JPWO2005015820A1

JPWO2005015820A1 - データ転送装置

Info

Publication number: JPWO2005015820A1
Application number: JP2005507587A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　誠; 伊藤　　誠
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2003-08-08
Filing date: 2003-08-08
Publication date: 2006-10-12
Also published as: US20060069965A1; WO2005015820A1

Abstract

鍵の更新に異常が発生した場合にも、データを途切れることなく転送し得るデータ転送装置。データ転送装置（１００）は、同一のデータを異なる鍵で暗号化することにより複数の暗号化データを生成する送信器（１）と、複数の暗号化データを送信器から受け取り、その複数の暗号化データを復号化する受信器（６）とを含む。受信器は、複数の復号化データのいずれか一つを選択し、切換信号に基づいて選択される復号化データを切換える切換部（１０）と、切換部により選択された復号化データにエラーが存在するか否かを検出し、エラーが検出されたとき、切換信号を生成するエラー検出回路（１２）とを含む。

Description

本発明は、デジタルデータを暗号化して転送するデータ転送装置に関するものである。
近年、ＡＶ機器を接続する場合、ＩＥＥＥ１３９４規格あるいはＵＳＢ規格等により、データをデジタル信号で転送することが多くなっている。このようなデータ転送装置では、劣化のない無制限なコピーを防止するために、コピープロテクトがかけられている。そして、コピープロテクトがかけられた転送動作を安定して行うことが必要となっている。

ＩＥＥＥ１３９４規格あるいはＵＳＢ規格に基づいてデジタルデータを転送する場合には、ＤｉｇｉｔａｌＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＣｏｎｔｅｎｔＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ＤＴＣＰ）規格によるコピープロテクトがデジタルデータにかけられている。
送信側機器（以下、送信器という）は、例えば記録媒体から読み出されたＭｏｖｉｎｇＰｉｃｔｕｒｅＥｘｐｅｒｔＧｒｏｕｐ（ＭＰＥＧ）等の映像データを暗号化して、例えばＩＥＥＥ１３９４規格の転送経路を介して受信側機器（以下、受信器という）に送信する。受信器は、送信器との間で認証と鍵交換を行い、鍵交換完了に基づいて、暗号化されたデータを復号化し、映像表示装置に出力される映像データを生成する。
その転送動作を図６に従って説明すると、転送動作に先立って送信器と受信器との間で転送経路（チャネル）の設定が行われ（ステップ１）、次いで認証動作及び鍵交換が行われる（ステップ２）。
認証動作は、お互いの機器が不正な機器でないことを確認する動作であり、鍵交換は送信器での暗号化処理及び受信器での復号化処理に必要な鍵を交換する動作である。次いで、送信器から暗号化されたデータの転送が開始される（ステップ３）。このデータの転送時には、転送経路毎に設定されたチャネル番号がデータとともに転送される。そして、チャネル番号が合致する受信器で当該データが受信可能となる。
また、このような転送動作中に、外部からの不正なアクセスを防止するために、３０秒から２分に１回の時間間隔で鍵が更新され、送信器は更新された鍵に基づいて暗号化を行う。鍵の更新は、暗号化された各ＭＰＥＧデータに付されているＯＤＤ／ＥＶＥＮビットを変化させることにより受信器に通知され、受信器は更新通知に基づいて鍵を更新し、更新された鍵に基づいて復号化処理を行う（ステップ４）。
そして、受信器において更新された鍵に基づいて正常に復号化が行われると、転送終了までこのような動作が繰り返される（ステップ３〜５）。
ステップ４において、送信器あるいは受信器の少なくともいずれかで鍵の更新が正常に行われないとき、受信器では正常な復号化処理を行うことができない。そして、次の鍵の更新に基づいて、送信器及び受信器で鍵の更新が正常に行われれば、復号化処理が再開される。
このような場合には、一時的に受信器から映像表示装置に映像データを供給できなくなるため、画像表示装置において映像が一時的に途切れる状態となる。例えば、ＭＰＥＧデータにおいては、画像が静止する状態となる。
受信器において復号化処理が正常にできない場合には、受信器から送信器に新たに鍵の転送を要求することができるが、その要求はパケットにより送受信されるので、共通のＩＥＥＥ１３９４システムに接続された他の機器に対し、そのパケット分の帯域を占拠し、システムの通信効率を低下させるという問題点がある。
また、送信器で鍵が壊れている場合には、受信器から鍵の転送を要求しても、正常な鍵に更新することはできず、映像が連続して途切れてしまうという問題点がある。
本発明の目的は、送信器及び受信器において、鍵の更新に異常が発生した場合にも、データを途切れることなく転送し得るデータ転送装置を提供することにある。

