JP4630073B2 - コンテンツ暗号化装置及びそのプログラム - Google Patents
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Description
また、CASにおいては、トランスポートストリームを構成するパケット(TSパケット)のデータ本体の領域であるペイロード部を暗号化し、受信契約がなされている受信装置においてのみ、この暗号を復号することができ、視聴者は、復号された映像音声を視聴することができる。
一方、受信契約がなされていない受信装置においては、暗号化されたトランスポートストリームを復号することができないため、映像等は表示されず、例えば、「契約が必要」等のメッセージを表示装置の画面に表示している。これによって、コンテンツに対する著作権が保護されることになる。
「デジタル放送におけるアクセス制御方式(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
そこで、視聴者からは、ライセンスを取得した場合、コンテンツのコピー制限をなくし、複数の記録媒体に保存するようにしてほしいという要望がある。
このマスクデータは、予め設定されたデータを用いてもよいし、外部からデジタルコンテンツ毎に入力される形態であっても構わない。また、映像を構成する画像におけるスライスは、MPEG−2等の符号化方式において、スライス層における符号化の単位であるスライスを用いることができる。
このマスクデータによって、デジタルコンテンツにおいて、どのスライスのデータを暗号化し、どのスライスのデータを暗号化しないかを特定することができる。
そして、コンテンツ暗号化装置は、合成手段によって、暗号化手段で生成された暗号化スライスと、暗号化の対象とならないスライスのデータである非暗号化スライスとを合成することで、部分暗号化コンテンツを生成する。このとき、合成手段は、暗号化スライス及び非暗号化スライスの非暗号化領域であるスライス層ヘッダに当該スライスが暗号化されているか否かを示すフラグ情報を付加する。これによって、マスクデータを取得していないコンテンツ復号装置において、どのスライスが暗号化されているのかを認識することができる。
このように、部分暗号化コンテンツは、スライスの単位で部分的に暗号化されたものとなる。そのため、マスクデータと暗号鍵とを取得していないコンテンツ復号装置では、符号化データである部分暗号化コンテンツを復号(符号復号)すると、暗号化されているスライスを再生することができず、原映像が帯状に部分的に復元された映像として再生されることになる。
なお、コンテンツ暗号化装置は、ライセンス生成手段によって、スライス毎の暗号鍵とマスクデータとを含んだライセンスを生成することとする。
そして、コンテンツ暗号化プログラムは、合成手段によって、暗号化手段で生成された暗号化スライスと、暗号化の対象とならないスライスのデータである非暗号化スライスとを合成することで、デジタルコンテンツを部分的に暗号化した部分暗号化コンテンツを生成する。このとき、合成手段は、暗号化スライス及び非暗号化スライスの非暗号化領域であるスライス層ヘッダに当該スライスが暗号化されているか否かを示すフラグ情報を付加する。なお、コンテンツ暗号化プログラムは、ライセンス生成手段によって、スライス毎の暗号鍵とマスクデータとを含んだライセンスを生成することとする。
また、本発明によれば、部分的に暗号化されたデジタルコンテンツは、著作権が保護された映像となるため、コピー制限を緩和することができる。これによって、復号側では、コンテンツを複数の記録媒体等にコピーすることができ、暗号鍵を取得していれば、コピーされた記録媒体等からコンテンツを再生することができる。
また、本発明によれば、復号側で、マスクデータを取得していない場合であっても、どの帯状領域が暗号化されているのかを認識することができる。これによって、例えば、復号側で、暗号化されたデータを符号データとして符号復号することにより誤動作する場合であっても、事前に暗号化された帯状領域のデータを認識することで、そのデータの符号復号を行わない等の回避処理を行うことができる。
<コンテンツの暗号化及びその復号の概要>
