JP4843903B2 - Packet transmission equipment - Google Patents

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Description

本発明は、IEEE 802.3などのイーサネット(R)(有線LAN)やIEEE 802.11などの無線LANなどを用いて、暗号化されたAVストリームをIPパケット化して高品質に送信するパケット送信機器に関する。   The present invention is a packet transmission that uses an Ethernet (wired LAN) such as IEEE 802.3 or a wireless LAN such as IEEE 802.11 to convert an encrypted AV stream into an IP packet and transmit the packet with high quality. Regarding equipment.

従来、一般家庭において、IEEE 1394を用いて、IEC 61883−4で規定された方式に基づきMPEG−TS信号の暗号化伝送が行なわれている。MPEG−TSなどAVデータを暗号化して伝送する方式の一例として、DTCP(Digital Transmission Content Protection)方式が規定されている。DTCPは、IEEE 1394やUSBなどの伝送メディア上のコンテンツ保護技術である。DTCP方式は、DTLA(Digital Transmission Licencing Administrator)で規格化された方式であり、http://www.dtcp.com、http://www.dtcp.com/data/dtcp_tut.pdf、http://www.dtcp.com/data/wp_spec.pdfや、書籍「IEEE1394、AV機器への応用」、高田信司監修、日刊工業新聞社、「第8章、コピープロテクション」(133〜149ページ)で説明されている。   Conventionally, MPEG-TS signals are encrypted and transmitted based on a method defined in IEC 61883-4 using IEEE 1394 in general households. A DTCP (Digital Transmission Content Protection) system is defined as an example of a system for encrypting and transmitting AV data such as MPEG-TS. DTCP is a content protection technology on transmission media such as IEEE 1394 and USB. The DTCP method is a method standardized by DTLA (Digital Transmission Licencing Administrator), http://www.dtcp.com, http://www.dtcp.com/data/dtcp_tut.pdf, http: // Explained in www.dtcp.com/data/wp_spec.pdf, book “IEEE1394, application to AV equipment”, supervised by Shinji Takada, Nikkan Kogyo Shimbun, “Chapter 8, Copy Protection” (pages 133-149) ing.

図12は、DTCP方式を用いたMPEG―TSのIEEE 1394での伝送の一例である。DTCP方式では、送信側をソース(1801)、受信側をシンク(1802)と呼び、暗号化したMPEG−TSなどのコンテンツをソース(1801)からネットワーク(1803)を介して、シンク(1802)へ伝送している。図12に、補足情報として、ソース機器およびシンク機器の例を併記する。   FIG. 12 shows an example of MPEG-TS IEEE 1394 transmission using the DTCP method. In the DTCP method, the transmission side is called a source (1801) and the reception side is called a sink (1802), and encrypted content such as MPEG-TS is transferred from the source (1801) to the sink (1802) via the network (1803). Is transmitting. FIG. 12 also shows examples of the source device and the sink device as supplementary information.

次に、図13を用いて、DTCP方式における従来のパケット通信手段の概略を説明する。図13は図12のソース(1801)、およびシンク(1802)の構成の概略図である。まず、DTCP方式に準拠した認証と鍵交換(Authentification and Key Exchange、AKEと略する)が行なわれる。AKE手段(1901)に対して、その認証と鍵交換設定情報が入力され、この情報がパケット化手段(1902)により規定のヘッダーを付加されパケット化され、ネットワーク(1907)に出力される。ここで、パケット化手段(1902)は送信条件設定手段(1903)により決定された送信パラメータにより、入力データのパケット化および送信を行なう。受信側では、ネットワーク(1907)より入力する信号がパケット受信手段(1904)でパケットヘッダーなどの識別によりフィルタリングされ、AKE手段(1901)に入力される。これにより送信側(ソース)のAKE手段と、受信側(シンク)のAKE手段がネットワーク(1803、1907)を介してお互いにメッセージの通信ができる。すなわち、DTCP方式の手順に従い、認証と鍵交換を実行する。   Next, an outline of conventional packet communication means in the DTCP method will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a schematic diagram of the configuration of the source (1801) and the sink (1802) of FIG. First, authentication and key exchange (abbreviated as Authentification and Key Exchange, AKE) in accordance with the DTCP method is performed. The authentication and key exchange setting information is input to the AKE means (1901), and this information is packetized by adding a specified header by the packetizing means (1902) and output to the network (1907). Here, the packetizing means (1902) packetizes and transmits the input data according to the transmission parameter determined by the transmission condition setting means (1903). On the receiving side, a signal input from the network (1907) is filtered by the packet receiving means (1904) by identification of a packet header or the like and input to the AKE means (1901). As a result, the transmitting side (source) AKE unit and the receiving side (sink) AKE unit can communicate with each other via the network (1803, 1907). That is, authentication and key exchange are executed according to the DTCP procedure.

送信側(ソース)と、受信側(シンク)で認証と鍵交換が成立すれば、次に、AVデータの伝送を行なう。ソースでは、MPEG−TS信号を暗号化データ生成手段(1905)に入力して、MPEG−TS信号を暗号化した後、この暗号化されたMPEG−TS信号をパケット化手段(1902)に入力し、ネットワーク(1907)に出力する。シンクでは、ネットワーク(1907)より入力する信号がパケット受信手段(1904)でパケットヘッダーなどの識別によりフィルタリングされ、暗号化データ復号手段(1906)に入力され、復号されMPEG−TS信号が出力される。   If authentication and key exchange are established between the transmission side (source) and the reception side (sink), AV data is then transmitted. At the source, the MPEG-TS signal is input to the encrypted data generating means (1905), the MPEG-TS signal is encrypted, and then the encrypted MPEG-TS signal is input to the packetizing means (1902). , Output to the network (1907). In the sink, the signal input from the network (1907) is filtered by the packet receiving means (1904) based on the identification of the packet header, etc., input to the encrypted data decrypting means (1906), decrypted, and the MPEG-TS signal is output. .

次に、図14を用い上記手順を補足説明する。図14において、ソースとシンク間はIEEE 1394で接続されている。まず、ソース側でコンテンツの送信要求が発生する。そして、ソースからシンクへ暗号化されたコンテンツおよびコンテンツの保護モード情報が送信される。シンクは、コンテンツのコピー保護情報の解析を行い、完全認証もしくは制限付き認証のどちらの認証方式を用いるかを決定し、認証要求をソースに送る。ソースとシンクはDTCP所定の処理により認証鍵(Kauth)の共有を図る。そして、ソースは認証鍵を用いて交換鍵(Kx)を暗号化してシンクに送り、シンクで交換鍵(Kx)が復号される。ソースでは暗号鍵(Kc)を時間的に変化させるために、時間的に変化するシード情報(Nc)を生成し、シンクに送信する。ソースでは、交換鍵(Nx)とシード情報(Nc)より暗号化鍵(Kx)を生成して、MPEG−TSをこの暗号化鍵を用いて暗号化手段で暗号化してシンクに送信する。シンクはシード情報を受信し交換鍵とシード情報情報より復号鍵を復元する。シンクではこの復号鍵を用いて暗号化されたMPEG−TS信号を復号する。   Next, the above procedure will be supplementarily described with reference to FIG. In FIG. 14, the source and the sink are connected by IEEE 1394. First, a content transmission request is generated on the source side. Then, the encrypted content and the content protection mode information are transmitted from the source to the sink. The sink analyzes the content copy protection information, determines whether to use full authentication or restricted authentication, and sends an authentication request to the source. The source and sink share the authentication key (Kauth) by DTCP predetermined processing. The source encrypts the exchange key (Kx) using the authentication key and sends it to the sink, and the exchange key (Kx) is decrypted by the sink. In order to change the encryption key (Kc) in time at the source, seed information (Nc) that changes in time is generated and transmitted to the sink. At the source, an encryption key (Kx) is generated from the exchange key (Nx) and seed information (Nc), and the MPEG-TS is encrypted by the encryption means using this encryption key and transmitted to the sink. The sink receives the seed information and restores the decryption key from the exchange key and the seed information information. The sink decrypts the encrypted MPEG-TS signal using this decryption key.

図15は、図12においてMPEG−TS信号を伝送する場合のIEEE 1394アイソクロナスパケットの一例である。このパケットは、4バイト(32ビット)のヘッダー、4バイト(32ビット)のヘッダーCRC、224バイトのデータフィールド、4バイト(32ニット)のトレイラによって構成されている。暗号化されて伝送されるのは224バイトのデータフィールドを構成するCIPヘッダーとTS信号のうち、TS信号のみで、他のデータは暗号化されない。ここで、DTCP方式固有の情報は、コピー保護情報である2ビットのEMI(Encription Mode Indicator)、および1ビットのシード情報O/E(Odd/Even)であり、これらは上記32ビットのヘッダー内に存在するため暗号化されずに伝送される。
特開2004−56776号公報 「IEEE1394、AV機器への応用」、高田信司監修、日刊工業新聞社、「第8章、コピープロテクション」(133〜149ページ)
FIG. 15 is an example of an IEEE 1394 isochronous packet when the MPEG-TS signal is transmitted in FIG. This packet is composed of a 4-byte (32-bit) header, a 4-byte (32-bit) header CRC, a 224-byte data field, and a 4-byte (32-nit) trailer. Of the CIP header and TS signal constituting the data field of 224 bytes, only the TS signal is transmitted and the other data is not encrypted. Here, the information specific to the DTCP system is 2-bit EMI (Encription Mode Indicator), which is copy protection information, and 1-bit seed information O / E (Odd / Even), which are included in the 32-bit header. Is transmitted without being encrypted.
JP 2004-56776 A "IEEE 1394, application to AV equipment", supervised by Shinji Takada, Nikkan Kogyo Shimbun, "Chapter 8, Copy Protection" (pages 133-149)

しかしながら、上記従来の構成では以下のような問題点を有していた。従来のDTCP方式はIEEE 1394において、アイソクロナスパケットを用いて伝送するためMPEG−TS信号のリアルタイム伝送ができるが、インターネットの標準プロトコルであるIPプロトコルを用いて、イーサネット(R)(IEEE 802.3)、無線LAN(IEEE 802.11)や、その他のIPパケットを伝送可能なネットワークで伝送ができないという大きな問題点がある。すなわち、IPプロトコルを介して論理的に接続された送信機器と受信機器の間を、暗号化によりコンテンツの機密性や著作権の保護を行なった状態でMPEG−TS信号などAVストリームを伝送できないという大きな問題点があある。   However, the above conventional configuration has the following problems. Since the conventional DTCP method uses IEEE 1394 to transmit using an isochronous packet, MPEG-TS signals can be transmitted in real time. However, Ethernet (R) (IEEE 802.3) can be used using the IP protocol, which is a standard protocol of the Internet. There is a big problem that wireless LAN (IEEE 802.11) and other networks that can transmit IP packets cannot be transmitted. That is, an AV stream such as an MPEG-TS signal cannot be transmitted between a transmission device and a reception device logically connected via the IP protocol in a state where the confidentiality of the content and the copyright are protected by encryption. There is a big problem.

