JP5189764B2 - 次世代メディアプレーヤ向けデュアルバーチャルマシン及びトラステッドプラットフォームモジュールアーキテクチャ - Google Patents

次世代メディアプレーヤ向けデュアルバーチャルマシン及びトラステッドプラットフォームモジュールアーキテクチャ Download PDF

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Description

本発明は、持ち運び可能なメディアプレーヤのコピー防止を含んでいる新しいセキュリティ方法及びニューシステムの開発に関するものである。
バーチャルマシン(VM)は、コンパイラコードと、プログラムの命令を実際に実行するマイクロプロセッサ(またはハードウェアプラットフォーム)との間のインターフェースとして働くソフトウェアを記述するのに使用される用語である。コンパイラは、特定のプログラム言語で書かれた命令文を処理する特別なプログラムであり、それらの命令文をバイナリ機械言語、もしくはコンピュータの処理装置が使用する「コード」へと変換する。
Java(登録商標)プログラム言語及びランタイム環境のディベロッパであるサンマイクロシステムは、Javaバーチャルマシンの開発で有名である。Javaバーチャルマシンが、コンピュータプロセッサ(または「ハードウェアプラットフォーム」)用にコンパイルされたJavaバイナリコード(バイトコードと呼ばれる)を解釈し、その結果Javaプログラムの命令を実行することが出来る。
Javaは、各プラットフォーム毎に、プログラマが書き直したり再コンパイルする必要がなしに、どのプラットフォーム上でも実行出来るアプリケーションプログラムを作成できるように設計されている。１度Javaバーチャルマシンがプラットフォーム用に提供されると、どんなJavaプログラムもプラットフォーム上でランすることが出来る。Javaバーチャルマシンは特定の命令長と他のプラットフォームの特殊性を知っている為、これを可能にする。
バーチャルマシンは、抽象的な計算機である。実在の計算機と同様に、命令セットを有し、ランタイムでさまざまな記憶エリアを処理する。バーチャルマシンを用いてプログラム言語を実行することは非常に一般的なことであり、最もよく知られるバーチャルマシンはUCSDパスカルのP-Codeマシンである。
そうでなければ、バーチャルマシンは、オペレーティングシステムかそれともコンピュータを実行するプログラムをより一般的に記述することが出来る。
DVDやCDプレーヤの様な次世代メディアプレーヤにおける改良されたコピー防止方法を開発することが長く望まれていた。
ＤＶＤ用に使用されている1つの既知のコンテンツセキュリティシステムは、コンテンツスクランブルシステム(ＣＳＳ)であり、そのDVD上のデータが暗号化されている。ＤＶＤプレーヤは４０ビットの解読キーを用いてデータを解読する。しかしＣＳＳの致命的な欠点は、そのキーとアルゴリズムがスタティックになることにある。その暗号化のアルゴリズムを逆解析すれば、現存のDVDディスクを再生する全ての解読キーを利用出来る。一度暗号が解かれると、セキュリティアルゴリズムやキーを更新する方法がない為、そのシステムはずっと安全性を損なう。ＤＶＤコンテンツから全てのセキュリティをワンクリックのみで解除することができる、消費者に利用可能なプログラムが現在多くある。
特にコンテンツフィデリティが増加するにつれて、コンテンツ所持者はこのようなセキュリティを解除することが再び起こるのを望まない。それ故に次世代のコンテンツセキュリティシステムは、この様に無防備であるべきではない。
ソフトウェアベンダーもまた、著作権侵害に直面するが、コンピュータの本質を考え、ＤＶＤ向けのエンターテイメント産業において用いられるのとは異なるアプローチを用いている。歴史的に、パッケージソフトウェア問題（すなわちコンピュータゲーム）の製造業者は、手続き型セキュリティでそれらのコンテンツを保護している。それぞれのソフトウェアプロデューサは、コンテンツを保護するために、セキュリティコードを書いたり獲得する代わりに、プログラムを保護する非スタティックな方法がある。この手続き型セキュリティコードは、プログラム毎に複雑な技術で変化するが、もっとも重要なことには、それぞれのプログラムが異なるセキュリティソフトウェアを実現するため、例えばＤＶＤセキュリティを解除するような汎用の「セキュリティ除去」プログラムを記述することは出来ない。
もう１つ知られるコピー防止の方法は、ハードウェアの特定の命令を記述することである。この様な方法は、極めて限定的である点が問題となる。この方法によれば、さまざまな命令のセットを、それぞれのハードウェア構成に表現しなければならない。これはあまり実用的ではない。