最初に、本発明におけるコンテンツの暗号化及びその復号の概要について説明する。ここでは、コンテンツは、映像を構成する時系列に連続する画像毎に、垂直方向に所定の幅で水平方向に任意の長さとなる帯状領域の単位で符号化を行う符号化方式によって、符号化されているものとする。この帯状領域の単位で符号化を行う符号化方式としては、MPEG−2、MPEG−4、H.264等が存在するが、ここでは、一例として、MPEG−2を用いることとする。
なお、MPEG−2は、コンテンツである映像を、シーケンス層、GOP(Group of Pictures)層、ピクチャ層、スライス層、マクロブロック層及びブロック層の6層の階層構造で符号化している。
本発明においては、このスライスS単位で暗号化するか否かを変えることで、コンテンツを部分的に暗号化することを特徴とする。なお、スライスSを暗号化する際、スライス層ヘッダSHは暗号化を行わず平文のままとし、マクロブロックMBのみを暗号化し暗号文とすることとする。
以下、コンテンツの暗号化を行うコンテンツ暗号化装置と、その暗号化されたコンテンツを復号するコンテンツ復号装置について説明する。
[コンテンツ暗号化装置の構成]
まず、図1を参照して、第1の実施の形態に係るコンテンツ暗号化装置の構成について説明する。図1は、本発明における第1の実施の形態に係るコンテンツ暗号化装置の構成を示す機能ブロック図である。図1に示すように、コンテンツ暗号化装置1は、スライス(帯状領域)の単位で符号化されたコンテンツ(平文コンテンツ)を、スライス単位で暗号化するか否かを変えることで、コンテンツを部分的に暗号化した暗号化コンテンツ(部分暗号化コンテンツ)を生成するものである。
ここでは、コンテンツ暗号化装置1は、マスクデータ生成手段10と、コンテンツ鍵生成手段11と、ライセンス生成手段12と、スライス層暗号化手段13とを備えている。
例えば、マスクデータMDには、スライスSが暗号化状態であれば“1”、暗号化されていない平文状態であれば“0”を埋め込むことで、スライス層において、どのスライスSを暗号化するのか、あるいは暗号化されているのかを示すことができる。
また、マスクデータMDには、スライスSが暗号化状態であれば、スライスSを暗号化した暗号鍵(後記するコンテンツ鍵生成手段11で生成されるコンテンツ鍵)を識別するコンテンツ鍵識別子を埋め込むこととしてもよい。例えば、スライスS毎に異なるコンテンツ鍵で暗号化を行う場合には、マスクデータMDには、そのスライスSに対応する位置に、コンテンツ鍵識別子を埋め込む。
なお、マスクデータMDには、どのスライスSを暗号化するかは任意に設定することが可能である。例えば、1つおきにスライスSを暗号化する設定としてもよいし、連続した複数のスライスSを暗号化し、それに続く複数のスライスSは平文とするといった設定としてもよい。
図1に戻って、コンテンツ暗号化装置1の構成について説明を続ける。
このコンテンツ鍵は、共通鍵暗号化方式による暗号鍵であればよく、例えば、AES(Advanced Encryption Standard)、DES(Data Encryption Standard)等における鍵とする。
なお、ここでは、コンテンツ鍵生成手段11は、コンテンツ毎にコンテンツ鍵を生成しているが、図9で説明したスライスS毎にコンテンツ鍵を生成することとしてもよい。この場合、コンテンツ鍵は、コンテンツ鍵を識別するコンテンツ鍵識別子に対応付けられて、ライセンス生成手段12及びスライス層暗号化手段13に出力される。
例えば、図10(b)に示した部分的に再生された映像において、偶数番目のスライスが、Pピクチャ又はBピクチャである場合は、その領域も劣化することになる。
なお、このスライス暗号化手段13bでは、例えば、AES、DES等の共通鍵暗号化により暗号化を行う。このスライス暗号化手段13bで暗号化された暗号化スライスは、合成手段13cに出力される。
なお、スライス層レベルで暗号化を行うと、MPEG−2の復号装置によっては、マクロブロックの暗号化が原因で、復号(デコード)処理においてハングアップする可能性がある。そこで、スライス層暗号化手段13では、スライスが暗号化されていることを示す情報をスライス層ヘッダに付加することが望ましい。例えば、図9で説明したスライス層ヘッダSHの「予約領域(Reserved Bits)」に、当該スライスが暗号化されていることを示す「暗号化フラグ」を付加する。
