JP5161862B2 - 部分暗号化データの復号及びデコード - Google Patents
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Description
本出願は、2001年6月6日に出願されたカンデロア他の米国仮出願番号第60/296,673号「あるコンテンツのビデオをクリアに、及び他のコンテンツのビデオ及びオーディオのデュアルキャリッジを送信することによって、複数のCAプロバイダがコンテンツ配信システムにおいて相互運用を行うことができる方法(Method for Allowing Multiple CA Providers to Interoperate in a Content Delivery System by Sending Video in the Clear for Some Content, and Dual Carriage of Audio and Dual Carriage of Video and Audio for Other Content)」、2001年7月10日に出願されたアンガー他の米国仮出願番号第60/304、241号「デュアルキャリッジのプログラムコンテンツの自由に選択可能な暗号(Independent Selective Encryptions of Program Content for Dual Carriage)」、2001年7月10日に出願されたカンデロア他の米国仮出願番号第60/304,131号「タイムスライス方式においてコンテンツに部分的にスクランブルを掛けることによって、複数のCAプロバイダが相互運用を行うことができる方法(Method for Allowing Multiple CA Providers to Interoperate in a Content Delivery System by Partial Scrambling Content on a Time Slice Basis)」及び2001年10月26日に出願されたカンデロア他の米国仮出願第60/343,710号、代理人整理番号SNY-R4646P「テレビジョン暗号化システム(Television Encryption System)」に関連し、これら関連出願は、参照により本願に援用される。
この明細書の開示内容の一部は、著作権保護の対象となる資料を含んでいる。著作権者は、この明細書が特許商標庁への特許出願又は記録であると認められるファックスコピー又は特許開示に対しては異議を唱えないが、それ以外のあらゆる全ての著作権を保有する。
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 (7)
- 第1のパケット識別子を有するクリアなパケットと、第2のパケット識別子を有する暗号化されたパケットと、第3のパケット識別子を有する暗号化されたパケットとからなる変調パケットのストリームを復調する復調器と、
上記第1のパケット識別子を有するクリアなパケットと、上記第2のパケット識別子を有する暗号化されたパケットとが同じパケット識別子を有するように上記パケット識別子を変更する再マッピング器と、
上記第2のパケット識別子を有するパケットを暗号化するアルゴリズムとは異なるアルゴリズムで、上記第3のパケット識別子を有するパケットを暗号化する暗号化器と、
を備え、上記第3のパケット識別子を有するパケットは、クリアなパケットを含むことを特徴とするパケット識別子再マッピング装置。 - 上記再マッピングされたパケットを上記第3のパケット識別子を有するパケットに結合して、出力データストリームを生成するマルチプレクサを更に備える請求項1記載のパケット識別子再マッピング装置。
- 上記変調パケットのストリームは、システム情報を有するパケットを含み、
上記第3のパケット識別子を有するパケットを暗号化した暗号化法を特定するように上記システム情報を変更する変更手段を更に備える請求項1乃至2いずれか1項記載のパケット識別子再マッピング装置。 - 第1のパケット識別子を有する暗号化されていないパケットと、該第1のパケット識別子を有する暗号化されたパケットと、第2のパケット識別子を有する暗号化されたパケットとからなるパケットの入力ストリームを受け取る入力手段と、
上記パケットの入力ストリームにおけるパケットのパケット識別子を読み取り、上記第1のパケット識別子を有する暗号化されたパケットを除外するパケット識別子読取手段と、
上記第2のパケット識別子を上記第1のパケット識別子に再マッピングして、再マッピングされたパケットを生成するパケット識別子再マッピング回路と、
上記再マッピングされたパケットを上記第1のパケット識別子を有する暗号化されていないパケットに多重化して、パケットの出力ストリームを生成するマルチプレクサとを備える回路。 - 上記第1のパケット識別子に関連付けられたパケットは、第1の暗号化方式に基づいて暗号化されており、上記第2のパケット識別子に関連付けられたパケットは、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する請求項4記載の回路。
- パケット識別子に基づいて、上記パケットの出力ストリームを逆多重化するデマルチプレクサを更に備える請求項4又は5記載の回路。
- テレビジョン受信機、テレビジョンセットトップボックス及び集積回路の少なくとも1つに内蔵されることを特徴とする請求項4乃至6記載の回路。
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