と、第１のキーによる第２のキーの決定とを含み、従って、第１のキー及び第２のキーの組み合わせは、受信デコードシステムで解読されるべく受信した、放送暗号化されたコントロールデータであって、各受信デコードシステムと一致する放送暗号化されたコントロールデータを解読することが可能となる。第１及び第２のキーは、それぞれ第１及び第２の要素に割り当てられる。
第１の好ましい実施形態において、コントロールデータは、スクランブルされた視聴覚情報をデスクランブルすることができる。さらには、方法は、第１のデコードシステムでの暗号化されたコントロールデータの受信と、暗号化されたコントロールデータを解読するための、第１の要素での第１のキーの使用及び第２の要素での第２のキーの使用とを含む。
第２の好ましい実施形態において、コントロールデータは、コントロールワードであり、視聴覚情報は、コントロールワードを用いてスクランブルされる。
第３の好ましい実施形態において、コントロールデータは、コントロールワードを含むEntitlement Control Message（ＥＣＭ）である。視聴覚情報は、コントロールワードを用いてスクランブルされる。
第４の好ましい実施形態において、コントロールデータは、実施キーである。実施キーは、コントロールワードをデコードすることができ、視聴覚情報は、コントロールワードを用いてスクランブルされる。
第５の好ましい実施形態において、コントロールデータは、コントロールワードをデコードすることができる実施キーを含むEntitlement Management Message（ＥＭＭ）である。視聴覚情報は、コントロールワードを用いてスクランブルされる。
第６の好ましい実施形態において、暗号化されたデータは、ＲＳＡアルゴリズムを用いて暗号化される。第１の素数ｐ及び第２の素数ｑが選択され、絶対値数ｎが第１の素数ｐ及び第２の素数ｑの積に等しくなるように計算される。暗号化キーｅは、係数よりも小さくなるように選択され、第１の素数ｐ及び第２の素数ｑの関数の素になるように選択される。非公開キーは、第１の素数ｐ及び第２の素数ｑの関数を法として暗号化されたキーの逆数に等しくなるよう決定される。第１及び第２のキーが選択されるので、第１及び第２のキーの積は、第１の素数ｐ及び第２の素数ｑの関数を法として非公開キーと等しい。第１の素数ｐ及び第２の素数ｑは消去される。
第７の好ましい実施形態において、方法は、暗号化されたコントロールデータを含むメッセージの、各受信デコードシステムでの受信と、第１の要素での第１のキー及び第２の要素での第２のキーを用いて暗号化されたコントロールデータの解読とをさらに含む。
第８の好ましい実施形態において、暗号化されたコントロールデータは、離散ロガリズムアルゴリズムを用いて解読される。方法は、素数ｐの選択と、素数ｇのプリミティブルートの選択とをさらに含み、第１及び第２のキーの積は、素数を法として非公開キーと等しい。
第９の好ましい実施形態において、方法は、セッションキーで暗号化された情報を含むメッセージの、各受信デコードシステムでの受信をさらに含み、メッセージは、素数ｇのプリミティブルートのランダム数ｋ乗を含む。素数のランダム数ｋ乗からセッションキーを計算するために、第１のキーは、第１の要素で用いられ、第２のキーは、第２の要素で用いられる。暗号化された情報は、セッションキーを用いて解読される。
第１０の好ましい実施形態において、暗号化された情報は、スクランブルされた視聴覚情報である。
第１１の好ましい実施形態において、暗号化された情報は、コントロールワードであり、コントロールワードを用いて視聴覚情報がスクランブルされる。
第１２の好ましい実施形態において、方法は、第１及び第２のキーのそれぞれの少なくとも第３及び第４の要素への帰属をさらに含み、第３及び第４の要素は、第１のデコードシステムから切り離された第２のデコードシステムを形成する。
第１３の好ましい実施形態において、第１の要素は、デコーダであり、第２の要素は、携帯用安全モジュールである。
第２の目的において、本発明は、放送ネットワークにおける複数の受信デコードシステム間に第１のデコードシステムを提供し、各受信デコードシステムは、放送ネットワーク上で受信された、スクランブルされた視聴覚情報をデスクランブルするよう適合される。第１のデコードシステムは、放送ネットワークにおいて固有な第１のキーが割り当てられる第１の要素と、第１のキーに従って決定される第２のキーが割り当てられる第２の要素を含むので、第１及び第２のキーの組み合わせは、各受信デコードシステムで解読されるよう受信される放送暗号化されたコントロールデータであって、各受信デコードシステムに一致するコントロールデータを解読することができる。
