JP2008514123A - デジタルコンテンツへの認可されたアクセスを提供するためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

本明細書では、デジタル権利管理（ＤＲＭ）アーキテクチャ用のセキュリティを最大化しながら、帯域幅使用を最小限に抑えるための複数のレベルの鍵管理を含む、ＤＲＭアーキテクチャ用の暗号鍵管理のアプローチを提供する実施形態について説明する。一実施形態では、複数のコンテンツへのアクセスを認可するために、公開鍵／秘密鍵ペア、及び追加の３つのレイヤの対称鍵を含む暗号鍵管理のためのデータ構造が提供される。

Description

本発明は、デジタルコンテンツへの認可されたアクセスを提供するためのシステム及び方法に関する。

ケーブル・セットトップボックス（ＳＴＢ）及び衛星ＳＴＢへ配信される有料のデジタルＴＶ番組には、かねてより、条件付きアクセス及びデジタル権利管理（ＤＲＭ）が備えられている。従来、理解されるとおり、条件付きアクセスとは、特定の伝送又はブロードキャストにおける具体的なコンテンツにかかわらず、そのような伝送又はブロードキャストへのアクセスの制限を指す。サイエンティフィック・アトランタ社（Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ａｔｌａｎｔａ）のＰｏｗｅｒＫＥＹや、モトローラ社（Ｍｏｔｏｒｏｌａ）のＭｅｄｉａＣｉｐｈｅｒは、条件付きアクセス技術の一般的な例である。また、従来、理解されるとおり、ＤＲＭとは、特定のコンテンツの伝送又はブロードキャストのモードにかかわらず、そのようなコンテンツへのアクセスの制限を指す。

現行のＤＲＭシステムの暗号鍵管理の１つの従来のアプローチには、ケーブルＳＴＢ又は衛星ＳＴＢなどの各受信機へ、通常、静的なコンテンツ解読鍵を配信することが含まれる。コンテンツ解読鍵は、その受信機の公開鍵で暗号化され、ケーブルＴＶ（ＣＡＴＶ）又は衛星ＴＶのサービスプロバイダなどのサービスプロバイダによってデジタル署名されている。次いで、受信機は、そのコンテンツ解読鍵を使用して、サービスプロバイダによって提供されるコンテンツを解読し、そのコンテンツにアクセスする。この従来のアプローチでは、単一のコンテンツに関して同じ静的なコンテンツ解読鍵が使用されるため、高価格のコンテンツに対して不充分なレベルのセキュリティしか与えない。このため、サービスプロバイダがそのコンテンツをブロードキャストする場合、そのようなコンテンツに関連付けられたコンテンツ解読鍵を所有する人は誰であれそのコンテンツを見ることが可能であり、その鍵は漏洩して、インターネットなどを通じて不正に配布されている可能性がある。そのようなセキュリティ侵害の範囲は潜在的に無限であり、そのような侵害が発見され、コンテンツが新たなコンテンツ解読鍵で再暗号化されるまでは終息しない。

従来の鍵管理アプローチに関連する別の問題は、そのアプローチが、ブロードキャストシステムをサポートするほど充分にスケール変更されないことである。これは、各ユーザにコンテンツ解読鍵を配信するために用いられる公開鍵暗号が遅過ぎるためであり、事業者が大量の高価なハードウェアに投資することが要求される。このことは、数百万の潜在的なユーザが比較的短い期間内にアクセスを要求するペイパービュー（ＰＰＶ）ブロードキャストにおいて、特に問題である。

したがって、本明細書では、デジタル権利管理（ＤＲＭ）アーキテクチャ用のセキュリティを最大化しながら、帯域幅使用を最小限に抑えるための複数のレベルの鍵管理を含む、ＤＲＭアーキテクチャ用の暗号鍵管理のアプローチを提供する実施形態について説明する。一実施形態では、複数のコンテンツへのアクセスを認可するために、公開鍵／秘密鍵ペア、及び追加の３つのレイヤの対称鍵を含む暗号鍵管理のためのデータ構造が提供される。

図１には、一実施形態によるコンテンツ配信システム１００の高レベルの図を示す。システム１００は、サービスプロバイダ１１０と、無線伝送ネットワーク１２０（衛星伝送ネットワークなど）と、陸線伝送ネットワーク１３０（ランドエリアネットワーク又はケーブルネットワークなど）と、衛星伝送ネットワーク１２０を介してユーザがサービスプロバイダ１１０からコンテンツを受信する複数の受信機１４０ａ〜１４０ｎ及び受信機１５０ａ〜１５０ｎとを含む。本明細書で述べる、ユーザへ提供されるコンテンツには、ストリーミングされるオーディオサービス、ストリーミングされるビデオサービス、ストリーミングされるデータサービス、又はＦＬＵＴＥなどのプロトコルを使用してブロードキャストされるＤＲＭ保護ファイルなど、任意のオーディオ若しくはビデオのデータ又は情報が含まれる。また、本明細書で述べるユーザは、１つ以上の特定のコンテンツへのアクセスを受信するように購入、加入を行う、若しくはそれ以外の形で認可される個人、個人のグループ、会社、企業、又はその他の任意のエンティティである。ユーザの例は、ＣＡＴＶ加入者、衛星ＴＶ加入者、衛星ラジオ加入者、ペイパービュー（ＰＰＶ）イベントのＰＰＶ購入者であるが、以上には限定されない。また、本明細書で述べるＰＰＶイベントは、特定のコンテンツにアクセスが行われるたびにユーザに課金が行われるようなコンテンツである。

