JP3562132B2

JP3562132B2 - データ伝送方法、データ記録装置、データ記録媒体及びデータ再生装置

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Publication number: JP3562132B2
Application number: JP10557096A
Authority: JP
Inventors: 曜一郎佐古; 義知大澤; 章栗原; 功川嶋
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-07-14
Filing date: 1996-04-25
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2016-04-25
Also published as: JPH0993226A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コピー防止や不正使用の阻止、あるいは課金システムに適用可能なデータ伝送方法、データ記録装置、データ記録媒体、及びデータ再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年において、光ディスク等のディジタル記録媒体の大容量化と普及により、コピー防止や不正使用の阻止が重要とされてきている。すなわち、ディジタルオーディオデータやディジタルビデオデータの場合には、コピーあるいはダビングにより劣化のない複製物を容易に生成でき、また、コンピュータデータの場合には、元のデータと同一のデータが容易にコピーできるため、既に不法コピーによる弊害が生じてきているのが実情である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ディジタルオーディオデータやディジタルビデオデータの不法コピー等を回避するためには、いわゆるＳＣＭＳ（シリアルコピー管理システム）やＣＧＭＳ（コピー世代管理システム）の規格が知られているが、これは記録データの特定部分にコピー禁止フラグを立てるようなものであるため、いわゆるダンプコピー等の方法によりデータを抜き出される問題がある。
【０００４】
また、例えば特開昭６０−１１６０３０号公報に開示されているように、コンピュータデータ等のファイル内容自体を暗号化し、それを正規の登録された使用者にのみ使用許諾することが行われている。これは、情報流通の形態として、情報が暗号化されて記録されたディジタル記録媒体を配布したり、暗号化されたディジタル信号を有線、無線の伝送路を介して容易に入手可能にしておき、使用者が必要とした内容について料金を払って鍵情報を入手し、暗号を解いて利用可能とするようなシステムに結び付くものであるが、簡単で有用な暗号化の手法の確立が望まれている。
【０００５】
本発明は、上述したような実情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で暗号化が行え、外部から鍵の検出が困難であるようなデータ伝送方法、データ記録装置、データ記録媒体、及びデータ再生装置の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明は、情報データ及び該情報データをデータ変換するための鍵情報を含む入力ディジタルデータの上記情報データに誤り訂正又は誤り検出符号化処理を施して伝送あるいは記録する際に、情報データの全部又は一部に対して鍵情報を用いてデータ変換を施し、データ変換を施した後のデータを含む情報データに誤り訂正又は誤り検出符号化処理を施して得られたパリティデータと、データ変換を施さないで得られた情報データの全部又は一部を含む情報データとを伝送あるいは記録することを特徴とする。
【０００７】
ここで、上記データ変換としては、暗号化の鍵情報あるいは鍵データに応じて情報データと論理演算したり、情報データを転置したり、置換することを挙げることができる。
【０００８】
また、本発明に係るデータ記録媒体は、上記パリティデータ及び情報データが記録されて成ることを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明に係るデータ再生方法は、誤り訂正又は誤り検出符号化処理の際に取り扱われるデータに対して、暗号化の鍵情報に応じた少なくとも一部のデータにデータ変換が施されており、対応する誤り訂正又は誤り検出復号化処理の際に取り扱われるデータの内の上記暗号化の鍵情報に応じたデータにデータ変換を施すことを特徴とする。
【００１０】
誤り訂正又は誤り検出符号化処理を施す際に取り扱われる情報データに対して鍵情報あるいは鍵データに応じたデータ変換を施した後に得られたパリティデータと、データ変換の施されない全部又は一部の情報データを含む情報データとを伝送しあるいは記録媒体に記録する。鍵情報はパリティデータのみに、あるいは情報データの一部のみに関連しており、これらのデータから鍵情報を検出することはできない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、本発明が適用される実施の形態としてのデータ記録再生装置を概略的に示すブロック図である。
この図１において、入力端子１１には、例えばアナログのオーディオ信号やビデオ信号をディジタル変換して得られたデータやコンピュータデータ等のディジタルデータが供給されている。この入力ディジタルデータは、インターフェース回路１２を介して、誤り訂正符号化処理部１３に送られている。ここで、インターフェース回路１２は、上記ディジタルデータと共に、暗号化の鍵情報あるいは鍵データを誤り訂正符号化処理部１３に送っている。
