JP3978441B2

JP3978441B2 - グローバルトランスポートデータストリームに関する制御

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Publication number: JP3978441B2
Application number: JP2004171930A
Authority: JP
Inventors: ビー．サッチャーウィリアム; ジェイ．ワシルースキアンソニー
Original assignee: サイエンティフィック−アトランタ，インコーポレイテッド
Priority date: 1996-11-12
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2017-10-28
Also published as: US5937067A; WO1998021852A1; AU7182398A; JP2000516422A; DE69738628T2; JP2004312772A; EP1023795A4; BR9712999A; JP3700982B2; DE69738628D1; EP1023795B1; EP1023795A1

Description

（発明の分野）
本発明は、条件付きアクセスケーブルテレビジョンシステムに関する。特に、本発明は、ローカルケーブルヘッドエンドオペレーターが、グローバルあるいはナショナルトランスポートデータストリームへの加入者によるアクセスを制御し得るシステムに関する。

（関係技術の詳細）
図１Ａは、従来の暗号器２を示す。暗号化されていないペイロードデータＵＰＤは、暗号器２の出力部ＯＵＴで暗号化されたペイロードデータに暗号キーＥＫを用いて処理される。図１Ｂは、従来の復号器４を示す。復号化されたペイロードデータＥＰＤは、復号器４の出力部ＯＵＴで復号化されたペイロードデータを生成するために、復号器４で復号化キーＤＫを用いて処理される。

図２Ａは、従来のエンコーダ１０を示す。図２Ｂは従来のデコーダ４０を示す。図２Ａにおいてサービスプロバイダー１２は、デコーダ４０に転送するために、デジタルサービス、例えば、ＭＰＥＧ暗号化動画、デジタルサウンド記録、ソフトウェア、ゲーム、などを提供する。サービスは、擬似乱数シードジェネレータ１４からシードを受けて暗号化される。暗号器２２は、暗号化されたサービスＥ_ＳＥＥＤ（ＳＥＲＶＩＣＥ）を生成するための暗号キーとして、シードを用いてサービスデータを処理する。暗号化されたサービスはマルチプレクサ２０に結合され、トランスポートデータストリームＴＤＳに置き換えられる。デコーダ４０が暗号化されたサービスデータからサービスデータを復元するために、デコーダ４０はシードを用いて提供されなければならない。

シードは、ブロードキャストモードでトランスポートデータストリームＴＤＳにおいて配信される（すなわち、全てのデコーダは同時にシードを受け取る）。可能な限りのデータ著作権侵害者からの開発を避けるためにシードは暗号化されなければならない。シードは、マルチセッションキーＭＳＫを用いて暗号器２４で暗号化され、暗号化されたシードＥ_ＭＳＫ（ＳＥＥＤ）を提供する。マルチセッションキーＭＳＫはサービス配信器１６からくる。暗号化されたシードＥ_ＭＳＫ（ＳＥＥＤ）は、マルチプレクサ２０によってブロードキャストモードでトランスポートデータストリームＴＤＳに配置される。好ましくは、シードは、頻繁に、例えば、１０回／秒で変更される。従って、暗号化されたシードＥ_ＭＳＫ（ＳＥＥＤ）は、すべてのデコーダ４０へ、例えば、１０回／秒でブロードキャストされる。シードを復元するために、デコーダ４０はマルチセッションキーＭＳＫへのアクセスを得なければならない。

マルチセッションキーＭＳＫは、許可されたデコーダ４０へトランスポートデータストリームＴＤＳ経由で配信される（すなわち、加入者のデコーダに対する月謝は払われている）。好ましくは、マルチセッションキーＭＳＫは、月に１回替えられる。トランスポートデータストリームＴＤＳをこえて、マルチセッションキーＭＳＫを配信するために、マルチセッションキーは暗号化キーとしての秘密シリアル番号ＳＳＮを用いて暗号器２６で暗号化され、暗号化されたマルチセッションキーＥ_ＳＳＮ（ＭＳＫ）を提供する。暗号化されたマルチセッションキーは毎月一度デコーダに提供されることだけが必要とされるので、同時に全てのデコーダへ暗号化されたシードをブロードキャストするのとは違って、個々に各デコーダへ暗号化されたマルチッセションキーを送ることが可能である。実際に、ＭＳＫは必要とされる前に月に何度も、各デコーダへ送信されおよび発送され、他にも理由はあるが、必要なときに暗号化され、役立つことを保証する。マルチプレクサ２０は、加入者が月謝を払った場合のみ、トランスポートデータストリームＴＤＳにおいて暗号化されたマルチセッションキーＥ_ＳＳＮ（ＭＳＫ）を、配置する。各デコーダ４０は、その中に、独自の秘密シリアル番号ＳＳＮおよび対応する公開シリアル番号（アドレスとして使われる）を格納する。図２Ａにおいて、特有のデコーダに対する、秘密シリアル番号ＳＳＮおよび公開シリアル番号ＰＳＮはメモリ１８から読み出される。秘密シリアル番号ＳＳＮは暗号器２６に提供され、公開シリアル番号ＰＳＮはマルチプレクサ２０に提供される。請求が、きちんと払われた場合、マルチプレクサ２０はアドレスが公開シリアル番号ＰＳＮであるデコーダへ転送するために暗号化されたマルチセッションキーを用意する。

