KR100408225B1 - 개선된 조건부 액세스 및 컨텐트 보안 방법 - Google Patents

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Abstract

프로그램가능 유닛(120)에 연결된 인터페이스 유닛(110)의 특징을 이루는 시스템이 설명된다. 인터페이스 유닛은 TSK(time-sensitive key)(130)를 포함할 수 있다. 프로그램가능 유닛은 TSK(130)가 인터페이스 유닛에도 포함되도록 설정할 경우에 인터페이스 유닛으로부터 디지털 컨텐트를 수신하도록 허용된다.

Description

개선된 조건부 액세스 및 컨텐트 보안 방법{IMPROVED CONDITIONAL ACCESS AND CONTENT SECURITY METHOD}
여러해 동안, 시각 및/또는 청각 컨텐트(content)를 소비자에게 제공하는 전자 시스템에 대한 요구가 증가되어 왔다. 통상적으로, 컨텐트 제공자(content provider)가 다양한 형태(예를 들어, 영화, 텔레비전, 프로그래밍 등)로 컨텐트를 소비자에게 공급했다. NTSC(National Television Systems Committee) 또는 PAL(Phase Alternating Line)과 같은 아날로그 포맷으로 전송될 경우에, 컨텐트는 아날로그 신호처리의 고유한 본질로 인해 어느 정도 보호된다. 예를 들어, 아날로그 컨텐트는 불법적으로 복제 및 재분배되는데 어려움이 있다. 또한, 기록된 복제는 원래의 컨텐트 보다 불량한 이미지 품질을 가진다. 때에 따라서는, 복제 방지 신호가 비디오 카세트 리코더(video cassette recoder)에 의한 성공적인 복제를 방지하도록 컨텐트에 추가될 수도 있다.
지난 10년 동안에, 디지털 컨텐트에 대한 요구가 증가되었다. 일본 도쿄의 소니 사(Sony Corporation)에 의해 제공되는 DSSTM(Digital Satellite System) 박스와 같은 셋-톱 박스(set-top boxes)에서, 컨텐트는 디지털 포맷으로 수신되고 디스플레이(display) 또는 재생(playback)에 앞서 아날로그 포맷으로 변환된다. 이러한 아날로그 컨텐트는 전술한 바와 동일한 고유의 보호 본질을 소유한다. 아날로그 포맷으로의 변환에 앞서, 디지털 컨텐트가 암호화될 수 있다.
최근에, 주문자 상표부착 생산자(original equipment manufacturers)(OEMs)는 전자 시스템의 일부분으로서 개방형, 재프로그램가능 디지털 플랫폼을 제공하고 있다. 예를 들어, 인터넷 프로토콜(Internet Protocol)(IP) 명령어, 다운로드 이미지, 오디오 등과 같은 컨텐트를 수신하는 셋-톱 컴퓨터(set-top computers)(예를 들어, WEB TVTM)가 시장(market)에서 현재 판매되고 있다. 바람직하지 못하게도, 이들 디지털 플랫폼은 보안 애플리케이션을 포함하는 소프트웨어 및 하드웨어를 허가되지 않은 사용자 또는 부당한 프로그램에 의해 관찰 및 수정가능하게 한다. 이러한 위협은 디지털 컨텐트의 허가되지 않은 복제 및 분배로부터 컨텐트 제공자를 보호할 메카니즘이 존재하지 않기 때문에 디지털 컨텐트 분배의 확장을 크게 방해하였다.
디지털 컨텐트의 불법 복제를 완화시키기 위한 시도(attempt)로, 현재 어떤 전자 시스템이 컨텐트의 흐름을 제어하는 이동가능 스마트 카드(movable smartcard)를 갖는 수신기와 함께 구현된다. "스마트 카드"는 신용 카드(credit card)와 유사한 형태 인자(form factor)를 가지지만, 자기 스트립(magnetic strip) 대신에 집적회로(IC)를 포함한다. IC는 식별 및 원격 전송 소스(remote transmission source)로부터 제공되는 디지털 컨텐트의 암호화에 이용 가능한 하나 또는 그 이상의 파라미터를 제공한다. 결론적으로, 스마트 카드는 교체가능 본질로 인해 디지털 컨텐트에 대한 불법 액세스를 실질적으로 완화시키도록 조건부 액세스 메카니즘을 제공한다.
