JP2008011535A - 完全性を保障するビデオストリームを提供する装置および方法 - Google Patents

完全性を保障するビデオストリームを提供する装置および方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ビデオストリームのヘッダにフレームのハッシュ値が含まれて、前記ヘッダに対する認証情報がビデオストリームに挿入されることによって、ビデオストリームの変造に対する完全性を保障できる装置、方法を提供する。
【解決手段】装置は、基礎フレームをエンコーディングする基礎フレームエンコーディング部と、向上フレームをエンコーディングする向上フレームエンコーディング部と、前記エンコーディングされた基礎フレームおよび向上フレームを暗号化するフレーム暗号化部と、前記暗号化されたフレームに対するハッシュ値および以前のビデオストリームおよび次のビデオストリームのヘッダに含まれたハッシュ値を計算するハッシュ処理部と、前記エンコーディングされた基礎フレームおよび向上フレームの情報、および前記計算されたハッシュ値をヘッダに含めて管理するヘッダ管理部と、前記ヘッダに対する認証情報を生成する認証情報生成部とを含む。
【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、完全性を保障するビデオストリームを提供する装置および方法に関し、より詳しくは、ビデオストリームのヘッダにフレームのハッシュ値が含まれて、前記ヘッダに対する認証情報がビデオストリームに挿入されることによって、ビデオストリームの変造に対する完全性を保障できる装置および方法に関するものである。
ネットワーク環境が多様化するに伴い、ストリーミングシステムは性能が互いに異なる複数の機器だけでなく、動的に変化するネットワークの帯域幅を考慮して、音声および映像データに対するストリーミングサービスを提供することができるように設計されなければならない。したがって、機器およびネットワーク資源を十分に活用することができるように、ストリーミングサービスの送信モジュールと受信モジュールではない第３のモジュールで、ストリーミング受信機器およびネットワーク条件を考慮して、ストリーミングデータをトランスコーディングすることが一般的である。
商業的なコンテンツをストリーミングサービスする場合、悪意のあるユーザがストリーミングサービスにアクセスすることを防止するために暗号化のような保安手段を用いるため、既存のトランスコーディング方法は容易ではないという問題点がある。
一方、現在までトランスコーディングを要求する暗号化されたコンテンツストリーミング技術に対する研究は、大きく、１．トランスコーダが暗号化されたストリームコンテンツを復号化してトランスコーディングした後、再び暗号化する方法と、２．スケーラブル符号化を用いる方法とに分けて説明することができる。
しかし、第１の方法の場合、復号化されたコンテンツが露出するという側面で致命的な問題点を有し、第２の方法のスケーラブル符号化を用いる方法は、復号化−再暗号化を要求しないという面で高い水準の安全性を保障するが、コンテンツ変造に対する完全性を保障できないという、また他の問題点を有する。
以下、１．トランスコーダで保護されるコンテンツの復号化／再暗号化が形成される過程、および２．スケーラブル符号化を用いてトランスコーディングを行う過程を説明する。
１．従来のトランスコーダで保護されるコンテンツの復号化／再暗号化が形成される過程。
ここで、コンテンツを伝送するソースデバイスＡと、コンテンツを用いるためにコンテンツが伝送されるシンクデバイスＢ、およびソースデバイスＡから伝送されるストリーミングをシンクデバイスＢに適合したストリーミングに変換するトランスコーダＴで構成される。
先ず、ソースデバイスＡは、コンテンツをエンコーディングした後、エンコーディングされたコンテンツをトランスコーダＴに伝送すれば、トランスコーダＴはエンコーディングされたコンテンツＣを復号可能な方式で暗号化する。
次に、ソースデバイスＡは、暗号化されたコンテンツＥをトランスコーダＴに伝達する。ここで、トランスコーダＴは、暗号化されたコンテンツＥを復号化して、エンコーディングされたコンテンツＣを獲得する。
次に、トランスコーダＴは、復号化によって獲得したコンテンツＣに対してトランスコーディングを適用してＣ’に変換した後、Ｃ’をシンクデバイスＢのみ復号化することができるように再び暗号化する。次に、暗号化されたコンテンツＥ’をシンクデバイスＢに伝送する。
２．従来のスケーラブル符号化を用いてトランスコーディングを行う過程。
先ず、ソースデバイスＡは、コンテンツをスケーラブル符号化技法を用いてエンコーディングする。次に、ソースデバイスＡは、エンコーディングに関連した情報をヘッダに含めた後、エンコーディングされたコンテンツをプログレッシブエンクリプション（Ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ）を用いてレイヤを分けて暗号化する。