第１４の好ましい実施形態において、第１のデコードシステムは、放送暗号化されたコントロールデータを受信するための受信手段と、それぞれ第１の要素と第２の要素とに位置する第１のデクリプション（decryption）と第２のデクリプションとを有するデクリプションの組であって、第１及び第２のキーを用いて放送暗号化されたコントロールデータを解読することができるデクリプションの組とを含む。
第１５の好ましい実施形態において、放送暗号化されたコントロールデータは、離散ロガリズムアルゴリズムを用いて解読される。
第１６の好ましい実施形態において、放送暗号化されたコントロールデータは、ＲＳＡアルゴリズムを用いて解読される。
第１７の好ましい実施形態において、コントロールデータは、コントロールワードであり、視聴覚情報は、コントロールデータを用いてスクランブルされる。
第１８の好ましい実施形態において、コントロールデータは、実施キーであり、実施キーは、コントロールワードをデコードできて、視聴覚情報は、コントロールデータを用いてスクランブルされる。
第１９の好ましい実施形態において、第１の要素は、デコーダであり、第２の要素は、スマートカードである。
第３の目的において、本発明は、放送ネットワークにおける複数の受信デコードシステムであって、それぞれ放送ネットワーク上で受信されるスクランブルされた視聴覚情報をデスクランブルするよう適合される複数の受信デコードシステム間に第１のデコードシステムを形成する第１及び第２の要素をペアリングする装置を提供する。装置は、放送ネットワークにおいて固有な第１のキーを選択する選択手段を含む。処理手段が第１のキーに従って第２のキーを決定するので、第１及び第２のキーの組み合わせは、各受信デコードシステムで解読するために受信される放送暗号化されたコントロールデータであって、各受信デコードシステムに一致するコントロールデータを解読することができる。割当手段は、第１及び第２のキーを第１及び第２の要素に割り当てる。
本発明の他の目的及び優位性は、以下の明細書本文及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。
放送ネットワークは、かなりの数、一般的には数百万の受信デコードシステムを含む。第３のペアリング方法は、一連の２回暗号化キーを送信するためにエンコードシステムを要求する。各２回暗号化キーは、受信デコードシステムあるいは受信デコードシステムのグループに固有である。従って、一連の２回暗号化キーの送信の所要時間は、相対的に長い。第３の方法において記述される一連の２回暗号化キーの送信は、１箇月に一回だけ起こる。より頻繁なチェック及びペアリングを提供すべく、放送ネットワークの複数のデコードシステムに一つの暗号化キーを送信することを認める方法の必要性がある。
図２は、第１及び第２の要素をペアリングする方法の例のフローチャートを提供する。第１及び第２の要素は、放送ネットワークにおける複数の受信デコードシステム間に第１のデコードシステムを形成する。各受信デコードシステムは、放送ネットワーク上で受信した、スクランブルされた視聴覚情報をデスクランブルするように適合される。第１のキーが選択される（２０１）。第１のキーは、放送ネットワークにおいて固有である。第２のキーが第１のキーに従って決定される（２０２）ので、第１及び第２のキーの組み合わせは、放送暗号化されたコントロールデータを解読することができる。放送暗号化されたコントロールデータは、各受信デコードシステムで解読されるべく受信される。暗号化されたコントロールデータは、各受信デコードシステムと一致する。第１及び第２のキーは、それぞれ第１及び第２の要素に割り当てられる（２０３）。第１及び第２のキーは、読み出しから保護される、第１の要素の第１の保護メモリ及び第２の要素の第２の保護メモリにそれぞれ記憶される。
図３は、複数の受信デコードシステム（３０１1，・・・、３０１i，・・・，３０１n）間での本発明による第１のデコードシステム３０１iの図例を提供する。各受信デコードシステムは、スクランブルされた視聴覚情報をデスクランブルするように適合される。第１のデコードシステム３０１iは、第１の要素３０２i及び第２の要素３０３iを含む。
第１の要素３０２iは、デコーダであり、第２の要素３０３iは、携帯用安全モジュールである。携帯用安全モジュールは、例えばスマートカードである。
第１のキーＫi1は、デコーダに割り当てられ、第２のキーＫi2は、スマートカードに割り当てられる。第１のキーＫi1及び第２のキーＫi2は、放送ネットワークに固有な一対のキーを形成する。一対のキーのただ一つだけは、ランダムに選択される。第１のキーＫi1がランダムに選択されるならば、第２のキーＫi2は、第１のキーＫi1に従って決定されるので、第１のキーＫi1及び第２のキーＫi2の組み合わせは、放送暗号化されたコントロールデータ３０４を解読することができる。