上記課題を解決するために、本願第1の発明は、AVデータと非AVデータとをそれぞれ入力するデータ入力手段と、前記データ入力手段の出力を入力し、規定の送受信条件、すなわち、AVデータのコピー制御情報、およびフォーマット情報により、暗号化または暗号化情報ヘッダー付加の実行を行う暗号化データ生成手段と、パケットヘッダー付加手段とを具備するパケット送信機器において、前記暗号化データ生成手段は認証手段と暗号化手段と暗号化情報ヘッダー付加手段を具備し、前記規定の送受信条件により前記暗号化手段において暗号化を実行するかしないか、または、前記暗号化情報ヘッダー付加手段において暗号化情報ヘッダー付加を行うか行わないかの少なく共いずれか一方を制御する手段とを具備する。これにより、MPEG−TS信号などのAVストリームを外部から与えられる一定規則による送信条件に従い暗号化モードを決め、さらに暗号化情報ヘッダーを付加を決めることにより、送受信機器間での信号の互換性を確保しながら、AVストリームの秘匿性を保つこと、すなわち、コンテンツの著作権を保護することが可能となる。   In order to solve the above-mentioned problems, the first invention of the present application inputs a data input means for inputting AV data and non-AV data respectively, and inputs the output of the data input means, and a prescribed transmission / reception condition, that is, AV data. In the packet transmission device comprising: encrypted data generation means for executing encryption or encryption information header addition according to copy control information and format information; and packet header addition means, the encrypted data generation means Means, encryption means, and encryption information header addition means, and the encryption means executes encryption according to the prescribed transmission / reception conditions, or the encryption information header addition means performs encryption information header And means for controlling at least one of whether or not the addition is performed. As a result, the encryption mode is determined in accordance with the transmission conditions according to a certain rule given from the outside for the AV stream such as the MPEG-TS signal, and the addition of the encryption information header is further determined, so that the compatibility of the signal between the transmitting and receiving devices It is possible to maintain the confidentiality of the AV stream while securing the content, that is, to protect the copyright of the content.

本願第2の発明は、第1の発明における暗号化手段におけるAVデータ伝送中の鍵更新において、複数の暗号化鍵から1つの暗号化鍵を選択して暗号化処理を高速実行するために、暗号化鍵はパケット送信機器が持っている暗号化鍵生成用の元データと、複数モードを持つ暗号化制御情報に対応した複数の暗号化鍵をメモリ空間に保持し、送信の暗号化モードが決定の後、複数の暗号化鍵よりその暗号化モードに応じた暗号化鍵を選択して暗号化手段の暗号化鍵を設定し、暗号化を行う。これらの構成により、高速なAVデータを伝送しながら、複数の暗号化鍵から1つの暗号化鍵を選択して鍵更新を高速に行いながら、暗号化処理を高速実行することが可能となる。
本願第3の発明は、第1の発明における暗号化データ生成手段において、外部入力されるAVストリームのコピー制御情報(CCI)に従うより、MIME−TYPEなどAVデータのフォーマット情報を暗号化データ仕様のフォーマットに変更をした後、暗号化伝送する。さらに、AVストリームのオリジナルのフォーマット情報をUPnP−AV方式や独自の通信方式を利用して別のデータにマッピングして、送信側から受信側に伝送する。これらの構成により、AVデータのフォーマット情報を変更して暗号化伝送しながら、受信側でAVデータのオリジナルのフォーマット情報を復元することが可能となる。
本願第4の発明は、第1の発明において、AVデータのパケット化は、受信側からの制御により、RTP/UDPまたはHTTP/TCPプロトコルの切替え制御を、きめ細かく、かつ映像の途切れなくスムースに行う。たとえば、AVデータのパケット化は、受信側から送信側におけるTVチューナのチャネル選択や、受信側でHDDがDVDディスクに録画されたAVコンテンツの選択を行う場合には、伝送遅延の小さいRTP/UDPプロトコルを用い、TVチューナのチャネル選択や録画されたAVコンテンツの選択を速く行うことができる。また、これらの視聴コンテンツ選択が終了した後は、HTTP/TCPプロトコルを用い、RTP/UDPよりもパケット落ちに対してTCPでの再送機能を持つHTTP/TCP方式を用いて高画質なコンテンツ視聴を行う。これらの構成により、切替え制御することにより受信側でコンテンツ選択をする場合は低遅延でユーザに遅延を感じさせない軽快な操作が可能となり、また、視聴コンテンツ選択が終了した後はパケットロスなどによる信号欠落が補償された高品質なAVコンテンツの伝送が可能となる。
本願第5の発明は、第1の発明において、AVデータを構成するデータブロックに、タイムスタンプまたは提携データから構成される時間情報を付加し、時間情報を付加した付データブロックを1つ以上まとめてRTPパケットのペイロード部またはHTTPパケットのペイロード部にマッピングする。これにより、TSパケットにタイムスタンプや特定情報を付加できるので、受信側でMPEG−TSのデコードをタイムスタンプを用いて行うか、タイムスタンプを用いないで用いるかをきめ細かく制御することが可能となる。
In the second invention of this application, in order to execute a high-speed encryption process by selecting one encryption key from a plurality of encryption keys in the key update during AV data transmission in the encryption means in the first invention, The encryption key holds the original data for generating the encryption key that the packet transmitting device has and the multiple encryption keys corresponding to the encryption control information having multiple modes in the memory space, and the transmission encryption mode is After the determination, an encryption key corresponding to the encryption mode is selected from a plurality of encryption keys, the encryption key of the encryption means is set, and encryption is performed. With these configurations, it is possible to execute encryption processing at high speed while selecting one encryption key from a plurality of encryption keys and performing key update at high speed while transmitting high-speed AV data.
According to the third invention of the present application, in the encrypted data generation means according to the first invention, the format information of the AV data such as MIME-TYPE is specified in the encrypted data specification according to the copy control information (CCI) of the AV stream inputted externally. After changing the format, it is encrypted and transmitted. Further, the original format information of the AV stream is mapped to other data using the UPnP-AV method or a unique communication method, and transmitted from the transmission side to the reception side. With these configurations, it is possible to restore the original format information of the AV data on the receiving side while changing the format information of the AV data and performing encrypted transmission.
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the AV data packetization is performed smoothly and finely with smooth control of switching of RTP / UDP or HTTP / TCP protocol by control from the receiving side. . For example, packetization of AV data can be achieved by selecting a TV tuner channel from the receiving side to the transmitting side, or when selecting AV content recorded on the DVD disc by the HDD on the receiving side, RTP / UDP with a small transmission delay. Using the protocol, it is possible to quickly select the channel of the TV tuner and select the recorded AV content. In addition, after selecting these viewing contents, use the HTTP / TCP protocol to view high-quality contents using the HTTP / TCP system that has a retransmission function in TCP for packet drops rather than RTP / UDP. Do. With these configurations, when content selection is performed on the receiving side by switching control, it is possible to perform a light operation with low delay so that the user does not feel the delay, and after viewing content selection is completed, a signal due to packet loss, etc. It is possible to transmit high-quality AV content in which missing is compensated.
According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect, one or more data blocks to which time information composed of a time stamp or affiliated data is added to the data block constituting the AV data and the time information is added are collected. To the payload part of the RTP packet or the payload part of the HTTP packet. As a result, since a time stamp and specific information can be added to the TS packet, it is possible to finely control whether the receiving side decodes the MPEG-TS using the time stamp or does not use the time stamp. .

