JP4448693B2 - 重要なパケットの部分暗号化 - Google Patents
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Description
現在のデジタルケーブルネットワークは、多くの場合、デジタルオーディオデータ及びビデオデータを完全に暗号化するCA方式を用いて、適切に申込みをした加入者以外は番組を視聴することができないようにしている。この暗号化は、ハッカー及び料金を払っていない未加入者が番組を受信することができないようにすることを目的としている。しかしながら、ケーブルテレビ運用業者は、加入者に複数のセットトップボックス製造業者のいずれの製品でも提供することができることを望んでいるため、それぞれのSTB製造業者のCA方式に対応した複数の暗号化技術を用いて、1つの番組を複数暗号化したコピーを送信しなければならない。
図2に示すシステム100は、複数のキャリッジを提供するために帯域幅を追加する必要性を減らすシステムの一実施例である。この実施例において、システム100は、音声を聞かないでテレビジョン番組を見ることは普通好まれないという事実を利用している。例外(例えば成人番組、ある種のスポーツ競技番組等)はあるが、一般的な視聴者は、日常、音声を聞くことができないでテレビジョン番組を見ることは受け入れ難い。したがって、ヘッドエンド122において、ビデオデータ104はクリアに(暗号化しないで)ケーブルネットワークを介して放送するが、クリアなオーディオデータ106は複数のCA装置に供給した後、放送する。具体的なシステム100においては、クリアなオーディオデータ106は、暗号化方式Aを用いてオーディオデータを暗号化する暗号化装置118に供給される(暗号化方式Aは、この明細書中では旧式の暗号化方式とする)。同時に、クリアなオーディオデータ106は、暗号化方式Bを用いてオーディオデータを暗号化する暗号化装置124に供給される。そして、クリアなビデオデータには、暗号化装置118、124からの暗号化されたオーディオデータ(オーディオA、オーディオB)と、システム情報128と、番組特定情報129とが多重化される。
本発明の他の実施例は、タイムスライシングに関し、システム200として図3に示す。この実施例においては、各番組の一部を時間依存ベースで暗号化して、ユーザが番組視聴の支払いをしていないときには、番組の視聴を中止させる。本発明のこの実施例は、ビデオデータを部分的に暗号化するとともにオーディオデータをクリアなものとする、ビデオデータをクリアなものとするとともにオーディオデータを部分的に暗号化する、或いはビデオデータ及びオーディオデータを部分的に暗号化することによって実現することができる。タイムスライス、すなわち暗号化されている期間の全時間に対する割合は、使用される帯域幅とハッカーに対する安全性とのバランスが最適になるように、選択することができる。一般的に、ここに述べるどの実施例においても、コンテンツを100%未満で暗号化して、所望の部分暗号化データを生成している。以下の具体例において、ビデオデータ及びオーディオデータの部分暗号化について説明する。
本発明の他の実施例として、「M番目Nパケット暗号化(Mth & N packet encryption)」を説明する。これは、図3にシステム200として示す実施例の変形例である。この実施例では、それぞれ1つの番組を表すPIDのパケットは、ユーザが番組の料金を払っていない場合には、ユーザが番組を視聴できないように暗号化する。この実施例において、Mは、各暗号化イベント(event)の開始点間にあるパケットの数を表し、Nは、暗号化が一度開始してから連続して暗号化されるパケットの数を表す。NはMよりも小さい数である。M=9且つN=1ならば、9パケット毎に1パケット連続した暗号化イベントがある。M=16且つN=2ならば、16パケット毎に2パケット連続した暗号化イベントがある。上述の実施例のように、デュアル部分暗号化される各パケットは、CA方式A218及びCA方式B224を用いて複製及び処理される。この実施例と上述のタイムスライス暗号化技術との動作における違いは、スイッチ216の動作によって、プログラミングされたプロセッサの制御下で暗号化するパケットを選択することにある。
本発明の実施例である他の部分暗号化方法では、データ構造毎に暗号化を行う。例えば、暗号化を好適に適用できるデータ構造の1つは、MPEGビデオフレームであるが、これに限定されるものではない。この具体例は、表8に示す具体例では、ビデオフレームを10フレーム毎に1フレーム暗号化する(ここでも、ビデオフレームのみを暗号化する)が、これは本発明を限定するものではない。この実施例では、各番組の10フレーム毎の暗号化サイクルは、それぞれのチャンネル毎に別個であるが、これは本発明を限定するものではない。この概念は、ビデオフレーム又はオーディオフレーム(或いは他の何らかのデータ構造)を基礎とし、例えばM=10且つN=1である、タイムスライシング又はM番目N部分暗号化配列(又は他のパターン)の変形例である。勿論、M及びNの他の値も同様の実施例において用いることができる。表8において、F1はフレーム番号1、F2はフレーム番号2を表し、以下同様である。