放送暗号化されたコントロールデータ３０４は、各受信デコードシステムで解読されるよう意図される。暗号化されたコントロールデータ３０４は、各受信デコードシステム（３０１1，・・・、３０１i，・・・，３０１n）と一致する。一般的に、第１のキーＫi1及び第２のキーＫi2の和、あるいは第１のキーＫi1及び第２のキーＫi2の積は、ペアリングシステムキーＫPSと一致する。ペアリングシステムキーＫPSは、放送暗号化されたコントロールデータ３０４を解読することができる。コントロールデータは、エンコードシステム３０５で一つのエンコードキーＫeを用いて解読される。
放送されたコントロールデータが非対称暗号アルゴリズムを用いて暗号・解読されるならば、ペアリングシステムキーＫPSは、非公開キーであり、エンコードキーＫeは、対応する公開キーである。暗号アルゴリズムが対称であるならば、ペアリングシステムキーＫPS及びエンコードキーＫeは、一致する。
従来技術の第３のペアリング方法において、２回暗号化キーは、秘密シリアル番号（ＳＳＮ０i，ＳＳＮ１i）の各組、即ち、各受信デコードシステムあるいは受信デコードシステムの各グループに送信される。エンコードシステムは、相対的に長い、一連の２回暗号化キーを送信しなければならない。本発明による方法は、一つの放送暗号化されたデータを放送ネットワークに送信することを認める。一つのエンコードキーＫeに対する一つのペアリングシステムキーＫPSにとって、キー（Ｋi1，Ｋi2）のかなり多くの明確な組が実に提供されるので、第１のキーＫi1及び第２のキーＫi2の積は、ペアリングシステムキーＫPSと一致する。本発明による方法は、一つの放送暗号化されたコントロールデータを送信することで、各受信システムのペアリングをテストするのを許す。放送ネットワークの各受信システムのペアリングのテストは、１箇月に一回以上の頻度、例えば１０秒毎に実行され、従って、より安全なペアリングを提供する。
ペアリングのテストは、スクランブルされた視聴覚情報を解読するために必要な暗号化されたコントロールデータを放送ネットワークに送信することによって実行される。例えば、コントロールデータは、スクランブルされた視聴覚情報を解読するのを直ちに許すコントロールワードである。
暗号化されたコントロールデータは、暗号化されたコントロールワードを含むEntitlement Control Message（ＥＣＭ）でもある。
コントロールデータは、エンコードされたコントロールワードをデコードするのを許す実施キーでもある。スクランブルされた視聴覚情報は、コントロールワードを用いてデスクランブルされる。
暗号化されたデータは、暗号化された実施キーを含むEntitlement Management Message（ＥＭＭ）でもある。
暗号化されたデータは、第１及び第２のキーを用いて直ちにデスクランブルされる、スクランブルされた視聴覚情報でもある。この後者の場合、携帯用安全モジュールは、リアルタイムなデコードを提供できるよう、比較的強力である。
デコーダ及びスマートカードが組とされるならば、第１のキーＫi1及び第２のキーＫi2の組み合わせは、ペアリングシステムキーＫPSと一致する。デコードシステムは、コントロールデータ、例えば、エンコードキーＫeで暗号化されるコントロールワードを受信する。コントロールワードは、デコーダでの第１のキー及びスマートカードでの第２のキーを用いて解読される。コントロールワードは、デコーダでスクランブルされた視聴覚情報をデスクランブルすることができる。
デコーダ及びスマートカードが組とされないならば、第１のキーＫi1及び第２のキーＫi2の組み合わせは、ペアリングシステムキーＫPSと一致しない。デコードシステムは、暗号化されたコントロールワードを正しく解読することができず、スクランブルされた視聴覚情報は、デスクランブルされない。
第１の実施形態において、デコードシステムに置かれるキーの組は、第１のデコードシステムと識別されて少なくとも第２の受信デコードシステムに帰属される。図４は、第１の実施形態の図例を提供する。キー（Ｋi1，Ｋi2）の同じ組を有するデコードシステム（４０２1i，・・・，４０２mi）のグループ４０１iは、受信デコードシステム（４０２11，・・・，４０２m1，・・・，４０２1i，・・・，４０２mi，・・・，４０２1n，・・・，４０２mn）の複数のグループ（４０１1，・・・，４０１i，・・・，４０１n）間に規定される。この実施形態は、より簡単に実行するペアリングを提供するが、ペアリングは、上述と同じ方法でテストされる。エンコードシステム４０３は、コントロールデータを暗号化し、暗号化されたコントロールデータ４０４は、ネットワーク上で放送される。どんなグループの受信システム（４０２11，・・・，４０２m1，・・・，４０２1i，・・・，４０２mi，・・・，４０２1n，・・・，４０２mn）も、放送暗号化されたコントロールデータ４０４を受信し、第１及び第２のキーを用いてコントロールデータを解読する。この実施形態において、決定されたグループからのデコーダは、決定されたグループのどんなスマートカードとも作動する。各グループは、比較的少ない数の受信デコード要素を含むので、第１の人のスマートカードは、第２の人のデコーダと作動できる可能性が比較的少ない。