本明細書でさらに述べるサービスプロバイダは、１名以上のユーザにコンテンツを配信する個人、個人のグループ、会社、企業、又はその他の任意のエンティティである。サービスプロバイダの例は、ＣＡＴＶ、衛星ＴＶ、衛星ラジオ、及びオンラインの音楽プロバイダ又は音楽会社である。サービスプロバイダは、映画スタジオ、レコード会社、テレビ放送ネットワークなど、１つ以上のコンテンツプロバイダ（図示せず）から、コンテンツを受信する。なお、コンテンツプロバイダは、図１のサービスプロバイダ１１０に関して示すのと同じように、ユーザにコンテンツを直接的に提供するサービスプロバイダとして運営されることも可能である。また、本明細書で述べる受信機は、サービスプロバイダ（又はコンテンツプロバイダ）によって提供される、ユーザがアクセスの認可を有するコンテンツに、ユーザがアクセスするために用いられるデバイスである。受信機の例は、ＣＡＴＶ ＳＴＢ及び衛星ＴＶ ＳＴＢ、並びに衛星ラジオ受信機である。なお、受信機は独立型ユニットとして、又は組み込み型の衛星受信機若しくはＣＡＴＶ受信機を備えたテレビなど、コンテンツ鑑賞デバイスの統合部分として動作可能である。

図２には、複数のユーザにコンテンツの条件付きアクセス及びＤＲＭを提供することが可能なＤＲＭアーキテクチャに関する鍵管理階層２００を示す。このＤＲＭ構造は、帯域幅使用を最小限に抑えながら、高価なハードウェアアクセラレータを追加することなく、ユーザを収容するようにスケール変更可能である。鍵管理階層２００は、各受信機から利用可能なリターンパスの存在しない単方向ＩＰマルチキャスト環境において動作可能である。しかしながら、１つ以上の受信機がＩＰを通じてサービスプロバイダにアップストリームメッセージを送信する能力を有する双方向ＩＰマルチキャスト環境における動作に対しても鍵管理階層２００が最適化される、代替の実施形態も企図される。

図２を参照すると、各受信機はユニークな公開鍵／秘密鍵ペアを所有し、その鍵ペアのデバイス秘密鍵２１０が示され、証明機関（ＣＡ）によって発行されているＸ．５０９など対応するデジタル証明書１１５によって、公開鍵／秘密鍵ペアによる公開鍵がその特定の受信機に属することが確認される。双方向ＩＰマルチキャスト環境では、受信機は、サービスプロバイダへのユーザの登録中に、その受信機のデジタル証明書１１５をサービスプロバイダへ送信する。単方向ＩＰマルチキャスト環境では、登録中に受信機に受信機のデジタル証明書を送信させるのではなく、各ＣＡが、オンラインディレクトリ又はサービスプロバイダがアクセス可能な任意のロケーションにおいて、受信機に関するＸ．５０９証明書を発行する。それらのデジタル証明書は公開情報しか含まないため、このディレクトリにアクセスするのに特別なセキュリティは要求されない。

各受信機に関するユニークな公開鍵／秘密鍵ペアは、任意の公開鍵アルゴリズムから作成される。利用可能な公開鍵アルゴリズムの例には、リベスト−シャミア−エーデルマン（ＲＳＡ；Ｒｉｖｅｓｔ−Ｓｈａｍｉｒ−Ａｄｌｅｒｍａｎ）、エルガマル（Ｅｌ−Ｇａｍａｌ）とデジタル署名アルゴリズム（ＤＳＡ）との組合せ、及び楕円曲線が含まれるが、以上には限定されない。楕円曲線の暗号性能は鍵のサイズとともに直線的に向上するため、一実施形態では楕円曲線が使用される。即ち、楕円曲線は比較的小さなサイズの鍵を用い、比較的少ない複雑さにて、充分なレベルのセキュリティを与えることが可能である。

図１に示すように、鍵管理階層２００における最上レベルの鍵は上述の公開鍵／秘密鍵ペアであり、デバイス秘密鍵２１０によって表される。セキュリティ上の理由により、対称鍵演算ではなく、この非対称鍵演算が選択されている。例えば、対称鍵のオンライングローバルデータベースを有することには途方もないセキュリティ問題が生じ、極度のセキュリティ対策が必要とされるのに対し、デジタル証明書のオンラインデータベースを作成することには、わずかなセキュリティ上の懸念しか存在しない（しばしばデジタル証明書は公開情報として扱われるが、資格（ｅｎｔｉｔｌｅｍｅｎｔ）など、ユーザデータベース中の他の情報は、未認可のアクセスからセキュリティ保護されたままである必要がある）。さらに、公開鍵システムでは、関連付けられたデジタル証明書を失効させ、無効とするための標準化された方法が提供される。

鍵管理階層２００における次のレベルは、デバイスユニット鍵２２０である。デバイス秘密鍵２１０の場合と同様に、デバイスユニット鍵２２０は、各受信機に対しユニークである。しかしながら、デバイス秘密鍵２１０が非対称であるのに対し、デバイスユニット鍵２２０は対称である。一実施形態では、デバイスユニット鍵２２０は、各受信機に関して複数の異なるユニット鍵を含んでおり、暗号化用の１つ以上の鍵と、メッセージ認証用の１つの鍵とを有する。このため、デバイスユニット鍵２２０は、鍵管理階層２００における全ての対称鍵レベルに適用可能な、複数の対称暗号アルゴリズムを含む。例えば、デバイスユニット鍵２２０は、暗号化に用いられる１２８ビットの次世代暗号標準（ＡＥＳ；Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ）鍵と、メッセージ認証に用いられる１６０ビットのＨＭＡＣ ＳＨＡ−１（特定のハッシュ関数、ＳＨＡ−１を用いる鍵ハッシュ化メッセージ認証コード）鍵とを含む。ユーザがコンテンツサービス用のサービスプロバイダに登録している最中に、このサービスプロバイダは、デバイスユニット鍵２２０や、デバイス資格及び他の構成データを、ユーザの受信機へ配信する。デバイスユニット鍵２２０は、配信に先立って、公開鍵／秘密鍵ペアからの公開鍵で暗号化されており、受信機によって受信されると、公開鍵／秘密鍵ペアからのデバイス秘密鍵２１０によって解読される。