従って、メディアプレーヤの様なハードウェアに、ハードウェア仕様ではない、コピー防止を提供する方法が望まれている。
従って本発明は、プラットフォーム型のコピー防止の処理のシステムと方法が、メディアプレーヤに提供される。本発明はデュアルバーチャルマシンアーキテクチャを、次世代メディアプレーヤに付与することによる解決を提案する。本発明は更に、バーチャルマシンアーキテクチャの所定の特徴とインターフェースで接続する、例えばトラステッドプラットフォームモジュール(ＴＰＭ)の様なハードウェアベースのシステムに搭載された安全サブシステムの利用を提案する。
本発明によるデュアルバーチャルマシンアーキテクチャは、高レベルバーチャルマシンと低レベルバーチャルマシンから成る。低レベルバーチャルマシンはメディアの低レベルの解読とデコーディング機能をサポートする様に設計し、高レベルバーチャルマシンはアプリケーション層アクティビティを操作する様に設計する。従ってこのアーキテクチャは、アプリーケーションソフトウェアからセキュリティソフトウェアを区分する。
一般に、手続型セキュリティに最も適したバーチャルマシンは、実際のハードウェアＣＰＵの命令セットによりよく似ている。すなわち、このバーチャルマシンはポインタをサポートするものであり、実行可能なコードとデータとの間で根本的な区別はない。従ってバーチャルマシンのこの第１のタイプは、「低レベルＶＭ」又は「セキュリティＶＭ」と呼ばれる。この低レベルバーチャルマシンは、不正防止ソフトウェア技術をサポートする、従来型のＣＰＵに合わせて設計されている。
このようなバーチャルマシンに対する弱点は、プログラミングエラーや予期せぬランタイムコンディションが致命的になりやすい点にある。セキュリティシステムに対しては、不正防止の点は強いが、（もっと複雑であり、典型的に、より集中的ではないテスト範囲の）アプリケーションに対してはプログラミングエラー等の点は弱い。
アプリケーションに対して、一層多くの計算の詳細を陰で管理する「高レベルＶＭ」は予測可能に確実に動作する信頼できるアプリケーションプログラムを開発することを可能にする。例えば、Javaは「ポインタ」又は明示的メモリ管理の概念（プログラミングエラーの共通ソースである）をサポートしないが、プログラムやプログラマが予期せぬランタイムコンディションを予測可能に処理することを助ける「例外処理」をサポートする。
この高レベル、すなわちアプリケーションレベルのバーチャルマシンは、十分な機能を有するように設計され、高性能なアプリケーションインターフェースを搭載する。
他のアプリケーションと共同して働くプラットフォームに依存しないセキュリティ機能を提供するためには、低レベルＶＭと高レベルＶＭの両方の利点を併合するのが理想的である。さらに、トラステッドプラットフォームモジュールは実行環境に安全に問合わせを行い検証を行なうことでハードウェアベースの信頼の基礎を提供する。
典型的な実施例において、本発明はＤＶＤやＣＤプレーヤでの更新可能なセキュリティとコピー防止の目的の為に用いられる。しかし、この様なアーキテクチャはまた、ハードドライブに記録されるメディアの再生や、ソリッドステートのメモリや、ネットワークを介して伝えられる記録サポートしている。
以上によると、低レベルバーチャルマシンはメディアの低レベルの解読とデコーディング機能をサポートする様に設計する。次世代メディア(ＮＧＭ)アプリケーションにおいて、この低レベルバーチャルマシンは更に、高レベルＶＭのブートストラップを実施する。高レベルＶＭはアプリケーション層のアクティビティ、例えばアドバンストユーザインターフェースや、種種雑多なＩＯや、ネットワークアクティビティを処理する。
本発明のデュアルＶＭアーキテクチャは全く新しいものである。このデュアルＶＭアーキテクチャは、従来からある上下関係で稼動する「スタックＶＭ」関係とは違い、ピア関係を提供する。上下関係で稼動する１つのＶＭのスタック関係の例として、パワーＰＣ(Macの様な)やウインドウズエミュレータ（ｘ８６エミュレータまたはＶＭ）があり、それぞれがＪａｖａＶＭを実行する。
更に、ハードウェアベースのトラステッドコンピュータモジュールとデュアルＶＭアーキテクチャの組み合わせは、全く新しいものである。
本発明は手続型セキュリティの使用をＣＤやＤＶＤのようなメディアに拡張する。さらに、手続型セキュリティは宣言型のシステムよりはるかにフレキシブルな権利管理もコンテンツ所有者に可能とする。このフレキシビリティを利用して、ＣＳＳのような従来のスタティックセキュリティシステムにより提供されるシンプルコピープロテクション(ＣＰ)とは対照的に、本格的なデジタル権利管理（ＤＲＭ）を実現することができる。