次に、ソースデバイスＡは、暗号化されたコンテンツＥとエンコーディング情報（ｔｒｕｎｃａｔｉｏｎ ｐｏｉｎｔ）とをトランスコーダＴに送る。ここで、トランスコーダＴは、エンコーディング情報を用いて暗号化されたＥを復号化しないまま、任意の暗号化されたパケットを除去することによって、暗号化されたコンテンツをトランスコーディングする。
次に、トランスコーダＴは、トランスコーディングされたコンテンツＥ’をシンクデバイスＢに伝送する。
しかし、上記のような技術は、コンテンツの完全性を考慮せず、いくつかの弱点を有している。
すなわち、コンテンツの復号化／再暗号化が形成される技術の場合、暗号化されたコンテンツをトランスコーダが復号化して再暗号化しなければならないという側面において、トランスコーダの安全性を仮定しなければならない。
また、スケーラブル符号化を用いてトランスコーディングを行う技術の場合、暗号化されたコンテンツが復号化されないという側面で、トランスコーダの安全性に対する仮定が不要であるが、コンテンツに対する隠匿性のみを提供するだけ、完全性を保障できないという問題点がある。
ここで、暗号化されないヘッダの修正、偽りフレーム情報の挿入および悪意のあるＧｏＰ（Ｇｒｏｕｐ ｏｆ Ｐａｃｋｅｔｓ）の削除攻撃などによって、コンテンツの完全性が損傷されることもある。
例えば、ヘッダが暗号化されていない場合、悪意のある攻撃者はヘッダに含まれた削除（ｔｒｕｎｃａｔｉｏｎ）関連情報を修正することによって、トランスコーダが適切ではないトランスコーディングを行うことができるようにする（すなわち、暗号化されていないヘッダの修正）。
また、悪意のあるトランスコーダあるいは第３の悪意のある攻撃者は、暗号化されたコンテンツフレームの代りに、任意の偽りフレーム情報を挿入することができる。しかし、シンクシステムは、暗号化されたコンテンツフレームと偽りフレームとを区分できないため、このような攻撃を防止することができない（すなわち、偽りフレーム情報の挿入）。
また、悪意のある攻撃者は、暗号化されたコンテンツ間で任意のＧｏＰを削除することができる。しかし、シンクデバイスは、任意のＧｏＰが削除されたことを知ることができないため、このような攻撃を防止することができない（すなわち、悪意のあるＧｏＰ削除攻撃）。
したがって、復号化−再暗号化を要求しない同時に、コンテンツ変造に対する完全性を保障する方法が考案されなければならない。
特許文献１では、ハッシュ関数のメッセージ適用の単純性を除去するために、入力メッセージからさらにメッセージを生成し、処理して、各段階演算に用いられる関数を、暗号学的に強い性質を満足させるようにし、ローテーション演算は入力メッセージに依存するメッセージ−依存ローテーション（ｍｅｓｓａｇｅ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｒｏｔａｔｉｏｎ）を用いることによって、安全性を向上させるハッシュ関数を用いた情報の完全性確認方法を開示しているが、これはヘッダのフレーム間の前後関係を提供する情報（すなわち、ハッシュ値）に対して全く言及していない。
大韓民国公開特許第１９９９−０５３１７４号公報
本発明は、ビデオストリームのヘッダに暗号化されたフレームに対するハッシュ値、以前および次のフレームとの関係を提供するハッシュ値を含めることによって、フレームに対する完全性を保障することにその目的がある。
本発明の他の目的は、ビデオストリームのヘッダに対する認証情報を挿入することによって、ヘッダに対する完全性を保障することにある。
本発明の目的は、以上で言及した目的に制限されず、言及していないまた他の目的は下記記載によって当業者が明確に理解できるものである。
前記目的を達成するために、本発明の一態様に係わる完全性を保障するビデオストリームを提供する装置は、基礎フレームをエンコーディングする基礎フレームエンコーディング部と、向上フレームをエンコーディングする向上フレームエンコーディング部と、前記エンコーディングされた基礎フレームおよび向上フレームを暗号化するフレーム暗号化部と、前記暗号化されたフレームに対するハッシュ値および以前のビデオストリームおよび次のビデオストリームのヘッダに含まれたハッシュ値を計算するハッシュ処理部と、前記エンコーディングされた基礎フレームおよび向上フレームの情報、および前記計算されたハッシュ値をヘッダに含めて管理するヘッダ管理部と、前記ヘッダに対する認証情報を生成する認証情報生成部とを含む。
また、本発明の他の態様に係わる完全性を保障するビデオストリームを提供する装置は、ソースデバイスから伝送された、暗号化されたフレーム、ヘッダおよびヘッダの認証情報を受信する受信部と、前記受信されたヘッダの認証情報を用いて前記受信されたヘッダが完全性を有するか否かをチェックする認証情報処理部と、前記チェックの結果、ヘッダの完全性が検証されれば、前記ヘッダに含まれた情報に基づいて暗号化されたフレームをトランスコーディングするトランスコーディング実行部とを含む。