【００１３】
誤り訂正符号化処理部１３においては、インターフェース回路１２からのディジタルデータに対して、入力変換回路１４により上記暗号化の鍵情報あるいは鍵データに応じてデータ変換を施し、誤り訂正用のエンコーダ１５に送っている。エンコーダ１５は、入力変換回路１４からの変換されたデータに基づいて誤り訂正符号いわゆるパリティを生成付加し、このパリティのみを取り出して混合回路１６に送っている。混合回路１６には、インターフェース回路１２から入力変換回路１４に送られるディジタルデータである本来のデータ成分（以下情報データという。）がそのまま送られ、上記パリティと混合されて、この混合回路１６からの混合出力が誤り訂正符号化処理部１３からの出力として変調回路１７に送られている。
【００１４】
変調回路１７においては、所定の変調方式に従って、例えば８ビットデータを１６チャンネルビットの変調データに変換し、記録ヘッド駆動用のアンプ回路１８を介して記録ヘッド、この例では記録再生ヘッド１９に送っている。記録再生ヘッド１９は、信号記録時には例えば光学的あるいは磁気光学的な記録を行うものであり、光ディスクや光磁気ディスク等のディスク状記録媒体２０に上記変調された記録信号の記録を行う。このディスク状記録媒体２０は、スピンドルモータ２１により回転駆動されている。
【００１５】
再生時には、光ディスクや光磁気ディスク等のディスク状記録媒体２０は、スピンドルモータ２１により回転駆動され、光学ピックアップ装置等の再生ヘッド装置、この例では記録再生ヘッド１９により媒体記録内容が読み取られる。
【００１６】
記録再生ヘッド１９により読み取られたディジタル信号は、いわゆるＲＦアンプやＰＬＬ等を含むアンプ回路２２に送られる。アンプ回路２２からのディジタル信号は、復調回路２３に送られて、上記変調回路１７の変調を復調する処理が行われる。具体的には、１６チャンネルビットを８ビットのデータに変換するような処理である。復調回路２３からのディジタルデータは、誤り訂正復号化処理部２４に送られて、上記誤り訂正符号化処理部１３での符号化の逆処理としての復号化処理が施される。
【００１７】
誤り訂正復号化処理部２４においては、先ずデータ／パリティ分離回路２５により復調回路２３から出力されたディジタルデータ中の本来のデータ成分、すなわち情報データと、パリティとを分離し、情報データは上記入力変換回路１４と同じ処理を施す入力変換回路２６を介してデコーダ２７に送り、パリティはそのままデコーダ２７に送っている。デコーダ２７では、これらの入力変換された情報データとパリティとに基づいて、上記エンコーダ１５の逆の復号化処理を施した後、入力逆変換回路２８に送っている。入力逆変換回路２８は、入力された情報データに対して上記入力変換回路１４や２６の逆の変換処理を施して、誤り訂正復号化処理部２４の出力としての再生データを出力端子３０に送っている。この場合、入力変換回路２６や入力逆変換回路２８においては、上記誤り訂正符号化処理部１３において用いられた鍵情報が入力端子２９を介して供給され、この鍵情報に応じて上記データ変換やデータ逆変換が行われる。
【００１８】
なお、図１の例では、ディスク状記録媒体２０に記録し再生する場合を示しているが、一般的にデータを伝送する場合に本発明を適用することができる。
【００１９】
ここで、上記誤り訂正符号化処理部１３や誤り訂正復号化処理部２４における処理の動作原理について、図２を参照しながら説明する。この図２においては、説明を簡略化するために、ガロア体ＧＦ（２）の場合のビット単位のエラー訂正又は検出符号の例を示している。
【００２０】
先ず、図２の（Ａ）において、入力端子３１には８ビットの情報データが供給されており、入力端子３２には同じく８ビットの所定の鍵データ、例えば“０１０１０１００”（１６進数表示では“５４ｈ”）が供給されている。これらの情報データと鍵データとは、データ変換のための論理演算回路、例えばＥｘＯＲ回路３３に送られて排他的論理和がとられ、誤り訂正あるいは検出符号であるパリティを生成するパリティ生成回路３４に送られる。入力端子３１からの８ビットの情報データはそのまま出力端子３５より取り出され、パリティ生成回路３４からのパリティデータは出力端子３６より取り出される。すなわち、ＥｘＯＲ回路３３によるデータ変換が施された後にパリティ生成回路３４から得られたパリティデータと、上記データ変換を施さないで得られた情報データとが、端子３６、３５よりそれぞれ取り出される。なお、パリティ生成回路３４では、入力された情報データの各ビットの排他的論理和をとって出力している。
【００２１】
これに対する比較例として、図２の（Ｂ）に示すようなものが考えられる。この図２の（Ｂ）の比較例においては、図２の（Ａ）の出力端子３５からの情報データの代わりに、ＥｘＯＲ回路３３によるデータ変換が施された情報データを出力端子３７より取り出している。他の構成は図２の（Ａ）と同様である。
【００２２】
これらの図２の（Ａ）、（Ｂ）について、上記８ビットの情報データが例えば“１１０１００１１”（１６進数表示では“Ｄ３ｈ”）の場合を例として比較検討する。
【００２３】