図２Ｂにおいて、対応する秘密シリアル番号ＳＳＮおよび関係する公開シリアル番号ＰＳＮは、デコーダ４０のメモリ３２に格納される。公開シリアル番号ＰＳＮは、デマルチプレクサ３０へ提供されるので、デマルチプレクサ３０は、トランスポートデータストリームＴＤＳから秘密シリアル番号に対応する公開シリアル番号ＰＳＮを受けて、デコーダ４０へ送られる暗号化されたマルチセッションキーを選び得る。暗号化されたマルチセッションキーＥ_ＳＳＮ（ＭＳＫ）は、メモリ３２から秘密シリアル番号ＳＳＮを用いて復号器３４で復号化され、マルチセッションキーＭＳＫを提供する。デマルチプレクサ３０はまた、暗号化されたシードＥ_ＭＳＫ（ＳＥＥＤ）をトランスポートデータストリームＴＤＳから選ぶ。暗号化されたシードは暗号化されてないシードを供給するために暗号化キーとしてのマルチセッションキーＭＫＳを用いて復号器３６で処理される。暗号化されていないシードは好ましくは、高速度、例えば１０回／秒で変化する。デマルチプレクサ３０はまた暗号化されたサービスＥ_ＳＥＥＤ（ＳＥＲＶＩＣＥ）をトランスポートデータストリームＴＤＳから選ぶ。暗号化されたサービスは暗号化されないサービスを復元するために復号化キーとしてのシードを用いて復号器３８で処理される。

マルチセッションキーＭＳＫの配送のための他の方法が知られる。例えば，本願明細書中において参考として援用される、Ｇｅｍｍｉｅの米国特許第５、０２９、２０７では、マルチセッションキーＭＳＫは、エンコーダで２回暗号化され、デコーダで２回復号化される。初めは入れ替え可能なセキュリティーモジュールにおいて、次はデコーダの備え付けセキュリティエレメントにおいてである。

さらに、データ著作権侵害者に勝つために、メモリ３２および復号器３４および３６（図２Ｂ）マルチセッションキーＭＳＫ（不図示）に対するメモリ格納は、キーＳＳＮおよびＭＳＫへアクセス著作権侵害者をセキュアマイクロプロセッサの内部で機械化される。著作権侵害者が、まだセキュアマイクロプロセッサの出力ターミナルで、シードへのアクセス権を持ちうるが、シードは頻繁に、たとえば１０回／秒変化するので、シードの有効生命は短い。

図３は、エンコーダ１０搭載のナショナルコントロールセンター５２を備えた従来型システム５０を描く。エンコーダ１０からのトランスポートデータストリームＴＤＳは、ナショナルコントロールセンター５２のアップリンク送信機によってサテライトリピータ５４へ送信される。サテライトリピータ５４が、このシグナルを再び送信した結果、ケーブルヘッドエンド５６がシグナルを受ける。ケーブルヘッドエンド５６は、デコーダ４０へ、このシグナルを再送信する。

ナショナルトランスポートデータストリーム（ＮＴＤＳ）では、個々のデコーダへ独自に送り得るエンタイトルメント管理メッセージＥＭＭ（ｅｎｔｉｔｌｅｍｅｎｔｍａｎａｇｅｍｅｎｔｍｅｓｓａｇｅ）は、特有のデコーダに対してサービス公認情報と同様に特有のデコーダのＳＳＮを用いて暗号化されたＭＳＫを含む。ナショナルトランスポートデータストリームＮＴＤＳを提供するナショナルコントロールセンター５２を備えたシステム５０において、ナショナルコントロールセンター５２は暗号化されたＭＳＫ（例えばＥ_ＳＳＮ（ＭＳＫ））およびデコーダサービス公認情報の双方を提供する。ナショナルセンターは適切なエンタイトルメント管理メッセージを生成し、それらのメッセージを個々のエンコーダに送る。ケーブルヘッドエンドオペレータは、単にこのナショナルトランスポートデータストリームに対してコンジットとして活動する。

しかしながら、ケーブルヘッドエンドオペレータは、サービス公認情報においてローカルコントロールを有することを望む。ケーブルヘッドエンドオペレータはプログラムおよび特別のプログラムへのデコーダ条件付きアクセスのローカルコントロールを有することを望む。しかしながら、ローカルケーブルヘッドエンドオペレータはオペレータ自身のプログラムの暗号化を行う必要性を感じない。オペレターは、ナショナルコントロールセンターで既に実施されたプログラムの暗号化を維持することを希望する。

今日使用される多くのケーブルシステムにおいて、ナショナルコントロールセンターは、各サービスの暗号化およびトランスポートデータストリームの完全なペイロードパートのグローバル暗号化と同じように、サービスのマルチプロキシングの全てを実行する。この様なシステムにおいて、ケーブルヘッドエンドオペレータは本質的にこのナショナルシグナルに対するコンジットとして働く。ナショナルセンターはまた、全ての条件付きアクセス任務を扱い、その任務は、各デコーダへ送信されたエンタイトルメント管理メッセージにおいて、サービス公認情報を配置することを含む。