第２の実施形態において、ペアリングは、加入申し込みの始めに実行される。オペレータは、デコーダ及びスマートカードにそれぞれある第１及び第２のキーをダウンロードする。第１及び第２のキーは、読み出しから保護される。
第３の実施形態において、第１及び第２のキーは、規則的、例えば１箇月に一回、規則的に交換される。デコーダグループＧ１は、デコーダに置かれ、スマートカードグループＧ２は、スマートカードに置かれる。デコーダグループＧ１及びスマートカードグループＧ２は、一つのデコーダ及び一つのスマートカードにそれぞれ置かれる例えばシリアル番号である。デコーダグループＧ１及びスマートカードグループＧ２は、デコーダのグループあるいはスマートカードのグループにそれぞれ置かれる。デコーダグループＧ１及びスマートカードグループＧ２は、第１のデコードシステムあるいは受信デコードシステムのグループに固有なキーの組を形成する。
ペアリングは、規則的に実行される：第１のＥＭＭ及び第２のＥＭＭは、第１のデコードシステムに送られる。デコーダは、第１のＥＭＭ及び第２のＥＭＭを受信し、第２のＥＭＭをスマートカードに送信する。第１のＥＭＭは、デコーダグループキーＧ１でエンコードされた第１のキーｄ1を含む。第２のＥＭＭは、スマートカードグループキーＧ２でエンコードされた第２のキーｄ2を含む。第１のキーｄ1及び第２のキーｄ2は、ペアリングシステムキーＫPSと一致する。デコーダは、デコーダグループキーＧ１で第１のキーｄ1をデコードし、スマートカードは、スマートカードグループキーＧ２で第２のキーｄ2をデコードする。
第１のキーｄ1及び第２のキーｄ2は、放送暗号化されたコントロールデータ、例えばエンコードキーで暗号化されたコントロールワードを解読するのを許す。エンコードキーＫe及びペアリングシステムキーＫPSは、毎月変更され、第１のキーｄ1及び第２のキーｄ2は、エンコードキーＫe及びペアリングシステムキーＫPSの新しい値から決定される。人がキーの二組の値を一度決定すると、その人は、他の受信デコードシステムからの第２のスマートカードを備える第１のデコード装置からの第１のデコーダを使用することができる。しかしながら、１箇月後、第１のキーｄ1及び第２のキーｄ2が交換されると、その人は、キーの二組の新しい値を決定しなければならない。この第３の選択的な実施形態は、ペアリングシステムにより安全性を付加する。
ＲＳＡアルゴリズム
第４の実施形態において、コントロールデータは、ＲＳＡアルゴリズムを用いて暗号化される。図５は、第４の実施形態を示すフローチャートを提供する。ペアリングは、第１の素数ｐ及び第２の素数ｑの第１の選択によって実行される。絶対値数ｎは、第１の素数ｐと第２の素数ｑとの積と等しくなるように計算される：
ｎ＝ｐ＊ｑ
エンコードキーＫeは、第１の素数ｐ、第２の素数ｑ及び絶対値数ｎの値から選択され、
Ｋe＜ｎ
Ｋeは、ψ(p,q)の素、
ψ(p,q)は、第１の素数ｐ及び第２の素数ｑの関数であり、
ψ(p,q)＝(p-1)(q-1)
ＲＳＡアルゴリズムは、非対称暗号アルゴリズムである。エンコードキーＫeは、エンコードシステム５０１でコントロールワードＣＷを暗号化するよう意図される。エンコードキーＫeは、公開キーであり、エンコードキーＫeに対応するペアリングシステムキーＫPSであって、公開キーと識別される非公開キーであるペアリングシステムキーＫPSが決定される。ペアリングシステムキーＫPSは、以下のようにして決定される：
ＫPS＝(1/Ｋe) modulo ψ(p,q)
第１のキーｄ1及び第２のキーｄ2を含むキーの組が選択されるので、第１のキーｄ1及び第２のキーｄ2の積は、ペアリングシステムキーＫPSと一致する：
ＫPS＝ｄ1＊ｄ2 modulo ψ(p,q)
第１のキーは、ランダムに選択され、第２のキーは、第１のキーｄ1、ペアリングシステムキーＫPS及び関数ψ(p,q)に従って決定される。
第１の素数ｐ及び第２の素数ｑは、どんな装置にも割り当てられず；それらは消去されるので、エンコードキーＫe及び絶対値数ｎを知っている人は、エンコードキーＫeで暗号化されたデータを解読することができない。第１の素数ｐ及び第２の素数ｑは、ペアリングシステムキーＫPSを決定するのに実に必要である。
第１のキーは、デコーダ５０２に割り当てられ、第２のキーは、スマートカード５０３に割り当てられる。デコーダ５０２及びスマートカード５０３は、放送ネットワークの複数の受信デコーダシステム間に第１のデコードシステム５０４を形成する。