８ビット情報データが上記“１１０１００１１”のとき、これらの各ビットの排他的論理和をとって得られるパリティデータ、この場合にはパリティビットは“１”となる。また、この情報データを上記鍵データ“０１０１０１００”に応じてデータ変換して得られる情報データ、すなわちＥｘＯＲ回路３３で各ビット毎に排他的論理和をとることにより得られる情報データは“１００００１１１”となり、これをパリティ生成回路３４に送って得られるパリティデータは“０”となる。ここで、図２の（Ｂ）に示す比較例の場合には、上記ＥｘＯＲ回路３３によりデータ変換して得られた情報データと、そのパリティデータとを出力しているため、元の情報データが分かると鍵データも分かってしまい、特に情報データ中にオールゼロ“００００００００”データが入っている場合が多いことから、この部分で鍵データの漏洩が生ずる可能性が高い。
【００２４】
これに対して、図２の（Ａ）の場合には、出力される情報データは上記データ変換を受けていないデータであり、パリティデータのみが鍵情報に応じて変換された情報データに基づいて得られたものであるため、鍵データの痕跡がパリティデータにしかなく、秘匿性が高い。
【００２５】
本発明の実施の形態としては、この図２の（Ａ）の原理を採用するものであるが、出力する情報データとしては、上記データ変換を施さない情報データを少なくとも一部に含んでいれば、上記データ変換を施した情報データを有していてもよい。すなわち、出力する情報データの全てが上記データ変換を施さない情報データである必要はない。また、上記図２においては、ガロア体ＧＦ（２）上のビット単位での誤り訂正又は検出符号を例示しているが、データを４ビット単位で扱う場合にはガロア体ＧＦ（２^４）上の、また８ビットすなわち１バイト単位で扱う場合にはガロア体ＧＦ（２^８）上の誤り訂正又は検出符号となる。また、誤り訂正符号あるいは検出符号の例としては、上記図２の例のような単純パリティの他にも、ハミング（Ｈａｍｍｉｎｇ）符号、ＣＲＣ（ＣｙｃｌｉｃＲｅｄｕｎｄａｎｃｙＣｈｅｃｋ）符号、ＢＣＨ（ＢｏｓｅＣｈａｕｄｈｕｒｉＨｏｃｑｕｅｎｇｈｅｍ）符号、リード・ソロモン（ＲｅｅｄＳｏｌｏｍｏｎ）符号、ゴッパ（Ｇｏｐｐａ）符号等を挙げることができ、一般にパリティを生成付加するような誤り訂正符号や誤り検出符号であれば全てに適用できることは勿論である。
【００２６】
ここで上記図１の例に戻って、誤り訂正符号化処理部１３のエンコーダ１５の誤り訂正符号として、例えば（１７０、１５６、１５）のリード・ソロモン符号を適用した場合に、生成多項式は、原始多項式Ｐ（ｘ）＝ｘ^８＋ｘ^４＋ｘ^３＋ｘ^２＋１の根をα、すなわちＰ（α）＝０として、
【００２７】
【数１】

【００２８】
で表せる。
【００２９】
このとき生成される１４バイトのパリティデータは、１５６バイトの情報データから一意に導出すなわち生成されるが、１４バイトのパリティデータからは１５６バイトの情報データを復元できない。従って、このパリティデータに暗号化の鍵情報あるいは鍵データを上述したように見えない形で埋め込めば、鍵データを知らない人は復元できないことになる。このように、誤り訂正符号の生成過程自体が一方向性関数になっていることを利用して、秘匿性の高い鍵を用いた暗号化が実現できる。
【００３０】
すなわち、１５６バイトの情報データ自身を鍵情報あるいは鍵データに応じてインバート制御やＥｘＯＲ制御することによりデータ変換し、得られた情報データを用いてパリティを生成し、情報データ自体には鍵データによる変換が施されていない状態にする。これにより、情報データからは鍵の存在が知られることがなく、再生時に鍵データを知らずに誤り訂正復号化処理を実施すると訂正不能誤りが生じ、例えばオールエラーあるいは誤り訂正不能の状態になり、正常な情報データの再生が行えなくなるわけである。
【００３１】
さらに、本発明は２重誤り訂正符号化方法に適用でき、さらに強力な暗号化システム、セキュリティシステムの構築が可能である。この場合、上記原始多項式Ｐ（ｘ）＝ｘ^８＋ｘ^４＋ｘ^３＋ｘ^２＋１の根をα、すなわちＰ（α）＝０として、２つのＣ１、Ｃ２エンコーダの生成多項式ｇ_Ｃ１（ｘ）、ｇ_Ｃ２（ｘ）を、
【００３２】
【数２】

【００３３】
で表せる。
【００３４】
このような２重誤り訂正符号化は、図３に示すように、誤り訂正符号化のためのＣ１エンコーダ４２とＣ２エンコーダ４４とを用いるものであり、入力端子４１に供給された情報データが第１の符号化器であるＣ１エンコーダ４２に供給され、所定の誤り訂正符号あるいはパリティデータが生成される。Ｃ１エンコーダ４２からの情報データ及びパリティデータは、入力変換回路４３に送られて、端子４６からの暗号化の鍵データに応じたデータ変換が施される。このデータ変換は、情報データと鍵データとの論理演算、例えばＡＮＤ（論理積）、ＯＲ（論理和）、ＥｘＯＲ（排他的論理和）、ＮＯＲ、ＮＡＮＤ、インバート等をとることにより行われる。入力変換回路４６からの出力は、Ｃ２エンコーダ４４に送られて、所定の誤り訂正符号あるいはパリティデータが生成され、出力端子４５より取り出される。
【００３５】
この場合のＣ１エンコーダ４２、Ｃ２エンコーダ４４による誤り訂正符号は、例えば図４に示すようなクロスインターリーブ型符号であり、この図４の例では、読み書きの方向であるＲ／Ｗ方向に１４８バイトの情報データが配置され、このＲ／Ｗ方向と平行なＣ１方向について８バイトのＣ１符号が生成され、これと直交する方向に最大１７０バイトのずれあるいは遅延が生じるようなＣ２方向について１４バイトのＣ２符号が生成されている。
【００３６】
このような２重誤り訂正符号化を行うための誤り訂正符号化処理部の具体例を図５に示す。