本願第1の発明によれば、以下のような効果を有する。すなわち、本願第1の発明によるパケット送信手段は、AVデータと非AVデータとをそれぞれ入力するデータ入力手段と、前記データ入力手段の出力を入力し、規定の送受信条件、すなわち、AVデータのコピー制御情報、およびフォーマット情報により「暗号化または暗号化情報ヘッダー付加の実行を行う」暗号化データ生成手段と、パケットヘッダー付加手段とを具備するパケット送受信手段において、前記暗号化データ生成手段は認証手段と暗号化手段と暗号化情報ヘッダー付加手段を具備し、前記規定の送受信条件により前記暗号化手段において暗号化を実行するかしないか、または、前記暗号化情報ヘッダー付加手段において暗号化情報ヘッダー付加を行うか行わないかの少なく共いずれか一方を制御する手段とを具備する。これにより、MPEG−TS信号などのAVストリームを外部から与えられる一定規則による送信条件に従い暗号化モードを決め、さらに暗号化情報ヘッダーを付加を決めることにより、送受信機器間での信号の互換性を確保しながら、AVストリームの秘匿性を保つこと、すなわち、コンテンツの著作権を保護することが可能となる。
本願第2の発明によれば、以下のような効果を有する。すなわち、本願第2の発明によるパケット送信手段は、第1の発明における暗号化手段におけるAVデータ伝送中の鍵更新において、複数の暗号化鍵から1つの暗号化鍵を選択して暗号化処理を高速実行するために、暗号化鍵は送信手段が持っている暗号化鍵生成用の元データと、複数モードを持つ暗号化制御情報に対応した複数の暗号化鍵をメモリ空間に保持し、送信の暗号化モードが決定の後、複数の暗号化鍵よりその暗号化モードに応じた暗号化鍵を選択して暗号化手段の暗号化鍵を設定し、暗号化を行う。これらの構成により、高速なAVデータを伝送しながら、複数の暗号化鍵から1つの暗号化鍵を選択して鍵更新を高速に行いながら、暗号化処理を高速実行することが可能となる。
本願第3の発明によれば、以下のような効果を有する。本願第3の発明は、第1の発明における暗号化データ生成手段において、外部入力されるAVストリームのコピー制御情報(CCI)に従うより、MIME−TYPEなどAVデータのフォーマット情報を暗号化データ仕様のフォーマットに変更をした後、暗号化伝送する。さらに、AVストリームのオリジナルのフォーマット情報をUPnP−AV方式や独自の通信方式を利用して別のデータにマッピングして、送信側から受信側に伝送する。これらの構成により、AVデータのフォーマット情報を変更して暗号化伝送しながら、受信側でAVデータのオリジナルのフォーマット情報を復元することが可能となる。
本願第4の発明によれば、以下のような効果を有する。本願第4の発明は、第1の発明において、AVデータのパケット化は、受信側からの制御により、RTP/UDPまたはHTTP/TCPプロトコルの切替え制御を、きめ細かく、かつ映像の途切れなくスムースに行う。たとえば、AVデータのパケット化は、受信側から送信側におけるTVチューナのチャネル選択や、受信側でHDDがDVDディスクに録画されたAVコンテンツの選択を行う場合には、伝送遅延の小さいRTP/UDPプロトコルを用い、TVチューナのチャネル選択や録画されたAVコンテンツの選択を速く行うことができる。また、これらの視聴コンテンツ選択が終了した後は、HTTP/TCPプロトコルを用い、RTP/UDPよりもパケット落ちに対してTCPでの再送機能を持つHTTP/TCP方式を用いて高画質なコンテンツ視聴を行う。これらの構成により、切替え制御することにより受信側でコンテンツ選択をする場合は低遅延でユーザに遅延を感じさせない軽快な操作が可能となり、また、視聴コンテンツ選択が終了した後はパケットロスなどによる信号欠落が補償された高品質なAVコンテンツの伝送が可能となる。
本願第5の発明によれば、以下のような効果を有する。すなわち、本願第5の発明は、第1の発明において、AVデータを構成するデータブロックに、タイムスタンプまたは提携データから構成される時間情報を付加し、時間情報を付加した付データブロックを1つ以上まとめてRTPパケットのペイロード部またはHTTPパケットのペイロード部にマッピングする。これにより、TSパケットにタイムスタンプや特定情報を付加できるので、受信側でMPEG−TSのデコードをタイムスタンプを用いて行うか、タイムスタンプを用いないで用いるかをきめ細かく制御することが可能となる。
また、本願第1から第5までの発明によれば、ネットワークを用いたAVコンテンツの伝送に関して、ネットワーク上でのデータ盗聴を防止し、安全性の高いデータ伝送を実現する。これにより、伝送路にインターネットなど公衆網を使用した場合においても、リアルタイム伝送される優先データ(AVデータコンテンツ)の盗聴、漏洩を防止することができる。また、インターネット等で伝送されるAVデータの販売、課金が可能となり、安全性の高いB−B、B−Cのコンテンツ販売流通が可能となる。
また、本願第2から第65での発明によれば、AVコンテンツをハードウエアで伝送処理する場合にも、一般のデータパケットは従来通りCPUを用いてソフトウェア処理を行える。よって、ソフトウェアの追加により管理情報や制御情報などデータを一般データとして伝送させることができる。これらのデータ量は優先データであるAVデータに比べて非常に少ないので、マイコンなど安価なマイクロプロセッサーで実現可能となり低コストで実現することができる。なお、高負荷かつ高伝送レート優先パケットのプロトコル処理にも高価なCPUや大規模メモリを必要としないので、これらの点からも低コストで高機能な装置を提供できるという大きなメリットがある。
According to the first invention of the present application, the following effects are obtained. That is, the packet transmission means according to the first invention of the present application is a data input means for inputting AV data and non-AV data, respectively, and an output of the data input means, and a prescribed transmission / reception condition, that is, a copy of AV data. In the packet transmission / reception means comprising: encrypted data generation means “performs execution of encryption or encryption information header addition” and packet header addition means according to control information and format information, the encrypted data generation means is authentication means And encryption means and encryption information header addition means, and the encryption means executes encryption according to the prescribed transmission / reception conditions, or the encryption information header addition means adds encryption information header And means for controlling at least one of whether or not. As a result, the encryption mode is determined in accordance with the transmission conditions according to a certain rule given from the outside for the AV stream such as the MPEG-TS signal, and the addition of the encryption information header is further determined, so that the compatibility of the signal between the transmitting and receiving devices is improved. It is possible to maintain the confidentiality of the AV stream while securing the content, that is, to protect the copyright of the content.
According to the second invention of the present application, the following effects are obtained. That is, the packet transmission means according to the second invention of the present application selects one encryption key from a plurality of encryption keys and performs encryption processing in the key update during AV data transmission in the encryption means in the first invention. For high-speed execution, the encryption key is stored in the memory space with the original data for generating the encryption key possessed by the transmission means and multiple encryption keys corresponding to the encryption control information having multiple modes in the memory space. After the encryption mode is determined, an encryption key corresponding to the encryption mode is selected from a plurality of encryption keys, the encryption key of the encryption means is set, and encryption is performed. With these configurations, it is possible to execute encryption processing at high speed while selecting one encryption key from a plurality of encryption keys and performing key update at high speed while transmitting high-speed AV data.
According to the third invention of the present application, the following effects are obtained. According to the third invention of the present application, in the encrypted data generation means according to the first invention, the format information of the AV data such as MIME-TYPE is specified in the encrypted data specification according to the copy control information (CCI) of the AV stream inputted externally. After changing the format, it is encrypted and transmitted. Further, the original format information of the AV stream is mapped to other data using the UPnP-AV method or a unique communication method, and transmitted from the transmission side to the reception side. With these configurations, it is possible to restore the original format information of the AV data on the receiving side while changing the format information of the AV data and performing encrypted transmission.
The fourth invention of the present application has the following effects. According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the AV data packetization is performed smoothly and finely with smooth control of switching of RTP / UDP or HTTP / TCP protocol by control from the receiving side. . For example, packetization of AV data can be achieved by selecting a TV tuner channel from the receiving side to the transmitting side, or when selecting AV content recorded on the DVD disc by the HDD on the receiving side, RTP / UDP with a small transmission delay. Using the protocol, it is possible to quickly select the channel of the TV tuner and select the recorded AV content. In addition, after selecting these viewing contents, use the HTTP / TCP protocol to view high-quality contents using the HTTP / TCP system that has a retransmission function in TCP for packet drops rather than RTP / UDP. Do. With these configurations, when content selection is performed on the receiving side by switching control, it is possible to perform a light operation with low delay so that the user does not feel the delay, and after viewing content selection is completed, a signal due to packet loss, etc. It is possible to transmit high-quality AV content in which missing is compensated.
According to the fifth invention of the present application, the following effects are obtained. That is, in the fifth invention of the present application, in the first invention, time data constituted by a time stamp or affiliated data is added to a data block constituting AV data, and one attached data block to which time information is added is provided. The above is collectively mapped to the payload part of the RTP packet or the payload part of the HTTP packet. As a result, since a time stamp and specific information can be added to the TS packet, it is possible to finely control whether the receiving side decodes the MPEG-TS using the time stamp or does not use the time stamp. .
Further, according to the first to fifth aspects of the present invention, regarding the transmission of AV content using a network, data eavesdropping on the network is prevented, and highly secure data transmission is realized. Thereby, even when a public network such as the Internet is used for the transmission path, it is possible to prevent wiretapping and leakage of priority data (AV data content) transmitted in real time. In addition, it is possible to sell and charge AV data transmitted over the Internet or the like, and it is possible to sell and distribute highly secure BB and BC content.
According to the second to 65th aspects of the present invention, even when AV content is transmitted and processed by hardware, a general data packet can be processed by software using a CPU as usual. Therefore, data such as management information and control information can be transmitted as general data by adding software. Since these data amounts are very small compared to the AV data which is the priority data, it can be realized by an inexpensive microprocessor such as a microcomputer and can be realized at a low cost. In addition, since an expensive CPU or a large-scale memory is not required for protocol processing of a high load and high transmission rate priority packet, there is a great merit that a high-performance apparatus can be provided at low cost from these points.