また、本発明のまた他の態様に係わる完全性を保障するビデオストリームを提供する装置は、トランスコーダから伝送されたトランスコーディングされたフレーム、ヘッダおよびヘッダの認証情報を受信する受信部と、前記受信されたヘッダの認証情報を用いて前記受信されたヘッダが完全性を有するか否かをチェックする認証情報処理部と、前記ヘッダの完全性が検証されれば、前記ヘッダに含まれたハッシュ値に基づいて前記伝送されたフレームが変造されたか否かを検査するハッシュ処理部と、前記検査の結果、フレームが変造されていない場合、前記受信されたフレームをデコーディングするデコーディング部とを含む。
本発明の完全性を保障するビデオストリームを提供する装置およびその方法によれば、次のような効果が１つあるいはそれ以上ある。
ビデオストリームのヘッダに暗号化されたフレームに対するハッシュ値、以前および次のフレームとの関係を提供するハッシュ値を含めることによって、フレームに対する完全性を保障および確認できる利点がある。
また、以前のビデオストリームおよび次のビデオストリームのヘッダに含まれたハッシュ値を計算してヘッダに含めることによって、ビデオフレーム間の関連性を提供して、削除されたビデオストリームが存在するかを確認できる利点がある。
さらに、ビデオストリームのヘッダに対する認証情報を挿入することによって、ヘッダに含まれた情報に対する完全性を保障および確認できる利点がある。
その他、実施形態の具体的な事項は、詳細な説明および図面に含まれている。
本発明の利点および特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付する図面と共に詳細に後述する実施形態を参照すれば明確になる。しかし、本発明は以下にて開示する実施形態に限定されず、互いに異なる多様な形態によって実施され、単に本実施形態は本発明の開示が完全なものとなるようにし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであって、本発明は請求項の範疇によってのみ定義されるものである。明細書の全体に亘り、同一参照符号は同一構成要素を示す。
以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１Ａは、本発明の一実施形態に係わる完全性を保障するビデオストリームを提供するシステムを示す図面であり、図１Ｂは、本発明の一実施形態に係わるビデオストリームを示す図面である。
図１Ａに示すように、完全性を保障するビデオストリームを提供するシステムは、ソースデバイス１００、トランスコーダ２００、およびシンクデバイス３００で構成される。
ソースデバイス１００は、所定のビデオストリームを伝送する。ここで、ビデオストリームは、図１Ｂに示すように、ヘッダ１１、ヘッダに対する認証情報（例えば、電子署名およびメッセージ認証コードなど）１２、基礎フレーム１３、および向上フレーム１４，１５で構成され、向上フレームは１つ以上が備えられる。
また、ヘッダ１１には、基礎フレーム１３および向上フレーム１４，１５に対するハッシュ値、以前のビデオストリームのフレームに対するハッシュ値（Ｈａｓｈ２）および次のビデオストリームのフレームに対するハッシュ値（Ｈａｓｈ３）が含まれている。ここで、基礎フレームおよび向上フレームに対するハッシュ値は、該当フレームが変造されたか否かをチェックするために含まれ、以前および次のビデオストリームのフレームに対するハッシュ値（Ｈａｓｈ２およびＨａｓｈ３）は、以前のフレームと関連のある情報および次のフレームと関連のある情報であって、ヘッダに格納されたハッシュ値によって計算される。ここで、変造したフレームが挿入されたか否かおよび以前および次のフレームとの相関関係によって所定のフレームが削除されたかをチェックすることができる。
また、ヘッダ１１には、以前および次のビデオストリームのフレームに対するハッシュ値を計算するために任意の乱数Ｒｉが含まれ、認証情報が電子署名である場合、電子署名を復号化できる公開キーが含まれる。
また、基礎フレーム１３は、最も低い品質のビデオフレームであり、向上フレームの上位階層に行くほど高い品質を表現するためのビデオデータが含まれる。以下、図２でソースデバイス１００に対するより詳しい説明を後述する。
トランスコーダ２００では、ソースデバイス１００から暗号化されたフレーム、ヘッダおよびヘッダの認証情報を伝送され、伝送された認証情報を用いてヘッダの完全性を判断した後、トランスコーディングを行う。以下、図３でトランスコーダ２００に対するより詳しい説明を後述する。
シンクデバイス３００は、トランスコーディングされた所定のフレームをデコーディングしてから利用する。ここで、シンクデバイス３００は、伝送されたヘッダおよびフレームに対する完全性を検査する。検査の結果、ヘッダおよびフレームが変造しない場合、該当フレームに対するデコーディングを行う。以下、図４でシンクデバイス３００に対するより詳しい説明を後述する。
図２は、本発明の一実施形態に係わる完全性を保障するビデオストリームを提供するシステムのうち、ソースデバイスの内部ブロック図を示す図面である。
図に示すように、ソースデバイス１００は、基礎フレームエンコーディング部１１０、向上フレームエンコーディング部１２０、フレーム暗号化部１３０、ハッシュ処理部１４０、ヘッダ管理部１５０、認証情報生成部１６０、および送信部１７０を含んで構成される。