各受信機に関するユニークなデバイスユニット鍵２２０は、帯域幅使用を低減し、コンテンツセキュリティに関するスケーラビリティを向上させるように働く。例えば、購入されたペイパービュー（ＰＰＶ）イベントとともに、そのＰＰＶイベントを要求する各受信機へ、ユニークな番組鍵及びアクセス規則が配信される。このため、このユニークな番組鍵及びアクセス規則は要求側の各受信機のユニークなデバイスユニット鍵２２０で暗号化されている。さもなければ、各番組鍵は公開鍵暗号で暗号化され、デジタル署名される必要があるため、そのような各受信機及びそのような各受信機において要求された各ＰＰＶコンテンツに関して、この処理が反復される。そのように公開鍵暗号を多用するには、サービスプロバイダと要求側の受信機との間に高い帯域幅使用が必要となり、同じＰＰＶイベントに関して認可され得る受信機の数を、潜在的に、極度に制限するため、スケーラビリティの諸問題が生じる。一実施形態では、全ての加入する受信機に関するデバイスユニット鍵は、所定の周期で、例えば、年に１回、更新され、それらの鍵の漏洩の可能性が最小限に抑えられる。

鍵管理階層２００におけるデバイスユニット鍵２２０の次に下のレベルは、各受信機に関する１つ以上のサービス鍵２３０である。一実施形態では、サービス鍵はＰＰＶイベントではなく、加入サービスのために利用される。各サービス鍵２３０は、ユニットとして購入される単一の加入サービスを、そのような加入サービスのコンテンツを暗号化することによって保護する。本明細書で述べる加入サービスは、ＰＰＶイベント以外のコンテンツに関する任意の加入である。単一の加入サービスの例には、単一の物理的な番組チャネル、番組チャネルの一部、又はユニットとして全てが購入されている番組チャネルの集合が含まれるが、以上には限定されない。後段でさらに説明するとおり、各受信機は、１つ以上のサービス鍵のセットを含む資格管理メッセージ（ＥＭＭ）を定期的に受信する。ＥＭＭは受信機のユニークなデバイスユニット鍵２２０によって暗号化され、認証される。各ＥＭＭが単一のサービス鍵や複数のサービス鍵を含む、様々な実施形態が企図される。

鍵管理階層２００における全ての対称鍵の場合と同様に、各サービス鍵２３０は複数の鍵を含んでおり、暗号化用の１つ以上の鍵（ＡＥＳ）と、メッセージ認証用の１つの鍵（例えば、ＨＭＡＣ ＳＨＡ−１）とを有する。一実施形態では、ユーザが加入サービスを打ち切ったとき、サービス鍵が更新されると、打ち切られたサービスへのユーザのアクセスが暗号によって終了されるように、各受信に関するサービス鍵は所定の周期で（例えば、料金請求期間ごとに１回）更新される。

鍵管理階層２００におけるサービス鍵２３０の次に下のレベルは、番組鍵１４０である。番組鍵１４０は、サービスプロバイダによって提供される各ＰＰＶイベントに関して作成され、そのようなイベントが加入サービスを介して提供される場合にも作成される。一実施形態では、各番組鍵１４０はユニークなデバイスユニット鍵２２０で暗号化され、デバイスユニット鍵２２０に関連付けられた加入する受信機へ、１つ以上のアクセス規則とともに配信される。アクセス規則の例には、地理的規制（例えば、ブラックアウト）、コンテンツ格付け（受信機によって、入力されたペアレンタルレーティング上限と比較される）及びコピー制限情報（一般的な場合では、コピー制限情報には、デジタルビデオレコーダ（ＤＶＲ）としても知られるパーソナルビデオレコーダ（ＰＶＲ）上にコンテンツが永続的に記憶され、ユーザの所有する他のデバイスによって共有されることを可能にするが、有効期限などの規制リストを伴う完全なＤＲＭ規則のセットが含まれる。非永続的なコンテンツに関して、この情報は、コピーガード管理システム−デジタル（Ｃｏｐｙ Ｇｕａｒｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ−Ｄｉｇｉｔａｌ）即ちＣＧＭＳ−Ｄ、及びコピーガード管理システム−アナログ（Ｃｏｐｙ Ｇｕａｒｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ−Ａｎａｌｏｇ）即ちＣＧＭＳ−Ａなど、デジタル出力及びアナログ出力に関するコピー制限ビットを中継することが所望される場合がある）が含まれる。加入サービスを介してのみ提供されるイベントに関して、記録デバイスが個別の番組イベントをアクセス規則及び番組鍵１４０（記録することが認可されていない同じ加入サービスからの他の暗号化されたコンテンツにアクセスするために用いら得るサービス鍵２３０ではなく）と共に保存することが可能であるように、番組毎にユニークな番組鍵１４０と共にアクセス規則を送信することが望ましいことに変わりない。また、番組鍵を使用してアクセス規則を認証することにより、リプレイ保護ツールが提供される。即ち、古い番組イベントからのアクセス規則のリプレイを行って、それらのアクセス規則を現在のイベントに関するアクセス規則として通用させることは不可能である。鍵管理階層２２０は、柔軟性があり重なり合う加入サービスの定義をサポートするので、複数のサービス鍵２３０の下で同じ番組鍵１４０を配布することが可能である。

鍵管理階層２００における番組鍵１４０の次に下のレベルは、コンテンツ解読鍵１５０である。一実施形態では、実際には、番組鍵１４０は加入されているコンテンツを直接的に解読するのには使用されない。代わりに、各コンテンツＩＰパケットヘッダは、所定の長さ（例えば、４バイト）のランダムな値を含む。そのような値を、以降、「コンテンツ鍵ＩＤ」又は「ＣＫＩＤ」と呼ぶ。番組鍵１４０とＣＫＩＤとの組合せは、ＨＭＡＣ ＳＨＡ−１などの単方向ハッシュ関数へ入力されて、コンテンツ解読鍵１５０が生成される。このため、コンテンツ解読鍵は、番組イベントの実際のコンテンツＩＰパケットを解読するために用いられ、ＣＫＩＤの変更に基づき、比較的頻繁に、例えば、数秒ごとに１回、変化する。後段でさらに説明するように、コンテンツ解読鍵は資格制御メッセージ（ＥＣＭ）において制御語として働く。