まず最初に本願発明の位置付けを明確にするために適用されるシステム例の概略について説明する。図1は本願発明を適用するシステムの一例である。
図1において、パケット送信機器(101)およびパケット受信機器(103)は、本願第1,2,3、4および5の発明実施部である(以下、本願発明部)。101は送信機器、102はルータ、103は受信機器である。送信機器(101)には、送受信条件の設定情報、認証と鍵交換の設定情報、入力ストリーム(MPEG−TSなどコンテンツ)が入力され、以下の手順1から3に基づき、通信が実行される。
手順1)送受信パラメータの設定を行なう。
(1-1)送受信機器のMACアドレス、IPアドレス、TCP/UDPポート番号等を設定。
(1-2)送信信号フォーマットの種別、帯域を設定。QoSエージェントとして動作する送信機器(101)と受信機器(103)、QoSマネージャとして動作するルータ(102)との間でIEEE 802.1Q(VLAN)規格を用いたネットワークの運用に関する設定を実施。
(1-3)優先度の設定(IEEE 802.1Q/pによる運用)
手順2)認証と鍵交換:
(2-1)認証と鍵交換を行なう。たとえば、DTCP方式を用いることもできる。
手順3)ストリーム伝送:
(3-1)送信機器と受信機器間での暗号化されたストリームコンテンツ(MPEG-TS)の伝送
なお、コンテンツの入力信号として、例ではMPEG−TSを使用しているが、これに限らず本発明で用いる入力コンテンツの適用範囲としては、MPEG1/2/4などMPEG−TSストリーム(ISO/IEC 13818)、DV(IEC 61834、IEC 61883)、 SMPTE 314M(DV−based)、SMPTE 259M(SDI)、SMPTE 305M(SDTI)、SMPTE 292M(HD−SDI)等で規格化されているストリ−ムなお、一般的なAVコンテンツも適用可能である。さらに、本発明で用いる入力データの適用範囲として、データのファイル転送にも適用可能である。ファイル転送の場合、送受信端末の処理能力と送受信端末間の伝播遅延時間の関係により、データ転送速度がコンテンツストリームの通常再生データレートよりも大きくなるなどの条件化において、リアルタイムより高速のコンテンツ伝送も可能である。
次に、上記手順2の認証と鍵交換に関して補足説明する。図2において、送信機器と受信機器間はIPネットワークにより接続されている。まず、送信機器から受信機器へコンテンツのコピー保護情報を含んだコンテンツの保護モード情報が送信される。受信機器は、コンテンツのコピー保護情報の解析を行い、使用する認証方式を決定して認証要求を送信機器に送る。これらの処理を通して送信機器と受信機器は認証鍵を共有する。次に、送信機器は認証鍵を用いて交換鍵を暗号化して受信機器に送り、受信機器で交換鍵が復号される。送信機器では暗号鍵を時間的に変化させるために、時間的に変化する鍵変更情報を生成し、受信機器に送信する。送信機器では、交換鍵と鍵変更情報より暗号化鍵を生成して、MPEG−TSをこの暗号化鍵を用いて暗号化手段で暗号化して受信機器に送信する。受信機器は受信した鍵変更情報を交換鍵より復号鍵を復元する。受信機器ではこの復号鍵を用いて暗号化されたMPEG−TS信号を復号する。
図3は本方式をイーサネット(R)を用い2階建ての家庭に適用した場合の一例である。図3において、301は1階のネットワーク構成、302は2階のネットワーク構成である。303は1階に設置されインターネットと接続されるルータ、304は2階に設置されているスイッチングハブである。304はルータ(303)とスイッチングハブ(304)を接続するイーサネット(R)ネットワークである。家庭内の全てのイーサネット(R)ネットワークの帯域は100Mbpsである。1階のネットワーク構成の詳細としては、ルータ(303)にはテレビ(TV)、パソコン(PC)、DVDレコーダが100Mbpsのイーサネット(R)で接続され、また、エアコン、冷蔵庫がECHONETで接続されている。また、2階では、スイッチングハブ(304)にテレビ(TV)、パソコン(PC)、DVDレコーダが100Mbpsのイーサネット(R)で接続され、また、エアコンがECHONETで接続されている。なお、ECHONETは「エコーネットコンソーシアム」(http://www.echonet.gr.jp/)で開発されている伝送方式である。
図3において、パソコン(PC)、DVDレコーダ、ルータ(301)およびスイッチングハブ(304)は、IEEE 802.1Q(VLAN)に対応している。すなわち、ルータ(301)およびスイッチングハブ(304)において、各ポートのデータレートが全て同じ(例えば100Mbps)場合、特定ポートへ出力されるデータ帯域の合計がそのポートの伝送レートの規格値または実力値を超えない限り、入力ポートへ入力されたデータはルータ(あるいは、スイッチングハブ)内部で失われず全て出力ポートに出力される。スイッチングハブでは、たとえば8個の入力ポートにデータが同時に入力されても、それぞれのデータの出力ポートが異なっていれば、それぞれのデータはハブ内部のバッファで競合しないでスイッチングされて出力ポートより出力されるため、入力データはパケット落ちすることなく全て出力ポートに出力される。
図3において、家庭内の全てのイーサネット(R)の帯域が100Mbpsであるため、1階と2階間のネットワーク305の帯域も100Mbpsである。1階と2階の複数の機器間で複数のデータが流れる場合、各データに対する帯域制限がない場合、このネットワーク305上を流れるデータのデータレート合計が100Mbpsを超える可能性があり、MPEG−TSの映像アプリなどリアルタイム伝送が必要なストリームが途切れる可能性がある。この場合、リアルタイム伝送が必要なストリームが途切れない様にするには、伝送データに対して優先制御が必要である。端末だけでなく、ルータやスイッチングハブにおいて、後述するストリーム伝送やファイル転送の速度制限機構などを導入することにより解決できる。たとえば、MPEG−TSストリームの伝送優先度をファイル転送データの伝送優先度よりも高くすると、1階と2階のPC間でのファイル転送をバックグラウンドで行いながら、同時に、1階および2階のDVDレコーダ、PC,TVの間でMPEG−TSを暗号化してリアルタイムで伝送することが可能となる。
前述したルータ、またはスイッチングハブにおける伝送速度制限機構は、データ流入制御により実現できる。すなわち、ルータ(あるいは、スイッチングハブ)の入力データキューにおいて優先度の高いデータと低いデータを比較して、優先度の高いデータを優先して出力することにより実現できる。この優先制御方式に用いるバッファ制御ルールとしては、ラウンドロビン方式、流体フェアスケジューリング方式、重み付けフェアスケジューリング方式自己同期フェアスケジューリング方式WFFQ方式、仮想時計スケジューリング方式、クラス別スケジューリング方式などがある。これらのスケジューリング方式に関する情報は、戸田巌著、「ネットワークQoS技術」、平成13年5月25日(第1版)、オーム社刊の第12章などに記述されている。
(実施の形態1)
本願第1の発明について説明する。図4は本願第1の発明のパケット送受信手段(機器)に関するブロック図である。401はAKE手段を用いた暗号化によるパケット送受信手段である。AKE手段(402)に対してAKE設定情報を入力され、このAKE設定情報に関連した情報、たとえばコピー保護情報と暗号化鍵変更情報、がパケット化手段(403)に入力され、TCP/IPプロトコルのヘッダーを付加され、さらに、フレーム化手段409においてMACヘッダーが付加されイーサネット(R)フレームに変換し、送信フレームとしてネットワークに出力される。ここで、パケット化手段(403)は送信条件設定手段(404)により決定された送信パラメータにより、入力データのパケット化および送信を行なう。なお、送信条件設定管理手段(404)には、AVデータのフォーマット情報は、MIMEタイプ、ファイルタイプ、または拡張子のいずれかを含む送信データのフォーマット種別、送信先アドレスやポート番号の情報、送信に用いるパス情報(ルーティング情報)、送信データの帯域、送信データの送信優先度などの送信条件の設定情報と、送信手段(ローカル)と受信手段(リモート)における機器の管理制御データと、受信状況を送信側にフィードバックするためのデータが入力され、パケット化手段(403)およびフレーム化手段(409)で生成するヘッダーやペイロードデータなどを設定する。
First, an outline of a system example applied to clarify the positioning of the present invention will be described. FIG. 1 shows an example of a system to which the present invention is applied.
In FIG. 1, a packet transmitting device (101) and a packet receiving device (103) are invention implementation units of the first, second, third, fourth and fifth applications (hereinafter, the present invention unit). 101 is a transmitting device, 102 is a router, and 103 is a receiving device. The transmission device (101) receives transmission / reception condition setting information, authentication and key exchange setting information, and an input stream (content such as MPEG-TS), and communication is performed based on the following procedures 1 to 3.
Procedure 1) Set transmission / reception parameters.
(1-1) Set the MAC address, IP address, TCP / UDP port number, etc. of the transmitting / receiving device.
(1-2) Set the transmission signal format type and bandwidth. Setting related to the operation of the network using the IEEE 802.1Q (VLAN) standard between the transmitting device (101) operating as a QoS agent, the receiving device (103), and the router (102) operating as a QoS manager.
(1-3) Priority setting (operation according to IEEE 802.1Q / p)
Procedure 2) Authentication and key exchange:
(2-1) Perform authentication and key exchange. For example, the DTCP method can be used.
Procedure 3) Stream transmission:
(3-1) Transmission of encrypted stream content (MPEG-TS) between transmitting device and receiving device Note that MPEG-TS is used in the example as an input signal for content, but this is not restrictive. The application range of the input content used in the present invention includes MPEG-TS stream (ISO / IEC 13818) such as MPEG1 / 2/4, DV (IEC 61834, IEC 61883), SMPTE 314M (DV-based), SMPTE 259M (SDI) ), Streams standardized by SMPTE 305M (SDTI), SMPTE 292M (HD-SDI), etc. Note that general AV content is also applicable. Furthermore, the application range of input data used in the present invention is applicable to data file transfer. In the case of file transfer, content transmission that is faster than real-time can be performed under conditions such as the data transfer rate being higher than the normal playback data rate of the content stream due to the relationship between the processing capability of the transmission / reception terminal and the propagation delay time between the transmission and reception terminals Is possible.
Next, a supplementary explanation will be given regarding the authentication and key exchange in the above procedure 2. In FIG. 2, the transmitting device and the receiving device are connected by an IP network. First, content protection mode information including content copy protection information is transmitted from the transmission device to the reception device. The receiving device analyzes the copy protection information of the content, determines an authentication method to be used, and sends an authentication request to the transmitting device. Through these processes, the transmitting device and the receiving device share an authentication key. Next, the transmitting device encrypts the exchange key using the authentication key and sends it to the receiving device, and the receiving device decrypts the exchange key. In order to change the encryption key with time, the transmitting device generates key change information that changes with time and transmits it to the receiving device. In the transmitting device, an encryption key is generated from the exchange key and the key change information, and the MPEG-TS is encrypted by the encryption means using this encryption key and transmitted to the receiving device. The receiving device restores the decryption key from the exchange key with the received key change information. The receiving device decrypts the encrypted MPEG-TS signal using this decryption key.
FIG. 3 shows an example in which this method is applied to a two-story home using Ethernet (R). In FIG. 3, 301 is the first floor network configuration, and 302 is the second floor network configuration. 303 is a router installed on the first floor and connected to the Internet, and 304 is a switching hub installed on the second floor. An Ethernet (R) network 304 connects the router (303) and the switching hub (304). The bandwidth of all Ethernet (R) networks in the home is 100 Mbps. As for the details of the network configuration on the first floor, a router (303) is connected to a TV (TV), a personal computer (PC), a DVD recorder via Ethernet (R) of 100 Mbps, and an air conditioner and a refrigerator are connected via ECHONET. Yes. On the second floor, a television (TV), a personal computer (PC), and a DVD recorder are connected to the switching hub (304) via Ethernet (R) of 100 Mbps, and an air conditioner is connected via ECHONET. ECHONET is a transmission method developed by the “Echonet Consortium” (http://www.echonet.gr.jp/).
In FIG. 3, a personal computer (PC), a DVD recorder, a router (301), and a switching hub (304) correspond to IEEE 802.1Q (VLAN). That is, when the data rate of each port is the same (for example, 100 Mbps) in the router (301) and the switching hub (304), the total data bandwidth output to a specific port is the standard value or the actual value of the transmission rate of that port. As long as the value does not exceed, data input to the input port is not lost inside the router (or switching hub) and is all output to the output port. In a switching hub, for example, even if data is input to 8 input ports at the same time, if each data output port is different, each data is switched without contention in the buffer inside the hub and output from the output port. Therefore, all input data is output to the output port without dropping packets.
In FIG. 3, since the bandwidth of all Ethernet (R) in the home is 100 Mbps, the bandwidth of the network 305 between the first floor and the second floor is also 100 Mbps. When a plurality of data flows between a plurality of devices on the first floor and the second floor, there is a possibility that the total data rate of data flowing on the network 305 may exceed 100 Mbps if there is no bandwidth limitation for each data. Streams that require real-time transmission such as video applications may be interrupted. In this case, priority control is required for transmission data so that a stream that requires real-time transmission is not interrupted. This problem can be solved by introducing a speed limiting mechanism for stream transmission and file transfer, which will be described later, in the router and switching hub as well as the terminal. For example, if the transmission priority of the MPEG-TS stream is set higher than the transmission priority of the file transfer data, the file transfer between the first floor and the second floor PC is performed in the background while the first floor and the second floor are simultaneously transferred. MPEG-TS can be encrypted and transmitted in real time between the DVD recorder, PC, and TV.
The transmission rate limiting mechanism in the router or switching hub described above can be realized by data inflow control. That is, it can be realized by comparing high priority data with low priority data in the input data queue of the router (or switching hub) and preferentially outputting high priority data. Buffer control rules used in this priority control method include a round robin method, a fluid fair scheduling method, a weighted fair scheduling method, a self-synchronous fair scheduling method, a WFFQ method, a virtual clock scheduling method, and a class-specific scheduling method. Information on these scheduling methods is described in Toda Kaoru, “Network QoS Technology”, May 25, 2001 (first edition), Chapter 12 of Ohm Publishing Co., etc.
(Embodiment 1)
The first invention of the present application will be described. FIG. 4 is a block diagram relating to the packet transmitting / receiving means (device) of the first invention of the present application. Reference numeral 401 denotes packet transmission / reception means by encryption using AKE means. The AKE setting information is input to the AKE means (402), and information related to the AKE setting information, such as copy protection information and encryption key change information, is input to the packetizing means (403), and the TCP / IP protocol is used. In addition, the framing means 409 adds a MAC header to convert it into an Ethernet (R) frame, and outputs it to the network as a transmission frame. Here, the packetizing means (403) packetizes and transmits the input data according to the transmission parameter determined by the transmission condition setting means (404). In the transmission condition setting management means (404), the format information of the AV data includes the format type of the transmission data including any of the MIME type, file type, or extension, information on the transmission destination address and port number, transmission Transmission condition setting information such as path information (routing information), transmission data bandwidth, transmission data transmission priority, etc., device management control data in transmission means (local) and reception means (remote), and reception status Is input to the transmission side, and headers and payload data generated by the packetizing means (403) and the framing means (409) are set.

ここで、送信先アドレスやポート番号の情報などの設定はUPnPフォーラムが規定しているUPnP、デバイスアーキテクチャー(たとえば、DA ver.1.0)を参照して利用する。また、UPnP以外のWEBブラウザーを利用したアプリケーションや独自のアプリケーションで設定してもよい。
また、AVデータのフォーマット情報は、MIMEタイプ、ファイルタイプ、または拡張子のいずれかを含む送信データのフォーマット種別などより構成され、コピー制御情報(CCI、Copy Control Information)などとともに、UPnPフォーラムの規定しているUPnP−AV仕様を参照して設定する。また、UPnP−AVで規定する仕様以外のWEBブラウザーを利用したアプリケーションや独自のアプリケーションで設定してもよい。
受信側では、ネットワークより入力する信号がフレーム受信手段(410)でMACヘッダーを元にフィルタリンングされ、IPパケットとしてパケット受信手段(405)に入力される。パケット受信手段(405)ではIPパケットヘッダーなどの識別によりフィルタリングを行い、AKE手段(402)に入力される。これにより送信側のAKE手段と、受信側のAKE手段がネットワークを介して接続されるので、通信プロトコルを介してお互いにメッセージの交換ができる。すなわち、AKE手段の設定手順に従い、認証と鍵交換を実行することができる。
Here, settings such as destination address and port number information are used with reference to UPnP and device architecture (for example, DA ver. 1.0) defined by the UPnP Forum. Alternatively, an application using a WEB browser other than UPnP or an original application may be used.
Also, the format information of AV data is composed of the format type of transmission data including any of MIME type, file type, or extension, etc., together with copy control information (CCI, Copy Control Information) and the like, specified by UPnP Forum Set with reference to the UPnP-AV specification. Further, it may be set by an application using a WEB browser other than the specification defined by UPnP-AV or an original application.
On the receiving side, a signal input from the network is filtered by the frame receiving means (410) based on the MAC header, and input to the packet receiving means (405) as an IP packet. The packet receiving means (405) performs filtering based on identification of an IP packet header or the like, and inputs it to the AKE means (402). As a result, the transmitting-side AKE means and the receiving-side AKE means are connected via the network, so that messages can be exchanged with each other via the communication protocol. That is, authentication and key exchange can be executed according to the setting procedure of the AKE means.