디지털 컨텐트를 보호하기 위해, 두 조건 중 하나가 발생할 경우에 즉, (ⅰ) 소정 시간이 경과하였을 경우에 또는 (ⅱ) 모든 전자 시스템에 의해 이용되는 글로벌 암호키가 노출되었을 경우에 교체 스마트 카드를 전자 시스템의 가입자에게 재분배하는 것이 적절할 수 있다. 하지만, 스마트 카드의 이러한 재분배는 다수의 단점을 제기한다. 예를 들어, 하나의 단점은 교체 스마트 카드의 계속되는 공급이 컨텐트 제공자 및 가입자에게 비용 부담을 준다는 것이다. 다른 단점은 전자 시스템을 우회하려는 시도 횟수가 증가하고 가입자의 수가 매년 증가하기 때문에 이러한 기술(technique)이 증가된 분배 비용을 필요로 한다는 것이다. 또 다른 단점은 많은 가입자가 시기 적절한 방식으로 교체 스마트 카드를 취득하는데 실패할 경우에 서비스의 손실을 경험할 수 있다는 것이다.
그러므로, 전술한 단점없이 조건부 액세스에 따라 동작하는 전자 시스템을 만드는 것이 바람직할 것이다.
본 발명은 컨텐트 보안(content security)에 관한 것으로서, 특히 인입되는 디지털 컨텐트에 대한 조건부 액세스를 제공하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
도1은 본 발명을 이용하는 전자 시스템의 제1 실시예의 블록도.
도2는 도1의 전자 시스템의 인터페이스 유닛의 실시예도.
도3은 도1의 전자 시스템의 프로그램가능 유닛의 실시예도.
도4는 관련 정보를 보호하기 위해 도1의 프로그램가능 유닛에 적어도 로딩되는 부정조작 방지 소프트웨어(tamper resistant software)에 의해 이용되는 기술(technique)의 실시예도.
도5는 부정조작 방지 소프트웨어에 로딩되는 관련 정보의 컨텐트를 확인하는데 어려움을 증가시키기 위한 부정조작 방지 스프트웨어에 의해 이용되는 다른 기술(technique)의 실시예도.
도6a는 TSK(time-sensitive key)를 위한 키 로딩 절차의 제1 실시예도.
도6b는 TSK를 위한 키 로딩 절차의 제2 실시예도.
도7a는 불법 소프트웨어 수정을 검출하기 위해 프로그램가능 유닛에 따른 대항 수단을 적용하는 기술(technique)의 실시예도.
도7b는 인터페이스 유닛과 프로그램가능 유닛 사이의 통신 링크의 무결성을 보호하는 기술(technique)의 실시예도.
도7c는 프로그램가능 유닛을 인증하기 위해 설정된 무지식 프로토콜(zero-knowledge protocol)에 기초하는 인증 방식의 실시예도.
도8a는 외부 소스로부터 정보를 수신하기 위해 본 발명을 이용하는 전자 시스템의 제2 실시예의 블록도.
도8b는 정보를 외부 소스로 전송하기 위해 본 발명을 이용하는 전자 시스템의 제2 실시예의 블록도.
도9는 본 발명을 이용하는 전자 시스템의 제3 실시예의 블록도.
본 발명의 특징 및 장점은 본 발명의 하기의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
발명의 요약
하나의 실시예에서, 본 발명은 프로그램가능 유닛에 연결된 인터페이스 유닛을 포함하는 시스템에 관한 것이다. 인터페이스 유닛은 TSK(time-sensitive key)를 포함할 수 있다. 프로그램가능 유닛은 TSK가 프로그램가능 유닛에도 포함되도록 설정할 경우에 인터페이스 유닛으로부터 디지털 컨텐트를 수신한다.
