KR100207379B1 - 피앤키의 암호화 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 케이블 텔레비젼(CATV) 방송신호의 암호화에 관한 것으로, 본 발명의 방법은 PN-키 데이타와 비밀키 데이타를 배타적 논리합 연산하여 변형된 PN-키 데이타를 생성하는 제1과정과, 상기 생성된 PN-키 데이타를 동일한 길이의 제1 및 제2비트단위로 분리하는 제2과정과, 상기 비밀키 데이타의 최상위 4-비트를 십진수 값으로 계산하여 계산된 십진수 값을 모듈러-2 연산하며, 상기 비밀키 데이타를 좌측 방향으로 4-비트 순환이동시키는 제3과정과, 상기 모듈러-2의 연산 결과에 따라 상기 제1 및 제2비트단위를 순환이동 및 비트위치 변경시키는 제4과정과, 상기 4-비트 좌측 순환이동된 비밀키 데이타의 최상위 4-비트에 대해서 상기 제2 내지 제4과정을 8회 반복 수행하여 상기 제1 및 제2비트단위 데이타를 PN-키 데이타에 대한 최종의 암호화된 데이타로 출력하는 제5과정으로 이루어진다.

Description

피앤(PN)키의 암호화 방법
제1도는 본 발명에 따른 피앤키의 암호화 및 복호화 방법을 수행하는 시스템을 도시한 도면.
제2도는 제1도의 피앤키의 암호화 방법을 설명하기 위하여 도시된 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 암호화 장치 102 : 스크램블링 PN 키 발생부
104 : PN 계열 발생부 106 : 스크램블러
108 : PN-키 암호화부 200 : 복호화 장치
202 : PN-키 복호화부 206 : 디스크램블러
본 발명은 케이블 텔레비젼(CATV) 시스템의 데이타 암호화에 관한 것으로, 특히 스크램블링 및 디스크램블링 정보를 갖고 있는 PN-키의 전송 및 수신시 전송 정보데이타의 보안을 위한 PN-키의 암호화 방법에 관한 것이다.
유선 방송국에 가입되지 않은 비가입자가 방송 신호를 공급받지 못하도록 하기 위하여 원래의 방송 신호에다 시청방지를 위해 스크램블링을 실시한 다음 전송하는 것이 일반적이다. 따라서, 유선방송국에 가입한 가입자만이 스크램블링된 방송 신호를 디스크램블링시켜 유선방송국에서 송출되는 방송 신호를 복원하여 제공받게 된다. 이때, 비가입자가 스크램블링된 방송 신호를 수신하였다 하더라도 비가입자는 변조 정보를 알지 못하기 때문에 스크램블링된 영상 신호를 복원할 수 없다. 그러나, 불법적 의도를 가진 제3자에게 변조 정보를 획득 당했을 경우에는 불이익이 발생되므로 PN-키 데이타를 암호화시켜 전송해야만 한다.
이와 같이, PN-키 데이타 암호화 방식은 DES(Data Encryption Standard) 알고리즘이 널리 이용되는데, 이 방식은 하드웨어적으로 복잡해지고, 복호화시 많은 시간과 비용이 발생된다는 문제를 가지고 있다.
그러므로, 본 발명은 통상의 암호화 방식의 하드웨어를 변경하지 않고, PN-키 데이타를 간단하게 전이 및 대치시켜서 유선 방송 데이타의 보안성을 극대화시키는 PN-키의 암호화 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 PN-키 데이타의 암호화 방법은:상기 PN-키 데이타와 비밀키 데이타를 배타적 논리합 연산하여 변형된 PN-키 데이타를 생성하는 제1과정과, 상기 제1과정에 의해 생성된 PN-키 데이타를 동일한 데이타 길이를 갖는 제1비트단위와 제2비트단위 데이타로 분리하는 제2과정과, 상기 비밀키 데이타의 최상위 4-비트 값을 십진수로 계산하고, 계산된 십진수 값에 대하여 모듈러-2 연산하며, 상기 비밀키 데이타를 좌측 방향으로 4-비트 이동시키는 제3과정과, 상기 제3과정에서의 상기 모듈러-2의 연산 결과에 따라 상기 제1,2 비트단위 데이타를 순환이동 및 전이시키는 제4과정과, 상기 4-비트 좌측으로 순환이동된 비밀키 데이타의 최상위 4-비트에 대해 상기 제2 내지 제4과정을 기설정 회수만큼 반복 수행하여, 상기 제1 및 제2비트단위 데이타를 암호화된 데이타로서 출력하는 제5과정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제4과정에서 상기 모듈러-2의 연산 결과 값이 1이면, 상기 제1비트단위 데이타의 하나 또는 그 이상의 비트를 무작위적으로 선택하여 그 비트 위치를 바꾸어 주고, 상기 제2비트단위 데이타를 상기 계산된 십진수 만큼 좌측으로 순환이동시키며; 상기 제4과정에서 상기 모듈러-2의 연산 결과 값이 0이면, 상기 제1비트단위 데이타를 상기 계산된 십진수 만큼 좌측으로 순환이동시키고, 상기 제2비트단위 데이타의 하나 또는 그 이상의 비트를 무작위적으로 선택하여 그 비트 위치를 바꾸어준다.