この図５の例においては、誤り訂正符号化の１フレームは１４８バイトあるいは１４８シンボルの情報データから成るものとしており、入力されたディジタル情報データが１４８バイト毎にまとめられて、第１の符号化器であるＣ１エンコーダ５２に供給される。Ｃ１エンコーダ５２では８バイトのＰパリティデータが付加され、インターリーブのための遅延回路５３を介して、第２の符号化器であるＣ２エンコーダ５４に送られる。この遅延回路５３とＣ２エンコーダ５４との間には入力変換回路６１が設けられており、この入力変換回路６１は、遅延回路５３からの１５６バイトのデータの内の１４８バイトの情報データに対して、鍵情報あるいは鍵データに応じた論理演算処理、例えばＥｘＯＲ処理を施し、Ｃ２エンコーダ５４に送る。Ｃ２エンコーダ５４では１４バイトのＱパリティが付加され、このＱパリティは遅延回路５５を介してＣ１エンコーダ５２に帰還されている。このＣ１エンコーダ５２からのＰ、Ｑパリティを含む１７０バイトが取り出されて、遅延回路５６を介し、インバータ部５７ａを有する再配列回路５７を介して出力される。この図５の構成の回路は、図１の誤り訂正符号化処理部１３の代わりに用いることができ、図１のインターフェース回路１２からの情報データがＣ１エンコーダ５２に、また鍵データが端子６２にそれぞれ送られると共に、図５の回路からの出力が図１の変調回路１７に送られる。
【００３７】
このような誤り訂正符号化回路において暗号化処理を施すための構成として設けられた入力変換回路６１は、１４８個の８ビットＥｘＯＲ回路群から成り、それぞれの８ビットＥｘＯＲ回路は、８ビットの入力データが１ビットの制御データとそれぞれＥｘＯＲ（排他的論理和）されるようになっている。また、この図５において、１４８ビットの鍵情報が端子６２に供給され、いわゆるＤラッチ回路６３を介して入力変換回路６１内の１４８個の各８ビットＥｘＯＲ回路にそれぞれ供給されている。Ｄラッチ回路６３は、イネーブル端子６４に供給された１ビットの暗号化制御信号に応じて、端子６２からの１４８ビットの鍵情報をそのまま入力変換回路６１に送るか、オールゼロ、すなわち１４８ビットの全てを“０”とするかが切換制御される。入力変換回路６１の１４８個の各ＥｘＯＲ回路の内、Ｄラッチ回路６３から“０”が送られたＥｘＯＲ回路は、遅延回路５３からの情報データをそのまま出力し、Ｄラッチ回路６３から“１”が送られたＥｘＯＲ回路は、遅延回路５３からの情報データを反転して出力する。オールゼロのときには、遅延回路５３からの１４８バイトの情報データをそのままＣ２エンコーダ５４に送ることになる。
【００３８】
この図５のような構成によれば、Ｃ２エンコーダ５４は、入力変換された情報データを用いてＱパリティが生成されるが、出力される情報データはＣ１エンコーダ５２からの入力変換を施される前の情報データである。従って、上述したように、パリティデータのみに鍵情報が隠されることになり、鍵情報の秘匿性の高い暗号化が行えることになる。
【００３９】
この図５の誤り訂正符号化処理部に対応する再生側での誤り訂正復号化処理部の具体例を図６に示す。この図６に示す回路は、図１の誤り訂正復号化処理部２４の代わりに用いることができる。
【００４０】
この図６において、図１の復調回路２３にて復調されたデータの１７０バイトあるいは１７０シンボルが１まとまりとして入力され、再配列回路７２、遅延回路７３を介して、第１の復号器であるＣ１デコーダ７４に送られている。再配列回路７２内にはインバータ部７２ａが設けられている。Ｃ１デコーダ７４に供給される１７０バイトのデータの内２２バイトがＰ，Ｑパリティであり、Ｃ１デコーダ７４では、これらのパリティデータを用いた誤り訂正復号化が施される。Ｃ１デコーダ７４からは、１７０バイトのデータが出力されて、遅延回路７５を介して第２の復号器であるＣ２デコーダ７６に送られるが、この遅延回路７５からのデータの内の１４８バイトの情報データについては、入力変換回路８１を介してＣ２デコーダ７６に送られるようになっている。この入力変換回路８１は、端子８２に供給される１４８ビットの鍵情報あるいは鍵データに応じて、上記図５の入力変換回路６１と同じデータ変換を施す。Ｃ２デコーダ７６においてはパリティデータを用いた誤り訂正復号化が施される。Ｃ２デコーダ７６からの出力データの内、１４８バイトの情報データは入力逆変換回路８６を介して、２２バイトのパリティデータはそのまま、遅延回路７７に送られる。遅延回路７７からのデータは、第３の復号器であるＣ３デコーダ７８で最終的な誤り訂正復号化が施され、パリティ無しの１４８バイトのデータが取り出される。この１４８バイトのデータは、上記図５のＣ１エンコーダ５２に入力される１４８バイトのデータに相当するものに復号化されている。
【００４１】
このような誤り訂正復号化回路において暗号化処理を解くための構成として設けられた入力変換回路８１は、１４８個の８ビットＥｘＯＲ回路群から成り、それぞれの８ビットＥｘＯＲ回路は、８ビットの入力データが１ビットの制御データとそれぞれＥｘＯＲ（排他的論理和）されるようになっている。また、この図６において、１４８ビットの鍵情報が端子８２に供給され、いわゆるＤラッチ回路８３を介して入力変換回路８１内の１４８個の各８ビットＥｘＯＲ回路にそれぞれ供給されている。Ｄラッチ回路８３は、イネーブル端子８４に供給された１ビットの暗号化制御信号に応じて、端子８２からの１４８ビットの鍵情報をそのまま入力変換回路８１に送るか、オールゼロ、すなわち１４８ビットの全てを“０”とするかが切換制御される。入力変換回路８１の１４８個の各ＥｘＯＲ回路の内、Ｄラッチ回路８３から“０”が送られたＥｘＯＲ回路は、遅延回路７５からの情報データをそのまま出力し、Ｄラッチ回路８３から“１”が送られたＥｘＯＲ回路は、遅延回路７５からの情報データを反転して出力する。オールゼロのときには、遅延回路７５からの１４８バイトの情報データをそのままＣ２デコーダ７６に送ることになる。