今日使用される他のシステムは、ケーブルヘッドエンドオペレータが条件付きアクセスおよび暗号化の双方においてローカルコントロールを備えることを可能にする。幾つかのオペレータはローカルコントロール能力を望むが、必要とされる装置は、もちろん高価である。

ケーブルオペレータは異なるマーケットセグメントへのアクセスを、何とかして異ならしめるあるいは制御することを望む。例えば、３つのケーブル会社が所定のエリアで操作されていたことを仮定する。もし、これらの全てが、ナショナルセンターのシグナルを用いた加入者を供給するならば、ある会社に加入する人は、もう一つの会社に加入する人に彼／彼女のセットトップデコーダを簡単に貸し出し得る。従って、ケーブルヘッドエンドオペレターがナショナルセンターによって供給されるシグナルを使用し続けることを可能にし、かつ、異なるマーケットエリアまたはセグメントへのアクセスを制御可能にするシステムに対する必要性がある。

（発明の要約）
本発明の目的は、データへの加入者によってアクセスを制御する間、ローカルケーブルヘッドエンドオペレータがナショナルプログラミングサービスデータを配信し得る手段を提供することである。

このおよび他の目的は、入力トランスポートデータストリームを出力トランスポートデータストリームに処理するための暗号化制御システムを用いて達成される。出力トランスポートデータストリームは入力デマルチプレクサ、第１のセキュアマイクロプロセッサ、第２のセキュアマイクロプロセッサおよび出力マルチプレクサを含む。入力トランスポートデータストリームは第１のエンタイトルメント管理メッセージデータを含む。入力デマルチプレクサは入力トランスポートデータストリームから第１のエンタイトルメント管理メッセージデータを選び、第１のエンタイトルメント管理メッセージデータは暗号化されたマルチセッションキーを含む。第１のセキュアマイクロプロセッサは第１のエンタイトルメント管理メッセージデータを処理して第１のアルゴリズムを用いて暗号化されたマルチセッションキーを復号化することによってマルチセッションキーを復元する。第２のセキュアマイクロプロセッサは、第２のアルゴリズムを用いてマルチセッションキーを再暗号化し、暗号化されたマルチセッションキーの代用である再暗号化されたマルチセッションキーを用いて第１のエンタイトルメント管理メッセージデータに基づいた第２のエンタイトルメント管理メッセージデータをフォーマットする。出力マルチプレクサは入力トランスポートデータストリームに基づいた出力トランスポートデータストリームに第１のエンタイトルメント管理メッセージデータの代用である第２のエンタイトルメント管理メッセージデータを提供する。

（図面の簡単な説明）
本発明は後述する好適な実施態様において以下の図を参照して詳細に記述される。

図１Ａおよび図１Ｂは、それぞれ公知の暗号器および復号器の基本的な機能図である。

図２Ａおよび図２Ｂは、それぞれ公知のエンコーダおよびデコーダの機能ブロック図である。

図３は、公知の情報配信システムのブロック図である。

図４は、どのように初期データストリームが本発明に従って転送パケットの状態で暗号化されるかを示している書式図である。

図５は、本発明に従うデコーダの機能図である。

図６は、本発明の実施形態に従う暗号化制御システムの機能ブロック図である。

図７は、本発明の別の実施形態に従う暗号化制御システムの機能ブロック図である。

図８は、本発明の別の実施形態に従う暗号化制御システムの機能ブロック図である。

図９は、本発明の別の実施形態に従う情報配信システムの概略図である。

（好適な実施態様の詳細な説明）
図４は、典型的なトランスポートデータストリームの書式図である。画像および音声データは、ヘッダー、プレゼンテーションタイムスタンプ、および画像自身を備えたパケット化された初期ストリームフレームで準備される。パケット化された初期ストリームは、１以上の転送パケットのペイロードセクションへ配置される。転送パケットの長さは好適には１８８ビットである。転送パケットは、好適には、ペイロードデータに続く同期ブロックおよび前置データを含む。本願明細書中において参考として援用されるＭＰＥＧ−２（実際はＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１）と呼ばれる規格は，転送データストリームの特別の実施形態を定義する。マルチプレクサ／暗号器６４は、個々の転送パッケト６２をデータフレーム６０に結合する。

本発明において、特に興味深いのは、エンタイトルメント管理メッセージＥＭＭおよびエンタイトルメント制御メッセージＥＣＭである。これらのメッセージはトランスポートデータストリームＴＤＳのなかでマルチプレクサされる。エンタイトルメント管理メッセージは特定のデコーダもしくはデコーダのグループへアドレスされる。エンタイトルメント制御メッセージは全てのデコーダへブロードキャストされる。マルチセッションキーで暗号化されたシードデータは、エンタイトルメント制御メッセージの中で送信されたデータの中に含まれる。エンタイトルメント制御メッセージＥＣＭは、高速度、たとえば１０回／秒で、繰り返し送られる。秘密シリアル番号のもとで暗号化されたマルチセッションキーＭＳＫは、エンタイトルメント管理メッセージＥＭＭの中に含まれる。エンタイトルメント管理メッセージはデコーダへアドレスされ、そのデコーダは、マルチセッションキーを暗号化するために用いられる秘密シリアル番号をデコーダ中に格納する。エンタイトルメント管理メッセージは希に、たとえば１月に１回送信される。実用的には、エンタイトルメント管理メッセージは各デコーダへ月に何回も送信され、デコーダは、次のセッション（例えば、翌月）に備えて、マルチセッションキーを復号化し、格納するための機会を有する。特定の時点で、エンタイトルメント制御メッセージは、初期のエンタイトルメント管理メッセージデータから受信された新しいマルチセッションキーへの変換を示すデータを提供する。