본 발명은 하나 또는 그 이상의 조건이 충족될때 까지 개방형, 재프로그램가능 디지털 플랫폼(open, re-programmable digital platform)이 컨텐트 제공자로부터 수신 가능한 컨텐트를 액세스하지 못하도록 하기 위한 전자 시스템 및 방법에 관한 것이다. 이들 조건을 충족할 경우에, 디지털 플랫폼은 안전하다. 본 발명의 완전한 이해를 제공하도록 상세하게 설명되는 것은 명백하다. 하지만, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게, 본 발명은 설명되지 않은 많은 실시예를 통해 실시될 수 있다. 또한, 공지된 회로는 본 발명을 불명료하게 하는 것을 피하기 위해 상세하게 설명되지 않는다.
하기의 설명에서, 어떤 전문용어(terminology)는 암호 기능 뿐만 아니라 본 발명의 특성을 설명하는데 이용된다. 예를 들어, "컨텐트"는 통상적으로 (ⅰ) 데이터(예를 들어, 비디오 및/또는 오디오) 및/또는 (ⅱ) 제어 정보(예를 들어, 인터넷 프로토콜 "IP" 명령, 식별자 등)로서 정의된다. "통신 링크"는 하나 또는 그 이상의 정보 운반 매체(예를 들어, 전선, 광섬유, 케이블, 버스 트레이스(bus trace) 등) 또는 적외선(infrared)(IR) 및 무선 주파수(radio frequency)(RF) 신호처리와 같은 확립된 기술을 통한 무선 통신으로서 정의된다.
암호 기능에 관하여, "키(key)"는 부호화(encoding) 및/또는 복호화(decoding)를 위한 암호 함수에 의해 이용되는 정보이다. "암호 함수"는 암호화(encryption) 및 해독(decryption)에 이용되는 수학적인 함수이다. 암호 함수의 예는 (ⅰ) DES(Data Encryption Standard)와 같은 대칭키 암호 함수 및 (ⅱ) RSA(Rivest, Shamir and Adleman)와 같은 비대칭(공개키(public key)) 암호 함수를 포함한다. 용어 "안전하다(secure)"는 허가되지 않은 개인이 암호화되지 않은 포맷의 정보를 액세스하는 것이 계산적으로 사실상 실행 불가능한 상태 및/또는 소프트웨어(및 하드웨어)를 부정조작하려는 허가되지 않은 시도가 검출되지 않은 상태를 지시한다.
또한, "디지털 인증서(digital certificate)"는 통상적으로 인증에 이용되는 어떤 정보로서 정의된다. 정상적으로, 이러한 정보는 디지털 인증서를 "인증기관(certification authority)"의 개인키(private key)(PRKCA)와 함께 암호화되는 공개키이며, 인증 기관은 디지털 인증서를 보증하는 책임있는 지위에 있는 어떤 개인 또는 실체(예를 들어, 은행, 정부 실체, 주문자 상표부착 생산자, 동업 조합 등)이다. "디지털 서명(digital signature)"은 서명인의 개인키와 함께 데이터를 암호화함으로써 공개키 암호 함수 하에서의 변환(transformation)으로서 정의된다. 디지털 서명은 데이터의 무결성을 인증 또는 검증하는데 (즉, 데이터가 디지털 서명 후에 불법적으로 수정되지 않았음을 보증하기 위해) 이용된다. 데이터는 온전히 그대로 제공될 수 있거나 또는 일방향 해쉬 함수(one-way hash function)에 의해 생성되는 해쉬값으로서 제공될 수 있다. "일방향 해쉬 함수"는 가변 길이의 컨텐트를 취하고 가변 길이의 컨텐트를 고정 길이의 컨텐트로 변환하는 수학적이거나 또는 그렇지않은 함수이다. 용어 "일방향"은 고정 길이의 결과를 가변 길이의 컨텐트로 재변환하기 위한 역함수가 쉽사리 존재할 수 없음을 지시한다.