【００４２】
また、入力逆変換回路８６については、端子８７に端子８２に供給される鍵情報と同様の１４８ビットの鍵情報が供給され、この１４８ビットの鍵情報が、Ｄラッチ回路８８を介して入力逆変換回路８６内の１４８個の８ビットＥｘＯＲ回路にそれぞれ送られると共に、Ｄラッチ回路８８はイネーブル端子８９の暗号化制御信号により１４８ビットの鍵情報かオールゼロかが切換制御される。これによって、入力逆変換回路８６では入力変換回路８１で変換された情報データが元に戻される。このように、入力変換回路８１にＥｘＯＲ回路群を用いる場合には、入力逆変換回路８６は入力変換回路８１と同じ制御を行えばよく、Ｄラッチ回路８３と８８とは共通化してもよい。
【００４３】
なお、上記入力変換回路６１、８１、入力逆変換回路８６としては、８ビットＥｘＯＲ回路群以外にも、ＡＮＤ、ＯＲ、ＮＡＮＤ、ＮＯＲ、インバート回路群等を使用できる。また、８ビット単位で１ビットの鍵情報あるいは鍵データによる論理演算を行う以外にも、８ビットの情報データに対して８ビットの鍵データで論理演算を行わせてもよく、さらに、情報データの１ワードに相当する８ビットの内の各ビットに対してそれぞれＡＮＤ、ＯＲ、ＥｘＯＲ、ＮＡＮＤ、ＮＯＲ、インバート回路を組み合わせて使用してもよい。この場合には、１４８バイトすなわち１４８×８ビットの情報データに対して、１４８×８ビットの鍵データが用いられることになり、さらにＡＮＤ、ＯＲ、ＥｘＯＲ、ＮＡＮＤ、ＮＯＲ、インバート回路を組み合わせて使用する場合には、これらの組み合わせ自体も鍵として用いることができる。また、論理演算以外に、データの位置を変える転置や、データの値を置き換える置換等も上記入力変換あるいはデータ変換として使用できる。
【００４４】
ところで、ＡＮＤ、ＯＲ、ＮＡＮＤ、ＮＯＲ回路を用いる場合には、論理演算された出力データと鍵データとを用いても、元の情報データが復元できないことがある。すなわち、例えばＡＮＤ演算の場合に、出力データが“０”で、鍵データが“０”であると、元の情報データが“０”でも“１”でも成立するため、元の情報データが不明となる。この場合でも、本発明の実施の形態によれば、論理演算を施さないで得られた情報データを伝送したり記録したりするようにしているため、元の情報データの復元は問題なく行えるという利点もある。すなわち、図２の（Ｂ）のように、ただし、ＥｘＯＲ回路３３の代わりにＡＮＤ回路等が用いられて論理演算された情報データを出力する場合に比べて、本発明の実施の形態となる図２の（Ａ）の方が確実に元の情報データを復元できるという利点がある。従って、上記論理演算の他にも、一般的に、例えば関数ｆ：ｘ→ｘ^２のようなデータ変換も使用できる。
【００４５】
上述のような元のデータが不明となるようなデータ変換を施した場合の再生側の誤り訂正復号化処理部としては、例えば図７に示すような構成の誤り訂正復号化処理部９１が使用できる。
【００４６】
この図７に示す誤り訂正復号化処理部９１において、入力端子９２には、上記図１の復調回路２３からのデータが供給され、データ／パリティ分離回路９３に送られる。データ／パリティ分離回路９３は、入力データ中の情報データとパリティデータとを分離し、情報データを入力変換回路９４及びデータ修正回路９８に、パリティデータをデコーダ９５にそれぞれ送っている。入力変換回路９４では、端子９９からの鍵情報あるいは鍵データに応じて情報データを変換し、得られた情報データをデコーダ９５に送っている。デコーダ９５では、誤り位置検出回路９６によりこれらの情報データとパリティデータとに基づいて誤り位置を検出し、誤差値算出回路９７により誤り訂正前後のデータの差を誤差値あるいはエラー値として例えばＥｘＯＲ（排他的論理和）により演算している。この誤差値あるいはエラー値をデータ修正回路９８に送っている。データ修正回路９８は、データ／パリティ分離回路９３からの入力変換前の情報データに上記誤差値あるいはエラー値を例えばＥｘＯＲ（排他的論理和）することにより、修正を施している。この修正された情報データは、出力端子３０より取り出される。
【００４７】
また、２重符号化方法としては、上述したクロスインターリーブ型以外にも、図８に示す積符号の場合や、図９に示す内符号／外符号の場合にも適用できる。すなわち、図８の積符号の場合には、縦が情報データ１４４バイト＋Ｃ２パリティ１４バイトで、横が情報データ１７２バイト＋Ｃ１パリティ８バイトのマトリクス構成を有しており、縦横の例えば一方向についてのみあるいは両方向についてデータ変換を施した情報データを用いてパリティ生成を行い、データ変換を施さない情報データと上記パリティとを出力する。また、図９の内符号／外符号の場合には、１０バイトの情報データに対して生成される４バイトのＣ１内符号と、これを４つまとめて９６バイトとしてデータに対して生成されるＣ２外符号との一方のみあるいは両方について、データ変換を施した情報データを用いてパリティ生成をし、このパリティとデータ変換を施さない情報データとを出力する。
【００４８】