図５は、復号化されたサービス１０９の中で入力トランスポートデータストリームをデコーディングするための本発明によるデコーダを示す。デマルチプレクサ７２はエンタイトルメント制御メッセージ７４、エンタイトルメント管理メッセージ７６およびテキストデータ７８をトランスポートデータストリームから、分離する。トランスポートデータストリームの他のペイロード部分は復号器１０４へ提供される。デマルチプレクサ７２はデマルチプレクサ３０（図２Ｂ）に同様の機能を提供する。デコーダ７０はセキュアマイクロプロッセサ８０を含む。セキュアマイクロプロッセサ８０は秘密シリアル番号ＳＳＮおよびマルチセッションキーＭＳＫを格納するセキュアメモリ８２を含む。セキュアマイクロプロッセサ８０において、条件付きアクセスロジック９０はセキュアメモリ８２から秘密シリアル番号ＳＳＮを読み取り、秘密シリアル番号を復号器８４へ提供する。復号器８４はエンタイトルメント管理メッセージ７６を処理して、９２でマルチセッションキーＭＳＫを復元する。条件付きアクセスロジック９０はセキュアメモリ８２の中にマルチセッションキーＭＳＫを格納する。次に、条件付きアクセスロジック９０はセキュアメモリ８２からマルチセッションキーＭＳＫを読み込み、それを復号器８６へ提供する。復号器８６は、エンタイトルメント制御メッセージ７４を処理して複数のシードおよび条件付きアクセスデータ８８を復元する。条件付きアクセスロジック９０はシード８８のグローバルシード９４を復号器１０４へ提供する。条件付きアクセスロジック９０は公認のサービスを認識するように条件付きアクセスデータ８８を処理し、サービス選択信号９６をサービスデマルチプレクサ１０６へ提供する。公認のサービスにおいて、条件付きアクセスロジック９０はシード８８からの暗号化されたサービスシード９８をマルチセッションキーで復号化するために復号器１００へ提供する。公認のサービスにおいて、復号器１００はシード１０２を公認のサービスにおける復号器１０８へ提供する。

図４において、個々のサービス（例えば、画像１あるいは音声１）はそれぞれのサービスシードのもとで暗号化され得る。暗号化された、あるいは、暗号化されていないサービスは、データフレーム６０でフォーマットされる。データフレーム６０のサービス部の全てがグローバルシードのもとで暗号化される。データフレーム６０の暗号化された部分はグローバルシード９４を用いて復号器１０４（図５）において処理され、個々のサービスを復元する。個々のサービスは、暗号化され得るか、あるいは暗号化され得ない。個々のサービスは、マルチプレクサ１０６（図５）へ提供され、個々の暗号化されたサービスデータ１０７が復号器１０８へ提供される。復号器１０８はシード１０２を用いて暗号化されたサービスデータ１０７を処理して、復号化されたサービス１０９を提供する。

図６において、暗号化制御システム１１０は、デマルチプレクサ１１２、マルチプレクサ１１４、第１のセキュアマイクロプロセッサ１２０、および、第２のマイクロプロセッサ１３０を含む。セキュアマイクロプロセッサ１２０は、秘密シリアル番号メモリ１２２、復号器１２４、およびマルチセッションメモリ１２６を含む。秘密シリアル番号メモリ１２２は、秘密シリアル番号メモリ３２（図２Ｂ）が機能するのと同様に機能する。復号器１２４は復号器３４（図２Ｂ）が機能するのと同様に機能する。メモリ１２６は、メモリ８２（図５）が機能するのと同様に機能する。

第２のセキュアマイクロプロセッサ１３０は、秘密シリアル番号メモリ１３２および暗号器１３４を含む。メモリ１３２はメモリ１８（図２Ａ）が機能するのと同様に機能し、暗号器１３４は暗号器２６（図２Ａ）が機能するのと同様に機能する。デマルチプレクサ１１２は、デマルチプレクサ３０（図２Ｂ）が機能するのと同様に機能する。マルチプレクサ１１４は、マルチプレクサ２０（図２Ａ）が機能するのと同様に機能する。