전자 시스템의 제1 실시예
도1을 참조하면, 전자 시스템(100)의 제1 실시예가 도시되어 있다. 이러한 실시예에서, 전자 시스템(100)이 인터페이스 유닛(110) 및 프로그램가능 유닛(120)을 포함하고, TSK(time-sensitive key)(130)가 인터페이스 유닛(110) 및 프로그램가능 유닛(120) 모두에게 주기적으로 로딩된다. TSK(130)를 갱신하는 주기성은 설계 선택이고 예를 들어, 월간(monthly) 또는 일간(daily) 키 갱신에서부터 수분의1초와 같은 더 빈번한 키 갱신까지의 범위를 포괄할 수 있다. 물론, 선택된 주기성은 시간에 따라 변할 수 있거나 또는 다른 방도로 균일할 수 있다.
하나의 실시예에서, TSK(130)는 암호화 및/또는 해독에 이용되는 번호로서 특징이 이루어질 수 있다. 다른 실시예에서, TSK(130)는 재생 가능한 일련의 명령어로 구현될 수 있다. 이들 명령어는 주기적으로 로딩되는 전자 프로그램 가이드와 같은 디스플레이가능 객체를 형성하는 실행가능 프로그램일 수 있다.
일련의 명령어는 폐지 정보(revocation information) 뿐만 아니라 키의 기능을 제공하도록 복호화 및/또는 부호화 정보 모두를 제공할 수 있다. "폐지 정보"는 사전로딩된 디지털 인증서(도4 참조)와의 비교를 통해 다양한 이유(예를 들어, 지불 불이행, 디지털 인증서의 악용 등)로 TSK(130)를 더 이용하지 못하게 되는 어떤 프로그램가능 유닛을 식별하는데 이용되는 하나 또는 그 이상의 디지털 인증서를 포함할 수 있다. 이러한 폐지 정보는 TSK(130)에서의 선택된 위치(예를 들어, 최상위비트, 최하위비트 등)에 배열될 수 있다. 하지만, 전송하는 동안 이동을 피하기 위해, 폐지 정보는 비트방식 변경을 통해, XOR(Exclusive-Or) 연산을 통해 또는 에러 정정 코드 배치를 통해 복호화 및/또는 부호화 정보와 결합될 수 있다.
통상적으로, TSK(130)의 목적은 인터페이스 유닛(110)에 의해 수신되는 디지털 포맷의 컨텐트("디지털 컨텐트"로서 언급됨)가, 프로그램가능 유닛(120)이 안전할 경우에만, 프로그램가능 유닛(120)으로 전송됨을 보증하기 위한 것이다. 이것은 디지털 컨텐트를 프로그램가능 유닛(120)으로 전송하기 전에 다수의 사전전송 동작을 수행함으로써 이루어질 수 있다. 이들 동작의 예는 (ⅰ) 프로그램가능유닛(120)에 사전로딩된 인증 프로그램이 허가없이 수정되었는지를 검사하는 동작; (ⅱ) 인터페이스 유닛(110)과 프로그램가능 유닛(120) 사이의 통신 링크(140)가 안전함을 검증하는 동작; 및 (ⅲ) 프로그램가능 유닛(120)을 인증하는 동작을 포함하지만, 이들에 제한 또는 한정되지 않는다. 이들 동작의 더 상세한 설명은 하기에서 제공된다.
또한, 도시된 바와 같이, 입력 유닛(예를 들어, 안테나 또는 모뎀)(150)은 궤도를 선회하는 위성, 케이블 회사, 네트워크, 텔레비전 방송사 등과 전송 소스(도시되지 않음)로부터 인입되는 디지털 비트 스트림(160)을 수신한다. 입력 유닛(150)은 인터페이스 유닛(110)(도시된 바와 같음)과 분리 구성될 수 있거나 또는 인터페이스 유닛(110) 내에 구현 가능하다. 정상적으로, 디지털 비트 스트림(160)은 다수의 전송 채널의 특징을 이루고, 각 채널은 대개 다른 디지털 컨텐트를 전송한다. 디지털 컨텐트는 소정의 데이터 패킷 구조로 배치되고 대칭키 암호 함수 또는 공개키 암호 함수 하에서 암호화 가능하다.