送信側と、受信側で認証と鍵交換が成立すれば、暗号化したAVデータを送信する。送信条件設定手段(404)は、この時、AVデータのコピー制御情報、およびフォーマット情報により暗号化モードの設定、または、暗号化情報ヘッダー付加の実行の少なく共いずれか一方の動作を、暗号化データ生成手段(406)、およびパケット化手段(403)に対して制御する。
送信側では、MPEG−TS信号を暗号化手段(406)に入力して、MPEG−TS信号を暗号化した後、この暗号化されたMPEG−TS信号をパケット化手段(403)に入力し、TCP/IPプロトコルのヘッダーを付加する。さらに、フレーム化手段409において、802.1Q(VLAN)方式を用いて、MACヘッダーを付加しイーサネット(R)フレームに変換して、送信フレームとしてネットワークに出力する。ここで、MACヘッダー内のTCI(Tag Controal Informaition)内のPriority(ユーザ優先度)を高く設定することにより、ネットワーク伝送の優先度を一般のデータよりも高くすることができる。
受信側では、ネットワークより入力する信号がフレーム受信手段(410)でMACヘッダーを元にフィルタリングされ、IPパケットとしてパケット受信手段(405)に入力される。パケット受信手段(405)でパケットヘッダーなどの識別によりフィルタリングされ、復号手段(407)に入力され、復号されたMPEG−TS信号が出力される。
If authentication and key exchange are established between the transmission side and the reception side, the encrypted AV data is transmitted. At this time, the transmission condition setting means (404) encrypts the operation of at least one of the encryption mode setting and the encryption information header addition according to the copy control information and format information of the AV data. Control is performed for the data generation means (406) and the packetization means (403).
On the transmission side, the MPEG-TS signal is input to the encryption means (406), the MPEG-TS signal is encrypted, and then the encrypted MPEG-TS signal is input to the packetization means (403). A TCP / IP protocol header is added. Further, the framing means 409 adds an MAC header using the 802.1Q (VLAN) method, converts it to an Ethernet (R) frame, and outputs it to the network as a transmission frame. Here, by setting the priority (user priority) in TCI (Tag Control Informaition) in the MAC header high, the priority of network transmission can be made higher than that of general data.
On the receiving side, a signal input from the network is filtered based on the MAC header by the frame receiving means (410), and input to the packet receiving means (405) as an IP packet. The packet receiving means (405) performs filtering based on the identification of the packet header and the like, and inputs to the decoding means (407) to output the decoded MPEG-TS signal.

なお、送信条件設定手段(404)には、受信状況を送信側にフィードバックするためのデータが入力され、パケット化手段(403)およびフレーム化手段(409)で生成するヘッダーおよびペイロードデータを設定する。   The transmission condition setting means (404) receives data for feeding back the reception status to the transmission side, and sets the header and payload data generated by the packetizing means (403) and the framing means (409). .

次に、図5のプロトコルスタックを用い上記手順を補足説明する。図5の送信側において、まず送信側から受信側へ暗号化されたコンテンツおよびコンテンツの保護モード情報が送信される。受信側は、コンテンツのコピー保護情報の解析を行い、認証方式を決定し、認証要求を送信機器に送る。次に、乱数を発生させ、この乱数を所定の関数に入力し、交換鍵を作成する。交換鍵の情報を所定の関数に入力し、認証鍵を生成する。受信側でも所定の処理により認証鍵の共有を図る。なお、ここで用いる暗号化情報としては、たとえば、送信側の独自情報(機器ID、機器の認証情報、マックアドレスなど)、秘密鍵、公開鍵、外部から与えられた情報などを1つ以上組み合わせて生成した情報であり、DES方式やAES方式など暗号化強度の強い暗号化方式を用いることにより強固な暗号化が可能である。そして、送信側は認証鍵を用いて交換鍵を暗号化して受信側に送り、受信側で交換鍵が復号される。また、交換鍵と初期鍵更新情報を所定の関数に入力し、暗号化鍵を生成する。なお、送信側では暗号鍵を時間的に変化させるために、時間的に変化する鍵更新報を生成し、受信側に送信する。コンテンツであるMPEG−TSは暗号化鍵により暗号化される。そして暗号化されたMPEG−TSは、1つ以上のTSパケットを単位として前述したEMIなどの暗号化モード情報や、鍵生成の元情報となる数値情報と結合して、伝送AVデータペイロードとしてHTTPやRTPのパケットペイロードとしてマッピングされる。さらにこのHTTPまたはRTPパケットは、TCPまたはUDPプロトコルにマッピングされ、次にIPパケットのデータペイロードとして使用され、IPパケットが生成される。さらにこのIPパケットはMACフレームのペイロードデータとして使用され、イーサネット(R)MACフレームが生成される。なお、MACとしてはイーサネット(R)であるIEEE 802.3だけでなく、無線LAN規格のIEEE 802.11のMACにも適用できる。   Next, the above procedure will be supplementarily described using the protocol stack of FIG. In the transmission side in FIG. 5, first, the encrypted content and the content protection mode information are transmitted from the transmission side to the reception side. The receiving side analyzes the content copy protection information, determines the authentication method, and sends an authentication request to the transmitting device. Next, a random number is generated, and this random number is input to a predetermined function to create an exchange key. The exchange key information is input to a predetermined function to generate an authentication key. The receiving side also attempts to share the authentication key by a predetermined process. As the encryption information used here, for example, one or more combinations of unique information (device ID, device authentication information, mac address, etc.), secret key, public key, externally provided information, etc. By using an encryption method with strong encryption strength such as DES method or AES method, it is possible to perform strong encryption. Then, the transmission side encrypts the exchange key using the authentication key and sends it to the reception side, and the exchange side decrypts the exchange key. Further, the exchange key and the initial key update information are input to a predetermined function to generate an encryption key. In order to change the encryption key with time, the transmission side generates key update information that changes with time and transmits it to the reception side. The content MPEG-TS is encrypted with an encryption key. The encrypted MPEG-TS is combined with the above-described encryption mode information such as EMI or numerical information as key generation original information in units of one or more TS packets, and is used as a transmission AV data payload. Or RTP packet payload. Furthermore, this HTTP or RTP packet is mapped to the TCP or UDP protocol and then used as the data payload of the IP packet to generate an IP packet. Further, this IP packet is used as payload data of a MAC frame, and an Ethernet (R) MAC frame is generated. Note that the MAC can be applied not only to IEEE 802.3, which is Ethernet (R), but also to IEEE 802.11, which is a wireless LAN standard.

さて、イーサネット(R)MACフレームは、イーサネット(R)上を送信側から受信側へ伝送される。受信側で所定の手順に従って復号鍵を生成する。そして、受信したイーサネット(R)MACフレームからIPパケットがフィルタリングされる。さらにIPパケットからTCP(またはUDP)パケットが抜き出される。そして、TCP(またはUDP)パケットからAVデータが抜き出され、交換鍵と鍵変更情報より復元された復号鍵により、MPEG−TS(コンテンツ)が復号され出力される。   The Ethernet (R) MAC frame is transmitted from the transmission side to the reception side on the Ethernet (R). A decryption key is generated according to a predetermined procedure on the receiving side. Then, the IP packet is filtered from the received Ethernet (R) MAC frame. Further, a TCP (or UDP) packet is extracted from the IP packet. Then, AV data is extracted from the TCP (or UDP) packet, and the MPEG-TS (content) is decrypted and output using the decryption key restored from the exchange key and the key change information.

以上、MPEG−TS信号などのAVストリームを送信機器で暗号化して、IPパケットをネットワークにより伝送し、受信機器で元の信号に復号することが可能である。
なお、図3において、スイッチングハブを用いたネットワークトポロジーを工夫することにより、ストリーム伝送とファイル転送を共存させることができる。たとえば、1階と2階の間のネットワーク305の帯域を、従来の実施例で説明した100Mbpsから1Gbpsに拡張することによって、1階と2階のPC間でのファイル転送をバックグラウンドで行いながら、同時に、1階および2階のDVDレコーダ、PC,TVの間でMPEG−TSを暗号化してリアルタイムで伝送することができる。たとえば、市販されている100Mbpsのポートを8つ、1Gbpsのポートを1つ持ったスイッチングハブ
を用い、1階と2階を結ぶネットワーク305に1Gbpsのポートを接続し、残りの8chの100MbpsのポートにTVなどのAV機器を接続する。100Mbpsのポートは8つなので、8つのポートのデータがそれぞれ最大100Mbpsで入力されて1Gbpsのポートに出力されたとしても、100Mbps×8ch=800Mbpsと1Gbpsより小さいため、8つのポートから入力されたデータはスイッチングハブ内部で失われず全て1Gbpsのポートに出力される。よって、1階で発生したデータは全て2階に伝送することが可能である。また、逆に2階で発生したデータも全て1階に伝送することが可能である。以上の様に、スイッチングハブを用いる場合、ネットワークトポロジーを工夫することによりストリーム伝送とファイル転送を共存させることができる。
As described above, it is possible to encrypt an AV stream such as an MPEG-TS signal by a transmitting device, transmit an IP packet through a network, and decrypt the original signal by a receiving device.
In FIG. 3, stream transmission and file transfer can coexist by devising a network topology using a switching hub. For example, by expanding the bandwidth of the network 305 between the first floor and the second floor from 100 Mbps described in the conventional embodiment to 1 Gbps, file transfer between the first and second floor PCs is performed in the background. At the same time, MPEG-TS can be encrypted and transmitted in real time between the DVD recorder, PC, and TV on the first and second floors. For example, using a commercially available switching hub with eight 100 Mbps ports and one 1 Gbps port, connect the 1 Gbps port to the network 305 linking the first floor and the second floor, and the remaining 8 channels of 100 Mbps ports Connect an AV device such as a TV. Since there are 8 ports of 100 Mbps, even if the data of 8 ports is input at a maximum of 100 Mbps and output to the port of 1 Gbps, the data input from 8 ports is less than 100 Mbps × 8 ch = 800 Mbps and 1 Gbps. Are not lost inside the switching hub and are all output to the 1 Gbps port. Therefore, all data generated on the first floor can be transmitted to the second floor. Conversely, all data generated on the second floor can be transmitted to the first floor. As described above, when a switching hub is used, stream transmission and file transfer can coexist by devising a network topology.