なお、コンテンツ暗号化装置1は、一般的なコンピュータを、前記した各手段として機能させるプログラムにより動作させることで実現することができる。このプログラム(コンテンツ暗号化プログラム)は、通信回線を介して配布することも可能であるし、CD−ROM等の記録媒体に書き込んで配布することも可能である。
次に、図2を参照(適宜図1参照)して、コンテンツ暗号化装置1の動作について説明する。図2は、本発明における第1の実施の形態に係るコンテンツ暗号化装置の動作を示すフローチャートである。
まず、コンテンツ暗号化装置1は、マスクデータ生成手段10によって、暗号化の対象となるスライスを特定したデータであるマスクデータを生成する(ステップS10)。
また、コンテンツ暗号化装置1は、コンテンツ鍵生成手段11によって、暗号化の対象となるスライスを暗号化するための暗号鍵(コンテンツ鍵)を生成する(ステップS11)。
そして、コンテンツ暗号化装置1は、ライセンス生成手段12によって、ステップS10で生成されたマスクデータと、ステップS11で生成されたコンテンツ鍵とを含んだライセンスを生成する(ステップS12)。
このステップS12で生成されたライセンスは、コンテンツ暗号化装置1で生成された暗号化コンテンツ(部分暗号化コンテンツ)を復号する際に使用される。
また、コンテンツ暗号化装置1は、スライス層暗号化手段13のスライス分離手段13aによって、ステップS10で生成されたマスクデータを参照して、入力されたコンテンツ(平文コンテンツ)から暗号化の対象となるスライス(暗号化対象スライス)と、暗号化の対象とならないスライス(非暗号化スライス)とを、分離して抽出する(ステップS20)。
そして、コンテンツ暗号化装置1は、スライス層暗号化手段13のスライス暗号化手段13bによって、ステップS20で分離抽出された暗号化対象スライスを、ステップS11で生成されたコンテンツ鍵で暗号化することで、暗号化スライスを生成する(ステップS21)。
そして、コンテンツ暗号化装置1は、スライス層暗号化手段13の合成手段13cによって、ステップS20で分離抽出された非暗号化スライスと、ステップS21で生成された暗号化スライスとを、スライス番号順に連結することで、部分的に暗号化された暗号化コンテンツ(部分暗号化コンテンツ)を生成する(ステップS22)。
以上の動作によって、コンテンツ暗号化装置1は、マスクデータで特定されたスライスのみを暗号化した部分暗号化コンテンツを生成することができる。
次に、図3を参照して、図1で説明したコンテンツ暗号化装置1で生成された暗号化コンテンツ(部分暗号化コンテンツ)を復号するコンテンツ復号装置の構成について説明する。図3は、本発明における第1の実施の形態に係るコンテンツ復号装置の構成を示す機能ブロック図である。図3に示すように、コンテンツ復号装置2は、スライス単位で暗号化するか否かを変えることで、コンテンツを部分的に暗号化した暗号化コンテンツ(部分暗号化コンテンツ)を復号するものである。
ここでは、コンテンツ復号装置2は、ライセンス復号手段20と、ライセンス記憶手段21と、ライセンス判定手段22と、スライス層復号手段23と、符号復号手段24と、コンテンツ記憶手段25とを備えている。
そして、ライセンス判定手段22は、この判定結果をスライス層復号手段23に出力する。なお、ライセンス判定手段22は、部分暗号化コンテンツが復号可能である場合には、判定結果にライセンスのデータ(マスクデータ、コンテンツ鍵)を含ませることとする。
ただし、暗号化スライス分離手段23aは、ライセンス判定手段22から、暗号化コンテンツを復号することができない旨の判定結果が入力された場合、非暗号化スライス及び暗号化スライスのすべてを符号復号手段24に出力することとする。
これによって、ライセンスが取得されていない場合は、部分暗号化コンテンツが、そのまま後記する符号復号手段24によって、復号(デコード)処理されることになる。
なお、このスライス復号手段23bは、図9で説明したスライス層において、暗号化されたマクロブロックMBのみを復号し、スライス層ヘッダSHに付加することで、スライスを復号することとする。