인터페이스 유닛(110) 및 프로그램가능 유닛(120)은 통신 링크(140)에 의해 상호접속된 분리된 하드웨어 장비로서 도시된다. 통신 링크(140)는 USB(Universial Serial Bus), 고성능 직렬 버스 등을 통해 병렬 전송 또는 직렬 전송을 지원할 수 있다. 하지만, 인터페이스 유닛(110) 및 프로그램가능 유닛(120) 모두는 예를 들어, 독립형 DVD(digital versatile disc) 플레이어와 같은 단일 주변장치의 일부분으로서 합병될 수 있음이 고려된다.
이제, 도2를 참조하면, 도1에 따른 인터페이스 유닛(110)의 하나의 실시예가나타나 있다. 도시된 바와 같이, 인터페이스 유닛(110)은 원하는 디지털 컨텐트를 갖는 전송 채널을 선택하도록 디지털 비트 스트림을 수신 가능하고 디지털 비트 스트림에 관한 동작을 수행 가능한 광대역 수신기로 구현된다. 광대역 수신기(110)는 단단한 물질(예를 들어, 플라스틱 또는 합금)로 이루어진 케이싱(111)을 포함한다. 케이싱(111)은 하나 또는 그 이상의 입/출력(input/output)(I/O) 포트를 포함하도록 설계된다.
예를 들어, 제1 I/O 포트(112)는 디지털 컨텐트를 포함하는 인입되는 디지털 비트 스트림 및 TSK가 입력 유닛(150)으로부터 인터페이스 유닛(110)의 내부 회로로 라우팅되도록 허용한다. 제2 I/O 포트(113)는 정보가 스마트 카드와 같은 이동가능 주변장치(115)에 로딩되거나 또는 이동가능 주변장치(115)로부터 다운로딩되도록 허용한다. 예를 들어, 이동가능 주변장치(115)는 인터페이스 유닛(110)에 의해 액세스 가능한 인입되는 디지털 비트 스트림(160)의 디지털 컨텐트를 지시하도록 통상적으로 고유 할당 번호로서 식별자를 제공할 수 있다. 달리, 이동가능 주변장치(115)는 디지털 컨텐트를 암호화하는데 필요한 키를 생성하거나 또는 키 자체를 제공하는데 이용되는 공유 번호를 제공할 수 있다. 제3 I/O 포트(114)는 프로그램가능 유닛(120)으로 암호화된 출력을 제공한다.
인터페이스 유닛(110)의 내부 회로는 전단 회로(200) 및 제1 제어기(250)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 전단 회로(200)는 증폭 회로(amplification circuitry)(AMP)(210), 튜너(220), 복조기(demodulator)(DEMOD)(230) 및 파스 회로(parse circuitry)(240)를 포함하지만, 이들에 제한되거나 또는 한정되지 않는다. 증폭 회로(210)는 입력 유닛(150)에서 수신되는 비교적 약한 신호를 증폭하는데 이용된다. 튜너(220)는 가입자가 이동가능 주변장치(150)에 의해 허가되는 원하는 주파수 채널로 튜닝하도록 허용하는 반면, 복조기(230)는 원하는 주파수와 관련된 디지털 컨텐트를 노출시키도록 디지털 비트 스트림을 해독한다. 이들 회로는 통신 링크(260)를 통해 마이크로프로세서, 마이크로제어기 또는 상태 기계(state machine)일 수 있는 제1 제어기(250)에 의해 제어된다.