本発明の前述の目的、機能と利点は、本発明の特徴と利点を説明する典型的な実施例の以下の詳細記述を読むことで明白である。
図を簡単かつ明快にするために、図に示される構成部分を正確に描く必要がないことが認識されるべきである。例えば、いくつかの構成部分の特徴が、それぞれ明確に区別されるように示されている。更に考えられる適切な参考番号は、対応する構成部分を示すように図の中で繰り返される。

以下に本発明の実施例を詳細の説明を記載するが、これらの実施例は本発明の模範例にすぎず、種々の形態に具体化することができる。それ故、ここに記載する本発明の特定の構造及び機能の詳細は、本発明を限定するものでなく、単に本発明の特許請求範囲の基礎と考えるべきものであり、且つ本発明は任意の適切な詳細構造で種々に使用することができることを当業者に教えるための代表的な基礎と考えるべきのものである。以下、図面(図１及び図２)を参照して本発明を詳細に説明する。
本発明のシステム及び方法はメディアプレーヤ用のデュアルバーチャルマシンアーキテクチャを提供する。1つのＶＭはメディアの解読及びデコーディングのようなセキュリティ機能をサポートするように設計される。次世代メディアアプリケーションでは、低レベルＶＭがアプリケーションレベルＶＭのブートストラップに責任をもつものとすることができる。ハイレベル即ちアプリケーションレベルＶＭはアドバンストユーザインタフェース、種々のＩＯ及びネットワークアクティビティのようなアプリケーション層アクティビティを処理する。
図１及び図２は本発明の代表的実施例のコンピュータ環境１０におけるメディアアーキテクチャを示す。特に、図１には、メディアデータ又はコンテンツ１８と、メディアプレーヤでのメディアの再生を許可するセキュリティコード１２と、ブートコード１６とを含むメディアソース(例えばＤＶＤ、光ディスク、ソリッドステートデバイス、又はネットワーク)が示されている。
本発明のメディア再生装置は少なくとも１つのバーチャルマシン(ＶＭ)を実行し得る中央処理ユニット(ＣＰＵ)２６を含む。代表的な実施例では、バーチャルチャルマシンはデュアルバーチャルマシンアーキテクチャであり、ＣＰＵ２６で実行される低レベルＶＭ(例えばセキュリティＶＭ)２２と高レベルＶＭ(例えばアプリケーションＶＭ)２４とを具える。ＶＭで実行されるプログラムは使用規則を実行及び実施するのみならず、暗号化アルゴリズムを更新することができる。コンピュータ環境１０は、種々のプログラムの相互通信を許可する1組のルーティン又はプロトコルである、アプリケーションプログラムインタフェース(ＡＰＩ)４０−４４も含む。
１つの態様では、一方のＶＭ(２２又は２４)が他方のＶＭを制御することができる。他の態様では、高レベル及び低レベルバーチャルマシンが非階層的にピアとして機能し、互いにメッセージを送ることができる。これらのメッセージは、一方のバーチャルマシンが他方のバーチャルマシンのルーティンをコールする「外部機能(foreign-function)コール」として、あるいは、通信チャンネルに沿って送られる通常のメッセージとして実行することができる。
例えば、アプリケーションＶＭ(即ちハイレベルＶＭ)２４はメディアコンテンツ１８の再生(従ってトランスパレントデコーディング)を開始するためにセキュリティＶＭ(即ち低レベルＶＭ)をコールする。
同様に、セキュリティＶＭ２２の内のコードがアプリケーションＶＭ２４をコールして、同期イベントまたはデコーディングの問題(例えばセキュリティまたは許可の問題)について知らせる。
例えば、メディアがオリジナルの光メディアからコピーされたものである状態では、セキュリティＶＭ２２はアプリケーションＶＭ２４に、再生を続けるためにはキーが必要であることを知らせる。これに応答して、アプリケーションＶＭ２４は、この映画をユーザインターフェース２７で所定期間「借りる」ことができることをユーザに知らせるメッセージをアプリケーションレベル機能２５によって表示する。ユーザがこれを選択する場合には、ユーザはスタジオサーバとトランザクションを実行してキーを含む(ＶＭしか理解できない)「不透明メッセージ」を得る必要がある。アプリケーションＶＭ２４がキーを含むこのメッセージを認証のためにセキュリティＶＭ２２及びコピー防止アルゴリズム２３に返送する。