この時、本実施形態で用いられる「〜部」という用語は、ソフトウェアまたはＦＰＧＡまたはＡＳＩＣのようなハードウェア構成要素を意味し、「〜部」はある役割を行う。ところが「〜部」は、ソフトウェアまたはハードウェアに限定される意味ではない。「〜部」は、アドレッシングできる格納媒体にあるように構成することもでき、１つまたはそれ以上のプロセッサを再生させるように構成することもできる。したがって、一例として「〜部」はソフトウェア構成要素、オブジェクト指向ソフトウェア構成要素、クラス構成要素およびタスク構成要素のような構成要素と、プロセス、関数、属性、プロシージャ、サブルーチン、プログラムコードのセグメント、ドライバ、ファームウェア、マイクロコード、回路、データ、データベース、データ構造、テーブル、アレイ、および変数を含む。構成要素と「〜部」の中で提供されている機能は、さらに小さい数の構成要素および「〜部」に結合したり、追加的な構成要素と「〜部」にさらに分離したりすることができる。
基礎フレームエンコーディング部１１０は、最も低い品質のビデオデータで構成された基礎フレームをエンコーディングする。ここで、基礎フレームエンコーディング部１１０は、スケーラブル符号化技法を用いてフレームに対するエンコーディングを行う。
向上フレームエンコーディング部１２０は、基礎フレームより高い品質のビデオデータで構成された向上フレームをエンコーディングする。ここで、向上フレームエンコーディング部１１０は、スケーラブル符号化技法を用いてフレームのエンコーディングを行う。また、向上フレームは、基礎フレームの低い品質のビデオデータと高い品質のビデオデータをマッピングさせて差が生じる部分のデータのみを含み、上位階層に行くほど高い品質を表現するためのデータが含まれる。
フレーム暗号化部１３０は、エンコーディングされたフレームを暗号化する。ここで、暗号化は、Ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎを用いてレイヤ別に暗号化を行う。
ハッシュ処理部１４０は、フレーム暗号化部１３０によって暗号化された所定のフレームに対するハッシュ値を計算する。ここで、ハッシュ処理部１４０は、現在伝送しようとするビデオストリーム内のフレームに対するハッシュ値だけでなく、以前および次のビデオストリームのヘッダに含まれたハッシュ値を用いて以前および次のビデオストリームのフレームに対するハッシュ値も計算する。ここで、フレームに対するハッシュ値を計算するのは、該当フレームの完全性および以前および次のビデオストリームとの関連性をチェックするためである。
例えば、伝送しようとするビデオストリーム内のｉ番目の暗号化されたフレーム（例えば、基礎フレームおよび向上フレーム）に対するハッシュ値をハッシュ関数Ｈｉ＝Ｈａｓｈ１（Ｆｒａｍｅｓ）を用いて計算する。
次に、以前の（ｉ−１）番目のビデオストリームのヘッダに含まれたハッシュ値Ｐｉ−１と任意の乱数Ｒｉとを用いて、Ｐｉ＝Ｈａｓｈ２（Ｐｉ−１，Ｒｉ）を計算して、次のビデオストリームのヘッダに含まれるハッシュ値Ｐｉ＋１と任意の乱数Ｒｉを用いてＮｉ＝Ｈａｓｈ３（Ｐｉ＋１，Ｒｉ）を計算する。ここで、伝送しようとするビデオストリームが最初のビデオストリームである場合、以前のビデオストリームは存在しないため、Ｐ０に「ｓｅｅｄ」が用いられる。また、伝送しようとするビデオストリームが最後のビデオストリームである場合、次のビデオストリームは存在しないため、Ｎｉは計算しない。
ヘッダ管理部１５０は、各フレーム（例えば、基礎フレームおよび向上フレーム）に対するメタデータを管理する。ここで、ヘッダに含まれたメタデータは、フレーム情報（例えば、エンコーディングに関連する情報、解像度、フレーム率、およびビット率など）、暗号化されたフレームに対するハッシュ値、任意の乱数値、以前のビデオストリームのヘッダに含まれたハッシュ値および次のヘッダに含まれたハッシュ値などが含まれている。
認証情報生成部１６０は、フレーム情報およびハッシュ値が含まれたヘッダに対する認証を行う。ここで、認証情報とは、電子署名およびメッセージ認証コード（ＭＡＣ Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ）をいう。
例えば、メッセージ認証コードによってヘッダ認証を行う方法を説明する。ここで、メッセージ（例えば、ヘッダ）を交換する２つのグループＡおよびＢが存在する場合、ＡとＢは各々秘密キーＫを有すると仮定する。
先ず、Ａが秘密キーＫをヘッダの前に付けてハッシュ関数に入力する方式（すなわち、Ｈ（Ｋ｜｜ヘッダ））を用いてＭＤＣ（Ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ）を生成し、生成されたＭＤＣおよびヘッダをＢに伝送する。ここで、Ｈはハッシュ関数をいい、Ｋは秘密キーをいう。一方、秘密キーをヘッダの後に付ける方式および秘密キーをヘッダの前と後に付ける方式を用いてＭＤＣを生成することもある。
次に、Ｂは、伝送されたヘッダと有していた秘密キーＫを用いて、新しいＭＤＣを生成し、生成されたＭＤＣと伝送されたＭＤＣとを比較することによって、ヘッダに対する完全性をチェックする。チェックの結果、ＭＤＣ値が同一の場合、Ａから伝送されたヘッダの内容が変造しなかったことを確認でき、伝送されたヘッダがＡから伝送されることを確認できる。