選択的なパケット毎のデュアル暗号化技術を用いることにより、帯域幅使用効率を大幅に高めることができる。このデュアル暗号化技術では、適切な番組コンテンツのオーディオ及び/又はビデオデータに対する重要性に基づき、暗号化するパケットを選択する。
図9は、更なる帯域幅の必要性を最小化するシステム400の具体的構成を示している。この実施例では、システム400は、セットトップボックスにおいて、番組を選局するためには、システム情報(SI)428が必要であるという事実を利用している。ケーブルシステムでは、SIは、帯域外(out-of-band)、すなわち通常の視聴チャンネルの周波数以外の周波数で伝送される。また、SIは、帯域内(in-band)で送信してもよい。帯域内で送信する場合、SI428は、各ストリームに対して複製され、各ストリームとともに送信される。説明のために、「旧型の」セットトップボックスに供給されるSIが、例えばSTB436等の新しいセットトップボックスに供給されるSIとが分離されているとする。これにより、SI428の各バージョンは、CA方式A418とCA方式B424を用いて個別に暗号化される。クリアなビデオデータ404及びクリアなオーディオデータ406は、クリアな形式で配信されるが、これがクリアであることを示すためには、SI428が必要である。
上述した各手法は、包括的に、図10のシステム500として表現することができる。このシステム500は、ケーブルシステムヘッドエンド522を備え、ケーブルシステムヘッドエンド522は、クリアなビデオデータ504と、クリアなオーディオデータ506と、SI528と、PSI529とを備え、これらは、インテリジェントプロセッサによって制御されたスイッチ518を介して選択的に切り換えられ、スイッチ518は、PIDの割当(PID割当又は再割当を要求する実施例において)を行い、上述した各データを選択的に、CA方式A520又はCA方式B524に供給し、或いは、クリアな形式でケーブルシステム32に供給する。従来と同様、旧式のCA方式Aによって暗号化された番組又はSIは、STB36によって正しく復号される。CA方式Bによって暗号化された情報は、上述のように、STB536によって検出され、復号され、デコードされる。
上述したPIDマッピングの概念は、必要に応じて、ここに説明したデュアル部分暗号化方式に適用することができる。包括的には、ケーブルシステムのヘッドエンドにおいて、パケットのデータストリームは、暗号化のために選択されたパケットを複製するように操作される。これらのパケットは、複製され、2つの異なる暗号化方式に基づいて暗号化される。複製されたパケットには、個別のPID(これらのうちの1つは、クリアなコンテンツに用いられる旧型のCAのPIDに対応する)が割り当てられ、これらのパケットは、データストリームにおける元の選択されたパケットの位置に挿入され、ケーブルシステムを介して伝送される。ケーブルシステムのヘッドエンドからは、同じPIDを有する旧式の暗号化が施されたされたパケット及びクリアなパケットのストリームが出力される。第2のPIDは、パケットが新しい暗号化方式で暗号化されていることを示す。ヘッドエンドで行われるPID再マッピングに加えて、MPEGパケットは、連続カウンタ(continuity counter)を利用して、パケットの適切なシーケンスを維持する。適切な復号が行われることを保証するために、ヘッドエンドにおいて、パケット化されたデータストリームを生成する間、この連続カウンタを適切に維持する必要がある。これは、各PIDを有するパケットが、連続カウンタに通常の手法で連続的に割り当てられるようにすることで達成される。これにより、第2のPIDを有するパケットは、第1のPIDの連続カウンタからは、独立した連続カウンタを有することとなる。これを単純な形式で以下に示す。ここでは、PID025は、第1のPIDであり、PID125は、第2のPIDであり、Eは、暗号化されたパケットを表し、Cは、クリアなパケットを表し、末尾の数字は、連続カウンタを表す。
図2、図3、図6、図9、図10を参照して説明した上述の実施例は、ある程度概念的な性質を有し、本発明の様々な実施例に関連する全体的な発想及び概念を説明するために用いられていることは、当業者にとって明らかである。本発明を現実的に実現するためには、既に設立されているケーブルプロバイダの既存の旧型のヘッドエンド装置において、様々な部分暗号化方式について、コスト効率が高い実現が必要であるという現実世界での重要な問題があることは当業者にとって明らかである。ここでは、2つの旧型のケーブルシステムを具体例として、上述の手法をケーブルヘッドエンドにおいてどのように実現するかを説明する。