なお、上述した実施の形態における数値は任意に変更可能である。また、情報データとしては、データ変換を施さない全ての情報データを出力しているが、一部の情報データについては変換を施した情報データを出力し、伝送あるいは記録するようにしてもよい。
【００４９】
次に、図１０は、例えば図１１に示すような積符号を用いた誤り訂正符号化回路の構成例を示している。
【００５０】
図１０において、入力端子２１０には、誤り訂正符号化を施そうとする入力データが供給され、この入力データは、第１の符号化器であるＰＯエンコーダ２１１に送られる。このＰＯエンコーダ２１１への入力データは、図１１に示すように、Ｂ_０，０〜Ｂ_{１９１，１７１}の１７２バイト×１９２行のデータであり、ＰＯエンコーダ２１１では、１７２列の各列１９２バイトのデータに対して、それぞれ１６バイトずつのリード・ソロモン（ＲＳ）符号としてのＲＳ（２０８，１９２，１７）の外符号（ＰＯ）を付加している。ＰＯエンコーダ２１１からの出力データは、インターリーブ回路２１２に送られてインターリーブ処理され、前述したような暗号化のためのデータ変換回路２１３によりデータ変換された後、ＰＩエンコーダ２１４に送られる。このＰＩエンコーダ２１４では、図１１に示すように、上記ＰＯパリティが付加された１７２バイト×２０８行のデータの各行の１７２バイトのデータに対して、それぞれ１０バイトずつのＲＳ（１８２，１７２，１１）の内符号（ＰＩ）を付加している。従って、このＰＩエンコーダ２１４からは、１８２バイト×２０８行のデータが出力されることになる。この出力データの内の例えばパリティデータ（ＰＩ）のみが混合回路１６に送られる。この混合回路１６には、インターリーブ回路２１２からの情報データがそのまま送られて、ＰＩエンコーダ２１４からの上記パリティデータ（ＰＩ）と加算され、出力端子２１６より取り出される。
【００５１】
ここで、ＰＯエンコーダ２１１が各列毎の１９２バイトの入力データに対して１６バイトのＰＯパリティを付加して２０８バイトのデータを出力し、これらがインターリーブ回路２１２でインターリーブされてデータ変換回路２１３に供給され、データ変換回路２１３では、これらの２０８バイトのデータ全体に対して、前述したようなデータ変換を行うことにより暗号化を施すことができる。このデータ変換は、前述したように、端子２１８を介して入力される鍵情報に応じて施すようにしてもよい。
【００５２】
上記データ変換は、具体的には、前記図５と共に説明したように、インバータを所定位置に配設したり、ＥｘＯＲ回路群により鍵情報に応じて選択的にデータを反転させたり、その他、ＡＮＤ、ＯＲ、ＮＡＮＤ、ＮＯＲ回路群等を使用してもよい。また、８ビット単位で１ビットの鍵情報あるいは鍵データによる論理演算を行う以外にも、８ビットの情報データに対して８ビットの鍵データで論理演算を行わせてもよく、さらに、情報データの１ワードに相当する８ビットの内の各ビットに対してそれぞれＡＮＤ、ＯＲ、ＥｘＯＲ、ＮＡＮＤ、ＮＯＲ、インバート回路を組み合わせて使用してもよい。また、ＡＮＤ、ＯＲ、ＥｘＯＲ、ＮＡＮＤ、ＮＯＲ、インバート回路を組み合わせて使用する場合には、これらの組み合わせ自体も鍵として用いることができる。また、論理演算以外に、データの位置を変える転置や、データの値を置き換える置換等も上記データ変換として使用できる。また、シフトレジスタを用いて変換したり、各種関数演算により変換する等、さまざまな暗号化手法が適用できることは勿論であり、それらを組み合わせて使用することも可能である。
【００５３】
次に、図１０と共に説明した誤り訂正符号化処理に対する逆処理は、図１２のような構成の誤り訂正復号化回路により実現できる。
【００５４】
すなわち、この図１２において、入力端子２３０には上記図１０の出力端子２１６からの出力に相当する上記図１１の積符号の１８２バイト×２０８行のデータが供給されている。この入力端子２３０からのデータは、データ／パリティ分離回路２３１に送られて、本来のデータ成分である情報データと、パリティデータ（ＰＩ）とが分離されて取り出される。情報データは、データ変換回路２３２に送られて、上記図１０のデータ変換回路２１３と同様なデータ変換が施される。上記パリティデータ及びデータ変換回路２３２からの出力は、ＰＩデコーダ２３３に送られ、上記図１０のＰＩエンコーダ２１４の逆処理としての復号化処理すなわちＰＩ符号を用いた誤り訂正処理が施され、上記図１１の１７２バイト×２０８行のデータとなる。ＰＩデコーダ２３３からの出力データは、データ逆変換回路２３４に送られて上記図１０のデータ変換回路２１３でのデータ変換の逆処理が行われた後、デインターリーブ回路２３５に送られる。デインターリーブ回路２３５では、上記図１０のインターリーブ回路２１２でのインターリーブ処理の逆処理が施され、ＰＯ（外符号）デコーダ２３６に送られる。ＰＯデコーダ２３６では、上記図１０のＰＯエンコーダ２１１の逆処理としての復号化処理すなわちＰＯ符号を用いた誤り訂正処理が施され、図１１の元の１７２バイト×１９２行のデータが出力端子２３６を介して取り出される。上記図１０のデータ変換回路２１３でのデータ変換の際に鍵情報を用いる場合には、各端子２１８に供給した鍵情報を、図１２のデータ変換回路２３２及びデータ逆変換回路２３４の各端子２３８、２３９にそれぞれ供給して、これらの鍵情報に応じてデータ逆変換を行わせればよい。
【００５５】