番組鍵１４０及びＣＫＩＤから非明示的に各コンテンツ解読鍵１５０を導出することによって、鍵管理階層２００は、コンテンツ解読鍵１５０が、より頻繁に、ＥＣＭ更新レートとは無関係に変化することを可能とする。同じ目的に番組鍵１４０を用いる代わりにコンテンツ解読鍵１５０を備えることの動機は、鍵が非常に頻繁に変更されるような追加の鍵レベルを備えることである。この頻繁な変更により、鍵管理用の安価なセキュリティチップを使用するが、例えば、処理能力が不充分であることや、コンテンツパケットの配信速度に追いつけないことのためにコンテンツ解読をサポートしないＤＲＭシステムにおいて、さらなるセキュリティが実現される。

鍵管理階層２００における様々な鍵の名前は、本開示における様々な実施形態を説明する際に、それらの鍵を単に互いに区別するために使用されていることが理解される。したがって、本開示の範囲から逸脱することなく、それらの鍵に他の名前を与えることも可能である。例えば、デバイス秘密鍵１１０、デバイスユニット鍵１２０、サービス鍵１３０などを、第１の鍵、第２の鍵、第３の鍵などと命名することも可能である。

一実施形態では、鍵管理階層２００は、受信機への挿入用のスマートカード上にセキュリティで保護された形に符号化されたコンピュータ可読データ構造として実装される。受信機に可能な処理限界のため、スマートカードは、同じレベルの物理的なセキュリティを備えていない受信機における汎用ホストプロセッサ又はビデオプロセッサにコンテンツ解読鍵１５０を提供する必要がある。その場合にも、上述のようにコンテンツ解読鍵１５０が頻繁に変更されるため、コンテンツ解読鍵１５０の盗用は最小限に抑えられる。この頻繁な変更により、コンテンツ解読鍵１５０の盗用は、高速で数千のコンテンツ解読鍵をリアルタイムで破り、再配布することを余儀なくされ、そのような攻撃は、より現実的ではなくなり、より容易に検出可能となる。コンテンツ解読鍵の変更レートが増加するにつれ、そのようなコンテンツ解読鍵の盗用は、ますます現実的でなくなる。

別の実施形態では、鍵管理階層２００に関するそのようなコンピュータ可読データ構造は、受信機においてセキュリティで保護される、又は受信機がセキュリティで保護された形でアクセス可能なコンピュータ可読媒体（ＣＲＭ）上に符号化される。ＣＲＭの実施形態には、受信機内のプロセッサにコンピュータ可読命令を提供することの可能な電気、光、磁気、又はその他の記憶デバイス若しくは伝送デバイスが含まれるが、以上には限定されない。適切なＣＲＭの他の例には、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、磁気ディスク、メモリチップ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＡＳＩＣ、構成されたプロセッサ、任意の光学媒体、任意の磁気テープ、若しくは他の任意の磁気媒体、又はプロセッサが命令を読み取ることの可能な他の任意の媒体が含まれるが、以上には限定されない。

図３には、一実施形態による、図１に示す受信機１４０ａ〜ｎ及び受信機１５０ａ〜ｎのうちの任意の１つを表す受信機３００の高レベルの構成を示す。受信機３００は、ホストプロセッサ３１０と、ＣＲＭ３２０などのメモリと、オプションのスマートカードモジュール３３０と、セキュリティで保護されたハードウェアモジュール３５０とを含む。ホストプロセッサ３１０は、受信機の機能の大多数を担う構成要素であり、そのような機能を実行するために、実行環境命令を求めてメモリ３２０にアクセスする。しかしながら、上述のように、ホストプロセッサはセキュリティで保護されたデバイスではなく、不正操作を受けやすい。したがって、ホストプロセッサ３１０は、通常、コンテンツ解読鍵やＣＫＩＤなどの寿命の短い鍵しか扱わない（ハッカーは主に、デバイス秘密鍵、デバイスユニット鍵及びサービス鍵など、寿命の長い構成要素に関心を有する）。オプションのスマートカードモジュール３３０が、スマートカードを受けるために用いられる。スマートカード上には、上述の一実施形態において説明したとおり、ホストプロセッサ３１０によって実行されるように鍵管理階層２００に関するコンピュータ可読データ構造が符号化されている。これに代えて、スマートカード内の一部又は全部のデータは、ホストプロセッサ３１０による実行のためにメモリ３２０の中にダウンロードされる。

セキュリティで保護されたハードウェアモジュール３５０は、セキュリティプロセッサ３５１と、セキュアコード３５３と、ＣＲＭ３６０などのメモリとを含む。一実施形態では、セキュリティで保護されたハードウェアモジュール３５０は、不正操作を受けにくいシリコンマイクロチップなど、セキュリティで保護されたシリコンハードウェアデバイスである。メモリ３５５は、チャネル鍵データ１２４をセキュリティで保護された形で記憶する。セキュリティプロセッサ３５１は、上述のように、コンテンツ解読鍵を生成するために用いられる単方向関数（ＯＷＦ）３５５（例えば、ＨＭＡＣ ＳＨＡ−１ハッシュ関数）の実行など、セキュリティで保護されたハードウェアモジュール３５０に関する処理機能を扱う、セキュリティで保護されたプロセッサである。セキュアコード３５３は、セキュリティで保護されたハードウェアモジュール３５０の一部であり、セキュリティプロセッサによって実行される様々なソフトウェアコード及びアプリケーションを含む。なお、１つのセキュアコード３５３はＯＷＦ３５５を含む。上述のように、鍵管理階層２００は、セキュリティで保護されたハードウェアモジュール３５０内のメモリ３６０などのＣＲＭ上に実装されるコンピュータ可読データ構造として、実装され得る。これにより、セキュリティで保護されたハードウェアモジュール３５０内部の様々な暗号化鍵／解読鍵のセキュリティが保証される。代替の一実施形態では、公開鍵／秘密鍵ペア、及び関連するデジタル証明書はスマートカード上に記憶され、デバイスユニット鍵、サービス鍵、番組鍵、及びコンテンツ解読鍵など、より低いレベルの鍵が導出され、メモリ３６０の中へ記憶される。

次に、複数のユーザに条件付きアクセス、及びコンテンツのＤＲＭを提供する鍵管理階層２００を実装するための処理を、図４を参照し、図３をさらに参照して説明する。４１０にて開始すると、有料デジタルＴＶ番組などのコンテンツのサービスプロバイダは、ユーザからコンテンツ要求を受信する。次いで、サービスプロバイダは通常のように、例えば、ユーザによって提供される名前及び連絡先情報など、ユーザのアイデンティティを確かめることによって、ユーザを登録する。