ペアリングは、定期的にテストされる。視聴覚情報ｍは、エンコードシステム５０１でコントロールワードＣＷを用いてスクランブルされ（５０５）、複数の受信デコードシステムに連続的に送信される。コントロールワードは、１０秒毎あるいはその程度毎に変更される。
エンコードシステム５０１は、エンコードキーＫeを用いてコントロールワードＣＷを暗号化し（５０６）、暗号化されたコントロールワードを複数の受信デコードシステムに送信する。
デコードシステム５０４は、スクランブルされた視聴覚情報ＥCW(m)と、暗号化されたコントロールワードＥKe(CW)の両方を受信する。暗号化されたコントロールワードＥKe(CW)は、デコード５０２で受信され、スマートカード５０３に例えば送信される。スマートカードは、暗号化されたコントロールワードＥKe(CW)の第２のキーｄ2乗に等しいか一致する第１の中間値［ＥKe(CW)］d2を計算し、それをデコーダ５０２に送信する。デコーダは、第１の中間値［ＥKe(CW)］d2を受信する。第２の中間値［［ＥKe(CW)］d2］d1が第１の中間値［ＥKe(CW)］d2の第１のキーｄ1乗に等しくなるように計算される。コントロールワードＣＷは、絶対値数ｎを法として第２の中間値と等しい。
コントロールワードは、このように、デコーダでの第１のキー及びスマートカードでの第２のキーを用いて解読される。スクランブルされた視聴覚情報ＥCW(m)は、コントロールワードＣＷを用いてデスクランブルされる（５０７）。デコーダ及びスマートカードが正しくペアリングされなければ、即ち、デコーダに割り当てられる第１のキーｄ1とスマートカードに割り当てられる第２キーｄ2との積がペアリングシステムキーＫPSと一致しなければ、コントロールワードＣＷは、解読されず、スクランブルされた視聴覚情報は、デスクランブルされない。
人が第１のデコードシステムに帰属されるキーの第１の組（ｄ11，ｄ21）を知るならば、その人は、この実施形態において、キーの全ての組を生成することができない。実際は、関数ψ(p,q)は消去され、第１のキーｄ1と第２のキーｄ2との積が関数ψ(p,q)を法としてペアリングシステムキーＫPSと等しいので、関数ψ(p,q)は、キーの組を決定するために必要である。関数ψ(p,q)を決定するために、キーの第２の組（ｄ21，ｄ22）を知ることもまた必要である。
第１の選択的な実施形態において、デコーダは、暗号化されたコントロールワードＥKe(CW)を受信し、第１のオペレーションを実行する：第１の選択的な中間値［ＥKe(CW)］d1は、暗号化されたコントロールワードＥKe(CW)の第１のキーｄ1乗に等しくなるように計算される。第１の選択的な中間値［ＥKe(CW)］d1は、スマートカードに送信される。第２の中間値［［ＥKe(CW)］d2］d1は、第１の選択的な中間値［ＥKe(CW)］d1の第２のキーｄ2乗に等しくなるようにスマートカードで計算される。コントロールワードＣＷは、第２の中間値［［ＥKe(CW)］d2］d1から決定され、スクランブルされた視聴覚情報ＥCW(m)をデスクランブルするのに用いられる。
第２の選択的な実施形態において、第１の中間値は、スマートカードからデコーダ（あるいはデコーダからスマートカード）に直接送信されない。第１の中間値は、送信される前のデコーダ及びスマートカードにのみ知られる秘密キーを用いてエンコードされる。非対称暗号アルゴリズムは、スマートカードからデコーダへの通信のためにも用いられる。
第３の選択的な実施形態において、エンコードキーＫe及びキーの組は、実施キーを除き、コントロールワードの暗号化及び解読のためには直接には用いられない。実施キーは、それ自身、スクランブルされた視聴覚情報をデスクランブルするのを許すコントロールワードのエンコード及びデコードを許す。第３の選択的な実施形態において、ペアリングのテストは、１箇月に一回よりも少なく発生する。
離散ロガリズムアルゴリズム
第５の実施形態において、放送データは、離散ロガリズムアルゴリズムを用いて暗号化される。図６は、第５の実施形態を示すフローチャートを提供する。ペアリングは、素数ｑ及び素数ｑのプリミティブルートｇの第１の選択によって実行される。エンコードシステム６０１と、複数の受信デコードシステム（図示しない）のどんな受信デコードシステムとの間での通信のための非公開キーが選択され、セッションキーｇkaが、プリミティブルートｇに対する、非公開キーａ及びランダムに選択されるランダム数ｋの積の値乗と等しくなるように計算される。
第１のキーａ1が選択される。第２のキーａ2は、第１のキーａ1、素数ｑ及び非公開キーａに従って決定されるので、第１のキーａ1と第２のキーａ2との積は、素数ｑを法として非公開キーと一致する。第１のキーａ1及び第２のキーａ2は、放送ネットワークにおいて固有なキーの組を形成する。