以上の具体例では、上記図１０のＰＩエンコーダ２１４からのパリティデータのみを、データ変換前の全ての情報データと混合して出力するようにしているが、ＰＩエンコーダ２１４からのパリティデータのみならず情報データの一部を取り出し、データ変換前の残りの情報データと混合するようにしてもよい。この場合、上記図１２のデータ／パリティ分離回路２３１では、パリティデータ及び情報データの一部と、残りの情報データとを分離し、この残りの情報データに対してデータ変換回路２３２でデータ変換を施すようにすればよい。また、上記図１０の例では、ＰＩエンコーダ２１４の前でデータ変換を行っているが、ＰＯエンコーダ２１１の前でデータ変換を行うようにしてもよい。
【００５６】
次に、図１３は、上述したような処理が施されたデータが記録された記録媒体の一例としての光ディスク等のディスク状記録媒体１０１を示している。このディスク状記録媒体１０１は、中央にセンタ孔１０２を有しており、このディスク状記録媒体１０１の内周から外周に向かって、プログラム管理領域であるＴＯＣ（ｔａｂｌｅｏｆｃｏｎｔｅｎｔｓ）領域となるリードイン（ｌｅａｄｉｎ）領域１０３と、プログラムデータが記録されたプログラム領域１０４と、プログラム終了領域、いわゆるリードアウト（ｌｅａｄｏｕｔ）領域１０５とが形成されている。オーディオ信号やビデオ信号再生用光ディスクにおいては、上記プログラム領域１０４にオーディオやビデオデータが記録され、このオーディオやビデオデータの時間情報等が上記リードイン領域１０３で管理される。
【００５７】
上記鍵情報あるいは鍵データの一部として、データ記録領域であるプログラム領域１０４以外の領域に書き込まれた識別情報等を用いることが挙げられる。具体的には、ＴＯＣ領域であるリードイン領域１０３や、リードアウト領域１０５に、識別情報、例えば媒体固有の製造番号等の識別情報、製造元識別情報、販売者識別情報、国別コード等の地域情報、あるいは、記録装置やエンコーダの固有の識別情報、カッティングマシンやスタンパ等の媒体製造装置の固有の識別情報を書き込むようにすると共に、これを鍵情報として、上述した図１の誤り訂正符号化処理部１３で暗号化処理を施して得られた信号をデータ記録領域であるプログラム領域１０４に記録するようにする。再生時には、上記識別情報を、暗号を復号するための鍵情報として用いるようにすればよい。また、リードイン領域１０３よりも内側に、物理的あるいは化学的に識別情報を書き込むようにし、これを再生時に読み取って、暗号を復号するための鍵情報として用いるようにしてもよい。
【００５８】
以上説明したような実施の形態によれば、誤り訂正又は検出符号の生成の一方向性に着目し、これを暗号化プロセスとして使用することにより、データセキュリティ用途に適用できる。また、また、暗号化の鍵としては、上記図示の例のように百数十ビットもの大きなビット数となり、１バイト内で各種論理回路を組み合わせることによりさらに数倍から数十倍ものビット数となって、鍵のビット数の大きな暗号化ができるため、データセキュリティが向上する。しかも、このようなエラー訂正符号化回路やエラー訂正復号化回路を、いわゆるＬＳＩやＩＣチップのハードウェア内で実現することにより、一般ユーザからはアクセスが困難であり、この点でもデータセキュリティが高いものとなっている。
【００５９】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、例えば、他の暗号化処理と組み合わせることにより、データ変換されない情報データを出力してもその情報データをそのまま利用することを防止でき、より強力な暗号化が実現できる。また、本発明は、誤り訂正符号化処理や誤り検出符号化処理に適用できる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、誤り訂正符号化や誤り検出符号化処理の際に取り扱われる情報データに対して、暗号化の鍵情報に応じてデータ変換を施してパリティを生成し、このパリティデータと、データ変換前の情報データの全てあるいは一部を含む情報データとを出力しているため、出力されたデータから鍵情報が漏洩することがなく、秘匿性の高い鍵情報を用いた暗号化が行える。
【００６１】
また、誤り訂正符号化処理の中で鍵のビット数の大きな暗号化が可能であり、誤り訂正符号化や復号化ＩＣあるいはＬＳＩのような巨大なブラックボックスの中で暗号化を実現しているため、一般ユーザによる解読を困難化し、データセキュリティを大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態となるデータ記録装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における誤り訂正符号化処理の動作原理を説明するための図である。
【図３】２重誤り訂正符号化のための基本構成を示すブロック図である。
【図４】２重誤り訂正符号のクロスインターリーブ型符号の一例を説明するための図である。
【図５】誤り訂正符号化処理部の具体例を示す図である。
【図６】誤り訂正復号化処理部の具体例を示す図である。
【図７】誤り訂正復号化処理部の他の具体例の概略構成を示すブロック図である。
【図８】２重誤り訂正符号の積符号の一例を説明するための図である。
【図９】２重誤り訂正符号の内符号／外符号の一例を説明するための図である。
【図１０】誤り訂正符号化回路の他の構成例を示すブロック図である。
【図１１】２重誤り訂正符号の内符号／外符号の他の具体例を説明するための図である。
【図１２】誤り訂正復号化回路の他の構成例を示すブロック図である。
【図１３】データ記録媒体の一例を示す図である。
【符号の説明】