４２０にて、一実施形態では、登録の一環として、ユーザはサービスプロバイダから受信機を獲得する。この受信機は、ユーザとサービスプロバイダとの間で登録が行われる前に、例えば、製造設備において予めインストールされたユニークな公開鍵／秘密鍵ペア、及びデジタル証明書を備える。この実施形態では、公開鍵／秘密鍵ペア、及び対応するデジタル証明書１１５は、受信機内に実装され、上述のように、受信機による読み取りのためにアクセス可能なスマートカード（スマートカードモジュール３３０への挿入用）又はＣＲＭ（メモリ３６０など）の中でセキュリティで保護される。別の実施形態では、サービスプロバイダは、記憶されている情報へのアクセスがユーザの受信機に与えられるように、公開鍵／秘密鍵ペア、及びデジタル証明書が記憶されているスマートカード又はＣＲＭのユーザへ、物理的な配布を行う。さらに別の実施形態では、サービスプロバイダは、陸線データネットワーク（インターネットなど）、無線データネットワーク（セルラーネットワークなど）、又は陸線データネットワークと無線データネットワークとの組合せを介して、ユーザの受信機の中に（例えば、メモリ３６０の中に）遠隔的にインストールすることによって、公開鍵／秘密鍵ペア及びデジタル証明書を提供する。

したがって、以下にさらに説明するように、図２に示す提供処理に先立って、ユーザの受信機には公開鍵／秘密鍵ペア及びデジタル証明書が備えられる。
４３０にて、やはり登録の一環として、サービスプロバイダはユーザの受信機に関するユニークなデバイスユニット鍵２２０（図２）、また随意では、デバイス構成データや、特定のコンテンツアクセスサービスを指定しない一般的な資格をユーザに提供する（例えば、メモリ３２０又はメモリ３６０に記憶）。上述のように、デバイスユニット鍵２２０は公開鍵で暗号化されて配信され、受信機のユニークな公開鍵／秘密鍵ペアの対応する秘密鍵によって受信機内部で解読される（メモリ３６０に記憶）。

４４０にて、任意のコンテンツアクセスサービスをユーザに提供するため、最初に、サービスプロバイダは資格管理メッセージ（ＥＭＭ）をユーザの受信機へ伝送し、コンテンツアクセスサービスに対するユーザの資格を指定する。ＥＭＭは、陸線接続（例えば、ＣＡＴＶ番組の場合）又は無線接続（例えば、衛星ＴＶ番組又は衛星ラジオ番組の場合）によって受信機に伝送される。ＥＭＭは、受信機に対しユニークなデバイスユニット鍵２２０によって暗号化されるとともに認証され、受信機に関するサービス資格（例えば、メモリ３２０に記憶）と、１つ以上のサービス鍵２３０（例えば、メモリ３６０に記憶）とを含む。上述のように、サービス鍵２３０及びデバイスユニット鍵１２０は時間を通じて変化するため、各ＥＭＭは、ラベルの役割をする鍵識別子も含む。一実施形態では、特定の受信機に向けられた全てのＥＭＭは、そのような受信機に伝送するために、さらに単一のＩＰマルチキャストアドレスへマッピングされている。マッピングされているＩＰマルチキャストアドレスは、コンテンツ及び他のタイプの鍵管理メッセージを送信するために利用される他のＩＰマルチキャストとは別個である。各ＥＭＭは、以下を含むヘッダを有する。即ち、ａ）メッセージがＥＭＭであることを示すメッセージタイプ、ｂ）ＥＭＭが向けられた受信機を識別するデバイスＩＤ（例えば、５バイト以上）、ｃ）ＥＭＭを暗号化するために用いられるデバイスユニット鍵２２０の識別子（例えば、４バイト）、この識別子はデバイスユニット鍵２２０の変更毎に１だけ増分される、及びｄ）メッセージの完全性を確認するメッセージ認証コード（ＭＡＣ）である。ＭＡＣは、帯域幅を保持するように１２バイトに打ち切られたＨＭＡＣ ＳＨＡ−１などの対称鍵である。

４５０にて、サービスプロバイダは次にユーザの受信機に資格制御メッセージ（ＥＣＭ）を伝送して、認可されたコンテンツを解読するための鍵を指定する。したがって、ＥＣＭはサービス鍵２３０（加入サービス用）又はデバイスユニット鍵２２０（ＰＰＶイベント用）の下で暗号化された、番組鍵１４０及びアクセス規則を運ぶメッセージである。サービス鍵２３０で暗号化され、アクセス規則及びユニークな番組鍵１４０を運ぶ新たなＥＣＭは、加入サービスに含まれる各番組イベントがＰＰＶイベントとしても利用可能であるか否かにかかわらず、そのような番組イベントに関してブロードキャストされる。

一実施形態では、ＥＣＭは、幾つかの異なる配信／暗号化モードを有する。第１のモードでは、ＥＣＭは、加入サービスに関して配信されるとき、サービス鍵２３０によって暗号化され、認証されて、ブロードキャスト又はＩＰマルチキャストを通じて送出される。このため、そのような加入サービスに関して認可されている全てのユーザは、そのＥＣＭを受信し、解読することが可能である。第２のモードでは、ＥＣＭは、ＰＰＶイベントに関して配信されるとき、デバイスユニット鍵２２０によって暗号化され、認証される。そのようなＰＰＶイベントが加入サービスにおいても利用可能であるときにも、ＰＰＶイベントが向けられる受信機は、そのような加入サービスに関する対応するサービス鍵２３０を受信することを認可されていないため、依然としてＥＣＭはデバイスユニット鍵２２０によって暗号化され、認証される。このため、鍵管理階層２００は、ユーザが、オンデマンドによる「バイ・スルー・ブラックアウト（ｂｕｙ−ｔｈｒｏｕｇｈ ｂｌａｃｋｏｕｔｓ）」など、単一のイベントに関するさらなる権利を購入する能力もサポートする。