なお、AKEおよびAVデータの暗号化方式としてDTCP方式を用いることができる。
(実施の形態2)
本願第2の発明について説明する。図6は本願第2の発明のブロック図である。図6においては、AKE手段(402)、および複数の暗号化鍵の保持手段(602)以外は、図4と同様の構成である、よって以下では新規な部分について説明する。
The DTCP method can be used as an encryption method for AKE and AV data.
(Embodiment 2)
The second invention of the present application will be described. FIG. 6 is a block diagram of the second invention of the present application. 6, except for the AKE unit (402) and the plurality of encryption key holding units (602), the configuration is the same as that in FIG. 4, and therefore, a new part will be described below.

本願第2の発明では、第1の発明における暗号化手段におけるAVデータ伝送中の鍵更新において、複数の暗号化鍵から1つの暗号化鍵を選択して暗号化処理を高速実行するために、暗号化鍵は送信手段が持っている暗号化鍵生成用の元データと、複数モードを持つ暗号化制御情報に対応した複数の暗号化鍵をメモリ空間に保持し、送信の暗号化モードが決定の後、複数の暗号化鍵よりその暗号化モードに応じた暗号化鍵を選択して暗号化手段の暗号化鍵を設定し、暗号化を行う。これらの構成により、高速なAVデータを伝送しながら、複数の暗号化鍵から1つの暗号化鍵を選択して鍵更新を高速に行いながら、暗号化処理を高速実行することが可能となる。
図6において、AKE手段(402)に対してAKE設定情報を入力され、このAKE設定情報に関連した情報(たとえば、コピー制御情報と暗号化鍵変更情報)、および、送信データの種別、送信先アドレスやポート番号の情報、送信に用いるパス情報(ルーティング情報)、送信データの帯域、送信データの送信優先度などの送信条件の設定情報と、送信手段(ローカル)と受信手段(リモート)における機器の管理制御データと、受信状況を送信側にフィードバックするためのデータがパケット化手段(403)に入力され、TCP/IPプロトコル処理をして、第1キュー手段(603)に入力される。
ここで、送信条件の設定管理手段(404)とAKE手段(402)は、それぞれ、暗号鍵を生成する情報を与え、AKE手段(402)で複数の暗号化モード(EMIなど)に応じて1つ以上の暗号化鍵生成手段(601)を生成し、複数の暗号化鍵の保持手段(602)にセットする。伝送されるAVデータが暗号化データ生成手段(406)に入力されれば、そのAVデータのコピー制御情報に応じて、複数の暗号化鍵の保持手段(602)にセットされた複数の暗号化鍵より1つの暗号化鍵を選択する。この選択された暗号化鍵は、AES方式やDES方式などの暗号化手段にセットにAVデータを暗号化し、パケット化手段(403)に出力する。ここで、暗号化鍵生成手段(601)はハードウエア、複数の暗号化鍵の保持手段(602)はソフトウエアのメモリ、暗号化手段はハードウエアの構成を使用することにより、高速で暗号化鍵の更新を行ないながらAVデータの送信が実現できる。
In the second invention of this application, in the key update during AV data transmission in the encryption means in the first invention, in order to select one encryption key from a plurality of encryption keys and execute the encryption process at high speed, The encryption key holds the original data for generating the encryption key held by the transmission means and multiple encryption keys corresponding to the encryption control information having multiple modes in the memory space, and the transmission encryption mode is determined After that, an encryption key corresponding to the encryption mode is selected from a plurality of encryption keys, the encryption key of the encryption means is set, and encryption is performed. With these configurations, it is possible to execute encryption processing at high speed while selecting one encryption key from a plurality of encryption keys and performing key update at high speed while transmitting high-speed AV data.
In FIG. 6, AKE setting information is input to the AKE means (402), information related to the AKE setting information (for example, copy control information and encryption key change information), transmission data type, and transmission destination Address and port number information, path information used for transmission (routing information), transmission data bandwidth, transmission data transmission priority settings such as transmission priority, and devices in the transmission means (local) and reception means (remote) Management control data and data for feeding back the reception status to the transmission side are input to the packetizing means (403), subjected to TCP / IP protocol processing, and input to the first queue means (603).
Here, the transmission condition setting management means (404) and the AKE means (402) each provide information for generating an encryption key, and the AKE means (402) sets 1 according to a plurality of encryption modes (such as EMI). One or more encryption key generation means (601) are generated and set in a plurality of encryption key holding means (602). If the AV data to be transmitted is input to the encrypted data generation means (406), a plurality of encryptions set in the plurality of encryption key holding means (602) according to the copy control information of the AV data. One encryption key is selected from the keys. The selected encryption key encrypts AV data as a set in encryption means such as AES system or DES system, and outputs it to the packetization means (403). Here, the encryption key generation means (601) uses hardware, the plurality of encryption key holding means (602) uses software memory, and the encryption means uses hardware configuration to encrypt at high speed. Transmission of AV data can be realized while updating the key.

受信側の動作は第1の実施例と同様である。
(実施の形態3)
本願第3の発明について説明する。本願第3の発明は、第1の発明における暗号化データ生成手段において、外部入力されるAVストリームのコピー制御情報(CCI)に従うより、MIME−TYPEなどAVデータのフォーマット情報を暗号化データ仕様のフォーマットに変更をした後、暗号化伝送する。さらに、AVストリームのオリジナルのフォーマット情報をUPnP−AV方式や独自の通信方式を利用して別のデータにマッピングして、送信側から受信側に伝送する。これらの構成により、AVデータのフォーマット情報を変更して暗号化伝送しながら、受信側でAVデータのオリジナルのフォーマット情報を復元することが可能となる。
The operation on the receiving side is the same as in the first embodiment.
(Embodiment 3)
The third invention of the present application will be described. According to the third invention of the present application, in the encrypted data generation means according to the first invention, the format information of the AV data such as MIME-TYPE is specified in the encrypted data specification according to the copy control information (CCI) of the AV stream inputted externally. After changing the format, it is encrypted and transmitted. Further, the original format information of the AV stream is mapped to other data using the UPnP-AV method or a unique communication method, and transmitted from the transmission side to the reception side. With these configurations, it is possible to restore the original format information of the AV data on the receiving side while changing the format information of the AV data and performing encrypted transmission.

図6は本願第3の発明のブロック図である。図6において、AKE手段(402)に対してAKE設定情報を入力し、このAKE設定情報に関連した情報(たとえば、コピー保護情報と暗号化鍵変更情報)、および、送信データの種別、送信先アドレスやポート番号の情報、送信に用いるパス情報(ルーティング情報)、送信データの帯域、送信データの送信優先度などの送信条件の設定情報と、送信手段(ローカル)と受信手段(リモート)における機器の管理制御データと、受信状況を送信側にフィードバックするためのデータが第1のパケット化手段(701)に入力されプロセッサーを用いたソフトウエア処理でTCP/IPプロトコル処理をされ、第1キュー手段(603)に入力される。
送信条件の設定管理手段(404)には、AVデータのフォーマット情報が入力されている。一方、AVデータのフォーマット情報は、前述した暗号化モード(EMIなど)に応じて、そのフォーマット情報が書き換えられる。たとえば、暗号化しない場合はAVデータのフォーマット情報は、
video/mpegのまま変更しない。また、暗号化する場合はAVデータのフォーマット情報は、video/mpegからapplication/x−dtcp1などに変更する。さらに、video/mpegの付帯情報として、mpeg−ps、mpeg−ts、NTSCやPALなどの情報をAVデータとしてではなく別データとして、UPnP−AVや専用プロトコルなどを使用して送信側から受信側に伝送する。受信側では、受け取った情報から、元のAVデータのフォーマットを復元できる。これらのMIMEタイプはIETFのRFC規格やARIB(電波産業界)の規格などに記述されている。ARIBの規格に記述されている仕様としては、たとえば、
application/x−arib−mpeg−ts

application/x−arib−mpeg−tts
などがある。
(実施の形態4)
本願第4の発明について説明する。
本願第4の発明は、第1の発明において、AVデータのパケット化は、受信側からの制御により、RTP/UDPまたはHTTP/TCPプロトコルの切替え制御を、きめ細かく、かつ映像の途切れなくスムースに行う。
図9は本願第4の発明のブロック図である。図9のパケット化手段(403)内の第1のパケット化手段(901)および第2のパケット化手段(902)、パケット受信手段(405)内の第1のパケット受信手段(903)および第2のパケット受信手段(904)を持つ。ここで第1のパケット化手段(901)はRTP方式、第2のパケット化手段(902)はHTTP方式、第1のパケット受信手段(903)はRTP方式、また、第2のパケット受信手段(904)はHTTP方式のパケット処理を行う。
AVデータのパケット化は、受信側から送信側におけるTVチューナのチャネル選択や、受信側でHDDがDVDディスクに録画されたAVコンテンツの選択コマンドが出された場合には、第1のパケット化手段(901)および第1のパケット受信手段(903)を使用し、伝送遅延の小さいRTP方式で、TVチューナのチャネル選択や録画されたAVコンテンツの選択を速く行う。また、これらの視聴コンテンツ選択が終了した後は、第2のパケット化手段(902)および第2のパケット受信手段(904)を使用し、HTTP/TCPプロトコルを用い、RTP/UDPよりもパケット落ちに対してTCPでの再送機能を持つHTTP/TCP方式を用いて高画質なコンテンツ視聴を行う。これらの構成により、切替え制御することにより受信側でコンテンツ選択をする場合は低遅延でユーザに遅延を感じさせない軽快な操作が可能となり、また、視聴コンテンツ選択が終了した後はパケットロスなどによる信号欠落が補償された高品質なAVコンテンツの伝送が可能となる。
(実施の形態5)
本願第5の発明について説明する。図10は本願第5の発明のブロック図である。
図10においては、時間情報付加手段(1001)、および時間情報判別手段(1002)以外は、図9と同様の構成である、よって以下では新規な部分について説明する。
FIG. 6 is a block diagram of the third invention of the present application. In FIG. 6, AKE setting information is input to the AKE means (402), information related to the AKE setting information (for example, copy protection information and encryption key change information), transmission data type, and transmission destination Address and port number information, path information used for transmission (routing information), transmission data bandwidth, transmission data transmission priority settings such as transmission priority, and devices in the transmission means (local) and reception means (remote) Management control data and data for feeding back the reception status to the transmission side are input to the first packetization means (701), and are subjected to TCP / IP protocol processing by software processing using a processor, and the first queue means (603).
AV data format information is input to the transmission condition setting management means (404). On the other hand, the format information of AV data is rewritten according to the encryption mode (such as EMI) described above. For example, if not encrypted, the format information of AV data is
Do not change video / mpeg. In the case of encryption, the format information of AV data is changed from video / mpeg to application / x-dtcp1. Furthermore, as supplementary information of video / mpeg, information such as mpeg-ps, mpeg-ts, NTSC, and PAL is not used as AV data but as separate data, and is transmitted from the transmission side to the reception side using UPnP-AV or a dedicated protocol. Transmit to. On the receiving side, the original AV data format can be restored from the received information. These MIME types are described in IETF RFC standards and ARIB standards. As specifications described in the ARIB standard, for example,
application / x-arib-mpeg-ts
And application / x-arib-mpeg-tts
and so on.
(Embodiment 4)
The fourth invention of the present application will be described.
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the AV data packetization is performed smoothly and finely with smooth control of switching of RTP / UDP or HTTP / TCP protocol by control from the receiving side. .
FIG. 9 is a block diagram of the fourth invention of the present application. First packetizing means (901) and second packetizing means (902) in the packetizing means (403) in FIG. 9, first packet receiving means (903) in the packet receiving means (405) and 2 packet receiving means (904). Here, the first packetizing means (901) is the RTP method, the second packetizing means (902) is the HTTP method, the first packet receiving means (903) is the RTP method, and the second packet receiving means ( Step 904) performs packet processing of the HTTP method.
The AV data packetization is performed by the first packetizing means when a TV tuner channel selection on the receiving side or an AV content selection command recorded on the DVD disc on the receiving side is issued on the receiving side. (901) and the first packet receiving means (903) are used to quickly select the channel of the TV tuner and the recorded AV content by the RTP method with a small transmission delay. In addition, after the selection of the viewing content, the second packetizing means (902) and the second packet receiving means (904) are used, the HTTP / TCP protocol is used, and the packet drops more than RTP / UDP. On the other hand, high-quality content viewing is performed using an HTTP / TCP system having a retransmission function in TCP. With these configurations, when content selection is performed on the receiving side by switching control, it is possible to perform a light operation with low delay so that the user does not feel the delay, and after viewing content selection is completed, a signal due to packet loss, etc. It is possible to transmit high-quality AV content in which missing is compensated.
(Embodiment 5)
The fifth invention of the present application will be described. FIG. 10 is a block diagram of the fifth invention of the present application.
10, except for the time information adding means (1001) and the time information discriminating means (1002), the configuration is the same as that shown in FIG.

