JP2008099068A - デジタル放送用コンテンツ配信装置、デジタル放送用コンテンツ認証システム、デジタル放送用コンテンツ認証方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】地上波デジタル放送における安全なメッセージ認証を実現できるデジタル放送用コンテンツ配信装置を提供する。
【解決手段】公開鍵と秘密鍵とを生成し、生成された公開鍵を受信端末に送信する。一方で、配信するデジタル放送用コンテンツに対応したパケットのハッシュ値を算出し、ハッシュ値に対する署名を生成して、これらのうち少なくともいずれか一方を格納する検証パケットを生成する。そして、検証パケットを任意の間隔でデジタル放送用コンテンツのパケット間に挿入し、配信パケットを生成して、生成した配信パケットを受信端末に送信する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、デジタル放送用コンテンツ配信装置、デジタル放送用コンテンツ認証システム、デジタル放送用コンテンツ認証方法およびプログラムに関する。

現在、テレビジョン放送の主流はアナログ信号によるものであるが、２００３年末には一部の地域でデジタル信号による、いわゆる地上波デジタル放送が開始され、２００６年にはそれが全国に拡大されて実施されることが決定している。こうした状況の中、地上波デジタル放送へのユーザの関心が高まりを見せている。また、現在では、携帯端末における、いわゆるワンセグと呼ばれる、携帯端末向けの地上波デジタル放送も実用化されている。

このように、放送業界は、急速にデジタル化の方向に歩みを進めており、その標準規格も整備されてきている（例えば、非特許文献１から３参照。）。また、こうした状況に呼応して、地域放送局等の小規模な放送サービスも検討されている。
デジタル放送におけるデータ放送符号化方式と伝送方式、標準規格ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ２４ ４．０版 社団法人 電波産業会、平成１６年２月５日改定 デジタル放送におけるアクセス制御方式、標準規格 ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ２５ ４．１版 社団法人 電波産業会、平成１５年６月５日改定 ＦＭ放送評価用受信機における設計マニュアル 技術資料 ＡＲＩＢ ＴＲ−Ｂ１１ １．０版 社団法人 電波産業会、平成１１年２月２日策定

しかしながら、従来のアナログ方式に代わって、テレビジョン放送がデジタル方式になると、安価な機材を利用して、本来の放送局ではない第三者が本来の放送局になりすまして、不正なコンテンツを配信する危険性も高い。ところが、上記の標準規格においては、符号によるエラー訂正に関する機能に関しては言及されているもの、上記の不正なコンテンツの配信については、何ら言及されておらず、地上波デジタル放送における安全なメッセージ認証については、何ら担保されていないという問題がある。

そこで、本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、地上波デジタル放送における安全なメッセージ認証を実現できるデジタル放送用コンテンツ配信装置、デジタル放送用コンテンツ認証システム、デジタル放送用コンテンツ認証方法およびプログラムを提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するために以下の事項を提案している。
（１）本発明は、デジタル放送用コンテンツを受信端末にパケット配信するデジタル放送用コンテンツ配信装置であって、公開鍵と秘密鍵とを生成する鍵生成手段（例えば、図２の公開鍵・秘密鍵生成部１１に相当）と、該鍵生成手段において生成された公開鍵を前記受信端末に送信する公開鍵送信手段（例えば、図２の検証情報配信部１３に相当）と、配信するデジタル放送用コンテンツに対応したパケットのハッシュ値を算出するハッシュ値算出手段（例えば、図２のハッシュ値算出１４に相当）と、該ハッシュ値算出手段において算出されたハッシュ値に対する署名を生成する署名生成手段（例えば、図２の署名生成部１５に相当）と、前記ハッシュ値算出手段により算出されたハッシュ値または、前記署名生成手段により生成された署名の少なくともいずれか一方を格納する検証パケットを生成する検証パケット生成手段（例えば、図２の検証パケット生成部１６に相当）と、前記検証パケットを任意の間隔で前記デジタル放送用コンテンツのパケット間に挿入し、配信パケットを生成する配信パケット生成手段（例えば、図２のパケット挿入部１７に相当）と、該生成した配信パケットを前記受信端末に送信する配信パケット送信手段（例えば、図２のパケット配信部１８に相当）と、を備えたことを特徴とするデジタル放送用コンテンツ配信装置を提案している。

この発明によれば、鍵生成手段が公開鍵と秘密鍵とを生成し、生成された公開鍵を公開鍵送信手段が受信端末に送信する。一方、ハッシュ値算出手段は、配信するデジタル放送用コンテンツに対応したパケットのハッシュ値を算出し、署名生成手段が、算出したハッシュ値に対する署名を生成して、検証パケット生成手段が、算出されたハッシュ値または、生成された署名の少なくともいずれか一方を格納する検証パケットを生成する。そして、配信パケット生成手段が検証パケットを任意の間隔でデジタル放送用コンテンツのパケット間に挿入して、配信パケットを生成し、配信パケット送信手段が生成した配信パケットを受信端末に送信する。

したがって、受信端末が配信されるデジタル放送用コンテンツに対応したパケットの改竄検知機能とハッシュ値の正当性を検証する機能とを有している場合には、安全なメッセージ認証を実現できる。一方、受信端末が上記の機能を有していない場合でも、既存のパケットとは独立に検証パケットを定義して、これらの検証パケットを既存のパケットに影響を与えないように挿入していることから、仕様の互換性を維持して、従来の地上波デジタル放送を受信することができる。

（２）本発明は、（１）のデジタル放送用コンテンツ配信装置について、前記ハッシュ値算出手段（例えば、図２のハッシュ値算出１４に相当）が、デジタル放送用コンテンツに対応したパケットの配信間隔に応じて、ハッシュ値を算出する該パケットの個数を可変することを特徴とするデジタル放送用コンテンツ配信装置を提案している。