４６０にて、サービスプロバイダは次に対称鍵で暗号化されている個別のデータパケット中のコンテンツを伝送する。一実施形態では、コンテンツはＣＢＣモードで１２８ビットのＡＥＳによって暗号化される。コンテンツの暗号化は、レイヤ３暗号化に関してＩＰセキュリティ（ＩＰｓｅｃ）が使用されるのとは異なり、好適には、サービスプロバイダのシステムのアプリケーションレイヤにおいて適用される。これにより、ＩＰｓｅｃヘッダによる場合に課される帯域幅オーバヘッドは低減され、基礎のオペレーティングシステムに対するコンテンツセキュリティシステムの依拠も軽減される。各々の暗号化された個別のコンテンツパケットは、少なくとも次の情報を有するアプリケーションレイヤヘッダを含む。即ち、上述のＣＫＩＤ、ＣＢＣ暗号化モードに必要な初期化ベクトル（ＩＶ）及び番組イベントＩＤ（又は番組鍵１４０に関する他の何らかのタイプの識別子）である。通常、ＡＥＳに関するＩＶは１６バイトであるが、帯域幅を節約するため、４バイトなど、より少ないバイト数から単方向ハッシュ関数（例えば、ＳＨＡ−１）を介してＩＶを導出することも可能である。番組イベントＩＤは、対応する番組鍵１４０及び資格を指し示す。上述のように、コンテンツ解読鍵１５０を導出するために、番組鍵１４０はＣＫＩＤと組み合わされる。

１つのサービス鍵２３０から次のサービス鍵（例えば、異なる有効期限を有する同じサービス）へとシームレスに移行させるため、ＥＭＭは現在のサービス鍵と次のサービス鍵との両方を含むように動作可能である。次のサービス鍵への切り替えが予定されているとき、次のサービス鍵が用いられるより前の何らかの所定の時点で、現在のサービス鍵及び次のサービス鍵の両方によってＥＭＭが反復される。現在のサービス鍵及び次のサービス鍵の両方は、対応する鍵ＩＤとともに存在する。切り替えが行われると、現在のサービス鍵は失効し、次のサービス鍵が有効となる。続く次のサービス鍵は、所望されるまで含められる必要はない。

デバイスユニット鍵１２０に関して予定される鍵変更にも、同じ方式が適用される。しかしながら、この方式は番組鍵１４０には適用されない。現在の鍵又は次の鍵の概念の代わりに、番組鍵１４０は単に特定のＰＰＶイベントＩＤに対応し、受信機は失効していない全てのＰＰＶイベントに関する、受信した全ての番組鍵のリストを保持する。

ＩＰマルチキャストトランスポートは信頼できるとは考えられず、リターンパスの保証は全く存在しないため、ＥＭＭ及びＥＣＭは定期的に受信機へ再伝送される。メッセージ帯域幅利用を最小限に抑えることが所望されるため、ＭＩＫＥＹ（ＩＥＴＦ ＲＦＣ ３８３０）などの単純なバイナリ符号化方法を用いて、ＥＭＭ及びＥＣＭが効率的にフォーマットされる。

さらなる実施形態では、ＥＭＭは、複数のデバイスにコンテンツが共有されるパーソナルドメインをアドレス指定するため、ドメインＩＤ、ドメイン鍵、及びドメイン規制（例えば、デバイス数に対する制限）などの情報を提供する、さらなる資格を含む。パーソナルドメインを通じるコンテンツセキュリティを提供する鍵管理プロトコルは、通常、双方向のポイントツーポイントオーバＩＰ（ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ｐｏｉｎｔ ｔｗｏ−ｗａｙ ｏｖｅｒ ＩＰ）である。このため、そのようなプロトコルは、最初のコンテンツ配信を保護するのと同じ鍵管理階層２００を使用する必要はない。

加入サービスであってもＰＰＶイベントであっても、別個のコンテンツサービスに対応する各ＥＣＭストリームは、対応するＩＰコンテンツアドレスとも別の、別個のＩＰマルチキャストアドレスに対しマッピングされる。これにより、受信機のＩＰレイヤにおいて、ＥＣＭパケットのフィルタリング及びコンテンツパケットからの分離が効率的に実行され、迅速なチャネル獲得をサポートすることが可能となる。暗号化された番組鍵１４０を運ぶＥＣＭは、上述と同じようにフォーマットされる。即ち、各番組鍵１４０は単に特定のＰＰＶイベントＩＤに対応し、受信機は、失効していない番組イベントに関連する、受信した全ての番組鍵のリストを保持する。

一実施形態では、さらなる拡張として、多くのサービスに関するＥＣＭが、単一のバックグラウンド低速マルチキャストＩＰストリームにより伝送可能である。チャネル獲得時間をさらに短縮するように、デバイスメモリの許容する限り、ＥＣＭが予め獲得され、記憶される。

ＥＭＭ及びＥＣＭの生成及びトランスポートに伴う様々なネットワークサーバ間の通信を行うために用いられるサービスプロバイダのＩＰネットワークのセキュリティに関しては、何ら想定されていないため、そのようなメッセージは、そのようなＩＰネットワーク内で未認可の記録又はキャプチャの対象となり得る。次いで、特に、ユーザの受信機のサービス鍵２３０及びデバイスユニット鍵２２０が頻繁に変更されない場合（例えば、サービス鍵２３０に関して月に１回、デバイスユニット鍵２２０に関して年に１回）、以前に伝送されキャプチャされたＥＭＭが、ユーザに相当なサービス拒否問題を生じさせるように使用され得る。以前にキャプチャされたＥＭＭが、後にＥＭＭの伝送用に使用されるＩＰマルチキャストストリームなどのＩＰブロードキャストストリームに再挿入されるとき、受信機は、続く鍵管理メッセージを受信して解読に成功する受信機の能力を使用不能とする、古い、陳腐化したデバイスユニット鍵２２０又はサービス鍵２３０で再初期化される。このため、一実施形態では、デバイスユニット鍵２２０に関する鍵識別子を順次増大させること、及びＭＡＣを使用してメッセージの完全性をもたらすことによって、ＥＭＭメッセージに関するリプレイ保護が提供される。例えば、特定のＥＭＭが前回に受信されたＥＭＭより小さい鍵識別子を含むことを受信機が検出した場合、そのようなＥＭＭはリプレイ攻撃であり得るとして破棄され、無視される。ＥＭＭの正当な送信側は、同じデバイスユニット鍵２２０の下で暗号化される鍵識別子を減分することはない。