メディア再生装置はさらに処理モジュール(例えばトラステッドプロセッシングモジュール又はＴＰＭ)３２を含む。ＴＰＭ仕様はトラステッドコンピューティンググループ(ＴＣＧ)(http://www.trustedcomputinggroup.org) により生成されたトラステッドコンピューティングプラットフォームアライアンス(ＴＣＰＡ)仕様の1部である。ＴＰＭ３２はデクリプションキーを含み、セキュア暗号化計算を処理する。メディア再生装置はさらにＡＰＩ４０−４２を含み、バーチャルマシンで実行中の任意のプログラムがＩ／Ｏハードウェア及びＴＰＭに問合わせを行うことを可能にする。これにより、ＶＭで実行中のプログラムが使用規則のインテリジェントな選択を行うことが可能になる。さらに、ＣＰＵ２６に取り付けられたデコーディングモジュール３４が符号化されたオーディオ／ビデオストリームを解凍するために設けられている。
一般に、トラステッドプラットフォームはエンティティが当該プラットフォーム内のソフトウェア又はコンピュータ環境１０の状態を決定することを可能にするとともにデータを当該プラットフォーム内の特定のソフトウェア環境にシールすることを可能にする。エンティティはコンピュータ環境の状態が受け入れ可能か否かを推定し、当該プラットフォームとトランザクションを実行する。トランザクションがプラットフォームに蓄積すべき機密データを含む場合には、当該プラットフォーム内のコンピュータ環境の状態がエンティティに受け入れ可能でない限り、エンティティは該データを機密フォーマットで保持する。
これを可能とするために、トラステッドプラットフォームはエンティティがトラステッドプラットフォーム内のソフトウェア環境を推定可能にする情報を提供する。この情報は確実に測定され、エンティティに報告される。同時に、トラステッドプラットフォームは暗号化キーを暗号化し、キーの解読が可能となる前にソフトウェア環境を準備が整った状態にする手段を提供する。
「トラステッド測定ルート」が所定のプラットフォーム特性を測定し、測定データを測定ストアに記録し、最終結果をＴＰＭに格納する（これは完全性メトリクスを格納し報告するための信頼の基礎を含む）。従って、ＴＰＭは全てのデクリプションキーの安全な格納位置を提供する。ＴＰＭは殆どの暗号化計算及び機能も処理する。
メディア再生装置はさらにセキュアな保護された入力及び出力２８と、他のプレーヤとのネットワーク機能３０、メモリデバイス(例えばＲＡＭ３６及びＲＯＭ３８)を有する。
従って、代表的な実施例によれば、別個のバーチャルマシン(ＶＭ)がＣＰＵを含む同一のコンピュータ環境内で実行される。本発明のアーキテクチャは２つのバーチャルマネージャ(言い換えると高レベル即ちアプリケーションＶＭ及び低レベル即ちセキュリティＶＭ)に区分し、アプリケーション及びセキュリティマネージャは標準ＡＰＩを経て通信する。アプリケーションバーチャルマネージャの機能はセキュリティバーチャルマネージャ内で実行されるセキュリティコードにネットワークサービスを付与し、メディアアクセス機能とデコーディング機能がセキュリティＶＭにより調停されるため、コンテンツセキュリティはアプリケーション作成者には透過的である。
計算の複雑度に関しては、セキュリティＶＭはシステムリソースに与える影響は小さく、簡単で軽量、低レベルで安全であり、且つこのＶＭ用の適切なソフトウェアはセキュリティベンダにより提供され得る。アプリケーションＶＭは比較的大きなＣＰＵ及びメモリ影響を有するとともに、ユーザインターフェース及び入力／出力機能に対して責任がある。
本発明は通常のＣＤ及びＤＶＤプレーヤのようなメディアプレーヤへの使用に限定されず、ＰＣ、あるいは、持ち運び可能なメディアを再生する機能を含むもっとも一般的なハードウエアシステムを実行するものに拡張することができる。
本発明の好適な実施例としての以上の説明は、例示と説明のために示される。本発明の他の目的、機能、利点は本発明の記載を読むことで明らかとなる。本開示は網羅的なものであること、又は、本発明を正確に公開された形式に限定することを意図しない。多くの修正と変更が前記記載を踏まえて可能になる。
代表的な実施例によるコンピュータ環境におけるメディア再生アーキテクチャの図である。 代表的な実施例による低レベルバーチャルマシンと高レベルバーチャルマシンのインタラクションと機能性を示すブロック図である。

Claims (12)

  1. メディアプレーヤのためのセキュリティ暗号解読およびオーディオ／ビデオのデコーディング機能を実行するように構成されるセキュリティバーチャルマシンと、
    前記メディアプレーヤのためのアプリケーションレベル機能を実行し、ユーザーインターフェースを提供するように構成されるアプリケーションバーチャルマシンと、
    前記セキュリティバーチャルマシンおよび前記アプリケーションバーチャルマシンを実行するように構成される処理ユニットと、
    を具え、