ペアリングは、定期的にテストされる。エンコードシステム６０１は、ランダム数ｋの値を選択する（６０２）。情報は、セッションキーを用いて暗号化される（６０３）。エンコードシステム６０１は、メッセージを放送ネットワークに送信する。メッセージは、暗号化された情報Ｅg(m)と、プリミティブルートｇのランダム数乗と等しくなる部分キーｇkとを含む。デコーダ６０４は、部分キーを受信し、スマートカード６０５に送信する。
第１のキーａ1及び第２のキーａ2は、暗号化された情報を解読するのに用いられる。スマートカードは、部分キーｇkの第２のキーａ2乗に等しいか一致する第１の中間値［ｇk］a2を計算する。第１の中間値［ｇk］a2は、デコーダに送信される。デコーダは、第１の中間値［ｇk］a2の第１のキーａ1乗に等しい第２の中間値［［ｇk］a2］a1を計算する。セッションキーは、素数ｑを法として第２の中間値に等しい第２の中間値から決定される。
暗号化された情報は、セッションキーを用いて解読される。
情報は、視聴覚情報である。この後者の場合、第１のキーａ1及び第２のキーａ2は、セッションキーを介して暗号化された視聴覚情報を解読するのに用いられる。ペアリングテストが例えば１０秒毎の頻度で発生する。
第１の選択的な実施形態において、暗号化された情報は、視聴覚情報をデスクランブルするために用いられる、暗号化されたコントロールワードである。第１のキーａ1及び第２のキーａ2は、セッションキーを介してコントロールワードを解読するのに用いられる。コントロールワードは、視聴覚情報をデスクランブルすることができる。
第２の選択的な実施形態において、デコーダは、部分キーｇkを受信し、第１のオペレーションを実行する：第１の選択的な中間値［ｇk］a1は、部分キーｇkの第１のキーａ1乗に等しいか一致するように計算される。第１の選択的な中間値［ｇk］a1は、スマートカードに送信される。第２の中間値［［ｇk］a2］a1は、第１の選択的な中間値［ｇk］a1の第２のキーａ2乗に等しくなるようにスマートカードで計算される。セッションキーｇkaは、第２の中間値［［ｇk］a2］a1から決定され、暗号化された情報Ｅg(m)をデスクランブルするのに用いられる。
第３の選択的な実施形態において、デコーダ及びスマートカード間の通信は、デコーダ及びスマートカードに共通の秘密キーでエンコードされる。
システムの安全性を高めるべく、上述の実施形態のどれかあるいは全ては、互いに組み合わせて改善される。
本発明は、特に、テレビ放送の送信に適用可能である。本発明は、上述のスクランブルされた視聴覚情報をデスクランブルするよう適合されるデコーダ及び安全モジュールに拡張もする。
「携帯用安全モジュール」なる用語は、例えば、マイクロプロセッサ及び／又はメモリ記憶装置を有する一般的なチップベースの携帯用カードタイプ装置のどんなものも意味するのに用いられる。これは、スマートカード、ＰＣＭＣＩＡカード、ＳＩＭカードなどを含む。この用語に含まれるものは、選択的な物質的形態、例えば、ＴＶデコーダシステムにおいてしばしば用いられるキー型装置を有するチップ装置である。
「スクランブルされた」、「暗号化された」、「コントロールワード」、「キー」なる用語は、言語の明確性を目的とした多くの方法で用いられる。しかしながら、「スクランブルされたデータ」と「暗号化されたデータ」との間や、「コントロールワード」と「キー」との間に基本的な相違がないことは理解できるであろう。
「コントロールデータ」なる用語は、視聴覚情報をデコードしたり、視聴覚情報自体を直接的に多少許すどんなデータを言及する。
同様に、「受信／デコーダ」と「デコーダ」とを言及しつつ、本発明は、物質的に離間したレシーバとの組み合わせで機能するデコーダユニット、他との相関性を組み込むデコーダユニット、テレビジョンや読み取り装置といった他の装置と統合するデコーダユニットに関するデコーダと統合するレシーバを有する実施形態に等しく適用される。
「複数のデコードシステム」や「放送ネットワークにおける複数のデコードシステム」なる用語は、一般的に千以上のデコードシステム加入者ベースに対応する多くのデコードシステムを意味するのに用いられる。
本発明は、限定された数の実施形態に関して記述されたが、本開示の利益を有する当業者は、ここで開示される本発明の範囲を逸脱しない他の実施形態を発案可能なことを理解できるであろう。従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。
従来技術の第３のペアリング方法の概略図である。 本発明によるペアリング方法のフローチャートを示す。 本発明によるペアリング方法の概略図である。 本発明の第１の実施形態の概略図である。 本発明の第４の実施形態の概略図である。 本発明の第５の実施形態の概略図である。