上述のように、デバイスユニット鍵２２０及びサービス鍵２３０は、頻繁には変更されない。このため、数千年間は４バイトの鍵識別子が一巡して０になることはなく、鍵識別子が一巡して０になったときに起きることを心配する理由はない。しかしながら、鍵識別子が何らかの理由でＦＦＦＦに設定されるときの偶然のエラーを回避するため、幾らかの妥当な量（例えば、１００）を超えて以前の値からジャンプしていない新たな鍵識別子を確認するよう、受信機をプログラミングすることが可能である。

一実施形態では、サービスプロバイダは、記憶・転送ＰＰＶ（ｓｔｏｒｅ ａｎｄ ｆｏｒｗａｒｄ ＰＰＶ）又はインパルスＰＰＶ（ＩＰＰＶ）と呼ばれるコンテンツ購入モデルをユーザに提供することによって、スケーラビリティが増大するように鍵管理階層２００を活用することが可能である。ＩＰＰＶでは、参加する全ての受信機は、そのＩＰＰＶサービス上の任意のコンテンツが購入される前であっても、番組鍵によって信頼されており、充分に物理的にセキュリティで保護されている。次いで、各受信機は、ユーザが実際に見ることを選択するのはいずれのＩＰＰＶ番組であるかをローカルで受信機に記録し、それらの購入をサービスプロバイダの課金システムへ定期的に報告する仕事を課せられる。これに応じて、課金システムはユーザに料金請求を行う。このＩＰＰＶモデルは、リターンパスを有する受信機にも適用可能である。

このため、鍵管理階層２００を用いると、全てのユーザが自由にＩＰＰＶサービスに加入することが可能となることによって、ＩＰＰＶが容易に実現される。同時に、ＩＰＰＶサービス上で行われる番組イベント又は番組サービスのあらゆるローカルの購入は、受信機内部に記録され、次いで、累積的な購入のセットがサービスプロバイダへ報告される。当然のことながら、各受信機とサービスプロバイダのホストシステムとの間で、過去の所定の期間内、例えば、直近の課金期間内に行われたＩＰＰＶ購入のリストに関して、ホストシステムが各受信機に問い合せを行うように、セキュリティで保護された双方向のポイントツーポイントプロトコルが所望される。また、受信機が、購入の完全なリストをサービスプロバイダへ報告するまで、行われ得るＩＰＰＶ購入の数又は「現金消費」総額に制限を課すよう、受信機をプログラムコーディングすることも可能である。リターンパス能力を必ずしも有しない受信機向けにＩＰＰＶサービスをサポートするために、それらの受信機に関連するユーザらが、キオスクからクレジットを事前購入することが可能である。クレジットが使用されると、ユーザは、キオスクに戻り、購入を報告し、さらなるクレジットを購入することが可能である。

別の実施形態では、番組アクセス規則が、「限られた期間にわたって、コンテンツがＰＶＲ上に記録され、ローカルで使用されてよい」など、セキュリティで保護された、又は認証された時間サービス規制を含むことが許される場合、一時的に記憶されたコンテンツがセキュリティ面では期限切れとなるように、受信機がそのときの送信元をセキュリティで保護することが可能である。この方式を実現するために、ＰＶＲ又はＤＶＲなど、コンテンツ番組を永続的に記憶する能力を有する受信機の特定のＩＰマルチキャストアドレスに、時間メッセージ又は時間パケットが反復的に送信される。各時間メッセージは、ＵＴＣ時間における所定の長さ（例えば、４バイト）のタイムスタンプと、シーケンス番号と、ＲＳＡ又はＥＣＤＳＡなどのデジタル署名とを含む。

次いで、各時間メッセージを検証するため、現在のシーケンス番号とタイムサーバの証明書チェーンとの両方が受信機へ供給される（例えば、ＥＭＭメッセージにより）。ある時間メッセージ中のシーケンス番号は、以前の時間メッセージのシーケンス番号以上である必要がある。シーケンス番号が同じ場合、新しい方のタイムスタンプは、最後に受信したタイムスタンプ以上である必要がある。このため、所望によって又は必要に応じて、このシーケンス番号は逆戻りの時間調整を行うように動作可能である。タイムスタンプが厳密に増分する限り、このシーケンス番号を変更する必要はない。

相当数の受信機がリターンパスへのアクセスを有する場合、スケーラビリティ及びコンテンツ獲得時間のさらなる向上が得られる。各受信機の双方向能力がサービスプロバイダに認識されている限り、定期的に反復するＥＭＭ及びユニットアドレス指定されたＥＣＭのストリームは、それらの双方向受信機へアドレス指定されたメッセージを含む必要はない。双方向能力を有する受信機は、ＥＭＭ又はユニットアドレス指定されたＥＣＭを要求するアップストリームメッセージを送信し、応答の戻りを待機するように動作可能である。信頼不可能なトランスポートのために応答が戻らない場合、受信機は所定のタイムアウト期間後に再試行するように動作可能である。サービスプロバイダは、双方向受信機からの明示的な要求を認識しない限り、そのデバイスに特定的に暗号化されたメッセージをマルチキャストする必要はない。

一実施形態によるコンテンツ配信システム１００を示す高レベルの図。 一実施形態によるＤＲＭアーキテクチャに関する鍵管理階層２００を示す図。 一実施形態による受信機に関する高レベルの構成を示す図。 一実施形態による図１に示す鍵管理階層を実施するための処理の流れを示す図。

Claims (16)