典型的な操作において、トランスポートデータストリームＴＤＳのナショナルソースはサテライトリピータステーションへアップリンクされる。サテライトリピータステーションは，複数のケーブルヘッドエンドオペレータに、ナショナルトランスポートデータストリームＴＤＳのブロードキャストをダウンリンクし、複数のオペレータの少なくとも１つはその装置の中に暗号化制御システム１１０を有する。ケーブルヘッドエンドオペレータはナショナルトランスポートデータストリームＴＤＳを受信し、ナショナル暗号化サービスデータストリームにおいて、ナショナルエンタイトルメント制御メッセージ（ナショナルＥＣＭ）およびナショナルエンタイトルメント管理メッセージ（ナショナルＥＭＭ）にデータストリームをデマルチプレクスする。ナショナルエンタイトルメント管理メッセージは暗号化制御システム１１０でローカルエンタイトルメント管理メッセージ（ローカルＥＭＭ）に処理される。マルチプレクサ１１４はローカルトランスポートデータストリーム（ｌｏｃａｌＴＤＳ）にナショナル暗号化サービス，ナショナルエンタイトルメント制御メッセージデータ、およびローカルエンタイトルメント管理メッセージを再構築する。

ナショナルエンタイトルメント管理メッセージは暗号器１２４で処理され、メモリ１２６でマルチセッションキーを復元し、格納する。マルチセッションキーはセキュアリンク１１６を通って、暗号器１３４へ提供される。マルチセッションキーはメモリ１３２から秘密シリアル番号を用いて暗号器１３４で処理され、続いて、ローカルエンタイトルメント管理メッセージに配置される。しかしながら（１）暗号器１３４によって用いられる暗号化アルゴリズムはマルチセッションキーを暗号化するためにナショナルセンターによって用いられる暗号化アルゴリズムとは異なる、あるいは（２）メモリ１３２に格納された秘密シリアル番号はナショナルセンターでマルチセッションキーを暗号化するために用いられる同等のデータベースに格納された秘密シリアル番号とは異なる、あるいは、（３）その双方である。

ケーブルヘッドエンドオペレータの加入者は、暗号器１３４（図６）と互換性のあるアルゴリズムを備えたマルチセッションキーを復号化するための復号器を備えたデコーダを要求する。同様に、ケーブルヘッドエンドオペレータの加入者のデコーダは、メモリ１３２（図６）に格納された秘密シリアル番号に対応する秘密シリアル番号をそれらの中に格納する。本発明によると、装置において、暗号化制御システム１１０を備えたケーブルヘッドエンドオペレータは、安全にマルチセッションキーをシステム中のデコーダへ提供し得る。しかしながら、独自の暗号化アルゴリズム１３４（すなわち、独自のケーブルヘッドエンドオペレータ）およびメモリ１３２に格納された秘密シリアル番号の独自のリストのために、ケーブルヘッドエンドオペレータの加入者へ提供されたデコーダは，サテライトレピータステ−ションもしくは任意の他のケーブルヘッドエンドオペレータからナショナル暗号化サービスを受信するために利用され得ない。このように、例えば加入者が請求を払わない場合、ケーブルヘッドエンドオペレータはナショナルサービスへのアクセスを拒絶し得る。さらに、ケーブルヘッドエンドオペレータの加入者に提供されるデコーダは、ケーブルシステムから暗号化されたサービスを受信するために利用し得ないので、サービスが貸し出しされる見込みはない。

参考として援用される、米国特許番号５，０２９，２０７号に記述されるように、デコーダは再プログラム可能な復号化アルゴリズムおよび／あるいは再プログラム可能な秘密シリアル番号を有する復号器を含む。特定のアドレスされるメッセージ（例えば、本願明細書中に記述されているエンタイトルメント管理メッセージ）が、特別のデコーダあるいはアドレスされているデコーダのグループによって受信されている場合、このような復号器は、再プログラム可能である。ナショナルセンターがデコーダのこのようなタイプを利用した場合、ローカルケーブルヘッドエンドオペレータは、デコーダのこのようなタイプを購入し、加入者に転売する。次に、ローカルヘッドエンドオペレータは適切なエンタイトルメント管理メッセージを個々のデコーダへ送信し得、マルチセッションキーを復号化するのに利用されるアルゴリズムを変更し、あるいはデコーダの秘密シリアル番号のアドレスを変更する。このように、単一のデコーダ設計に対して大マーケットが存在し、ケーブルヘッドエンドオペレータは大マーケットに基づいて低コストでデコーダを加入者へ提供する。

図７において、暗号化制御システム１４０は、デマルチプレクサ１１２、マルチプレクサ１１４、第１のセクュアマイクロプロッセッサ１２０および第２のセキュアマイクロプロッセッサ１３０を含む。第１のセキュアマイクロプロセッサ１２０は秘密シリアル番号メモリ１２２、復号器１２４およびマルチサービスキーメモリ１２６を含む。マルチサービスキーメモリ１２６は暗号化制御システム１１０（図６）のセキュアマイクロプロセッサ１２０で実行される機能と同じ機能を実質的に実行する。暗号化制御システム１４０（図７）のセキュアマイクロプロッセサ１２０はまた、シードデータおよびサービス公認データを復元するためにマルチセッションキーを用いてナショナルエンタイトルメント制御メッセージを処理するために復号器１４２を含む。