本発明の第１の態様では、送信器と受信器との間で暗号化データを送受信するデータ転送装置が提供される。送信器及び受信器は、同一のデータを異なる鍵で暗号化することにより生成された複数の暗号化データを転送し、かつ複数の暗号化データを復号化する複数のチャネルを備える。受信器は、複数のチャネルで転送される複数の復号化データのいずれか一つを選択し、切換信号に基づいて選択される復号化データを切換える切換部と、切換部により選択された復号化データにエラーが存在するか否かを検出し、エラーが検出されたとき、切換信号を生成するエラー検出部とを含む。
本発明の第２の態様では、送信器と受信器との間で暗号化データを送受信するデータ転送装置が提供される。送信器は、同一のデータを異なる鍵で暗号化することにより複数の暗号化データを生成し、複数の暗号化データに異なるチャネル番号を付与する複数の暗号化回路を含む。受信器は、複数の暗号化データをチャネル番号毎に分配する分配器と、複数の暗号化データを復号化して複数の復号化データを生成する複数の復号化回路とを含む。各復号化回路は分配器で分配された暗号化データを対応する暗号化回路から送信される鍵に基づいて復号化する。受信器は、更に複数の復号化回路により生成された複数の復号化データのいずれか一つを選択するとともに、切換信号に基づいて選択される復号化データを切換える切換部と、切換部により選択された復号化データにエラーが存在するか否かを検出し、エラーが検出されたとき、切換信号を生成するエラー検出部とを含む。
本発明の第３の態様では、送信器と受信器との間で暗号化データを送受信するデータ転送装置が提供される。送信器は、データを第１の鍵で暗号化することにより第１の暗号化データを生成する第１の暗号化回路と、データを第２の鍵で暗号化することにより第２の暗号化データを生成する第２の暗号化回路とを含む。受信器は、第１の暗号化回路から第１の暗号化データを受け取り、前記第１の鍵で前記第１の暗号化データを復号化して第１の復号化データを生成する第１の復号化回路と、前記第２の暗号化回路から第２の暗号化データを受け取り、前記第２の鍵で前記第２の暗号化データを復号化して第２の復号化データを生成する第２の復号化回路とを含む。受信器は、更に第１及び第２の復号化回路に接続され、第１及び第２の復号化データのいずれか一つを選択するとともに、切換信号に基づいて選択される復号化データを切換える切換部と、切換部に接続され、切換部により選択された復号化データにエラーが存在するか否かを検出し、エラーが検出されたとき、切換信号を生成するエラー検出部とを含む。

図１は、本発明の第一の実施の形態のデータ転送装置の概略的なブロック図である。
図２は、図１のデータ転送装置の動作を示すフローチャート図である。
図３は、図１のデータ転送装置の映像エラー検出回路の動作を示すフローチャート図である。
図４は、本発明の第二の実施のデータ転送装置の概略的なブロック図である。
図５は、本発明の第三の実施のデータ転送装置の概略的なブロック図である。
図６は、従来例の送信側機器と受信側機器との間のデータ転送動作を示すフローチャートである。