また、認証情報生成部１６０は、各々のビデオストリーム別に認証情報を生成することではなく、所定の大きさのバッファに複数のビデオストリームを集めた後、１つのビデオストリームに対する認証情報のみを生成する。以下、図５で所定のバッファにビデオストリームを集めて、認証情報を生成する例を説明する。
送信部１７０は、暗号化されたコンテンツ、ヘッダ、およびヘッダの認証情報（例えば、デジタル署名およびハッシュ値（ＭＤＣ））をトランスコーダ２００に伝送する。
図３は、本発明の一実施形態に係わる完全性を保障するビデオストリームを提供するシステムのうち、トランスコーダの内部ブロック図を示す図面である。
図に示すように、トランスコーダ２００は、受信部２１０、認証情報処理部２２０、トランスコーディング実行部２３０および送信部２４０を含んで構成される。
受信部２１０は、ソースデバイス１００から伝送された、暗号化されたフレーム、ヘッダおよびヘッダの認証情報（例えば、デジタル署名およびＭＤＣ）を受信する。
認証情報処理部２２０は、受信部２１０を介して受信されたヘッダの認証情報を用いて受信されたヘッダが変造されたか否かをチェックする。ここで、認証情報は電子署名およびメッセージ認証コード（ＭＡＣ）をいう。
例えば、伝送された認証情報が電子署名の場合、認証情報処理部２２０は、ヘッダに格納された公開キーを用いて電子署名を復号化することによって、作成者として記載された者が該当電子署名を作成したという事実と、作成内容が伝送される過程で偽造・変造されなかったという事実を確認できる。
トランスコーディング実行部２３０は、認証情報処理部２２０の完全性判断の結果、ヘッダの完全性が検証された場合（すなわち、変造されなかった場合）、ヘッダの情報に基づいて暗号化されたフレームをトランスコーディングする。ここで、トランスコーディングは、ヘッダに含まれたフレーム情報のうち、切断（ｔｒｕｎｃａｔｉｏｎ）情報に基づいて行われ、ネットワーク状態により切断されるフレーム数が変更されることもある。
送信部２４０は、トランスコーディングされたフレーム、ヘッダおよびヘッダの認証情報（例えば、デジタル署名およびハッシュ値（ＭＤＣ））をシンクデバイス３００に伝送する。
図４は、本発明の一実施形態に係わる完全性を保障するビデオストリームを提供するシステムのうち、シンクデバイスの内部ブロック図を示す図面である。
図に示すように、シンクデバイス３００は、受信部３１０、認証情報処理部３２０、ハッシュ処理部３３０、およびデコーディング部３４０を含んで構成される。
受信部３１０は、トランスコーダ２００から伝送されたトランスコーディングされたフレーム、ヘッダおよびヘッダの認証情報（例えば、デジタル署名およびハッシュ値（ＭＤＣ））を受信する。ここで、伝送されたトランスコーディングされたフレームは基礎フレームだけであることもあり、基礎フレームおよび１つ以上の向上フレームであることもある。
認証情報処理部３２０は、受信部３１０を介して受信されたヘッダの認証情報を用いて受信されたヘッダが変造されたか否かをチェックする。ここで、認証情報は、電子署名およびメッセージ認証コード（ＭＡＣ）をいう。
例えば、伝送された認証情報が電子署名の場合、認証情報処理部３２０はヘッダに格納された公開キーを用いて電子署名を復号化することによって、作成者として記載された者が該当電子署名を作成したという事実と、作成内容（すなわち、ヘッダ）が伝送される過程で偽造・変造されなかったという事実を確認できる。
一方、伝送された認証情報がメッセージ認証コードの場合、認証情報処理部３２０は伝送されたヘッダと有していた秘密キーＫを用いて新しいＭＤＣを生成し、この生成されたＭＤＣと伝送されたＭＤＣを比較することによって、ヘッダの完全性をチェックする。ここで、ヘッダが偽造・変造されたか否かを確認できる。
ハッシュ処理部３３０は認証情報処理部３２０によってヘッダの完全性が検証されれば、ヘッダに含まれたハッシュ値に基づいてフレームに対する偽造・変造の有無を検査する。
例えば、ハッシュ処理部３３０は、ソースデバイス１００と同一のハッシュ関数を用いてフレームのハッシュ値を計算し、ヘッダに含まれたハッシュ値と計算されたハッシュ値とを比較して、フレームが偽造・変造されたか否かを検査する。
デコーディング部３４０は、認証情報処理部３２０およびハッシュ処理部３３０の検査の結果、ヘッダおよびフレームが偽造・変造されていない場合、受信されたフレームをデコーディングする。
図５は、本発明の一実施形態に係わる完全性を保障するビデオストリームを提供する装置において、バッファに集められたビデオストリームに１つの認証情報を含める例を示す図面である。
図に示すように、所定のサイズを有するバッファ５００に複数のビデオストリームを集めた後、１つのビデオストリームのヘッダに対する認証情報を提供する。ここでは、一番最後のビデオストリームにヘッダの認証情報が含まれている。ここで、各々のビデオストリームのヘッダに対する認証情報を含むものは、認証情報演算の計算費用（例えば、電子署名およびメッセージ認証コード演算の計算費用）が高いため、バッファ５００を基準としてヘッダに対する認証情報を含ませるものである。