この発明によれば、ハッシュ値算出手段が、デジタル放送用コンテンツに対応したパケットの配信間隔に応じて、ハッシュ値を算出するパケットの個数を可変する。すなわち、既存パケットの空き状況に応じて、ハッシュ値を算出するパケットの個数を可変できるため、送信帯域のレート内での制御を考慮しつつ、検証パケットを生成することができる。また、複数個の既存パケットをひとまとめにして、１つの検証パケットを生成することから、不必要にデータ容量が増加するのを防止することができる。

（３）本発明は、（１）または（２）のデジタル放送用コンテンツ配信装置について、前記ハッシュ値算出手段（例えば、図２のハッシュ値算出１４に相当）が、前記デジタル放送用コンテンツに対応したパケットを任意の数のパケット群に分割し、先行するパケット群のハッシュ値と後続のパケット群のハッシュ値とを順次多重化して、前記任意の数のパケット群全体のハッシュ値を算出するとともに、前記検証パケット生成手段（例えば、図２の検証パケット生成部１６に相当）が、前記任意の数のパケット群全体のハッシュ値を格納することを特徴とするデジタル放送用コンテンツ配信装置を提案している。

この発明によれば、ハッシュ値算出手段が、デジタル放送用コンテンツに対応したパケットを任意の数のパケット群に分割し、先行するパケット群のハッシュ値と後続のパケット群のハッシュ値とを順次多重化して、任意の数のパケット群全体のハッシュ値を算出し、検証パケット生成手段が任意の数のパケット群全体のハッシュ値を格納する。

すなわち、従来の放送配信の場合、他のデータ配信とは異なり、パケットロスが発生した場合に、パケットの再送信を行うことができない。しかし、本発明においては、分割したパケット群について、先行するパケット群のハッシュ値と後続のパケット群のハッシュ値とを順次多重化して、分割したパケット群全体のハッシュ値を算出して格納することにより、パケットロスに対するロス耐性を高めることができる。

（４）本発明は、（３）のデジタル放送用コンテンツ配信装置について、前記ハッシュ値算出手段（例えば、図２のハッシュ値算出１４に相当）が、分割した前記任意の数のパケット群にそれぞれ含まれるパケットのうち、任意にサンプリングしたパケットについて、各パケット群のハッシュ値を算出することを特徴とするデジタル放送用コンテンツ配信装置を提案している。

この発明によれば、ハッシュ値算出手段が、分割した任意の数のパケット群に含まれるそれぞれパケットのうち、任意にサンプリングしたパケットについて、各パケット群のハッシュ値を算出することから、処理負荷を軽減することができる。

（５）本発明は、（３）のデジタル放送用コンテンツ配信装置について、前記検証パケット生成手段（例えば、図２の検証パケット生成部１６に相当）が、分割した前記任意の数のパケット群に対応する複数のハッシュ値を所定の冗長度に応じて格納することを特徴とするデジタル放送用コンテンツ配信装置を提案している。

この発明によれば、検証パケット生成手段が、分割した任意の数のパケット群に対応する複数のハッシュ値を所定の冗長度に応じて格納することから、パケットロスに耐性を高めることができる。

（６）本発明は、（１）のデジタル放送用コンテンツ配信装置について、前記署名生成手段（例えば、図２の署名生成部１５に相当）が、前記検証パケットに格納されるすべてのハッシュ値結合し、前記鍵生成手段（例えば、図２の公開鍵・秘密鍵生成部１１に相当）において生成された秘密鍵によりデジタル署名を行うとともに、該デジタル署名を誤り訂正符号によって符号化し、該符号化したデジタル署名を任意の個数に分割するとともに、前記検証パケット生成手段（例えば、図２の検証パケット生成部１６に相当）が、先行するパケット群についての任意の個数に分割された前記符号化したデジタル署名を１つずつ前記検証パケットに格納することを特徴とする請求項１に記載のデジタル放送用コンテンツ配信装置を提案している。

この発明によれば、署名生成手段が、検証パケットに格納されるすべてのハッシュ値を結合し、生成された秘密鍵によりデジタル署名を行うとともに、そのデジタル署名を誤り訂正符号によって符号化し、その符号化したデジタル署名を任意の個数に分割するとともに、検証パケット生成手段が、先行するパケット群についての任意の個数に分割された符号化したデジタル署名を１つずつ検証パケットに格納する。

したがって、符号化したデジタル署名を任意の個数に分割して、これを１つずつ検証パケットに格納することから、データの改竄防止を図ることができるとともに、バッファ数を低減することができる。また、デジタル署名を誤り訂正符号によって符号化して、さらに、分割することから、バーストエラーに対しても十分な耐性を得ることができる。

（７）本発明は、（１）から（６）のデジタル放送用コンテンツ配信装置を備えた放送局と、配信されたデジタル放送用コンテンツを受信する受信端末とからなるデジタル放送用コンテンツ認証システムであって、前記受信端末が、前記公開鍵を受信する公開鍵受信手段（例えば、図３の検証情報受信部２５に相当）と、前記配信パケットを受信する配信パケット受信手段（例えば、図３のパケット受信部２１に相当）と、該受信した任意の個数のデジタル放送用コンテンツに対応したパケットのハッシュ値を算出し、該算出したハッシュ値と受信した前記検証パケット内に格納されたハッシュ値とを照合するハッシュ値検証手段（例えば、図３のハッシュ値検証部２２に相当）と、受信した前記検証パケット内に格納され、符号化された署名を結合し、誤り訂正符号の復号を行うことにより、署名を復元させる署名復元手段（例えば、図３の署名復元部２３に相当）と、該復元した署名を前記公開鍵受信手段において受信した公開鍵により検証し、前記受信した検証パケットから算出されるハッシュ値と照合する署名検証手段（例えば、図３の署名検証部２４に相当）と、を備えたことを特徴とするデジタル放送用コンテンツ認証システムを提案している。