本願第5の発明は、第1の発明において、AVデータを構成するデータブロックに、タイムスタンプまたは提携データから構成される時間情報を付加し、時間情報を付加した付データブロックを1つ以上まとめてRTPパケットのペイロード部またはHTTPパケットのペイロード部にマッピングする。これにより、TSパケットにタイムスタンプや特定情報を付加できるので、受信側でMPEG−TSのデコードをタイムスタンプを用いて行うか、タイムスタンプを用いないで用いるかをきめ細かく制御することが可能となる。   According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect, one or more data blocks to which time information composed of a time stamp or affiliated data is added to the data block constituting the AV data and the time information is added are collected. To the payload part of the RTP packet or the payload part of the HTTP packet. As a result, since a time stamp and specific information can be added to the TS packet, it is possible to finely control whether the receiving side decodes the MPEG-TS using the time stamp or does not use the time stamp. .

図11は、MPEG−TSをIPパケット化、さらにイーサネット(R)フレーム化して伝送する場合のパケット形式の一例である。188バイトのMPEG−TSに6バイトのタイムコード(TC)を付加して194バイトの単位を作る。TCは42ビットのタイムスタンプと6ビットのベースクロックID(BCID)により構成される。BCIDによりタイムスタンプの周波数情報を表すことができる。たとえば、(ケース1)BCIDが0x00の場合は、タイムスタンプの周波数情報はない、(ケース2)BCIDが0z01の場合は、タイムスタンプの周波数情報としては27MHz(MPEG2のシステムクロック周波数)である、(ケース3)また、BCIDが0x02の場合は、タイムスタンプの周波数情報としては90kHz(MPEG1で使用されるクロック周波数)である、(ケース4)BCIDが0x03の場合は、タイムスタンプの周波数情報としては24.576MHz(IEEE 1394で使用されるクロック周波数)である。(ケース5)BCIDが0x04の場合は、タイムスタンプの周波数情報としては100MHz(イーサネット(R)で使用される周波数)である、という様にBCIDでタイムスタンプの周波数情報を表すことができる。194バイト単位のデータを2つあわせて暗号化して、更に2バイトのDTCP情報と合わせてRTPプロトコルのペイロードとする。ここで、DTCP情報は、2ビットのEMIと、1ビットのO/Eと13ビットのReserved Dataにより構成される。RTPパケットはUDPおよびIPプロトコルによりパケット化された後、イーサネット(R)フレーム化される。イーサネット(R)ヘッダとしては、図9に示す様に、標準的なイーサネット(R)ヘッダーとIEEE 802.1Q(VLAN)により拡張されたイーサネット(R)ヘッダーの両方をサポートする。なお、IEEE 802.1Q(VLAN)により拡張されたイーサネット(R)ヘッダーにおけるTCIフィールドの中の3ビットのPriorityフラグにより、イーサネット(R)フレームの優先度を設定することができる。また、受信側でタイムスタンプのある状態とタイムスタンプのない状態を識別するには、UPnP−AVや特定アプリーケーションで状態識別フラグを通知する構成をとってもよい。   FIG. 11 shows an example of a packet format when MPEG-TS is transmitted as an IP packet and further converted into an Ethernet (R) frame. A 194-byte unit is created by adding a 6-byte time code (TC) to the 188-byte MPEG-TS. The TC is composed of a 42-bit time stamp and a 6-bit base clock ID (BCID). The frequency information of the time stamp can be expressed by BCID. For example, (Case 1) when BCID is 0x00, there is no time stamp frequency information. (Case 2) When BCID is 0z01, the time stamp frequency information is 27 MHz (MPEG2 system clock frequency). (Case 3) When the BCID is 0x02, the time stamp frequency information is 90 kHz (clock frequency used in MPEG1). (Case 4) When the BCID is 0x03, the time stamp frequency information is Is 24.576 MHz (clock frequency used in IEEE 1394). (Case 5) When the BCID is 0x04, the frequency information of the time stamp can be represented by the BCID such that the frequency information of the time stamp is 100 MHz (frequency used in the Ethernet (R)). Two pieces of 194-byte data are encrypted together and further combined with 2-byte DTCP information to form an RTP protocol payload. Here, the DTCP information includes 2-bit EMI, 1-bit O / E, and 13-bit Reserved Data. The RTP packet is packetized by the UDP and IP protocols and then Ethernet (R) frame. As the Ethernet (R) header, as shown in FIG. 9, both a standard Ethernet (R) header and an Ethernet (R) header extended by IEEE 802.1Q (VLAN) are supported. Note that the priority of the Ethernet (R) frame can be set by a 3-bit Priority flag in the TCI field in the Ethernet (R) header extended by IEEE 802.1Q (VLAN). Further, in order to identify a state with a time stamp and a state without a time stamp on the receiving side, a configuration in which a state identification flag is notified by UPnP-AV or a specific application may be adopted.

また、MPEG−TSにARIB−STD−B21で規定された4バイトのタイムコード(TC)を付加して192バイトとしてもよい。この場合、前述した(ケース1)のBCIDが0x00に相当する状態、すなわち、タイムスタンプの周波数情報のない状態として、オール1などある特定の値を定義してタイムスタンプのある状態とタイムスタンプのない状態を規定することができる。   Further, a 4-byte time code (TC) defined by ARIB-STD-B21 may be added to MPEG-TS to obtain 192 bytes. In this case, a state in which the BCID of (Case 1) corresponds to 0x00, that is, a state without time stamp frequency information, defines a specific value such as all 1 and the state with the time stamp and the time stamp No state can be defined.

受信側でタイムスタンプのある状態とタイムスタンプのない状態を識別するには、UPnP−AVや特定アプリーケーションで状態識別フラグを通知する構成がとれる。また、4バイトデータとしてオール1などある特定の値の受信値から判別することもできる。   In order to identify a state with a time stamp and a state without a time stamp on the receiving side, a configuration in which a state identification flag is notified by UPnP-AV or a specific application can be used. It can also be determined from the received value of a specific value such as all 1 as 4-byte data.

なお、上述した実施の形態1から5においては、一般のIPネットワークなどパケットの順序性が保証されていない通信網で伝送する場合には、パケットにシーケンス番号を付加して送信し、受信側でシーケンス番号を用いて順序性の保証を行ってもよい。この順序性の保証は、OSIモデルの第4層以上、すなわち、RTPプロトコルやビデオ信号処理などで行なうことができる。   In the above-described first to fifth embodiments, when transmitting on a communication network where the order of packets is not guaranteed, such as a general IP network, the packet is transmitted with a sequence number added, and is received on the receiving side. The sequence number may be guaranteed using the sequence number. This ordering can be ensured by the fourth or higher layer of the OSI model, that is, the RTP protocol, video signal processing, or the like.

なお、送信側側でハードウエア処理され伝送されたAV信号のパケットが、ネットワークでフラグメントされないため対策ができる。すなわち、送信側において、あらかじめアプリケーションレベルの処理で、通信網においてフラグメントされない最大サイズ(MTU)を検査し、それ以下のパケットサイズで伝送すればよい。あるいは、RFCの規格では全ての端末は576バイトのサイズのIPパケットを扱えなければならないと規定されているので、ルータ等の多くのネットワーク機器はこれ以下のIPパケットではフラグメントが起こらない。したがってIPパケットのサイズが576バイト以下となるように、送信側側でハードウエア処理されるAV信号のパケットサイズを調整すればよい。なお、送信側側でハードウエア処理されるAV信号のパケットにフラグメントが起こらない場合は、受信したパケットがフラグメントされていれば全て一般パケットとして処理すればよい。なお、イーサネット(R)のIPパケットの最大値を越えた場合は送信端末でフラグメントしなければ行けないので、優先パケットのフラグメントを起こさせないためにはIPパケットの最大値以下でなければならないことは言うまでもない。   It should be noted that a countermeasure can be taken because the AV signal packet processed and transmitted by the hardware on the transmission side is not fragmented in the network. That is, on the transmission side, the maximum size (MTU) that is not fragmented in the communication network is inspected in advance by application level processing, and the packet size smaller than that may be transmitted. Alternatively, since the RFC standard stipulates that all terminals must be able to handle 576-byte IP packets, many network devices such as routers do not fragment in IP packets smaller than this. Therefore, the packet size of the AV signal that is hardware-processed on the transmission side may be adjusted so that the size of the IP packet is 576 bytes or less. If no fragmentation occurs in the AV signal packet that is hardware-processed on the transmission side, all the received packets may be processed as general packets. If the maximum value of the Ethernet (R) IP packet is exceeded, it must be fragmented at the transmitting terminal. Therefore, in order not to cause priority packet fragmentation, it must be less than the maximum value of the IP packet. Needless to say.

また、通信網においてフラグメントが起こる確率が非常に低い場合は、送信側側でハードウエア処理され伝送されたAV信号のパケットのIPヘッダにフラグメント禁止のフラグを立てて伝送することにより、ルータがフラグメントせざるを得ない状態ではIPパケットを廃棄させることにより、受信端末のフラグメント処理負荷を軽減してもよい。この場合、非常に少数のパケットは損失となるが、受信側で誤り訂正あるいは誤り修整を行うことで通信品質を補償することができる。
さらに、実施の形態1から実施の形態6までは、通信網プロトコルとしてイーサネット(R)を例としたがこの限りではない。
If the probability of fragmentation occurring in the communication network is very low, the router sets the fragment prohibition flag in the IP header of the AV signal packet that has been hardware-processed and transmitted on the transmission side and transmits the fragment. In the unavoidable state, the fragment processing load on the receiving terminal may be reduced by discarding the IP packet. In this case, a very small number of packets are lost, but communication quality can be compensated by performing error correction or error correction on the receiving side.
Further, in the first to sixth embodiments, Ethernet (R) is used as an example of the communication network protocol, but this is not restrictive.