なお、ライセンスが取得されていない場合、符号復号手段24には、暗号化スライス分離手段23aから、非暗号化スライスと暗号化スライスとが混在した部分暗号化コンテンツがそのまま入力される。この場合、符号復号手段24は、暗号化スライスも非暗号化スライスと同様に、符号化データの復号を行う。そして、符号復号手段24は、生成した再生コンテンツ(映像)を、図示を省略した表示装置に出力する。これによって、図10(b)に示したような、部分的に再生された映像が表示装置に表示されることになる。
このコンテンツ記憶手段25に記憶されている暗号化コンテンツは、部分的に暗号化されているため、著作権が保護されていることになり、図示を省略した出力手段を介して、他のコンテンツ復号装置や、記録媒体にコピーをする場合でも、コピー制限を行う必要がない。さらに、著作権保護を強固なものにするために、コンテンツ復号装置2と、コピー先の復号装置間で伝送路暗号を行ってもよい。
次に、図4を参照(適宜図3参照)して、コンテンツ復号装置2の動作について説明する。図4は、本発明における第1の実施の形態に係るコンテンツ復号装置の動作を示すフローチャートである。なお、コンテンツ復号装置2の動作において、部分暗号化コンテンツの復号と、ライセンスの取得とは、同時に行う必要はない。
すなわち、コンテンツ復号装置2では、視聴者が部分的に暗号化されたコンテンツを、すべて復号して再生したい場合にのみ、ネットワーク等を介してライセンスを取得し、ライセンス復号手段20のマスクデータ抽出手段20a及びコンテンツ鍵抽出手段20bによって、ライセンスからマスクデータ及びコンテンツ鍵を抽出し、ライセンス記憶手段21に記憶する。
ここでは、図4のフローチャートを参照して、コンテンツの復号の動作についてのみ、説明を行うこととする。
まず、コンテンツ復号装置2は、ライセンス判定手段22によって、入力された暗号化コンテンツに対応するライセンスが、ライセンス記憶手段21に記憶されているか(取得されているか)どうかを探索し(ステップS40)、部分暗号化コンテンツを復号することができるかどうかを判定する(ステップS41)。すなわち、ライセンス判定手段22は、暗号化コンテンツに対応するライセンスがライセンス記憶手段21に記憶されている場合に、暗号化コンテンツを復号することができると判定する。
そして、部分暗号化コンテンツを復号することができると判定した場合(ステップS41でYes)、コンテンツ復号装置2は、スライス層復号手段23の暗号化スライス分離手段23aによって、ステップS40で探索された、ライセンス記憶手段21に記憶されているマスクデータを参照することで、暗号化されているスライス(暗号化スライス)と、暗号化されていないスライス(非暗号化スライス)とを分離抽出する(ステップS42)。
さらに、コンテンツ復号装置2は、スライス復号手段23bによって、ステップS40で探索された、ライセンス記憶手段21に記憶されているコンテンツ鍵を用いて、ステップS42で分離抽出された暗号化スライスを復号する(ステップS43)。
そして、コンテンツ復号装置2は、符号復号手段24によって、ステップS42で分離抽出された非暗号化スライスと、ステップS43で復号されたスライスとを、スライス番号の順番に符号データ(ここでは、MPEG−2)の復号を行うことで、視覚可能な表示データである再生コンテンツ(映像)を生成する(ステップS44)。
一方、部分暗号化コンテンツを復号することができないと判定した場合(ステップS41でNo)、コンテンツ復号装置2は、暗号化スライス分離手段23aにおいて、スライス層の分離を行わず、ステップS44に進み、符号復号手段24によって、非暗号化スライス及び暗号化スライスのすべての符号データを復号する。
[コンテンツ暗号化装置の構成]
次に、図5を参照して、第2の実施の形態に係るコンテンツ暗号化装置の構成について説明する。図5は、本発明における第2の実施の形態に係るコンテンツ暗号化装置の構成を示す機能ブロック図である。図5に示すように、コンテンツ暗号化装置1Bは、スライス(帯状領域)の単位で符号化されたコンテンツ(平文コンテンツ)を、スライス単位で暗号化するか否かを変えることで、コンテンツを部分的に暗号化し、その部分的に暗号化されたコンテンツ全体を、さらに暗号化することで暗号化コンテンツを生成するものである。