（第一の実施の形態）
図１は、本発明を具体化したデータ転送装置１００の第一の実施の形態を示す。データ転送装置１００は、送信器１及び受信器６を含む。送信器１は、例えばデータ−ビデオ・ホーム・システム（Ｄ−ＶＨＳ）等のビデオデッキである。送信器１は、映像出力部２、暗号化回路３ａ、暗号化回路３ｂ及び送信回路４を含む。映像出力部２は、記録媒体から読み出した映像データ（この場合、ＭＰＥＧデータ）を暗号化回路３ａ，３ｂに供給する。
暗号化回路３ａ，３ｂの各々は、各回路に独立した鍵に基づいて映像データを暗号化し、かつ暗号化された映像データに暗号化回路毎に設定されたチャネル番号を付してＩＥＥＥ１３９４の送信回路４に供給する。また、暗号化回路３ａ，３ｂの各々は、３０秒から２分に１回の割合で鍵の更新を行う。鍵の更新通知は、映像データに付された状態で送信される。
受信器６は、例えばデジタル化された映像データを受信可能なデジタルＴＶである。受信器６は、ケーブル５を介して送信回路４に接続された受信回路７、分配器８，復号化回路９ａ、９ｂ、映像データ切換部１０，映像表示部１１及び映像エラー検出回路１２を含む。
受信回路７は、暗号化データを受信して分配器８に供給する。分配器８は、暗号化データに付されているチャネル番号に基づいて、暗号化データを復号化回路９ａ，９ｂに選択的に分配する。
復号化回路９ａは暗号化回路３ａとの間で認証及び鍵交換を行い、復号化回路９ｂは暗号化回路３ｂとの間で認証及び鍵交換を行う。そして、交換された鍵に基づいて復号化回路９ａ、９ｂの各々は暗号化データを映像データに復号化し、その映像データを切換部１０に供給する。
切換部１０は、復号化回路９ａ，９ｂから供給される映像データの一方を選択し、選択された映像データを映像表示部１１及び映像エラー検出回路１２に供給する。映像表示部１１は、供給された映像データに基づいて画像を表示する。また、映像エラー検出回路１２は供給された映像データについてエラーを検出すると、切換部１０に切換信号Ｃを供給する。すると、切換部１０は、切換信号Ｃに応答して映像表示部１１に接続される復号化回路を切換える。
このような構成により、映像出力部２から出力される映像データは、暗号化回路３ａから送信回路４、受信回路７、分配器８及び復号化回路９ａに至る第一の転送経路と、暗号化回路３ｂから送信回路４、受信回路７、分配器８及び復号化回路９ｂに至る第二の転送経路とを介して転送される。即ち、送信器１及び受信器６は、同一の映像データを異なる鍵で暗号化することにより生成された複数の暗号化データを転送し、かつ複数の暗号化データを復号化する複数のチャネルを備える。送信回路４と受信回路７との間では、暗号化回路３ａ，３ｂから供給される暗号化データがＩＥＥＥ１３９４規格に従って所定のパケットの単位で順番に送信される。なお、データ転送は、ＩＥＥＥ１３９４規格に代えてＵＳＢ規格に従って行われてもよい。
次に、データ転送装置１００の動作を図２に従って説明する。
転送動作に先立って、送信器１と受信器６との間で第一及び第二の経路の２チャネル分の設定が行われ（ステップ１１）、次いでそれぞれの経路において認証動作及び鍵交換が行われる（ステップ１２）。
次いで、送信器１から受信器６へのデータ転送が開始される（ステップ１３）。すなわち、映像出力部２から供給される映像データが各暗号化回路３ａ，３ｂにより各回路で異なる鍵に基づいて暗号化され、暗号化データが送信回路４を介して受信器６に供給される。このデータの転送時には、転送経路毎に設定されたチャネル番号が暗号化データとともに転送される。
このような転送動作中に、外部からの不正なアクセスを防止するために、暗号化回路３ａ，３ｂの各々は３０秒から２分に１回の時間間隔で鍵を更新し、更新された鍵に基づいて暗号化を行う（ステップ１４）。鍵の更新は、暗号化回路３ａ，３ｂの各々において暗号化された各ＭＰＥＧデータに付されているＯＤＤ／ＥＶＥＮビットを変化させることにより受信器６に通知される。
受信回路７は、暗号化データを受信し、分配器８に供給する。分配器８は、チャネル番号に基づいて暗号化データを復号化回路９ａ，９ｂに選択的に分配する。復号化回路９ａ，９ｂの各々は、鍵交換及び鍵の更新通知に基づいて鍵を更新しながら、暗号化データの復号化処理を行う（ステップ１３，１４）。
ここで、例えば切換部１０により復号化回路９ａにより復号化された映像データが選択され、その映像データが映像表示部１１に供給されると、映像表示部１１では供給された映像データに基づいて画像を表示する。同時に、切換部１０から映像エラー検出回路１２に映像データが供給される。映像エラー検出回路１２では、供給された映像データが正常であるか否かを判定する。そして、映像表示部１１に供給される映像データが正常であれば、転送終了までこのような動作が繰り返される（ステップ１３〜１５）。