暗号化制御システム１４０（図７）の第２のセキュアマイクロプロッセサ１３０は秘密シリアル番号メモリ１２２、復号器１２４、マルチッセションキーメモリ１２６および暗号器１４４を含む。メモリ１２２、復号器１２４、およびメモリ１２６は、暗号化制御装置１１０（図６）のセキュアマイクロプロッセサ１２０におけるメモリ１２２、復号器１２４、およびメモリ１２６において実行される機能と実質的に同様の機能を実行し、その機能はマルチセッションキーを復元する。暗号器１４４はシードおよびサービス公認データをマルチセッションキーを用いてメモリ１２６から読み取り、ローカルエンタイトルメント制御メッセージを提供する。マルチプレクサ１４４は、ローカルエンタイトルメント制御メッセージによって交換されたナショナルエンタイトルメント制御メッセージを用いてナショナルトランスポートデータストリームからローカルトランスポートデータストリームを再フォーマットする。

装置に暗号化制御システム１４０を備えたケーブルヘッドエンドオペレータは、デコーダ、つまりマルチセッションキーを用いてシードを復号化するための特別の（すなわち独自の）復号化アルゴリズムを備えたデコーダをケーブルヘッドエンドオペレータの加入者へ提供し得る。暗号化制御システム１４０の暗号器１４４は、デコーダにおいて提供されたシード復号化アルゴリズムに対応する暗号化アルゴリズムを用いてシードを暗号化する。このように、特別のケーブルヘッドエンドオペレータ装置に接続される場合、そのように提供されたデコーダはシードを受信し得るのみである。ローカルエンタイトルメント制御メッセージはケーブルヘッドエンドオペレータシステムにおいて全てのデコーダにブロードキャストされるので、個々のデコーダを無為にすることは不可能である。しかしながら、加入者により限定されたサービス（例えば、低コストサービス提供）を提供するためには、暗号器１４４で再暗号化される前に、ケーブルヘッドエンドオペレータは復号器１４２で復号されたサービス公認データを変更し得る。

図６について上述したように、再プログラム可能なデコーダはナショナルセンターがローカルケーブルヘッドエンドオペレータに対してある特定の再プログラムサービスを提供するという条件のもとで、ローカルヘッドエンドオペレータの加入者に提供され得る。ナショナルセンターが各個々の加入者にアドレスされたエンタイトルメント管理メッセージを用意するので、ナショナルセンターがこれらの再プログラミングサービスを提供することが好ましい。あるいは、デコーダの必要な秘密シリアル番号およびデコーダの復号化アルゴリズムが提供される場合、ローカルケーブルヘッドエンドオペレータはこれらのサービスを提供し得る。ナショナルセンターによって提供されるサービスとは、シードデータを復号化するために利用される復号化アルゴリズムを再プログラムすることである（マルチセッションキーを復元することとは異なる）。このように、ローカルケーブルヘッドエンドオペレータはシードデータを暗号器１４４において暗号化する。暗号化器１４４は加入者の再プログラムされたデコーダと互換性のある暗号化アルゴリズムを備えるシードデータを暗号化する。再プログラム可能なデコーダを他のケーブルネットワークに対して使用できなくし、これは再プログラム可能なデコーダの大マーケットを提供する。従って、これらの再プログラム可能なエンコーダを提供するこれらのケーブルヘッドエンドオペレータは、出資を損失するようなことはない。

ナショナルセンターが、独自のマルチセッションキーを備えるローカルヘッドエンドオペレータの個々の加入者に、アドレスされたエンタイトルメント管理メッセージを提供し、および暗号化制御システム１４０（図７）の第２のセキュアマイクロプロッセッサ１３０にアドレスされるエンタイトルメント管理メッセージにおいて同様のマルチセッションキーを提供することもまた可能であるので、シードおよびサービス公認データはこの特別のマルチセッションキーのもとで暗号化される。すなわち、第１のセキュアマイクロプロッセッサ１２０において利用されるマルチセッションキーは暗号化制御システム１４０（図７）の第２のセキュアマイクロプロッセッサ１３０において使用されるマルチセッションキーとは異なる。特別のマルチセッションキーを配信するためのこの処理は、ナショナルセンターとローカルケーブルヘッドエンドオペレータとの間の同意によって取り決められ得る。デコーダ７０（図５）において、グローバルシード９４は正しく復元される。しかしながら、暗号化されたサービスシード９８（図５）は、ナショナルセンターの全ての加入者に送信されるマルチセッションキーのもとで暗号化される。これは、暗号化制御システム１４０（図７）のセキュアマイクロプロッセッサ１２０のメモリ１２６に格納されるマルチセッションキーに対応する。不幸にも、第２のセキュアマイクロプロセッサ１３０のメモリ１２６に格納された特別のマルチセッションキーは、ローカルヘッドエンドオペレータの加入者のデコーダにアドレスされるナショナルエンタイトルメント管理メッセージにおいてナショナルセンターとローカルヘッドエンドオペレータとの間の特別の同意によって送信される。従って、ローカルヘッドエンドオペレータの加入者は、特別のマルチッセッションキーのみを復元することができるが、サービスシード１０２（図５）を復元することができない。しかしながら、個々のサービスが暗号化されずに送信された場合にはこのような取り決めは有用であり、サービスのブロックは全体的に暗号化される。