Claims (22)

  1. 放送ネットワークにおける複数の受信デコードシステムであって、それぞれ放送ネットワーク上で受信されるスクランブルされた視聴覚情報をデスクランブルするよう適合される複数の受信デコードシステム間に第１のデコードシステムを形成する第１及び第２の要素をペアリングする方法であって、
    放送ネットワークにおいて固有な第１のキーの選択と、
    第１のキーに従う第２のキーの決定であって、これにより、第１及び第２のキーの組み合わせが、各受信デコードシステムで解読するために受信される放送暗号化されたコントロールデータであって、各受信デコードシステムに一致するコントロールデータを解読することができる、第２のキーの決定と、
    それぞれ第１及び第２のキーの、第１及び第２の要素への割当と
    を含むことを特徴とする方法。
  2. コントロールデータが、スクランブルされた視聴覚情報をデスクランブルすることができる方法であって、
    暗号化されたコントロールデータの、第１のデコードシステムでの受信と、
    暗号化されたコントロールデータを解読するための、第１の要素での第１のキーの使用及び第２の要素での第２のキーの使用と
    をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. コントロールデータは、コントロールワードであり、視聴覚情報は、コントロールワードを用いてスクランブルされることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
  4. コントロールデータは、コントロールワードを含むEntitlement Control Message（ＥＣＭ）であり、視聴覚情報は、コントロールワードを用いてスクランブルされることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
  5. コントロールデータは、コントロールワードをデコードすることができる実施キーであり、視聴覚情報は、コントロールワードを用いてスクランブルされることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
  6. コントロールデータは、コントロールワードをデコードすることができる実施キーを含むEntitlement Management Message（ＥＭＭ）であり、視聴覚情報は、コントロールワードを用いてスクランブルされることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
  7. 暗号化されたコントロールデータがＲＳＡアルゴリズムを用いて解読される方法であって、
    第１の素数ｐ及び第２の素数ｑの選択と、
    第１の素数ｐ及び第２の素数ｑの積に等しくなるような絶対値数ｎの計算と、
    絶対値数ｎよりも小さく且つ第１の素数ｐ及び第２の素数ｑの関数の素となるような暗号化キーの選択と、
    第１の素数ｐ及び第２の素数ｑの関数を法として暗号化キーの逆数に等しくなるような非公開キーの決定と、
    第１及び第２のキーの選択であって、これにより、第１及び第２のキーの積が第１の素数ｐ及び第２の素数ｑの関数を法として非公開キーに等しくなる、第１及び第２のキーの選択と、
    第１の素数ｐ及び第２の素数ｑの消去と
    をさらに含むことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の方法。
  8. 暗号化されたコントロールデータを含むメッセージの、各受信デコードシステムでの受信と、
    第１の要素での第１のキー及び第２の要素での第２のキーを用いた、暗号化されたコントロールデータの解読と
    をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
  9. 暗号化されたコントロールデータが離散ロガリズムアルゴリズムを用いて解読される方法であって、
    素数ｑの選択と、
    素数ｇのプリミティブルートの選択と
    をさらに含み、
    第１及び第２のキーの積が素数を法として非公開キーに等しい
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
  10. セッションキーで暗号化された情報を含むメッセージであって、素数ｇのプリミティブルートのランダム数ｋ乗を含むメッセージの、各受信デコードシステムでの受信と、
    素数のランダム数ｋ乗からセッションキーを計算するための、第１の要素での第１のキーの使用及び第２の要素での第２のキーの使用と、