復号化回路９ａにおいて、鍵の更新が正常に行われず、復号化処理が正常に行われないとき、ステップ１３において、映像エラー検出回路１２により映像データの異常が検出される。すると、映像エラー検出回路１２から切換信号Ｃが切換部１０に供給され、その切換信号Ｃに基づいて復号化回路９ｂが映像表示部１１に接続される。そして、映像表示部１１では復号化回路９ｂから供給される映像データに基づく映像が表示される。復号化回路９ａでは、次の鍵更新通知に基づいて鍵の更新を行う。その鍵の更新が正常に行われれば、復号化回路９ａは正常な復号化処理が可能な状態に復帰する。
映像エラー検出回路１２によるエラー検出処理を図３に従って説明する。
映像エラー検出回路１２は、復号化回路９ａあるいは復号化回路９ｂから切換部１０を介して映像データをパケット毎に受信し（ステップ２１）、パケットの先頭データをチェックする（ステップ２２）。先頭データのチェックでは、先頭データが４７ｈ（ｈは１６進数を示す）であるか否かが判別される（ステップ２３）。
先頭データが４７ｈであれば、映像データが正常であると判断して、ステップ２１に復帰する。映像エラー検出回路１２は、先頭データが４７ｈでない場合、復号化処理にエラーが発生していると判断し、映像エラー検出回路１２のエラーカウンタ１２ａはカウント値に１を加算する（ステップ２４）。映像エラー検出回路１２は、エラーカウンタ１２ａのカウント値が所定の上限値に達したか否かを判別し（ステップ２５）、カウント値が上限値に達していない場合には、ステップ２１に復帰する。また、ステップ２５において、エラーカウンタ１２ａのカウント値が上限値に達している場合には、切換部１０に切換信号Ｃを出力し（ステップ２６）、ステップ２１に復帰する。
ステップ２５の判別に使用される上限値は、表示映像に与える影響を考慮して決定される。即ち、エラーのあるパケットの数が少なければ、表示される映像には大きな影響はないので、復号化回路は切換えられず、連続する多数のパケットでエラーが発生する場合にのみ、復号化回路が切換えられるように上限値が設定される。
第一実施形態のデータ転送装置１００は、以下の効果を有する。
（１）それぞれ異なる鍵で映像データの暗号化及び復号化を行う第一及び第二の経路が設けられ、各経路で同一の画像データが転送される。そして、第一の経路でデータ転送中にエラーが発生した場合、転送経路が第一の経路から第二の経路に切換えられる。従って、映像データを途切れることなく転送することができる。
（２）第一の経路でエラーが発生した場合、第二の経路に切換えてデータ転送を行うことができるとともに、第一の経路は通常の鍵更新処理に基づいて正常動作に復帰することができる。従って、切換えられた第二の経路で新たにエラーが発生した場合には、転送経路が第二の経路から再度第一の経路に切換えられるので、映像データを途切れることなく転送することができる。
（３）受信器６の復号化処理でエラーが発生しても、受信器６から送信器１に新たに鍵の転送を要求することはない。従って、新たな鍵の転送要求のために、システムの通信効率が低下することはない。
（第二の実施の形態）
図４は、本発明の第二の実施の形態のデータ転送装置２００を示す。第二実施の形態では、第一の実施の形態の映像エラー検出回路１２が制御プロセッサ１３に置換されている。
制御プロセッサ１３は、映像データにエラーが含まれるか否かを検出するためのプログラムを記述した検出用ソフトウェアを備える。制御プロセッサ１３は、映像データをパケット単位で受け取り、図３に示す処理をソフトウェア・プログラムに従って行い、切換部１０に切換信号ＣＸを出力する。
このような構成により、第二実施形態のデータ転送装置２００は第一の実施の形態のデータ転送装置１００と同様な効果を得ることができる。
（第三の実施の形態）
図５は、本発明の第三の実施の形態のデータ転送装置３００を示す。第三実施の形態は、第一の実施の形態のデータ転送装置２００に制御プロセッサ１４を付加したものである。
映像エラー検出回路１２は、映像データを受け取り、図３に示す処理を行い、映像データにエラーが含まれていると検出すると、切換信号Ｃを制御プロセッサ１４に供給する。制御プロセッサ１４は、受信器６の種々の回路の動作を制御するものであり、切換信号Ｃに応答して他の制御に優先して、切換部１０に切換信号ＣＸを供給する。すなわち、制御プロセッサ１４は割り込み処理にて切換信号Ｃに応答して切換信号ＣＸを切換部１０に供給する。このような動作により、第三の実施形態のデータ転送装置３００は第一の実施の形態のデータ転送装置１００と同様な効果を得ることができる。