이하, 예시된 도면을 참조하여 본 발명의 동작을 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명에 따른 암호화 시스템의 블록 구성도로서, 방송국에서 제작된 방송 신호의 암호화를 수행하는 암호화 장치(100)와 암호화된 방송 신호를 복원하는 복호화 장치(200)를 포함한다.
암호화 장치(100)는 스크램블링 PN-키 발생부(102), PN 계열 발생부(104), 스크램블러(106) 및 PN-키 암호화부(108)로 구성된다.
복호화 장치(200)는 PN-키 복호화부(202), PN 계열 발생부(204), 디스크램블러(206)로 구성되며, 암호화 장치(100)와 복호화 장치(200)는 서로 채널(300)로 연결되어 있다.
스크램블링 PN-키 발생부(102)는 변조 또는 스크램블링을 위한 32비트 PN-키 데이타(방송 정보데이타)를 PN 계열 발생부(104)와 PN-키 암호화부(108)로 제공한다.
PN 계열 발생부(104)는 스크램블링 PN-키 발생부(102)로부터 제공된 32비트 PN-키 데이타에 대응하는 PN-키의 계열신호를 스크램블러(106)로 제공한다.
스크램블러(106)는 PN 계열 발생부(104)로부터 제공되는 PN-키의 계열신호를 참고로 하여 유선 방송국으로부터 제공되는 방송 신호를 스크램블링하여 채널(300)로 제공한다.
PN-키 암호화부(108)는 스크램블링 PN-키 발생부(102)로부터 제공되는 32비트의 PN-키 데이타와 임의로 조작 가능한 32-비트 비밀 키 데이타를 참조하여 암호화를 실시하여 암호화된 PN-키 데이타를 상기 스크램블링된 방송 신호와 함께 채널(300)을 통해 복호화 장치(200)로 출력한다.
한편, 복호화 장치(200)에서, PN-키 복호화부(202)는 채널(300)을 통해 암호화 장치(100)로부터 전달되는 암호화된 32-비트 PN-키 데이타를 송신측의 32-비트 비밀키와 동일한 키 데이타를 이용하여 복호화를 실시하여 원래 PN-키 데이타로 복원하고, 복원된 PN-키 데이타를 PN 계열 발생부(204)로 제공한다.
PN 계열 발생부(204)는 PN-키 복호화부(202)로부터 복원된 32-비트 PN-키 데이타에 상응되는 PN-키의 계열신호를 디스크램블러(206)로 제공한다.
디스크램블러(206)는 PN 계열 발생부(204)로부터 제공되는 PN-키의 계열신호를 기초로 하여 채널(300)을 통해 입력되는 스크램블링된 방송 신호를 디스크램블링하여 원래의 방송 신호를 미도시된 각 회로단으로 출력한다.
이와 같이 구성된 본 발명은 제2도를 참조하여 다음과 같이 보다 상세히 설명된다.
본 발명에 따른 PN-키 암호화부(108)는 다음과 같은 제1 내지 제5과정을 통하여 32비트 PN-키 데이타(방송 정보데이타)를 암호화한다.
먼저, 제1암호화 과정에서, 스크램블링 PN-키 발생부(102)로부터 제공되는 32-비트의 PN-키 데이타와 임의로 조작 가능한 32-비트 비밀키 데이타를 배타적 논리합(exclusive OR)으로 연산을 실시함으로써, 배타적 논리합 연산된 32-비트의 PN-키 데이타를 구현한다. 제2도(a)에는 배타적 논리합 연산된 32-비트의 PN-키 데이타의 일예가 도시된다.