この発明によれば、（１）から（６）のデジタル放送用コンテンツ配信装置に対して、受信端末における公開鍵受信手段が公開鍵を受信するとともに、配信パケット受信手段が配信パケットを受信する。そして、ハッシュ値検証手段が、受信した任意の個数のデジタル放送用コンテンツに対応したパケットのハッシュ値を算出し、算出したハッシュ値と受信した検証パケット内に格納されたハッシュ値とを照合し、署名復元手段が、受信した検証パケット内に格納され、符号化された署名を結合し、誤り訂正符号の復号を行うことにより、署名を復元させる。そして、署名検証手段が復元した署名を公開鍵受信手段において受信した公開鍵により検証し、受信した検証パケットから算出されるハッシュ値と照合する。

したがって、ハッシュ値検証手段によりパケットの改竄検知を実行し、署名検証手段によってパケットの正当性を検証できるため、安全なメッセージ認証を実現できる。

（８）本発明は、デジタル放送用コンテンツをパケット配信する放送局と、配信されたデジタル放送用コンテンツを受信する受信端末とからなるデジタル放送用コンテンツ認証システムにおけるデジタル放送用コンテンツ認証方法であって、前記放送局が、公開鍵と秘密鍵とを生成する第１のステップ（例えば、図１０のステップＳ３０１に相当）と、該生成された公開鍵を前記受信端末に送信する第２のステップ（例えば、図１０のステップＳ３０２に相当）と、配信するデジタル放送用コンテンツに対応したパケットのハッシュ値を算出する第３のステップと、該ハッシュ値に対する署名を生成する第４のステップと、前記算出されたハッシュ値または、生成された署名の少なくともいずれか一方を格納する検証パケットを生成する第５のステップ（例えば、図１０のステップＳ３０３に相当）と、前記検証パケットを任意の間隔で前記デジタル放送用コンテンツのパケット間に挿入し、配信パケットを生成する第６のステップ（例えば、図１０のステップＳ３０４に相当）と、該生成した配信パケットを前記受信端末に送信する第７のステップ（例えば、図１０のステップＳ３０５に相当）と、前記受信端末が、前記公開鍵を受信する第８のステップと、前記配信パケットを受信する第９のステップと、該受信した任意の個数のデジタル放送用コンテンツに対応したパケットのハッシュ値を算出し、該算出したハッシュ値と受信した前記検証パケット内に格納されたハッシュ値とを照合する第１０のステップ（例えば、図１０のステップＳ３０６に相当）と、受信した前記検証パケット内に格納され、符号化された署名を結合し、誤り訂正符号の復号を行うことにより、署名を復元させる第１１のステップ（例えば、図１０のステップＳ３０７に相当）と、該復元した署名を前記受信した公開鍵により検証し、前記受信した検証パケットから算出されるハッシュ値と照合する第１２のステップ（例えば、図１０のステップＳ３０９に相当）と、を備えたことを特徴とするデジタル放送用コンテンツ認証方法を提案している。

この発明によれば、放送局が、公開鍵と秘密鍵とを生成し、生成された公開鍵を受信端末に送信する。また、配信するデジタル放送用コンテンツに対応したパケットのハッシュ値を算出し、ハッシュ値に対する署名を生成して、算出されたハッシュ値または、生成された署名の少なくともいずれか一方を格納する検証パケットを生成する。そして、検証パケットを任意の間隔で前記デジタル放送用コンテンツのパケット間に挿入し、配信パケットを生成し、生成した配信パケットを受信端末に送信する。一方で、受信端末は、公開鍵を受信と配信パケットを受信し、受信した任意の個数のデジタル放送用コンテンツに対応したパケットのハッシュ値を算出して、算出したハッシュ値と受信した検証パケット内に格納されたハッシュ値とを照合する。そして、受信した検証パケット内に格納され、符号化された署名を結合し、誤り訂正符号の復号を行うことにより、署名を復元させ、復元した署名を受信した公開鍵により検証し、受信した検証パケットから算出されるハッシュ値と照合する。

したがって、パケットの改竄検知とハッシュ値の正当性を検証することにより、地上波デジタル放送における安全なメッセージ認証を実現できる。

（９）本発明は、デジタル放送用コンテンツをパケット配信する放送局と、配信されたデジタル放送用コンテンツを受信する受信端末とからなるデジタル放送用コンテンツ認証システムにおけるデジタル放送用コンテンツの認証をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記放送局が、公開鍵と秘密鍵とを生成する第１のステップ（例えば、図１０のステップＳ３０１に相当）と、該生成された公開鍵を前記受信端末に送信する第２のステップ（例えば、図１０のステップＳ３０２に相当）と、配信するデジタル放送用コンテンツに対応したパケットのハッシュ値を算出する第３のステップと、該ハッシュ値に対する署名を生成する第４のステップと、前記算出されたハッシュ値または、生成された署名の少なくともいずれか一方を格納する検証パケットを生成する第５のステップ（例えば、図１０のステップＳ３０３に相当）と、前記検証パケットを任意の間隔で前記デジタル放送用コンテンツのパケット間に挿入し、配信パケットを生成する第６のステップ（例えば、図１０のステップＳ３０４に相当）と、該生成した配信パケットを前記受信端末に送信する第７のステップ（例えば、図１０のステップＳ３０５に相当）と、前記受信端末が、前記公開鍵を受信する第８のステップと、前記配信パケットを受信する第９のステップと、該受信した任意の個数のデジタル放送用コンテンツに対応したパケットのハッシュ値を算出し、該算出したハッシュ値と受信した前記検証パケット内に格納されたハッシュ値とを照合する第１０のステップ（例えば、図１０のステップＳ３０６に相当）と、受信した前記検証パケット内に格納され、符号化された署名を結合し、誤り訂正符号の復号を行うことにより、署名を復元させる第１１のステップ（例えば、図１０のステップＳ３０７に相当）と、該復元した署名を前記受信した公開鍵により検証し、前記受信した検証パケットから算出されるハッシュ値と照合する第１２のステップ（例えば、図１０のステップＳ３０９に相当）と、をコンピュータに実行させるためのプログラムを提案している。