    セッションキーを用いた、暗号化された情報の解読と
    をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
  11. 暗号化された情報は、スクランブルされた視聴覚情報であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
  12. 暗号化された情報は、コントロールワードであり、視聴覚情報は、コントロールワードを用いてスクランブルされることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
  13. 第１及び第２のキーのそれぞれの少なくとも第３及び第４の要素への帰属をさらに含み、
    第３及び第４の要素は、第１のデコードシステムから切り離された第２のデコードシステムを形成する
    ことを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の方法。
  14. 第１の要素はデコーダであり、
    第２の要素は携帯用安全モジュールである
    ことを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載の方法。
  15. 放送ネットワークにおける複数の受信デコードシステムであって、それぞれ放送ネットワーク上で受信されるスクランブルされた視聴覚情報をデスクランブルするよう適合される複数の受信デコードシステム間に形成される第１のデコードシステムであって、
    放送ネットワークにおいて固有な第１のキーが割り当てられる第１の要素と、
    第２のキーが割り当てられる第２の要素と、
    第１のキーに従う第２のキーであって、これにより、第１及び第２のキーの組み合わせが、各受信デコードシステムで解読するために受信される放送暗号化されたコントロールデータであって、各受信デコードシステムに一致するコントロールデータを解読することができる、第２のキーと
    を含むことを特徴とする第１のデコードシステム。
  16. 放送暗号化されたコントロールデータを受信する受信手段と、
    それぞれ第１の要素と第２の要素とに位置する第１のデクリプションと第２のデクリプションとを有するデクリプションの組であって、第１及び第２のキーを用いて放送暗号化されたコントロールデータを解読することができるデクリプションの組と
    をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の第１のデコードシステム。
  17. 放送暗号化されたコントロールデータは、離散ロガリズムアルゴリズムを用いて解読されることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の第１のデコードシステム。
  18. 放送暗号化されたコントロールデータは、ＲＳＡアルゴリズムを用いて解読されることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の第１のデコードシステム。
  19. コントロールデータは、コントロールワードであり、視聴覚情報は、コントロールワードを用いてスクランブルされることを特徴とする請求項１５〜１８の何れか１項に記載の第１のデコードシステム。
  20. コントロールデータは、コントロールワードをデコードすることができる実施キーであり、視聴覚情報は、コントロールワードを用いてスクランブルされることを特徴とする請求項１５〜１８の何れか１項に記載の第１のデコードシステム。
  21. 第１の要素はデコーダであり、
    第２の要素は携帯用安全モジュールである
    ことを特徴とする請求項１５〜２０の何れか１項に記載の第１のデコードシステム。
  22. 放送ネットワークにおける複数の受信デコードシステムであって、それぞれ放送ネットワーク上で受信されるスクランブルされた視聴覚情報をデスクランブルするよう適合される複数の受信デコードシステム間に第１のデコードシステムを形成する第１及び第２の要素をペアリングする装置であって、
    放送ネットワークにおいて固有な第１のキーを選択する選択手段と、
    第１のキーに従う第２のキーを決定する処理手段であって、これにより、第１及び第２のキーの組み合わせが、各受信デコードシステムで解読するために受信される放送暗号化されたコントロールデータであって、各受信デコードシステムに一致するコントロールデータを解読することができる、処理手段と、
    それぞれ第１及び第２のキーの、第１及び第２の要素への割当手段と
    を含むことを特徴とする装置。
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