제2암호화 과정에 있어서, 제1암호화 과정에 의해 배타적 논리합 연산된 32-비트의 PN-키 데이타는 동일한 데이타 길이, 즉 16-비트 단위의 좌측 및 우측 데이타로 분리된다. 제2도(b)에는 제2도(a)의 32-비트의 PN-키 데이타가 좌측 16-비트 PN-키 데이타와 우측 16-비트 PN-키 데이타로서 분리된 상태를 예시한다.
제3암호화 과정에서, 32-비트 비밀키 데이타중 최상위 4-비트가 선택되어 선택된 4-비트에 대하여 십진법에 의한 십진수로 계산된 다음, 계산된 최상위 4-비트에 대한 십진수 값에 대하여 모듈러-2 연산이 실행된다. 또한, 32-비트 비밀키 데이타는 좌측으로 4-비트 순환되어, 좌측으로 4-비트 이동된 새로운 32-비트 비밀키 데이타로서 생성된다.
제4암호화 과정에서, PN-키 암호화부(108)은 모듈러-2의 연산 결과에 따라 우측 16-비트 PN-키 데이타와 좌측 16-비트 PN-키 데이타를 순환이동 및 전이시키는 동작을 수행하는 데, 이러한 순환이동 및 전이 동작은 32-비트 비밀키 데이타를 4-비트씩 총 8회에 걸쳐 좌측으로 이동시키는 동안 반복 실행된다.
예를 들면, 제4암호화 과정에서, PN-키 암호화부(108)는 모듈러-2의 연산 결과 값이 0이 되면, 제2도(c)에 도시된 바와 같이, 우측 16-비트 PN-키 데이타(예로, 비트 b0,b1,b2,b15)를 무작위적으로 선택하여 그 비트 위치를 바꾸어줌으로써 변형된 16-비트의 PN-키 데이타를 생성하며, 또한, 좌측 16-비트 PN-키 데이타를, 제2도(d)에 도시된 바와 같이, 상기 계산된 십진수 값만큼 좌측방향으로 순환이동시켜 변형된 16-비트의 PN-키 데이타를 생성한다.
이와 반대로, 모듈러-2 결과 값이 1이 되면, PN-키 암호화부(108)는 우측 16-비트 PN-키 데이타를 상기 계산된 십진수 값만큼 좌측 방향으로 순환이동시켜(제2도(d)도 참조) 변형된 16-비트의 PN-키 데이타를 생성하며, 좌측 16-비트 PN-키 데이타에 대하여는 좌측 16-비트 PN-키 데이타의 하나 또는 그 이상의 비트를 무작위적으로 선택하여 그 비트 위치를 바꾸어줌으로써 변형된 16-비트의 PN-키 데이타를 생성한다(제2도(c) 참조).
참고로, 모듈러-2 계산법은 소정의 4-비트가 예로, 1101인 경우에는 1이 되고, 다른 예로, 1010인 경우에는 0되는 것이다. 상술한 암호화 과정에서, 우측 또는 좌측 16-비트 PN-키 데이타의 비트 위치 변경 방법은 그 규칙을 규정한 테이블을 이용하여 실행될 수 있다.
제5암호화 과정에서는, 제4암호화 과정 이후 32-비트 비밀키 데이타를 2-비트씩 좌측으로 순환시킴과 동시에 상기 제3-4암호화 과정을 8회 반복 수행하여 원래의 32-비트 PN-키의 데이타에 대한 최종의 암호화된 32-비트의 PN-키 데이타로 출력한다.
이러한 암호화 과정을 통해, 얻어진 최종의 32-비트의 PN-키 데이타는 스크램블된 방송 신호와 함께 채널(300)을 통해 복호화 장치(200)으로 전달되며, 복호화 장치(200)는 채널(300)을 통해 암호화 장치(100)로부터 전달되는 스크램블링된 방송 신호를 디스크램블러(206) 및 PN-키 복호화부(202)로 제공한다. 따라서, PN-키 복호화부(202)에서는 송신측의 비밀키와 동일한 비밀키의 데이타를 이용하여 암호화 장치(100)에서 암호화된 방법의 역순서로 복호화를 실시하게 된다.
즉, 암호화된 32-비트 PN-키 데이타를 좌측 16-비트와 우측 16-비트로 분리한 다음(제1복호화 과정), 비밀키의 최하위 4-비트의 십진수 값을 계산하여 이를 모듈러-2 연산하고 비밀키를 우측으로 4-비트 순환이동시킨다(제2복호화 과정).