したがって、所定のバッファ５００の大きさに合うように複数のビデオストリームを集めた後、特定のビデオストリームのヘッダに対する認証情報を含むため、複数の認証情報を挿入する方式より認証情報演算の計算費用を低くすることができる。
図６は、本発明の一実施形態に係わる完全性を保障するビデオストリームを提供する方法のうち、ソースデバイスがフレームに対するハッシュ値計算およびヘッダに対する認証情報を生成する過程を示すフローチャートである。
先ず、ソースデバイス１００の基礎フレームエンコーディング部１１０は、基礎フレームをエンコーディングし、向上フレームエンコーディング部１２０は、向上フレームをエンコーディングする（Ｓ６１０）。ここで、基礎フレームエンコーディング部１１０および向上フレームエンコーディング部１２０は、スケーラブル符号化技法を用いてフレームに対するエンコーディングを行う。
次に、フレーム暗号化部１３０は、エンコーディングされた基礎フレームおよび向上フレームを暗号化する（Ｓ６２０）。ここで、フレーム暗号化部１３０は、プログレッシブエンクリプションを用いてレイヤ別に暗号化を行う。
次に、ハッシュ処理部１４０は、暗号化された基礎フレームおよび向上フレームに対するハッシュ値をハッシュ関数Ｈａｓｈ１（）を用いて計算し（Ｓ６３０）、以前のビデオストリームのヘッダに含まれたハッシュ値Ｐｉ−１と任意の乱数Ｒｉを用いてＰｉ＝Ｈａｓｈ２（Ｐｉ−１，Ｒｉ）および次のビデオストリームのヘッダに含まれるハッシュ値Ｐｉ＋１と任意の乱数Ｒｉを用いてＮｉ＝Ｈａｓｈ３（Ｐｉ＋１，Ｒｉ）を計算する（Ｓ６４０，Ｓ６５０）。ここで、Ｐｉ＝Ｈａｓｈ２（Ｐｉ−１，Ｒｉ）およびＮｉ＝Ｈａｓｈ３（Ｐｉ＋１，Ｒｉ）を計算するのは、以前および次のビデオストリームとの関連性をチェックするためである。
次に、ヘッダ管理部１５０はエンコーディングされたフレーム情報（例えば、エンコーディングに関連した情報、解像度、フレーム率、およびビット率など）、計算された暗号化されたフレームに対するハッシュ値、以前のヘッダに含まれたハッシュ値（Ｈａｓｈ２）および次のヘッダに含まれたハッシュ値（Ｈａｓｈ３）などをヘッダに含める（Ｓ６６０）。また、任意の乱数Ｒｉおよび用いられる認証情報が電子署名の場合、公開キーが含まれる。
次に、認証情報生成部１６０は、ヘッダに対する認証情報を生成（実行）する（Ｓ６７０）。ここで、認証情報は、電子署名およびメッセージ認証コードをいう。
ここで、ヘッダに対する認証情報を行うことによって、ビデオストリームはヘッダ、ヘッダに対する認証情報、および暗号化されたフレーム（例えば、基礎フレーム、向上フレーム）で構成される。
次に、送信部１７０は、暗号化されたフレーム、ヘッダ、およびヘッダに対する認証情報をトランスコーダ２００に伝送する（Ｓ６８０）。
したがって、ビデオストリームのヘッダに対する認証情報を挿入することによって、ヘッダに対する完全性の有無を保障することができ、ヘッダにフレームのハッシュ値を含めることによって、フレームの完全性の有無を保障することができる。
図７は、本発明の一実施形態に係わる完全性を保障するビデオストリームを提供する方法のうち、トランスコーダがヘッダの完全性チェックおよびフレームをトランスコーディングする過程を示すフローチャートである。
先ず、トランスコーダ２００の受信部２１０は、ソースデバイス１００の送信部１７０から伝送された、暗号化されたフレーム、ヘッダ、およびヘッダに対する認証情報を受信する（Ｓ７１０）。
次に、認証情報処理部２２０は、受信されたヘッダに対する認証情報に基づいてヘッダが完全性を有するか否かをチェックする（Ｓ７２０）。
例えば、伝送された認証情報が電子署名の場合、ヘッダに含まれた公開キーを用いて電子署名を復号化することによって、ヘッダの完全性をチェックすることができる。伝送された公開キーによって電子署名が復号化されなければ、ヘッダの内容が偽造・変造されたことが分かる。
チェックの結果、ヘッダが変造されなかった場合（Ｓ７３０）、トランスコーディング実行部２３０は、ヘッダに含まれた情報に基づいて暗号化されたフレームをトランスコーディングする（Ｓ７４０）。次に、送信部２４０は、トランスコーディングされたフレーム、ヘッダ、およびヘッダの認証情報をシンクデバイス３００に伝送する（Ｓ７５０）。
一方、チェックの結果、ヘッダに含まれた内容が変造された場合（Ｓ７３０）、トランスコーディング実行部２３０は、暗号化されたフレームのトランスコーディングを行わない。
したがって、ビデオストリームにヘッダに対する認証情報を挿入することによって、トランスコーダ２００はヘッダに対する完全性の有無を確認できる。
図８は、本発明の一実施形態に係わる完全性を保障するビデオストリームを提供する方法のうち、シンクデバイスがヘッダおよびフレームの完全性をチェックする過程を示すフローチャートである。
先ず、シンクデバイス３００の受信部３１０は、トランスコーダ２００の送信部２４０から伝送されたトランスコーディングされたフレーム、ヘッダ、およびヘッダの認証情報を受信する（Ｓ８１０）。