図８において、暗号化システム１５０は、デマルチプレクサ１１２、マルチプレクサ１１４、第１のセキュアマイクロプロセッサ１２０、第２のセキュアマイクロプロセッサ１３０、シードジェネレイタ１５２、グローバルサービス復号器１５４およびグローサービス暗号器１５６を含む。図８において、グローバルシード９４（図５）は復元され、およびグローバルサービス復号器１５４に提供される。ナショナル暗号化サービスデータは、グローバルシード９４を用いてグローバルサービス復号器１５４において処理され、サービスデータの暗号化されていないフレームを復元する。しかしながら、サービスデータの暗号化されていないフレームは、暗号化された個々のサービスを備え得るが、サービスデータのフレームは暗号化されない。シードジェネレイタ１５２は、グローバルサービス暗号器１５６および暗号化制御システム１５０の第２のセキュアマイクロプロセッサ１３０のシード暗号器１４４に、同時に新しいシードを提供する。

動作中、暗号化制御システム１５０は、グローバルシード９４を用いてグローバルサービス復号器１５４からサービスデータの暗号化されていないフレームを復元する。従って、暗号化されていないサービスデータは新しいシードを用いてサービス暗号器１５６において再暗号化される。同時に、新しいシードはシード暗号器１４４に提供される。シード暗号器１４４において新しいシードは、メモリ１２６に格納され、およびローカルエンタイトルメント制御メッセージに組み込まれたマルチセッションキーのもとで、暗号化される。マルチプレクサ１１４は、ローカルエンタイトルメント制御メッセージをナショナルエンタイトルメント管理メッセージおよび局所的に再暗号化されたサービスデータと結合し、ローカルトランスポートデータストリームを形成する。シードがナショナルセンターによって生成される場合に、同じサービスをデコードするのと同様の方法で、デコーダ、例えば図５のデコーダ７０は、新しいシードによって暗号化された種々のサービスをデコードする。デコーダは違いを検出不可能である。

独自の暗号化アルゴリズムは（１）グローバルサービス暗号器１５６もしくは（２）シード暗号器１４４のいずれか、あるいは（３）双方に対して用いられ得る。独特の暗号化アルゴリズムは、ローカルケーブルヘッドエンドオペレータの加入者へ提供されたデコーダ７０（図５）で含まれたそれぞれの復号化アルゴリズムに対応する。このように、ナショナルエンタイトルメント管理メッセージは、装置において暗号化制御システム１５０を備えていないケーブルヘッドエンドオペレータの加入者のデコーダを備える各デコーダへ、マルチセッションキーを配信するために利用される。しかし、シード暗号器１４４において利用される暗号化アルゴリズムに対応する復号化アルゴリズムを備えたデコーダおよび、グローバルサービス暗号器１５６は他のケーブルシステムにおいて利用され得ない。さらに、ナショナルセンターとローカルヘッドエンドオペレータとの同意によって問題のデコーダは再プログラム可能であり得るので、シード暗号器１４４およびグローバルサービス暗号器１５６において利用される暗号化アルゴリズムに対応するデコーダにおいて、ナショナルセンターが復号化アルゴリズムを再プログラムすることは可能である。

図９において、情報配信システム１６０はナショナルセンター１６２、サテライトリピータ１６４、第１のユーザステイション１７０および第２のユーザステイション１８０を含む。第１のユーザステイション１７０は、受信機１７２、ケーブルヘッドエンドモジュレータ１７４および少なくとも１つのデジタルセットトップターミナル１７６を含む。ユーザステイション１８０は、受信機１７２、ローカル暗号化制御システム１８２、ケーブルヘッドエンドモジュレータ１７４および高度のデジタルセットトップターミナル１８４を含む。

暗号化制御システム１８２は、暗号化制御システム１１０、１４０、あるいは１５０のいずれかの１つであり得る。異なった暗号化システム１１０では、マルチッセッションキー暗号器１３４は２つのステージ暗号器を含み、第１の秘密シリアル番号は、１回暗号化キーを提供するためにマルチセッションキーを暗号化し、次に、２回暗号化キーを提供するために、第２の秘密シリアル番号を用いる更なる暗号器で、１回暗号化キーが処理される。２回暗号化キーはローカルエンタイトルメント管理メッセージに取り込まれ、ローカルトランスポートデータストリーム（図６）において送信される。ローカルトランスポートデータストリームはケーブルヘッドエンドモジュレータ１７４において変調され、高度のデジタルセットトップターミナル１８４へ転送される。高度のデジタルセットトップターミナル１８４は、例えば、デコーダを備えた備え付けの内蔵セキュリティエレメントおよびデコーダへ差込可能の置換可能なセキュリティモジュール（すなわちスマートカード）を備えたセットトップターミナルである。例えば、本願明細書中において参考として援用される米国特許第５，０２９，２０７号に見られる。高度のデジタルセットトップターミナル１８４は、２回暗号化マルチッセッションキーを復元するための２つの復号器を含む。１つの復号器はセットトップターミナル自身（すなわちデコーダ）の備え付けのセキュリティエレメントにおいて含まれ、他方の復号器は取り外し可能なセキュリティモジュール（すなわちスマートカード）において含まれる。