この共通コンテンツ鍵は、共通鍵暗号化方式による暗号鍵であればよく、例えば、AES、DES等における鍵とする。例えば、共通コンテンツ鍵は、あるチャンネルで放送されるコンテンツ共通の暗号鍵とする。このように、共通コンテンツ鍵は、チャンネル全体で共通のコンテンツを復号する鍵であり、コンテンツ鍵生成手段11で生成されるコンテンツ鍵(第1の暗号鍵)は、個々のコンテンツに固有の鍵である。
この共通ライセンスのみを取得しているコンテンツ復号装置では、コンテンツ暗号化装置1Bで生成される暗号化コンテンツを、共通コンテンツ鍵によって、部分暗号化コンテンツに復号することができ、図10(b)に示したような、部分的に暗号化された映像を再生することができる。
なお、MPEG−2では、複数の固定長のパケット(TSパケット)を連結したトランスポートストリームの形式でコンテンツを形成している。そこで、トランスポートストリーム暗号化手段16は、スライス層暗号化手段13で生成された部分暗号化コンテンツを構成するTSパケットのデータ本体の領域であるペイロード部のみを暗号化することで、暗号化コンテンツを生成する。
これによって、共通ライセンスを取得していないコンテンツ復号装置では、部分的に再生された映像を見ることができず、コンテンツ(映像)すべてが秘匿化されることになり、著作権の保護強化を行うことができる。
次に、図6を参照(適宜図5参照)して、コンテンツ暗号化装置1Bの動作について説明する。図6は、本発明における第2の実施の形態に係るコンテンツ暗号化装置の動作を示すフローチャートである。なお、図6において、ステップS10〜S12、並びに、ステップS20〜S22は、図2で説明したコンテンツ暗号化装置1(図1)の動作と同一であるため、説明を省略する。
そして、コンテンツ暗号化装置1Bは、共通ライセンス生成手段15によって、ステップS13で生成された共通コンテンツ鍵を含んだ共通ライセンスを生成する(ステップS14)。
以上の動作によって、コンテンツ暗号化装置1Bは、マスクデータで特定されたスライスのみを暗号化した部分暗号化コンテンツを、さらに暗号化した暗号化コンテンツを生成することができる。
次に、図7を参照して、図5で説明したコンテンツ暗号化装置1Bで生成された暗号化コンテンツを復号するコンテンツ復号装置の構成について説明する。図7は、本発明における第2の実施の形態に係るコンテンツ復号装置の構成を示す機能ブロック図である。図7に示すように、コンテンツ復号装置2Bは、スライス単位で暗号化するか否かを変えることで、コンテンツをコンテンツ固有のコンテンツ鍵(固有コンテンツ鍵、第1の暗号鍵)により部分的に暗号化した後に、コンテンツ全体を共通コンテンツ鍵(第2の暗号鍵)で暗号化した暗号化コンテンツを復号するものである。
なお、図示を省略した設定手段によって、視聴者がリアルタイムで復号を行わない旨を設定(例えば、「録画」等)を行った場合は、トランスポートストリーム復号手段27で復号された部分暗号化コンテンツは、コンテンツ記憶手段25に記憶される。
次に、図8を参照(適宜図7参照)して、コンテンツ復号装置2Bの動作について説明する。図8は、本発明における第2の実施の形態に係るコンテンツ復号装置の動作を示すフローチャートである。なお、図8において、ステップS40以降の動作は、図4で説明したコンテンツ復号装置2(図3)の動作と同一であるため、説明を省略する。
ここで、暗号化コンテンツを部分暗号化コンテンツに復号することができると判定した場合(ステップS31でYes)は、コンテンツ復号装置2Bは、ステップS32に進む。一方、暗号化コンテンツを部分暗号化コンテンツに復号することができないと判定した場合(ステップS31でNo)は、コンテンツ復号装置2Bは、例えば、図示を省略した表示装置に「契約が必要」等のメッセージを表示して動作を終了する。
そして、コンテンツ復号装置2Bは、トランスポートストリーム復号手段27によって、ライセンス記憶手段21Bに記憶されている共通コンテンツ鍵に基づいて、入力された暗号化コンテンツを、トランスポートレベルで復号し、部分暗号化コンテンツとする(ステップS32)。