예를 들어, 모듈러-2의 값이 '1'이면, 우측 16-비트 PN-키 데이타를 계산된 십진수 값만큼 우측으로 순환이동시키고, 좌측 16-비트 PN-키 데이타를 암호화 장치(100)에서 바뀌어지기 이전의 비트 위치대로 배열한다(제3복호화 과정).
그러나, 모듈러-2의 값이 '0'이면, 좌측 16-비트 PN-키 데이타 값을 계산된 십진수 값만큼 우측으로 순환이동시키고, 우측 16-비트 PN-키 데이타를 암호화 장치(100)에서 바뀌어지기 이전의 비트 위치대로 배열한다(제4복호화 과정).
상술한 과정이 끝나면, 4-비트 우측으로 순환이동된 비밀키 데이타의 최하위 4-비트에 대해서 제2-4과정을 8회 반복 수행하게 된다.
다음 과정으로, 좌, 우측 32-비트 PN-키 데이타 값과 비밀키 값을 배타적 논리합 연산을 실시함으로써, 암호화 이전의 PN-키 데이타로서 복원하게 된다.
이렇게 복원된 PN-키 데이타가 PN 계열 발생부(204)로 제공되면, PN 계열 발생부(204)에서는 송신측과 동일한 PN-키에 대응되는 PN-키의 계열신호를 디스크램블러(206)로 제공하게 된다.
디스크램블러(206)는 채널(300)을 통해 입력되는 스크램블된 방송 신호를 복원된 PN-키 데이타에 의하여 디스크램블링하여 원래의 방송 신호로서 각 회로단(도시안됨)으로 출력한다. 따라서, 각 회로단은 그 회로단의 특성에 맞게 영상과 음성을 디스플레이하거나 스피커를 통해 출력하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명을 이용할 경우에는 하드웨어적 단순화와 암호화하는데 필요한 시간과 비용을 절감할 수 있다.
본 발명은 비록 특정 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 기술분야에 통상의 지식을 가진자라면 첨부된 청구범위의 사상과 범주를 벗어나지 않고 다양하게 변경하여 실시할 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (4)

  1. 스크램블링 정보를 갖고 있는 PN-키 데이타와 조작가능한 비밀키 데이타를 제공받아 암호화하는 PN-키 암호화 방법에 있어서:상기 PN-키 데이타와 상기 비밀키 데이타를 배타적 논리합 연산하여 변형된 PN-키 데이타를 생성하는 제1과정; 상기 제1과정에 의해 생성된 PN-키 데이타를 동일한 데이타 길이를 갖는 제1비트단위와 제2비트단위 데이타로 분리하는 제2과정; 상기 비밀키 데이타의 최상위 4-비트 값을 십진수로 계산하고, 계산된 십진수 값에 대하여 모듈러-2 연산하며, 상기 비밀키 데이타를 좌측 방향으로 4-비트 이동시키는 제3과정; 상기 제3과정에서의 상기 모듈러-2의 연산 결과에 따라 상기 제1,2 비트단위 데이타를 순환이동 및 전이시키는 제4과정; 상기 4-비트 좌측으로 순환이동된 비밀키 데이타의 최상위 4-비트에 대해 상기 제2 내지 제4과정을 기설정 회수만큼 반복 수행하여, 상기 제1 및 제2비트단위 데이타를 암호화된 데이타로서 출력하는 제5과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 PN-키의 암호화 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제4과정에서 상기 모듈러-2의 연산 결과 값이 1이면, 상기 제1비트단위 데이타의 하나 또는 그 이상의 비트를 무작위적으로 선택하여 그 비트 위치를 바꾸어 주고, 상기 제2비트단위 데이타를 상기 계산된 십진수 만큼 좌측으로 순환이동시키는 것을 특징으로 하는 PN-키의 암호화 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제4과정에서 상기 모듈러-2의 연산 결과 값이 0이면, 상기 제1비트단위 데이타를 상기 계산된 십진수 만큼 좌측으로 순환이동시키고, 상기 제2비트단위 데이타의 하나 또는 그 이상의 비트를 무작위적으로 선택하여 그 비트 위치를 바꾸어 주는 것을 특징으로 하는 PN-키의 암호화 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1 및 제2비트단위 데이타는 각기 좌측 및 우측 16-비트 PN-키 데이타인 것을 특징으로 하는 PN-키의 암호화 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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