実際上、第１のユーザステイション１７０と同じ装置を備えたケーブルシステムオペレータは、ローカル加入者へナショナルトランスポートデータストリームを転送し得るのみである。そんなオペレータは暗号化制御システム１８２を加えることによっておよび／あるいは対応する置換可能のセキュリティモジュール（すなわちスマートカード）を、加入者に送信することによって装置をアップグレードし得る。現存のセットトップターミナルの全てを置換する必要はない。

当業者は、図６から図９に関して記載された技術が任意の所望の制御レベルを提供するために、組み合わせたり結合され得ることを十分理解し得る。適切な組合せを用いてローカルケーブルヘッドエンドオペレータは請求をきちんと払わない加入者との接続を絶ち、条件付きのアクセスデータに変更を加えることによって加入者へ要求された低価格のサービスを提供し得る。

グローバルトランスポートデータストリームのローカル暗号化に関する新規の装置および方法の好適な実施形態（これらは例示的であり限定的でないことが意図される）を説明しているが、前述の教示を考慮して当業者によって変更および変動がなされ得ることに気づく。それゆえ添付の請求の範囲によって規定されるように、本発明の範囲および精神の中で、開示された発明の特定の実施形態において変更がなされ得ることが理解される。

従って、特許法で求められるように詳細に、具体的に発明を記述しているが、特許証によって保護される請求の範囲および所望の範囲が、添付の請求の範囲に記載される。

図１Ａは、それぞれ公知の暗号器および復号器の基本的な機能図である。図１Ｂは、それぞれ公知の暗号器および復号器の基本的な機能図である。図２Ａは、それぞれ公知のエンコーダおよびデコーダの機能ブロック図である。図２Ｂは、それぞれ公知のエンコーダおよびデコーダの機能ブロック図である。図３は、公知の情報配信システムのブロック図である。図４は、どのように初期データストリームが本発明に従って転送パケットの状態で暗号化されるかを示している書式図である。図５は、本発明に従うデコーダの機能図である。図６は、本発明の実施形態に従う暗号化制御システムの機能ブロック図である。図７は、本発明の別の実施形態に従う暗号化制御システムの機能ブロック図である。図８は、本発明の別の実施形態に従う暗号化制御システムの機能ブロック図である。図９は、本発明の別の実施形態に従う情報配信システムの概略図である。

Claims

トランスポートデータストリームを複数のユーザーステーションにブロードキャストする情報配信システムであって、
該トランスポートデータストリームは、
マルチセッションキーを用いて暗号化された暗号化サービスデータであって、該マルチセッションキーは、複数のセッションキーとして機能する、暗号化サービスデータと、
第１および第２のエンタイトルメント管理メッセージデータと
を含み、
該第１のエンタイトルメント管理メッセージデータは、第１のアルゴリズムを用いて暗号化されることにより、第１の暗号化されたマルチセッションキーになるマルチセッションキーを含み、
該第２のエンタイトルメント管理メッセージデータは、該第１のアルゴリズムとは異なる第２のアルゴリズムを用いて暗号化されることにより、第２の暗号化されたマルチセッションキーになるマルチセッションキーを含み、
該情報配信システムは、
該トランスポートデータストリームを送信するコントロールセンターと、
該コントロールセンターから該トランスポートデータストリームを受信する第１のユーザーステーションであって、該第１の暗号化されたマルチセッションキーを復号化および再暗号化することなく、該トランスポートデータストリームを第１の複数のデコーダに提供する第１のユーザーステーションと、
該コントロールセンターから該トランスポートデータストリームを受信する第２のユーザーステーションであって、該第２のアルゴリズムを用いて該第２の暗号化されたマルチセッションキーを復号化することにより、復号化されたマルチセッションキーにし、該第２のアルゴリズムとは異なる第３のアルゴリズムを用いて該復号化されたマルチセッションキーを再暗号化しながら、該トランスポートデータストリームを第２の複数のデコーダに提供する第２のユーザーステーションと
を備えた、情報配信システム。
前記第２のアルゴリズムは、第１のキーを用いることにより、前記マルチセッションキーを暗号化し、前記第１の複数のデコーダのうちの複数のデコーダは、前記第１のアルゴリズムに基づく復号化によって前記第１のエンタイトルメント管理メッセージデータから前記マルチセッションキーを復元し、
前記第２のユーザーステーションは、
前記第２のアルゴリズムに基づいて該第１のキーを用いて前記暗号化されたマルチセッションキーを復号化することによって、前記第２のエンタイトルメント管理メッセージデータから該マルチセッションキーを復元する回路と、
該第１のキーとは異なるローカルキーを格納するメモリと、
該ローカルキーと該第３のアルゴリズムとを用いて該マルチセッションキーを再暗号化することにより、第３のエンタイトルメント管理メッセージデータを提供する暗号器と、
該第３のエンタイトルメント管理メッセージデータを含むが該第２のエンタイトルメント管理メッセージデータを含まない前記トランスポートデータストリームに基づいて、ローカルデータストリームを前記第２の複数のデコーダに提供する出力マルチプレクサと
を含む、請求項１に記載のシステム。