この発明によれば、放送局が、公開鍵と秘密鍵とを生成し、生成された公開鍵を受信端末に送信する。また、配信するデジタル放送用コンテンツに対応したパケットのハッシュ値を算出し、ハッシュ値に対する署名を生成して、算出されたハッシュ値または、生成された署名の少なくともいずれか一方を格納する検証パケットを生成する。そして、検証パケットを任意の間隔で前記デジタル放送用コンテンツのパケット間に挿入し、配信パケットを生成し、生成した配信パケットを受信端末に送信する。一方で、受信端末は、公開鍵を受信と配信パケットを受信し、受信した任意の個数のデジタル放送用コンテンツに対応したパケットのハッシュ値を算出して、算出したハッシュ値と受信した検証パケット内に格納されたハッシュ値とを照合する。そして、受信した検証パケット内に格納され、符号化された署名を結合し、誤り訂正符号の復号を行うことにより、署名を復元させ、復元した署名を受信した公開鍵により検証し、受信した検証パケットから算出されるハッシュ値と照合する。

したがって、パケットの改竄検知とハッシュパケットの正当性を検証することにより、地上波デジタル放送における安全なメッセージ認証を実現できる。

本発明によれば、パケットの改竄検知とハッシュ値の正当性を検証できることから、地上波デジタル放送における不正な第三者のなりすましを検出し、安全なメッセージ認証を実現できるという効果がある。

また、本発明によれば、分割したパケット群について、先行するパケット群のハッシュ値と後続のパケット群のハッシュ値とを順次多重化して、分割したパケット群全体のハッシュ値を算出して格納することにより、パケットロスに対するロス耐性を高めることができるという効果がある。

さらに、本発明によれば、地上波デジタル放送における既存の送信パケットとは独立に検証パケットを定義し、既存の送信パケットの間隙に検証パケットを挿入したことから、受信端末の機能にかかわらず、仕様の互換性を維持できるという効果がある。

また、符号化したデジタル署名を任意の個数に分割して、これを１つずつ検証パケット内に格納することから、データの改竄防止を図ることができるとともに、バッファ数を低減することができるという効果がある。また、デジタル署名を誤り訂正符号によって符号化して、さらに、分割することから、バーストエラーに対しても十分な耐性を得ることができるという効果がある。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて、詳細に説明する。
なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

また、本発明は、地上波デジタル放送の特徴である、１）明示的にパケットロスを検出することができない。２）パケット単位でデータの送受信を行う。３）放送局から受信端末への一方向のデータ配信サービスである。４）全ユーザに対して、同一のコンテンツが同時に配信される。５）送受信側ともにリアルタイム処理を前提としているため、バッファリングするデータサイズを最小にする必要がある、といった諸特性を考慮しつつ、デジタル放送における安全なメッセージ認証を実現するものである。

＜配信パケットの構成＞
図１を用いて、従来のデジタル放送における配信パケットの構成と、本実施形態における配信パケットの構成とを説明する。
従来のデジタル放送における配信パケットは、図１（ａ）に示すように、ＴＳ（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｔｒｅａｍ）パケット（図中、ＴＳＰと表示）が配信タイミングに応じて、時系列的にランダムに配置されている。

一方、本実施形態における配信パケットは、図１（ｂ）に示すように、従来のデジタル放送におけるＴＳパケットの隙間に、検証パケット（図中、ＶＰと表示）を挿入した構成となっている。

ここで、検証パケットとは、ＴＳパケットのハッシュ値と、このハッシュ値に対する署名を格納するパケットである。本実施形態においては、各ＴＳパケットは、任意の数のＴＳパケットに対して、後述する方法によりハッシュ値が計算され、計算されたハッシュ値が検証パケットに格納される。

また、複数のハッシュ値の結合に対して署名が行われる。この署名は、誤り訂正符号により符号化された後、分割され、複数の検証パケットに格納される。受信端末は、その署名を復元し、ハッシュ値と検証することにより正しい放送局から配信されてきたコンテンツであるかどうかを検証することができる。

＜デジタル放送用コンテンツ配信装置の構成＞
図２を用いて、デジタル放送用コンテンツ配信装置の構成について説明する。
図２に示すように、デジタル放送用コンテンツ配信装置は、公開鍵・秘密鍵生成部１１と、公開鍵証明書受信部１２と、検証情報配信部１３と、ハッシュ値算出部１４と、署名生成部１５と、検証パケット生成部１６と、パケット挿入部１７と、パケット配信部１８と、から構成されている。