Claims

送信器と受信器との間で暗号化データを送受信するデータ転送装置であって、
前記送信器及び前記受信器は、同一のデータを異なる鍵で暗号化することにより生成された複数の暗号化データを転送し、かつ複数の暗号化データを復号化する複数のチャネルを備え、
前記受信器は、
前記複数のチャネルで転送される複数の復号化データのいずれか一つを選択し、切換信号に基づいて選択される復号化データを切換える切換部と、
前記切換部により選択された復号化データにエラーが存在するか否かを検出し、エラーが検出されたとき、前記切換信号を生成するエラー検出部とを備えたことを特徴とするデータ転送装置。
送信器と受信器との間で暗号化データを送受信するデータ転送装置であって、
前記送信器は、同一のデータを異なる鍵で暗号化することにより複数の暗号化データを生成し、複数の暗号化データに異なるチャネル番号を付与する複数の暗号化回路を含み、
前記受信器は、
前記複数の暗号化データをチャネル番号毎に分配する分配器と、
前記複数の暗号化データを復号化して複数の復号化データを生成する複数の復号化回路であって、各復号化回路は分配器で分配された暗号化データを対応する暗号化回路から送信される鍵に基づいて復号化するものである、前記複数の復号化回路と、
前記複数の復号化回路により生成された複数の復号化データのいずれか一つを選択するとともに、切換信号に基づいて選択される復号化データを切換える切換部と、
前記切換部により選択された復号化データにエラーが存在するか否かを検出し、エラーが検出されたとき、前記切換信号を生成するエラー検出部とを含むことを特徴とするデータ転送装置。
前記送信器は暗号化データをパケットごとに前記受信器に送信し、前記エラー検出部は、各パケットの先頭データに基づいて復号化データにエラーが存在するか否かを検出することを特徴とする請求項１又は２記載のデータ転送装置。
前記エラー検出部は、エラーの数をカウントするエラーカウンタを含み、該エラーカウンタのカウント値が所定値を越えたとき、前記切換信号を生成することを特徴とする請求項３記載のデータ転送装置。
前記複数の暗号化回路及び前記複数の復号化回路は、所定時間ごとに鍵の更新を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のデータ転送装置。
前記エラー検出部は、
前記エラーカウンタを含み、かつ各パケットの先頭データに基づいて復号化データにエラーが存在するか否かを検出するエラー検出回路で構成したことを特徴とする請求項３又は４記載のデータ転送装置。
前記エラー検出部は、
各パケットの先頭データに基づいて復号化データにエラーが存在するか否かを検出する検出動作と、
前記エラーの数をカウントし、該カウント値が所定値を越えたとき、前記切換信号を生成する動作とを行う制御プロセッサで構成したことを特徴とする請求項３又は４記載のデータ転送装置。
前記エラー検出部は、
前記エラーカウンタを含み、かつ各パケットの先頭データに基づいて復号化データにエラーが存在するか否かを検出するエラー検出回路と、
前記エラー検出回路から切換信号を受け取り、該切換信号を優先的に前記切換部に供給する制御プロセッサとを含むことを特徴とする請求項３又は４記載のデータ転送装置。
前記複数の復号化回路の各々は、復号化データにエラーが存在していることが検出された後、鍵の更新を行うことにより、正常な復号化処理が可能な状態に復帰することを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載のデータ転送装置。
送信器と受信器との間で暗号化データを送受信するデータ転送装置であって、
前記送信器は、
データを第１の鍵で暗号化することにより第１の暗号化データを生成する第１の暗号化回路と、
データを第２の鍵で暗号化することにより第２の暗号化データを生成する第２の暗号化回路とを含み、
前記受信器は、
前記第１の暗号化回路から第１の暗号化データを受け取り、前記第１の鍵で前記第１の暗号化データを復号化して第１の復号化データを生成する第１の復号化回路と、
前記第２の暗号化回路から第２の暗号化データを受け取り、前記第２の鍵で前記第２の暗号化データを復号化して第２の復号化データを生成する第２の復号化回路と、
前記第１及び第２の復号化回路に接続され、第１及び第２の復号化データのいずれか一つを選択するとともに、切換信号に基づいて選択される復号化データを切換える切換部と、
前記切換部に接続され、切換部により選択された復号化データにエラーが存在するか否かを検出し、エラーが検出されたとき、前記切換信号を生成するエラー検出部とを含むことを特徴とするデータ転送装置。