次に、認証情報処理部３２０は、受信された認証情報に基づいてヘッダの完全性をチェックする（Ｓ８２０）。
例えば、伝送された認証情報が電子署名の場合、ヘッダに含まれた公開キーを用いて電子署名を復号化することによって、ヘッダの完全性をチェックすることができる。また、伝送された認証情報がメッセージ認証コードの場合、伝送されたヘッダと有していた秘密キーＫとを用いて、新しいＭＤＣを生成し、生成されたＭＤＣと伝送されたＭＤＣとを比較することによって、ヘッダの完全性をチェックすることができる。
チェックの結果、ヘッダが変造されなかった場合（Ｓ８３０）、ハッシュ処理部３３０はヘッダに含まれたハッシュ値に基づいてフレームが変造されたか否かをチェックする（Ｓ８４０）。
例えば、ソースデバイス１００と同一のハッシュ関数を用いてフレームのハッシュ値を計算し、ヘッダに含まれたハッシュ値と前記計算されたハッシュ値とを比較して、フレームが変造されたか否かをチェックする。
次に、フレームが変造されなかった場合（Ｓ８５０）、デコーディング部３４０は受信されたフレームをデコーディングする（Ｓ８６０）。
一方、チェックの結果、フレームが変造された場合（Ｓ８６０）、デコーディング部３４０は受信されたフレームをデコーディングしない。また、チェックの結果、ヘッダに含まれた内容が変造された場合（Ｓ８３０）、受信されたフレームのデコーディング過程を行わない。
したがって、ビデオストリームのヘッダに対する認証情報を挿入することによって、ヘッダに対する完全性の有無を確認でき、ヘッダにフレームのハッシュ値を含めることによって、フレームの完全性有無を確認できる。
以上、添付した図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更せず、他の具体的な形態によって実施することができるということを理解できる。したがって、以上で記述した実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的なものではないことを理解しなければならない。
本発明の一実施形態に係わる完全性を保障するビデオストリームを提供するシステムを示す図である。 本発明の一実施形態に係わる完全性を保障するビデオストリームを提供する装置から伝送されるビデオストリームを示す図である。 本発明の一実施形態に係わる完全性を保障するビデオストリームを提供するシステムのうち、ソースデバイスの内部ブロック図を示す図である。 本発明の一実施形態に係わる完全性を保障するビデオストリームを提供するシステムのうち、トランスコーダの内部ブロック図を示す図である。 本発明の一実施形態に係わる完全性を保障するビデオストリームを提供するシステムのうち、シンクデバイスの内部ブロック図を示す図である。 本発明の一実施形態に係わる完全性を保障するビデオストリームを提供する装置において、バッファに集められたビデオストリームに１つの認証情報を含める例を示す図である。 本発明の一実施形態に係わる完全性を保障するビデオストリームを提供する方法のうち、ソースデバイスがフレームに対するハッシュ値計算およびヘッダに対する認証情報を生成する過程を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係わる完全性を保障するビデオストリームを提供する方法のうち、トランスコーダがヘッダの完全性チェックおよびフレームをトランスコーディングする過程を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係わる完全性を保障するビデオストリームを提供する方法のうち、シンクデバイスがヘッダおよびフレームの完全性をチェックする過程を示すフローチャートである。
符号の説明
１００ ソースデバイス
１１０ 基礎フレームエンコーディング部
１２０ 向上フレームエンコーディング部
１３０ フレーム暗号化部
１４０ ハッシュ処理部
１５０ ヘッダ管理部
１６０ 認証情報生成部
１７０ 送信部
２００ トランスコーダ
２２０ 認証情報処理部
２３０ トランスコーディング実行部
３００ シンクデバイス
３２０ 認証情報処理部
３３０ ハッシュ処理部
３４０ デコーディング部

Claims (17)

  1. 基礎フレームをエンコーディングする基礎フレームエンコーディング部と、
    向上フレームをエンコーディングする向上フレームエンコーディング部と、
    前記エンコーディングされた基礎フレームおよび向上フレームを暗号化するフレーム暗号化部と、
    前記暗号化されたフレームに対するハッシュ値および以前のビデオストリームおよび次のビデオストリームのヘッダに含まれたハッシュ値を計算するハッシュ処理部と、
    前記エンコーディングされた基礎フレームおよび向上フレームの情報、および前記計算されたハッシュ値をヘッダに含めて管理するヘッダ管理部と、
    前記ヘッダに対する認証情報を生成する認証情報生成部とを含む、完全性を保障するビデオストリームを提供する装置。
  2. 前記ヘッダに対する認証情報は、電子署名およびメッセージ認証コード（ＭＡＣ）のうちいずれか１つである請求項１に記載の完全性を保障するビデオストリームを提供する装置。