公開鍵・秘密鍵生成部１１は、受信端末が署名の正当性を検証するための公開鍵と、署名パケット内の署名値を生成するのに用いる秘密鍵とを生成する。公開鍵証明書受信部１２は、認証局から発行される公開鍵証明書を受信するものであり、受信端末は、この公開鍵証明書により、公開鍵の正当性を検証することができる。検証情報配信部１３は、公開鍵・秘密鍵生成部１１が生成した公開鍵と、公開鍵証明書受信部１２が認証局から受信した公開鍵証明書とを複数の受信端末に配信する。

ハッシュ値算出部１４は、配信するデジタル放送用コンテンツに対応したパケットのハッシュ値を算出する。なお、ハッシュ値算出部１４は、デジタル放送用コンテンツに対応したパケットの配信間隔に応じて、ハッシュ値を算出するパケットの個数を可変することができる。また、デジタル放送用コンテンツに対応したパケットを任意の数のパケット群に分割し、先行するパケット群のハッシュ値と後続のパケット群のハッシュ値とを順次多重化して、任意の数のパケット群全体のハッシュ値を算出する。さらに、分割したパケット群に含まれるパケットのうち、任意にサンプリングしたパケットについて、各パケット群のハッシュ値を算出する。

署名生成部１５は、ハッシュ値算出部１４が算出したハッシュ値に対する署名を生成する。検証パケット生成部１６は、ハッシュ値算出部１４により算出されたハッシュ値または、署名生成部１５により生成された署名の少なくともいずれか一方を格納する検証パケットを生成する。なお、検証パケット生成部１６は、分割したパケット群に対応する複数のハッシュ値を所定の冗長度に応じて格納する。

パケット挿入部１７は、既存のＴＳパケットの配信間隙に検証パケット生成部１６により生成された検証パケットを挿入し、受信端末に配信する配信パケットを生成する。パケット配信部１８は、パケット挿入部１６において生成された配信パケットを受信端末に配信する。

＜受信端末の構成＞
次に、図３を用いて、受信端末の構成について説明する。
図３に示すように、受信端末は、パケット受信部２１と、ハッシュ値検証部２２と、署名復元部２３と、署名検証部２４と、検証情報受信部２５とから構成されている。

パケット受信部２１は、デジタル放送用コンテンツ配信装置のパケット配信部１８から配信された配信パケットを受信し、後段のハッシュ値検証部２２に出力する。ハッシュ値検証部２２は、受信した配信パケット内の任意の個数のデジタル放送用コンテンツに対応したパケットのハッシュ値を算出し、算出したハッシュ値と受信した検証パケット内に格納されたハッシュ値とを照合して検証を行う。

署名復元部２３は、受信した検証パケット内に格納され、符号化された署名を結合し、誤り訂正符号の復号を行うことにより、署名を復元させる。署名検証部２４は、復元した署名を後述する検証情報受信部２５から受信した公開鍵を用いて検証し、受信した検証パケットから算出されるハッシュ値と照合する。検証情報受信部２５は、デジタル放送用コンテンツ配信装置から署名の正当性を確認するために用いる公開鍵と、公開鍵の正当性を検証するための公開鍵証明書とを受信する。

＜検証パケットの配置およびＴＳパケットからのハッシュ値の導出方法＞
次に、図４を用いて、検証パケット（ＶＰ）の配置およびＴＳパケットからのハッシュ値の導出方法について説明する。
ここで、図中、「ＴＳ」と表記されているのは、ＴＳパケットを示しており、これらが送信順序に応じて時系列にｍ×（ｎ１＋ｎ２＋・・・＋ｎｍ）個配列され、その後部、すなわち、送信するＴＳパケットの間隙に検証パケット（ＶＰ）が配置された構成となっている。なお、図中、ｍ×（ｎ１＋ｎ２＋・・・＋ｎｍ）個の連続するＴＳパケットを以下、「下位ブロック」と呼ぶ。

ＴＳパケットからのハッシュ値の導出方法は、図４および図５に示すように、まず、任意の個数ごとにＴＳパケットをブロックに区切り、１つ目のブロック（ｎ１個のＴＳパケットで構成）内で任意にサンプリングした１〜ｎ１個のＴＳパケットをまとめて、ハッシュ値ＨＶ１を計算する（ステップＳ１０１）。ここで、ハッシュ値の計算にあたって、サンプリングを行うことにより、処理負荷を軽減することができる。

次のハッシュ値ＨＶ２は、後続する次のブロック（ｎ２個のＴＳパケットで構成）内で任意にサンプリングした１〜ｎ２個のＴＳパケットと、先に求めた前のハッシュ値ＨＶ１とを結合し、ハッシュ関数に入力して得たハッシュ値となる（ステップＳ１０２）。

そして、上記のような処理を繰り返し実行して、ｍブロック目のハッシュ値ＨＶｍまでを計算する。ここで、このＨＶｍをｍ×（ｎ１＋ｎ２＋・・・＋ｎｍ）個の連続するＴＳパケットからなる下位ブロックのパケットハッシュ値として、このブロックの直後にある検証パケット（ＶＰ）に格納する（ステップＳ１０３）。

したがって、上記のような方法によれば、ハッシュ値の導出を階層化することにより、パケットハッシュ値ＨＶｍの計算負荷を軽減できるという利点がある。また、上記のような方式を用いることにより、リアルタイムにデータを送信するための条件である放送局側のバッファをゼロにできるという利点もある。

＜パケットハッシュ値のチェーニング処理＞
図６および図７を用いて、パケットハッシュ値のチェーニング処理について説明する。
なお、図６において、ｕ個の検証パケット（ＶＰ）のブロックを「上位ブロック」と呼ぶ。ここで、署名は、ｕ個の検証パケット（ＶＰ）におけるハッシュ値ごとに生成される。