また、ビデオ信号処理の例として、実施の形態1から5ではMPEG−TSを用いたが、これに限らず本発明で用いる入力データの適用範囲としては、MPEG1/2/4などMPEG−TSストリーム(ISO/IEC 13818)、DV(IEC 61834、IEC 61883)、 SMPTE 314M(DV−based)、SMPTE 259M(SDI)、SMPTE 305M(SDTI)、SMPTE 292M(HD−SDI)等で規格化されているストリ−ムを含んだあらゆる映像、音声に関するストリームまでも適用可能である。映像や音声のデータレートは、CBR(constant bit rate)に限るものではない。さらに、映像や音声だけでなく、一般のリアルタイムデータ、あるいは優先的に送受信を行うデータであればどのようなものでも本願発明から排除するものではない。
また、本発明で用いる入力データの適用範囲として、データのファイル転送にも適用可能である。ファイル転送の場合、送受信端末の処理能力と送受信端末間の伝播遅延時間の関係により、一定の条件化でリアルタイムより高速の伝送も可能である。
As an example of video signal processing, MPEG-TS is used in the first to fifth embodiments. However, the present invention is not limited to this, and the applicable range of input data used in the present invention is an MPEG-TS stream such as MPEG1 / 2/4. (ISO / IEC 13818), DV (IEC 61834, IEC 61883), SMPTE 314M (DV-based), SMPTE 259M (SDI), SMPTE 305M (SDTI), SMPTE 292M (HD-SDI), etc. The present invention can be applied to any video / audio stream including a stream. The data rate of video and audio is not limited to CBR (constant bit rate). Furthermore, not only video and audio, but also general real-time data or any data that is preferentially transmitted / received is not excluded from the present invention.
In addition, the application range of the input data used in the present invention is applicable to data file transfer. In the case of file transfer, transmission at higher speed than real time is possible under certain conditions depending on the relationship between the processing capability of the transmission / reception terminals and the propagation delay time between the transmission / reception terminals.

本願第1の発明を適用するシステムの一例を示す図The figure which shows an example of the system which applies this invention 1st invention 認証と鍵交換にDTCP方式を適用する場合のコンテンツ伝送手順の説明図Explanatory diagram of a content transmission procedure when the DTCP method is applied to authentication and key exchange イーサネット(R)を用いる一般家庭に適用した場合の一例の説明図Illustration of an example when applied to a general household using Ethernet (R) 本願第1の発明のパケット送受信手段(機器)のブロック図Block diagram of packet transmitting / receiving means (device) of the first invention of the present application 本願第1の発明のプロトコルスタックによる説明図Explanatory drawing of the protocol stack of the first invention of the present application 本願第2の発明のパケット送受信手段のブロック図Block diagram of packet transmitting / receiving means of the second invention of the present application 本願第3の発明のパケット送受信手段のブロック図Block diagram of the packet transmitting / receiving means of the third invention of the present application 本願第3の発明のプロトコルスタックによる説明図Explanatory drawing of the protocol stack of the third invention of the present application 本願第4の発明のパケット送受信手段のブロック図Block diagram of the packet transmitting / receiving means of the fourth invention of the present application 本願第5の発明のパケット送受信手段のブロック図Block diagram of packet transmitting / receiving means of fifth invention of the present application 本願第5の発明におけるMPEG−TSのイーサネット(R)フレーム構成仕様の例を示す図The figure which shows the example of the Ethernet (R) frame structure specification of MPEG-TS in this invention 5th invention DTCP方式を用いたMPEG―TSのIEEE 1394での伝送の一例を示す図The figure which shows an example of the transmission by IEEE-1394 of MPEG-TS using a DTCP system DTCP方式における従来のパケット通信手段の概略説明図Schematic explanatory diagram of conventional packet communication means in the DTCP system IEEE 1394においてDTCPを用いた暗号化ストリーム伝送手順を示す図The figure which shows the encryption stream transmission procedure which used DTCP in IEEE1394. MPEG−TS信号を伝送する場合のIEEE 1394アイソクロナスパケットの一例を示す図The figure which shows an example of the IEEE 1394 isochronous packet in the case of transmitting an MPEG-TS signal

符号の説明Explanation of symbols

101 パケット送信機器
102 ルータ
103 パケット受信機器
401 パケット送受信手段(機器)
402 AKE手段
403 パケット化手段
404 送信条件の設定管理手段
405 パケット受信手段
406 暗号化手段
407 復号手段
408 受信条件の設定管理手段
409 フレーム化手段
410 フレーム受信手段
101 packet transmitting device 102 router 103 packet receiving device 401 packet transmitting / receiving means (device)
402 AKE means 403 packetization means
404 Transmission condition setting management means 405 Packet receiving means 406 Encryption means 407 Decoding means 408 Reception condition setting management means 409 Frame forming means 410 Frame receiving means

Claims (14)

パケット送信機器とパケット受信機器の間でデータのパケット通信を行なうパケット送受信システムにおけるパケット送信機器であって、
AVデータと前記AVデータのコピー制御情報と前記AVデータのアクセス位置を指定するIPアドレス情報と前記パケット受信機器を認証するためのTCPポート情報とを入力する入力手段と、
前記IPアドレス情報を用いて前記AVデータの認証処理を行う認証手段と、
前記AVデータのコピー制御情報を用いて前記AVデータの暗号化処理を行う暗号化手段と、
前記AVデータのコピー制御情報と前記AVデータのアクセス位置を指定するIPアドレス情報と前記パケット受信機器を認証するためのTCPポート情報とを用いて暗号化情報ヘッダーの付加処理を行う暗号化情報ヘッダー付加手段と、
を備える、
ことを特徴とするパケット送信機器。
A packet transmission device in a packet transmission / reception system that performs packet communication of data between a packet transmission device and a packet reception device,
Input means for inputting AV data, copy control information of the AV data, IP address information designating an access position of the AV data, and TCP port information for authenticating the packet receiving device;
Authentication means for performing authentication processing of the AV data using the IP address information;
Encryption means for performing encryption processing of the AV data using the copy control information of the AV data;
Encryption information header for performing encryption information header addition processing using the AV data copy control information, IP address information designating the access position of the AV data, and TCP port information for authenticating the packet receiving device Additional means;
Comprising
A packet transmission device characterized by the above.
前記入力手段は、
前記AVデータのフォーマット情報の入力を受け、
前記AVデータのコピー制御情報に従って、前記AVデータのフォーマット情報を暗号化データ仕様のフォーマットに変更した後、前記AVデータを暗号化したデータに付加して前記パケット送信機器から前記パケット受信機器に伝送を行なう、
ことを特徴とする請求項1記載のパケット送信機器。
The input means includes
Receiving the format information of the AV data,
In accordance with the AV data copy control information, the AV data format information is changed to an encrypted data specification format, and the AV data is added to the encrypted data and transmitted from the packet transmitting device to the packet receiving device. Do,
The packet transmission device according to claim 1.
前記AVデータのフォーマット情報は、
MIMEタイプ、ファイルタイプ、または拡張子のいずれかを含む、
ことを特徴とする請求項2記載のパケット送信機器。
The format information of the AV data is
Including any of the MIME types, file types, or extensions,
The packet transmission device according to claim 2.
前記パケット受信機器を認証するためのTCPポート情報は、
前記AVデータのアクセス位置を指定するIPアドレス情報で要求された前記AVデータの情報の返信時に与える、
ことを特徴とする請求項1記載のパケット送信機器。
TCP port information for authenticating the packet receiving device is:
Provided when the AV data information requested by the IP address information designating the AV data access position is returned.
The packet transmission device according to claim 1.
前記暗号化情報ヘッダーは、
暗号化モード情報と暗号化ペイロード長のいずれかを含んでいる、
ことを特徴とする請求項1記載のパケット送信機器。
The encryption information header is
Contains either encryption mode information or encryption payload length,
The packet transmission device according to claim 1.
前記暗号化情報ヘッダー付加手段は、
前記AVデータのコピー制御情報に従って、前記AVデータに前記暗号化情報ヘッダーを付加するか否かを決定する、
ことを特徴とする請求項1記載のパケット送信機器。
The encryption information header adding means includes
Determining whether to add the encryption information header to the AV data according to the copy control information of the AV data;
The packet transmission device according to claim 1.
前記暗号化手段は、
暗号化に際して暗号化鍵を使用し、前記暗号化鍵のID情報または更新情報として整数値を前記暗号化情報ヘッダーまたはパケットヘッダーに付加する、
ことを特徴とする請求項1記載のパケット送信機器。
The encryption means includes
An encryption key is used for encryption, and an integer value is added to the encryption information header or packet header as ID information or update information of the encryption key.
The packet transmission device according to claim 1.
前記整数値は、
パケットをHTTPプロトコルで伝送する場合、HTTPパケットのパケット毎にランダム値または特定の規則に基づく更新値に更新される、
ことを特徴とする請求項記載のパケット送信機器。
The integer value is
When a packet is transmitted using the HTTP protocol, the packet is updated to a random value or an update value based on a specific rule for each packet of the HTTP packet.
The packet transmission device according to claim 7 .
前記暗号化モード情報の変化は、
TCPプロトコルまたはUDPプロトコルのポート番号の変化で検出して設定する、
ことを特徴とする請求項5記載のパケット送信機器。
The change in the encryption mode information is
Detect and set by changing port number of TCP protocol or UDP protocol,
The packet transmission device according to claim 5.
前記暗号化モード情報をパケット内に持つ、
ことを特徴とする請求項5記載のパケット送信機器。
Having the encryption mode information in a packet;
The packet transmission device according to claim 5.
前記暗号化鍵の更新条件は、
あらかじめ決められた時間ごとに行うという条件も用いる、
ことを特徴とする請求項記載のパケット送信機器。
The encryption key update condition is:
Use the condition that it is done at a predetermined time,
The packet transmission device according to claim 7 .
前記認証手段は、
パケットヘッダーに認証モード情報を付加する、
ことを特徴とする請求項記載のパケット送信機器。
The authentication means includes
Add authentication mode information to the packet header,
The packet transmission device according to claim 7 .
Nを2以上の整数とした場合、UDPプロトコルまたはTCPプロトコルのN個のポートを用いてN個のフォーマットのAVデータをそれぞれのポート毎に割り当てて伝送する、
ことを特徴とする請求項1記載のパケット送信機器。
When N is an integer equal to or greater than 2, N-format AV data is allocated and transmitted for each port using N ports of the UDP protocol or TCP protocol.
The packet transmission device according to claim 1.
IPパケットのパケットサイズは、
前記パケット送信機器と前記パケット受信機器の中間に位置するIPネットワークのパスMTUサイズ以下に設定する、
ことを特徴とする請求項1から1のいずれかに記載のパケット送信機器。
The packet size of an IP packet is
Set to be equal to or smaller than the path MTU size of the IP network located between the packet transmitting device and the packet receiving device;
Packet transmission device according to any of claims 1 1 to 3, characterized in that.
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