１３誤り訂正符号化処理部、１４，２６，４３，６１，８１入力変換回路、１５エンコーダ、１６混合回路、１７変調回路、２０ディスク状記録媒体、２３復調回路、２４誤り訂正復号化処理部、２５データ／パリティ分離回路、２７デコーダ、２８，８６入力逆変換回路、２９，６２，８７鍵情報入力端子、４２，５２Ｃ１エンコーダ、５３，５５，５６，７３，７５，７７遅延回路、４４，５４Ｃ２エンコーダ、５７，７２再配列回路

Claims

情報データ及び該情報データをデータ変換するための鍵情報を含む入力ディジタルデータの上記情報データに誤り訂正又は誤り検出符号化処理を施して伝送するデータ伝送方法であって、
上記情報データの全部又は一部に対して上記鍵情報を用いてデータ変換を施し、
上記データ変換を施した後のデータを含む情報データに誤り訂正又は誤り検出符号化処理を施して得られたパリティデータと、上記データ変換を施さないで得られた上記情報データの全部又は一部を含む情報データとを伝送する
ことを特徴とするデータ伝送方法。
上記データ変換は、情報データと暗号化の鍵情報との論理演算により行われる
ことを特徴とする請求項１記載のデータ伝送方法。
上記データ変換は、情報データを暗号化の鍵情報に応じて転置することにより行われる
ことを特徴とする請求項１記載のデータ伝送方法。
上記データ変換は、情報データを暗号化の鍵情報に応じて置換することにより行われる
ことを特徴とする請求項１記載のデータ伝送方法。
上記データ変換は、情報データを暗号化の鍵情報に応じて関数演算することにより行われる
ことを特徴とする請求項１記載のデータ伝送方法。
上記誤り訂正又は誤り検出符号化処理は第１の符号化処理と、第２の符号化処理とから成り、上記第１の符号化処理の後に上記データ変換を施して上記第２の符号化処理に送り、この第２の符号化処理により得られた少なくともパリティデータを伝送する
ことを特徴とする請求項１記載のデータ伝送方法。
上記誤り訂正又は誤り検出符号化処理は第１の符号化処理と、第２の符号化処理とから成り、上記第１の符号化処理の後に上記データ変換を施して上記第２の符号化処理に送り、この第２の符号化処理されて得られたパリティデータを上記第１の符号化処理に戻し、この第１の符号化処理されて得られた情報データ及びパリティデータを伝送する
ことを特徴とする請求項１記載のデータ伝送方法。
上記誤り訂正又は誤り検出符号化処理には、畳み込み符号を用いる
ことを特徴とする請求項１記載のデータ伝送方法。
上記誤り訂正又は誤り検出符号化処理には、積符号を用いる
ことを特徴とする請求項１記載のデータ伝送方法。
情報データ及び該情報データをデータ変換するための鍵情報を含む入力ディジタルデータの上記情報データに誤り訂正又は誤り検出符号化処理を施して記録媒体に記録するデータ記録装置であって、
上記入力ディジタルデータを入力する入力手段と、
上記入力手段からの鍵情報を用いて上記情報データの全部又は一部に対してデータ変換を施す変換手段と、
上記変換手段により変換されたデータを含む情報データに誤り訂正又は誤り検出符号化処理を施して得られたパリティデータと、上記データ変換を施さないで得られた情報データの全部又は一部を含む情報データとを混合する混合手段とを有する
ことを特徴とするデータ記録装置。
情報データ及び該情報データをデータ変換するための鍵情報を含む入力ディジタルデータの上記情報データに誤り訂正又は誤り検出符号化処理を施す際に取り扱われる情報データのうちの上記鍵情報に応じて全部又は一部の情報データに対してデータ変換が施されて得られたパリティデータと、上記データ変換を施さないで得られた情報データを含む情報データとが記録されて成る
ことを特徴とするデータ記録媒体。
誤り訂正又は誤り検出符号化処理が施されて記録媒体に記録された信号を再生するデータ再生装置において、
上記誤り訂正又は誤り検出符号化処理の際に取り扱われる情報データの全部又は一部に対して暗号化の鍵情報に応じてデータ変換が施され、得られたパリティデータと上記データ変換の施されない情報データの全部又は一部を含む情報データとが上記記録媒体から読み出され、
上記誤り訂正又は誤り検出符号化処理に対応する誤り訂正又は誤り検出復号化処理の際に取り扱われる情報データの内の上記データ変換が施された情報データを示す暗号化の鍵情報を入力する鍵情報入力手段と、
上記誤り訂正又は誤り検出符号化処理に対応する誤り訂正又は誤り検出復号化処理を行うと共に、上記鍵情報入力手段からの暗号化の鍵情報に応じてデータ情報にデータ変換を施す誤り訂正又は誤り検出復号化手段とを有する
ことを特徴とするデータ再生装置。
上記誤り訂正又は誤り検出復号化手段は、入力されたデータを情報データとパリティデータとに分離する分離手段と、分離された情報データに対して上記暗号化の鍵情報に応じたデータ変換を施す変換手段と、この変換された情報データと上記分離されたパリティデータに基づいて復号化処理を施す復号手段と、この復号化処理された情報データに対して上記暗号化の鍵情報に応じたデータ変換の逆の変換を施す逆変換手段とを有する
ことを特徴とする請求項１２記載のデータ再生装置。
上記誤り訂正又は誤り検出復号化手段は、入力されたデータを情報データとパリティデータとに分離する分離手段と、分離された情報データに対して上記暗号化の鍵情報に応じたデータ変換を施す変換手段と、この変換された情報データと上記分離されたパリティデータに基づいて復号化処理を施す復号手段と、この復号化処理された情報データに対して上記分離された情報データにより修正を施すデータ修正手段とを有する
ことを特徴とする請求項１２記載のデータ再生装置。