図６に示すように、１つの検証パケット（ＶＰ）に着目すると、その検証パケット（ＶＰ）よりもｋ個前までの下位ブロックから生成されるパケットハッシュ値が、この検証パケット（ＶＰ）にコピーされることによって、多重化されている。より具体的には、図７に示すように、パケットハッシュ値を１〜８で表すと、すべてのパケットハッシュ値が連続する上位ブロックをまたいで、冗長度６で多重化されている。

このように、すべてのパケットハッシュ値を同様の冗長度で多重化することにより、パケットロスに対する耐性を向上させることができる。

＜署名の生成、符号化および格納処理＞
次に、図６から図８を用いて、署名の生成、符号化および格納処理について説明する。
まず、図６に示すように、ｉ番目の上位ブロックにおいて、ＰＨＶ１からＰＨＶｕのｕ個のパケットハッシュ値が生成され（ステップＳ２０１）、この生成されたｕ個のパケットハッシュ値を結合して、公開鍵・秘密鍵生成部１１において生成された秘密鍵を署名鍵としてデジタル署名を生成する（ステップＳ２０２）。

次に、生成したデジタル署名を、例えば、繰り返し符号やリードソロモン符号等の誤り訂正符号により符号化する（ステップＳ２０３）。そして、生成した符号語をｕ個に分割し、ｉ＋１番目の上位ブロックにおける検証パケット（ＶＰ）に、Ｓｉｇ（ｉ、１）・・・Ｓｉｇ（ｉ、ｕ）として１つずつ格納する（ステップＳ２０４）。

図７は、上記の具体的な例を示すものであり、この図によれば、デジタル署名され、符号化された後、これが４つに分割され、分割された４つの符号語、ａ、ｂ、ｃ、ｄが後続のｉ番目の上位ブロックにおける検証パケット（ＶＰ）に１つずつ格納されていることがわかる。

このように、デジタル署名を生成し、これを誤り訂正符号により符号化した後、分割して、この分割した符号語を後続の上位ブロックにおける検証パケット（ＶＰ）に１つずつ格納することにより、バッファすべきデータ量を低減できるとともに、バーストエラーに対しても十分な耐性を得ることができる。また、デジタル署名を施すことにより、データの改竄防止を図ることができる。

＜繰り返し符号による復号化および分割の具体例＞
図９は、繰り返し符号による復号化および分割の具体例を示すものである。
この図によれば、ｉ番目の上位ブロックのデジタル署名を「１０１００１１０１１・・・・・１０１０１」としたときに、繰り返し符号による符号化（図９は、２回繰り返しの場合を示す）を行うと、「１０１００１１０１１・・・・・１０１０１」「１０１００１１０１１・・・・・１０１０１」なる符号語が生成される。

次に、この生成された符号語をｕ個に分割し、Ｓｉｇ（ｉ、１）、Ｓｉｇ（ｉ、２）、Ｓｉｇ（ｉ、３）、・・・Ｓｉｇ（ｉ、ｕ−２）、Ｓｉｇ（ｉ、ｕ−１）、Ｓｉｇ（ｉ、ｕ）を得て、これをｉ＋１番目の上位ブロックの検証パケット（ＶＰ）にそれぞれ、１個ずつ格納する。なお、以上の処理は、他の誤り訂正符号においても同様である。

＜デジタル放送用コンテンツ認証システムにおける処理＞
次に、図１０を用いて、デジタル放送用コンテンツ認証システムにおける処理について、説明する。
まず、放送局（デジタル放送用コンテンツ配信装置）が公開鍵・秘密鍵生成部１１において、署名を生成するための公開鍵および秘密鍵を生成する（ステップＳ３０１）。放送局（デジタル放送用コンテンツ配信装置）は、公開鍵・秘密鍵生成部１１において生成した公開鍵と、認証局から発行された公開鍵証明書とを受信端末に送信する（ステップＳ３０２）。

次に、放送局（デジタル放送用コンテンツ配信装置）は、ハッシュ値算出部１４において、配信するデジタル放送用コンテンツに対応したパケットのハッシュ値を算出し、署名生成部１５において、算出したハッシュ値に対する署名を生成するとともに、検証パケット生成部１６において、図５および図８に示す要領で、算出されたハッシュ値および生成された署名を格納する検証パケットを生成する（ステップＳ３０３）。

検証パケットを生成した放送局（デジタル放送用コンテンツ配信装置）は、生成した検証パケットをＴＳパケットの間隙に一定間隔で挿入してデジタル放送用コンテンツの配信パケットを生成し（ステップＳ３０４）、生成した配信パケットを受信端末に配信する（ステップＳ３０５）。

一方、受信端末は、パケット受信部２１において、配信パケットを受信し、ハッシュ値検証部２２において、受信した配信パケット内のデジタル放送用コンテンツに対応したパケットのハッシュ値を算出し、算出したハッシュ値と受信した検証パケット内に格納されたハッシュ値とを照合して検証を行う（ステップＳ３０６）。

また、分割受信した符号化された署名を結合して符号語を得るとともに、誤り訂正符号の復号処理によって署名を復元する（ステップＳ３０７）。さらに、復元した署名を、放送局（デジタル放送用コンテンツ配信装置）から受信した公開鍵により検証し、受信した検証パケットから収集した上位ブロックのｕ個のパケットハッシュ値と照合する（ステップＳ３０８）。

したがって、本実施形態によれば、以上のような処理を行うことにより、なりすまし等による不正な者のコンテンツ配信を防止して、安全な放送サービスを実現することができる。

また、受信端末が上記の機能を有していない場合でも、既存のパケットとは独立に検証パケットを定義して、これらのパケットを既存のパケットに影響を与えないように挿入していることから、仕様の互換性を維持して、従来の地上波デジタル放送を受信することができる。