1. コンピュータ可読媒体上に符号化されており、デバイスの受信するコンテンツへのアクセスを認可するためのコンピュータ可読データ構造であって、
   コンピュータ可読媒体上に符号化されている第１のレコードと、第１のレコードはデバイスが公開鍵解読を行うために用いる公開鍵、秘密鍵及び関連するデジタル証明書を含むことと、
   コンピュータ可読媒体上に符号化されている第２のレコードと、第２のレコードは公開鍵によって暗号化され秘密鍵によって解読される対称鍵であるデバイスユニット鍵を含むことと、デバイスユニット鍵はデバイスに対しユニークであることと、
   コンピュータ可読媒体上に符号化されている第３のレコードと、第３のレコードはデバイスユニット鍵によって暗号化され認証される対称鍵である１つ以上のサービス鍵を含むことと、
   コンピュータ可読媒体上に符号化されている第４のレコードと、第４のレコードは第１のタイプのコンテンツアクセス及び別の第２のタイプのコンテンツアクセスを解読するために用いられる対称鍵である１つ以上の番組鍵を含むことと、
   デバイスユニット鍵は第１のタイプのコンテンツアクセスの解読に使用するための１つ以上の番組鍵の暗号化及び認証を行うことと、１つ以上のサービス鍵は第２のタイプのコンテンツアクセスの解読に使用するための１つ以上の番組鍵の暗号化及び認証を行うことと、からなるコンピュータ可読データ構造。
2. デバイスユニット鍵は、
   １つ以上のサービス鍵若しくは１つ以上の番組鍵の暗号化を行う第１の対称鍵、又は、
   １つ以上のサービス鍵若しくは１つ以上の番組鍵の認証を行う第２の対称鍵、を含む請求項１に記載のコンピュータ可読データ構造。
3. 第２のレコードは所定の周期で更新される請求項１に記載のコンピュータ可読データ構造。
4. １つ以上のサービス鍵は複数のサービス鍵を含むことと、１つ以上の番組鍵は複数の番組鍵を含むことと、複数のサービス鍵の各々は複数の番組鍵の各々に対しユニークであり複数の番組鍵の各々の解読を行うことと、を含む請求項１に記載のコンピュータ可読データ構造。
5. １つ以上のサービス鍵は、
   １つ以上の番組鍵の暗号化を行う第１の対称鍵と、
   １つ以上の番組鍵の認証を行う第２の対称鍵と、を含む請求項１に記載のコンピュータ可読データ構造。
6. １つ以上のサービス鍵は所定の周期で更新される請求項５に記載のコンピュータ可読データ構造。
7. 第１のタイプのコンテンツアクセスはコンテンツペイパービューイベント用であり、第２のタイプのコンテンツはコンテンツ加入サービス用である請求項１に記載のコンピュータ可読データ構造。
8. コンピュータ可読媒体上に符号化されている第５のレコードと、第５のレコードは１つ以上の番組鍵と第２のタイプのコンテンツアクセスによる情報との組合せから導出されるコンテンツ解読鍵を含むことと、を含む請求項１に記載のコンピュータ可読データ構造。
9. コンテンツを受信するためにデバイスによってアクセス可能なスマートカード及びコンピュータ可読媒体のうちの一方において符号化されている請求項１に記載のコンピュータ可読データ構造。
10. コンテンツへの認可されたアクセスを提供するための方法であって、
    コンテンツアクセスの要求を受信する要求受信工程と、
    要求に応答して、公開暗号鍵及び秘密暗号鍵を有する非対称鍵ペアを提供する非対称鍵ペア提供工程と、
    資格管理メッセージ（ＥＭＭ）を提供する管理メッセージ提供工程と、同工程は、
    ａ）公開暗号鍵によってデバイスユニット鍵を暗号化するデバイスユニット鍵暗号化工程と、デバイスユニット鍵は要求の送信元に対しユニークであることと、
    ｂ）少なくともデバイスユニット鍵によってサービス鍵を暗号化するサービス鍵暗号化工程と、サービス鍵は番組鍵の解読を行うように動作可能であることと、を含むことと、
    第１のタイプのコンテンツアクセス又は別の第２のタイプのコンテンツアクセスに資格制御メッセージ（ＥＣＭ）を提供する制御メッセージ提供工程と、同工程は、
    ａ）第１のタイプのコンテンツアクセス又は第２のタイプのコンテンツアクセスを解読するためにＥＣＭに番組鍵を提供する番組鍵提供工程と、
    ｂ）第１のタイプのコンテンツアクセス用のサービス鍵によってＥＣＭを暗号化する第１ＥＣＭ暗号化工程と、
    ｃ）第２のタイプのコンテンツアクセス用のデバイスユニット鍵によってＥＣＭを暗号化する第２ＥＣＭ暗号化工程と、を含むことと、からなる方法。
11. 第１ＥＣＭ暗号化工程はサービス鍵によって番組鍵を暗号化する工程を含むことと、
    第２ＥＣＭ暗号化工程はデバイスユニット鍵によって番組鍵を暗号化する工程を含むことと、を含む請求項１０に記載の方法。
12. 第１のタイプのコンテンツアクセスはコンテンツ加入サービスタイプであり、第２のタイプのコンテンツアクセスはコンテンツペイパービューイベントタイプである、請求項１０に記載の方法。
13. 管理メッセージ提供工程は、
    少なくともデバイスユニット鍵によって別のサービス鍵を暗号化する工程と、別のサービス鍵はサービス鍵の失効時に第１のタイプのコンテンツアクセスの解読を行うことと、
    ＥＭＭはサービス鍵及び別のサービス鍵を含むことと、を含む請求項１０に記載の方法。
14. 定期的に管理メッセージ提供工程を反復し、さらなるＥＭＭを生成する工程と、各ＥＭＭは各ＥＭＭの生成の順序に基づき最初から最後へ順次値の増大する鍵識別子を含むことと、を含む請求項１０に記載の方法。
15. 制御メッセージ提供工程は、
    第２のタイプコンテンツアクセスのコンテンツが番組鍵によって解読されたとき、同コンテンツが記憶される期間の長さを指定する第１のアクセス規則を提供する工程を含む請求項１２に記載の方法。
16. コンテンツアクセスの要求の送信元は、非対称鍵ペアへのアクセスを有し、かつ、コンテンツへのアクセスを提供する受信機を含む請求項１０に記載の方法。

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