    前記セキュリティバーチャルマシンは、前記セキュリティ暗号解読および前記デコーディング機能を実行するための命令セットを使用するようにさらに構成され、
    前記アプリケーションバーチャルマシンは、前記アプリケーションレベル機能を実行するための命令セットを使用するようにさらに構成され、
    前記セキュリティ暗号解読および前記デコーディング機能を実行するための前記命令セットは、前記アプリケーションレベル機能を実行するための命令セットとは異なる、
    ことを特徴とするメディアプレーヤ。
  2. 前記セキュリティバーチャルマシンは第１の命令セットをサポートするようにさらに構成され、
    前記アプリケーションバーチャルマシンは第２の命令セットをサポートするようにさらに構成され、
    前記第１の命令セットは前記セキュリティバーチャルマシン用であり、
    前記第２の命令セットは前記アプリケーションバーチャルマシン用である、
    ことを特徴とする請求項１に記載のメディアプレーヤ。
  3. アプリケーションプログラムインタフェース（ＡＰＩ）をさらに具え、前記ＡＰＩを経て、前記セキュリティバーチャルマシンと前記アプリケーションバーチャルマシンとが互いに通信可能であることを特徴とする請求項１に記載のメディアプレーヤ。
  4. 前記メディアは暗号解読をするためのセキュリティコードを含み、
    前記アプリケーションバーチャルマシンは前記セキュリティコードを前記セキュリティバーチャルマシンに送達する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のメディアプレーヤ。
  5. 前記セキュリティバーチャルマシンは、コピー防止アルゴリズムを処理することを特徴とする請求項１に記載のメディアプレーヤ。
  6. 前記セキュリティバーチャルマシンは、前記アプリケーションバーチャルマシンより計算が複雑ではないことを特徴とする請求項１に記載のメディアプレーヤ。
  7. 処理ユニット上で動作しているセキュリティバーチャルマシンを使用して、前記メディアプレーヤのためのセキュリティ暗号解読およびオーディオ／ビデオのデコーディング機能を実行するステップと、
    前記処理ユニット上で動作しているアプリケーションバーチャルマシンを使用して、前記メディアプレーヤのためのアプリケーションレベル機能を実行するステップと、
    を具え、
    前記アプリケーションバーチャルマシンはユーザーインターフェースを提供し、
    前記セキュリティバーチャルマシンは、前記セキュリティ暗号解読および前記デコーディング機能を実行するための命令セットを使用するようにさらに構成され、
    前記アプリケーションバーチャルマシンは、前記アプリケーションレベル機能を実行するための命令セットを使用するようにさらに構成され、
    前記セキュリティ暗号解読および前記デコーディング機能を実行するための前記命令セットは、前記アプリケーションレベル機能を実行するための命令セットとは異なる、
    ことを特徴とする方法。
  8. 前記セキュリティバーチャルマシンを使用して、第１の命令セットをサポートするステップと、
    前記アプリケーションバーチャルマシンを使用して、第２の命令セットをサポートするステップと、
    をさらに具え、
    前記第１の命令セットは前記セキュリティバーチャルマシン用であり、
    前記第２の命令セットは前記アプリケーションバーチャルマシン用である、
    ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
  9. アプリケーションプログラムインタフェース（ＡＰＩ）を経て、前記セキュリティバーチャルマシンおよび前記アプリケーションバーチャルマシンを互いに通信可能とするステップをさらに具えることを特徴とする請求項７に記載の方法。
  10. 前記メディアは暗号解読をするためのセキュリティコードを含み、
    前記セキュリティコードを、前記アプリケーションバーチャルマシンによって前記メディアから前記セキュリティバーチャルマシンに送達するステップをさらに具える、
    ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
  11. 前記セキュリティバーチャルマシンは、コピー防止アルゴリズムを処理することを特徴とする請求項７に記載の方法。
  12. 前記セキュリティバーチャルマシンは、前記アプリケーションバーチャルマシンより計算が複雑ではないことを特徴とする請求項７に記載の方法。
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