  3. 前記フレームは、スケーラブル符号化技法を用いてエンコーディングされる請求項１に記載の完全性を保障するビデオストリームを提供する装置。
  4. 前記認証情報生成部は、所定のバッファサイズで複数のビデオストリームを集めた後、前記複数のビデオストリームのうち、特定のビデオストリームのヘッダに対する認証情報を生成する請求項１に記載の完全性を保障するビデオストリームを提供する装置。
  5. 前記ヘッダに対する認証情報が挿入されたビデオストリームを伝送する送信部をさらに含む請求項１に記載の完全性を保障するビデオストリームを提供する装置。
  6. ソースデバイスから伝送された、暗号化されたフレーム、ヘッダおよびヘッダの認証情報を受信する受信部と、
    前記受信されたヘッダの認証情報を用いて前記受信されたヘッダが完全性を有するか否かをチェックする認証情報処理部と、
    前記チェックの結果、ヘッダの完全性が検証されれば、前記ヘッダに含まれた情報に基づいて暗号化されたフレームをトランスコーディングするトランスコーディング実行部とを含む、完全性を保障するビデオストリームを提供する装置。
  7. 前記ヘッダに対する認証情報は、電子署名およびメッセージ認証コード（ＭＡＣ）のうちいずれか１つである請求項６に記載の完全性を保障するビデオストリームを提供する装置。
  8. トランスコーダから伝送されたトランスコーディングされたフレーム、ヘッダおよびヘッダの認証情報を受信する受信部と、
    前記受信されたヘッダの認証情報を用いて前記受信されたヘッダが完全性を有するか否かをチェックする認証情報処理部と、
    前記ヘッダの完全性が検証されれば、前記ヘッダに含まれたハッシュ値に基づいて前記伝送されたフレームが変造されたか否かを検査するハッシュ処理部と、
    前記検査の結果、フレームが変造されていない場合、前記受信されたフレームをデコーディングするデコーディング部とを含む、完全性を保障するビデオストリームを提供する装置。
  9. 前記ヘッダに対する認証情報は、電子署名およびメッセージ認証コード（ＭＡＣ）のうちいずれか１つである請求項８に記載の完全性を保障するビデオストリームを提供する装置。
  10. 基礎フレームおよび向上フレームをエンコーディングおよび暗号化するステップと、
    前記暗号化された基礎フレームおよび向上フレームに対するハッシュ値、以前のビデオストリームおよび次のビデオストリームのヘッダに含まれたハッシュ値を計算するステップと、
    前記エンコーディングされた基礎フレームと向上フレームの情報、および前記計算されたハッシュ値をヘッダに含めるステップと、
    前記ヘッダに対する認証情報を生成するステップとを含む、完全性を保障するビデオストリームを提供する方法。
  11. 前記ヘッダに対する認証情報は、電子署名およびメッセージ認証コード（ＭＡＣ）のうちいずれか１つである請求項１０に記載の完全性を保障するビデオストリームを提供する方法。
  12. 前記フレームは、スケーラブル符号化技法を用いてエンコーディングされる請求項１０に記載の完全性を保障するビデオストリームを提供する方法。
  13. 前記ヘッダに対する認証情報を生成するステップは、
    所定のバッファサイズで複数のビデオストリームを集めた後、前記複数のビデオストリームのうち、特定のビデオストリームのヘッダに対する認証情報を生成するステップをさらに含む請求項１０に記載の完全性を保障するビデオストリームを提供する方法。
  14. ソースデバイスから伝送された、暗号化されたフレーム、ヘッダおよびヘッダの認証情報を受信するステップと、
    前記受信されたヘッダの認証情報を用いて前記受信されたヘッダが完全性を有するか否かをチェックするステップと、
    前記チェックの結果、ヘッダの完全性が検証されれば、前記ヘッダに含まれた情報に基づいて暗号化されたフレームをトランスコーディングするステップとを含む、完全性を保障するビデオストリームを提供する方法。
  15. 前記ヘッダに対する認証情報は、電子署名およびメッセージ認証コード（ＭＡＣ）のうちいずれか１つである請求項１４に記載の完全性を保障するビデオストリームを提供する方法。
  16. トランスコーダから伝送されたトランスコーディングされたフレーム、ヘッダおよびヘッダの認証情報を受信するステップと、
    前記受信されたヘッダの認証情報を用いて前記受信されたヘッダが完全性を有するか否かをチェックするステップと、
    前記チェックの結果、ヘッダの完全性が検証されれば、前記ヘッダに含まれたハッシュ値に基づいて前記伝送されたフレームが変造されたか否かを検査するステップと、
    前記検査の結果、フレームが変造されていない場合、前記受信されたフレームをデコーディングするステップとを含む完全性を保障するビデオストリームを提供する方法。
  17. 前記ヘッダに対する認証情報は、電子署名およびメッセージ認証コード（ＭＡＣ）のうちいずれか１つである請求項１６に記載の完全性を保障するビデオストリームを提供する方法。
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