その後、コンテンツ復号装置2Bは、図4において説明したステップS40以降の動作を実行する。
10 マスクデータ生成手段
11 (固有)コンテンツ鍵生成手段
12 (固有)ライセンス生成手段
13 スライス層暗号化手段
13a スライス分離手段(帯状領域分離手段)
13b スライス暗号化手段(暗号化手段)
13c 合成手段
14 共通コンテンツ鍵生成手段
15 共通ライセンス生成手段
16 トランスポートストリーム暗号化手段(第2暗号化手段)
2、2B コンテンツ復号装置
20 (固有)ライセンス復号手段
20a マスクデータ抽出手段
20b (固有)コンテンツ鍵抽出手段
21、21B ライセンス記憶手段
22、22B ライセンス判定手段
23 スライス層復号手段
23a 暗号化スライス分離手段(暗号化帯状領域分離手段)
23b スライス復号手段(暗号復号手段、第2暗号復号手段)
24 符号復号手段
25 コンテンツ記憶手段
26 共通ライセンス復号手段
26a 共通コンテンツ鍵抽出手段
27 トランスポートストリーム復号手段(第1暗号復号手段)
Claims (3)
- 映像を構成する時系列に連続する画像毎に、垂直方向に予め設定された幅の帯状領域のスライス単位で符号化されたスライス層を有するデジタルコンテンツを前記スライス単位で部分的に暗号化するコンテンツ暗号化装置であって、
前記画像において暗号化の対象となる前記スライスの位置を特定したマスクデータに基づいて、前記デジタルコンテンツから、暗号化の対象となるスライスのデータと、暗号化の対象とならないスライスのデータとを分離して抽出するスライス分離手段と、
このスライス分離手段で抽出された、暗号化の対象となるスライスを構成するスライス層ヘッダとマクロブロックとにおいて、前記マクロブロックをスライス毎の暗号鍵で暗号化することで、暗号化スライスを生成する暗号化手段と、
この暗号化手段で生成された暗号化スライスと、前記暗号化の対象とならないスライスのデータである非暗号化スライスとをスライスの番号順に連結することで合成して、前記デジタルコンテンツを部分的に暗号化した部分暗号化コンテンツを生成する合成手段と、
前記スライス毎の暗号鍵と前記マスクデータとを含んだライセンスを生成するライセンス生成手段と、を備え、
前記合成手段は、前記暗号化スライス及び前記非暗号化スライスの非暗号化領域である前記スライス層ヘッダに当該スライスが暗号化されているか否かを示すフラグ情報を付加することを特徴とするコンテンツ暗号化装置。 - 前記合成手段で生成された部分暗号化コンテンツを、第2の暗号鍵で暗号化する第2暗号化手段と、
前記第2の暗号鍵を含んだ第2のライセンスを生成する第2ライセンス生成手段と、
を備えていることを特徴とする請求項1に記載のコンテンツ暗号化装置。 - 映像を構成する時系列に連続する画像毎に、垂直方向に予め設定された幅の帯状領域のスライス単位で符号化されたスライス層を有するデジタルコンテンツを前記スライス単位で部分的に暗号化するために、コンピュータを、
前記画像において暗号化の対象となる前記スライスの位置を特定したマスクデータに基づいて、前記デジタルコンテンツから、暗号化の対象となるスライスのデータと、暗号化の対象とならないスライスのデータとを分離して抽出するスライス分離手段、
このスライス分離手段で抽出された、暗号化の対象となるスライスを構成するスライス層ヘッダとマクロブロックとにおいて、前記マクロブロックをスライス毎の暗号鍵で暗号化することで、暗号化スライスを生成する暗号化手段、
この暗号化手段で生成された暗号化スライスと、前記暗号化の対象とならないスライスのデータである非暗号化スライスとをスライスの番号順に連結することで合成して、前記デジタルコンテンツを部分的に暗号化した部分暗号化コンテンツを生成する合成手段、
前記スライス毎の暗号鍵と前記マスクデータとを含んだライセンスを生成するライセンス生成手段、として機能させ、
前記合成手段は、前記暗号化スライス及び前記非暗号化スライスの非暗号化領域である前記スライス層ヘッダに当該スライスが暗号化されているか否かを示すフラグ情報を付加することを特徴とするコンテンツ暗号化プログラム。
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