또한, 제1 제어기(250)에 의해 제어되는 파스 회로(240)가 복조기(230)로부터 해독된 디지털 컨텐트를 수신하고, 다른 특성에 기초한 해독된 디지털 컨텐트(비디오, 오디오, 제어 정보 등)를 분리한다. 이것은 TSK가 디지털 컨텐트로부터 추출되고 인터페이스 유닛(110)에 저장되도록 허용한다. TSK는 암호화되거나 또는 암호화되지 않은 포맷으로 내부 메모리(280)에 로딩된 부정조작 방지 소프트웨어 또는 점선(270)으로 임의로 도시된 이동가능 주변장치(115)에 저장될 수 있다. 또한, 디지털 컨텐트(예를 들어, 비디오 및/또는 오디오)는 프로그램가능 유닛(120)에 의해 인식되는 키와 함께 해독 및 재암호화될 수 있다. 이러한 해독 및 암호화는 제1 제어기(250) 또는 암호 하드웨어 유닛(cipher hardware units)(290 및 295)(도시된 바와 같음)에 의해 실행되는 소프트웨어에 의해 수행될 수 있다. 달리, 디지털 컨텐트는 점선(271)으로 임의로 표현되는 암호화된 포맷으로 인터페이스 유닛(110)을 통해 통과될 수 있다.
이제, 도3을 참조하면, 프로그램가능 유닛(120)의 하나의 실시예가 나타나 있다. 프로그램가능 유닛(120)은 컴퓨터(예를 들어, 퍼스널 컴퓨터, 셋-톱 컴퓨터,랩톱(laptop), 헨드-헬드(hand-held), 서버 등) 또는 디스플레이, 레코드나 재생 기능을 갖는 출력 유닛(예를 들어, 디지털 텔레비전, 디지털 비디오 카세트 리코더 또는 "DVD" 플레이어)과 같은 개방형, 재프로그램가능 디지털 플랫폼이다. 통상적으로, 프로그램가능 유닛(120)은 제2 제어기(300)와 하나 또는 그 이상의 메모리 뱅크(3101-310n)("n"은 양의 정수임)를 포함한다.
이러한 실시예에서, 이들 메모리 뱅크(3101-310n)는 보안 관련 실행가능 프로그램(security-related executable programs), TSK(130), 사전로딩된 디지털 인증서(preloaded digital certificate)(340) 및 디지털 서명(digital signature)(350)을 포함할 수 있는 비휘발성(non-volatile)(NV) 메모리이다. "보안 관련 실행가능 프로그램"은 (ⅰ) 디지털 컨텐트가 로딩되기 전에 도1의 프로그램가능 유닛(120) 및/또는 인터페이스 유닛(110)을 인증하기 위한 실행가능 인증 프로그램(330)과, (ⅱ) 디지털 컨텐트를 보기(viewing)위한 허용 포맷(예를 들어, MPEG2와 같은 MPEG(Motion Pictures Expert Group) 표준) 또는 듣기(listening)위한 허용 포맷으로 변환하는 실행가능 해독/복호화 플레이어 프로그램을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 인증 프로그램(330)은 부정조작되기 어렵고, 도4에 나타낸 바와 같이 TSK(130)와 결합된다. 디지털 인증서(340)는 프로그램가능 유닛(120)을 식별하는데 이용되고, 또한 적어도 프로그램가능 유닛(120)에 할당되며 주문자 상표부착 생산자(OEM)와 같은 인증 기관의 개인키(PRKCA)와 함께 암호화되는 공개키(PUKPU)를 통상적으로 포함한다. 디지털 서명(350)은 소프트웨어 위협에 대항하는 검사에 이용되고, 정상적으로 프로그램가능 유닛(120)의 개인키와 함께 암호화되는 인증 프로그램의 해쉬값을 포함한다.
부정조작 방지 소프트웨어
이제, 도4를 참조하면, 도3의 TSK(130) 및 보안 관련 실행가능 프로그램(예를 들어, 인증 프로그램)(330)이 부정조작되기 어렵도록 보증하기 위한 기술(technique)을 나타내는 블록도가 도시되어 있다. 부정조작 방지(tamper resistance)는 시간적인 분배 뿐만 아니라 공간적인 분배를 통해 이루어진다. 예를 들어, TSK는 다수의 서브파트(subparts)(4101-410m)("m"은 양의 정수임)로 분할되고, 인증 프로그램(330)은 다수의 서브파트(subparts)(4101-410m)와 함께 동작하는 다수의 서브프로그램(4201-420m)으로 분할된다. 이러한 실시예에서, 다수의 서브파트(subparts)(4101-410m)는 각 상응하는 서브프로그램(4201-420m)에 각각 할당된다. 이후, 서브프로그램(4201-420m)은 시간 주기에 따라 실행된다. 결론적으로, 완전한 TSK는 공간적인 단일 포인트(single point) 또는 시간적인 단일 포인트에서 관찰 또는 수정될 수 없다.