また、ハッシュ値の算出において、既存パケットの空き状況に応じて、ハッシュ値を算出するパケットの個数を可変できるため、送信帯域のレート内での制御を考慮しつつ、検証パケットを生成することができる。また、複数個の既存パケットをひとまとめにして、１つの検証パケットを生成することから、不必要にデータ容量が増加するのを防止することができる。

さらに、放送配信の特色を考慮して、分割したパケット群について、先行するパケット群のハッシュ値と後続のパケット群のハッシュ値とを順次多重化して、分割したパケット群全体のハッシュ値を算出して格納することにより、パケットロスに対するロス耐性を高めることができる。

また、分割したパケット群に含まれるパケットのうち、任意にサンプリングしたパケットについて、各パケット群のハッシュ値を算出することから、処理負荷を軽減できる。また、分割したパケット群に対応する複数のハッシュ値を所定の冗長度に応じて格納することから、パケットロスに耐性を高めることができる。

さらに、符号化したデジタル署名を任意の個数に分割して、これを１つずつ検証パケットに格納することから、データの改竄防止を図ることができるとともに、バッファ数を低減することができる。また、デジタル署名を誤り訂正符号によって符号化して、さらに、分割することから、バーストエラーに対しても十分な耐性を得ることができる。

なお、デジタル放送用コンテンツ配信装置および受信端末のそれぞれの処理をコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムをデジタル放送用コンテンツ配信装置および受信端末に読み込ませ、実行することによって本発明のデジタル放送用コンテンツ配信装置およびデジタル放送用コンテンツ認証システムを実現することができる。ここでいうコンピュータシステムとは、ＯＳや周辺装置等のハードウェアを含む。

また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷ（Ｗｏｒｌｄ Ｗｉｄｅ Ｗｅｂ）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、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、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システムに伝送されても良い。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、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすで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）であっても良い。

以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。例えば、図４では、一連のＴＳパケットの後に、検証パケットを設ける例について説明したが、これに限らず、検証パケットを一連のＴＳパケットの前方に配置する構成でも良い。この場合、最初の一連のパケットが受信端末に送信されてきた段階で、これらの一連のパケットについて、改竄検知処理を先に実行できる効果が期待できる。また、署名の検証が可能であるため、処理時間を短縮化する効果が期待できる。

また、本実施形態においては、検証パケットにハッシュ値と署名の双方を格納する場合について説明したが、これに限らず、検証パケットにハッシュ値のみを格納するもの、あるいは署名のみを格納するものであっても良い。

なお、本発明により、安全な地上波デジタル放送サービスを実現することができ、例えば、昨今注目を浴びているワンセグ対応の携帯端末における利用目的が拡大するとともに、地域における放送サービスの提供といった付加価値を含んだサービスの提供も期待できる。

従来の地上波デジタル放送における配信パケットの構成と、本実施形態における配信パケットの構成を示す図である。 本実施形態に係る地上波デジタル放送用コンテンツ配信装置の構成を示す図である。 本実施形態に係る受信端末の構成を示す図である。 本実施形態に係る検証パケットの配置およびＴＳパケットからのハッシュ値の導出方法を示す図である。 本実施形態に係るＴＳパケットからのハッシュ値の導出方法を示すフローチャートである。 本実施形態に係る検証パケットにおけるパケットハッシュ値の多重化と署名の分割配置を示す図である。 本実施形態に係る検証パケットにおけるパケットハッシュ値の多重化と署名の分割配置を模式的に示す図である。 本実施形態に係る署名の生成と符号化、格納処理を示すフローチャートである。 本実施形態に係る署名の符号化および分割処理の具体例を示す図である。 本実施形態に係るデジタル放送用コンテンツ認証システムにおける処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１１・・・公開鍵・秘密鍵生成部
１２・・・公開鍵証明書受信部
１３・・・検証情報配信部
１４・・・ハッシュ値算出部
１５・・・署名生成部
１６・・・検証パケット生成部
１７・・・パケット挿入部
１８・・・パケット配信部
２１・・・パケット受信部
２２・・・ハッシュ値検証部
２３・・・署名復元部
２４・・・署名検証部
２５・・・検証情報受信部

Claims (9)