本発明の範囲内において、様々なセットトップボックスの構成を用いることができる。ヘッドエンドにおいて、暗号化するためのパケットを選択する手法は、STBには無関係である。
上述のように、ハッカーからの執拗な攻撃に対抗するために、上述した部分暗号化構成の幾つかを組み合わせて、更に安全性を高めてもよい。例えば、クリティカルパケット暗号化は、安全性を高めるために、SI暗号化、M番目N暗号化、ランダム暗号化、タイムスライス暗号化、及び他の手法のいずれと組み合わせてもよい。一実施例においては、帯域幅が許す限り、可能な限り多くのパケットを暗号化する。暗号化の量は、コンテンツがレギュラー番組であるか、プレミア番組(例えば、ペイパービュー又はVOD)であるか、コンテンツがアダルト番組であるか通常の映画であるか、或いは、様々なケーブルオペレータが適当と認める安全性のレベルに応じて決定してもよい。本発明の範囲から逸脱することなく、暗号化の安全性を更に高めるために他の様々な組合せが可能であることは、当業者にとって明らかである。
Claims (8)
- デジタルテレビジョン信号を暗号化する暗号化方法において、
上記デジタルテレビジョン信号内の暗号化されていないパケットのデータを調べ、当該デジタルテレビジョン信号を正常に再生するために不可欠な情報を搬送する任意のパケットを含む重要なパケットタイプを特定するステップと、
上記重要なパケットタイプであると特定されたパケットを第1の暗号化方式を用いて暗号化して、第1の暗号化パケットを生成するステップと、
上記重要なパケットタイプであると特定されたパケットを上記第1の暗号化方式とは異なる第2の暗号化方式を用いて暗号化して、第2の暗号化パケットを生成するステップと、
デジタルテレビジョン信号において、上記重要なパケットタイプの暗号化されていないパケットを、上記第1の暗号化パケット及び上記第2の暗号化パケットに置き換えて、部分的に多重である暗号化デジタルテレビジョン信号を生成するステップとを有するデジタルテレビジョン信号の暗号化方法。 - 上記重要なパケットタイプは、デジタルテレビジョン信号を正常にデコードするために必須である情報を搬送する任意のパケットを含むことを特徴とする請求項1記載の暗号化方法。
- 上記暗号化されていないパケットと上記第1の暗号化パケットとに第1のパケット識別子を割り当てるステップと、
上記第2の暗号化パケットに第2のパケット識別子を割り当てるステップとを更に有する請求項1又は2いずれか1項記載の暗号化方法。 - テレビジョン受信機において、
複数の暗号化されていないパケットと、複数の暗号化パケットとからなるデジタルテレビジョン信号を受信する受信機を備え、
デジタルテレビジョン信号を正常に用いるために必須である情報を含んでいる上記暗号化パケットは、少なくとも第1の暗号化パケット及び第2の暗号化パケットからなり、そして、その第1の暗号化パケットは、第1の暗号化方式に基づいて暗号化され、上記第2の暗号化パケットは、その第1の暗号化方式とは異なる第2の暗号化方式に基づいて暗号化されていることを特徴とし、
テレビジョン受信機は、さらに、
上記第2の暗号化パケットを復号する復号器と、
上記暗号化されていないパケットと上記復号されたパケットとをデコードして、デコードした上記暗号化されていないパケットとデコードした上記復号されたパケットとを組み合わせてテレビジョン装置における再生に適した信号を生成するデコーダとを備えるテレビジョン受信機。 - 上記デジタルテレビジョン信号は、MPEG規格に準拠しており、上記複数の暗号化パケットの各第1の暗号化パケットと上記暗号化されていないパケットは、第1のパケット識別子によって識別され、上記複数の暗号化パケットの各第2の暗号化パケットは、第2のパケット識別子によって識別されることを特徴とする請求項4記載のテレビジョン受信機。
- 上記デジタルテレビジョン信号は圧縮されており、上記暗号化されたパケットは、該デジタルテレビジョン信号を伸長するために必須であるパケットタイプを有することを特徴とする請求項4記載のテレビジョン受信機。
- 上記圧縮デジタルテレビジョン信号を伸長する伸長手段を更に備える請求項4記載のテレビジョン受信機。
- 上記暗号化されていないパケットと上記第1の暗号化パケットには、第1のパケット識別子が割り当てられ、上記第2の暗号化パケットには、第2のパケット識別子が割り当てられることを特徴とする請求項4、6又は7いずれか1項記載のテレビジョン受信機。
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