1. デジタル放送用コンテンツを受信端末にパケット配信するデジタル放送用コンテンツ配信装置であって、
   公開鍵と秘密鍵とを生成する鍵生成手段と、
   該鍵生成手段において生成された公開鍵を前記受信端末に送信する公開鍵送信手段と、
   配信するデジタル放送用コンテンツに対応したパケットのハッシュ値を算出するハッシュ値算出手段と、
   該ハッシュ値算出手段において算出されたハッシュ値に対する署名を生成する署名生成手段と、
   前記ハッシュ値算出手段により算出されたハッシュ値または、前記署名生成手段により生成された署名の少なくともいずれか一方を格納する検証パケットを生成する検証パケット生成手段と、
   前記検証パケットを任意の間隔で前記デジタル放送用コンテンツのパケット間に挿入し、配信パケットを生成する配信パケット生成手段と、
   該生成した配信パケットを前記受信端末に送信する配信パケット送信手段と、
   を備えたことを特徴とするデジタル放送用コンテンツ配信装置。
2. 前記ハッシュ値算出手段が、デジタル放送用コンテンツに対応したパケットの配信間隔に応じて、ハッシュ値を算出する該パケットの個数を可変することを特徴とする請求項１に記載のデジタル放送用コンテンツ配信装置。
3. 前記ハッシュ値算出手段が、前記デジタル放送用コンテンツに対応したパケットを任意の数のパケット群に分割し、先行するパケット群のハッシュ値と後続のパケット群のハッシュ値とを順次多重化して、前記任意の数のパケット群全体のハッシュ値を算出するとともに、
   前記検証パケット生成手段が、前記任意の数のパケット群全体のハッシュ値を格納することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のデジタル放送用コンテンツ配信装置。
4. 前記ハッシュ値算出手段が、分割した前記任意の数のパケット群にそれぞれ含まれるパケットのうち、任意にサンプリングしたパケットについて、各パケット群のハッシュ値を算出することを特徴とする請求項３に記載のデジタル放送用コンテンツ配信装置。
5. 前記検証パケット生成手段が、分割した前記任意の数のパケット群に対応する複数のハッシュ値を所定の冗長度に応じて格納することを特徴とする請求項３に記載のデジタル放送用コンテンツ配信装置。
6. 前記署名生成手段が、前記検証パケットに格納されるすべてのハッシュ値結合し、前記鍵生成手段において生成された秘密鍵によりデジタル署名を行うとともに、該デジタル署名を誤り訂正符号によって符号化し、該符号化したデジタル署名を任意の個数に分割するとともに、
   前記検証パケット生成手段が、先行するパケット群についての任意の個数に分割された前記符号化したデジタル署名を１つずつ前記検証パケットに格納することを特徴とする請求項１に記載のデジタル放送用コンテンツ配信装置。
7. 請求項１から請求項６に記載のデジタル放送用コンテンツ配信装置を備えた放送局と、配信されたデジタル放送用コンテンツを受信する受信端末とからなるデジタル放送用コンテンツ認証システムであって、
   前記受信端末が、
   前記公開鍵を受信する公開鍵受信手段と、
   前記配信パケットを受信する配信パケット受信手段と、
   該受信した任意の個数のデジタル放送用コンテンツに対応したパケットのハッシュ値を算出し、該算出したハッシュ値と受信した前記検証パケット内に格納されたハッシュ値とを照合するハッシュ値検証手段と、
   受信した前記検証パケット内に格納され、符号化された署名を結合し、誤り訂正符号の復号を行うことにより、署名を復元させる署名復元手段と、
   該復元した署名を前記公開鍵受信手段において受信した公開鍵により検証し、前記受信した検証パケットから算出されるハッシュ値と照合する署名検証手段と、
   を備えたことを特徴とするデジタル放送用コンテンツ認証システム。
8. デジタル放送用コンテンツをパケット配信する放送局と、配信されたデジタル放送用コンテンツを受信する受信端末とからなるデジタル放送用コンテンツ認証システムにおけるデジタル放送用コンテンツ認証方法であって、
   前記放送局が、
   公開鍵と秘密鍵とを生成する第１のステップと、
   該生成された公開鍵を前記受信端末に送信する第２のステップと、
   配信するデジタル放送用コンテンツに対応したパケットのハッシュ値を算出する第３のステップと、
   該ハッシュ値に対する署名を生成する第４のステップと、
   前記算出されたハッシュ値または、生成された署名の少なくともいずれか一方を格納する検証パケットを生成する第５のステップと、
   前記検証パケットを任意の間隔で前記デジタル放送用コンテンツのパケット間に挿入し、配信パケットを生成する第６のステップと、
   該生成した配信パケットを前記受信端末に送信する第７のステップと、
   前記受信端末が、
   前記公開鍵を受信する第８のステップと、
   前記配信パケットを受信する第９のステップと、
   該受信した任意の個数のデジタル放送用コンテンツに対応したパケットのハッシュ値を算出し、該算出したハッシュ値と受信した前記検証パケット内に格納されたハッシュ値とを照合する第１０のステップと、
   受信した前記検証パケット内に格納され、符号化された署名を結合し、誤り訂正符号の復号を行うことにより、署名を復元させる第１１のステップと、
   該復元した署名を前記受信した公開鍵により検証し、前記受信した検証パケットから算出されるハッシュ値と照合する第１２のステップと、
   を備えたことを特徴とするデジタル放送用コンテンツ認証方法。
9. デジタル放送用コンテンツをパケット配信する放送局と、配信されたデジタル放送用コンテンツを受信する受信端末とからなるデジタル放送用コンテンツ認証システムにおけるデジタル放送用コンテンツの認証をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
   前記放送局が、
   公開鍵と秘密鍵とを生成する第１のステップと、
   該生成された公開鍵を前記受信端末に送信する第２のステップと、
   配信するデジタル放送用コンテンツに対応したパケットのハッシュ値を算出する第３のステップと、
   該ハッシュ値に対する署名を生成する第４のステップと、
   前記算出されたハッシュ値または、生成された署名の少なくともいずれか一方を格納する検証パケットを生成する第５のステップと、
   前記検証パケットを任意の間隔で前記デジタル放送用コンテンツのパケット間に挿入し、配信パケットを生成する第６のステップと、
   該生成した配信パケットを前記受信端末に送信する第７のステップと、
   前記受信端末が、
   前記公開鍵を受信する第８のステップと、
   前記配信パケットを受信する第９のステップと、
   該受信した任意の個数のデジタル放送用コンテンツに対応したパケットのハッシュ値を算出し、該算出したハッシュ値と受信した前記検証パケット内に格納されたハッシュ値とを照合する第１０のステップと、
   受信した前記検証パケット内に格納され、符号化された署名を結合し、誤り訂正符号の復号を行うことにより、署名を復元させる第１１のステップと、
   該復元した署名を前記受信した公開鍵により検証し、前記受信した検証パケットから算出されるハッシュ値と照合する第１２のステップと、
   をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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