서브프로그램(4201-420m)에 의해 수행되는 태스크(tasks)의 진정한 본질을 더 모호하게 하도록, 이들 서브프로그램(4201-420m)은 무관한 태스크와 함께 더 인터리브될 수 있음이 고려된다.
도5는 도1의 프로그램가능 유닛(120)에 로딩된 부정조작 방지 소프트웨어의 임의의 관점을 나타낸다. 이러한 관점에 따라서, 전자 시스템은 전술한 바와 같이 부정조작 방지 보안 관련 실행가능 프로그램(예를 들어, 인증 프로그램(5001) 및 해독/복호화 플레이어 프로그램(5002))을 만듦으로써 부정조작되기 어려워질 수 있다. 또한, 전자 시스템의 보안은 이러한 실시예에서 다수의 IVK(integrity verification kernels) 즉, 제1 IVK(IVK1)(520) 및 제2 IVK(IVK2)(530)를 갖는 SIVP(system integrity verification program)(510)를 제공함으로써 더 강화될 수 있다.
IVK1(520)은 보안 관련 실행가능 프로그램(5001및 5002)의 다른 부정조작 방지 보안 관련 함수(security sensitive functions)(SSFs)(5401및 5402)를 위한 퍼블리시된 외부 인터페이스가 호출되도록 한다. IVK1 및 IVK2 모두는 전술된 본 발명의 분할 및 옵퍼스케이션(obfuscation) 관점에 따라 부정조작되기 어렵다. 함께, (i) 부정조작 방지 SSF(5401및 5402)과 (ii) IVK(520 및 530)는 인터로킹 책임 메카니즘(interlocking trust mechanism)을 제공한다.
실시예에서, 인터로킹 책임 메카니즘에 따라 부정조작 방지 SSF1(5401) 및 SSF2(5402)는 보안 관련 실행가능 프로그램(5001및 5002)의 무결성을 각각 책임진다. IVK1(520) 및 IVK2(530)는 SIVP(510)의 무결성을 책임진다. 보안 관련 실행가능 프로그램(5001또는 5002)의 무결성을 검증할 경우에, SSF1(5401) 또는 SSF2(5402)는 IVK1(520)을 호출할 것이다. 응답으로, IVK1(520)은 SIVP(510)의 무결성을 검증할 것이다. 성공적으로 그렇게 할 경우에, IVK1(520)은 IVK2(530)를 호출하고, 응답으로 IVK2(530)는 SIVP(510)의 무결성을 검증할 것이다. 이들 애플리케이션 및 프로그램의 "무결성"은 실행가능 프로그램이 해쉬되고(hashed), 실행가능 프로그램의 이전 해쉬값과 비교되는 표준 암호 수단(하기에서, 설명되는 무지식 프로토콜)을 통해 검사될 수 있다.
따라서, 보안 관련 실행가능 프로그램(5001)을 부정조작하기 위해, SSF1(5401), IVK1(520) 및 IVK2(530)는 시스템에서 동시에 부정조작되어야 한다. 하지만, IVK1(520) 및 IVK2(530)가 또한 시스템에서 SSF2(5402) 및 다른 SSF에 의해 이용되기 때문에, 인터로킹 책임 메카니즘을 우회하기 위해서는 모든 다른 SSF를 동시에 부정조작할 필요가 있을 것이다.
TSK 로딩 절차의 실시예
TSK는 다수의 절차에 따라 인터페이스 유닛 및 프로그램가능 유닛에 로딩될 수 있다. 예를 들어, 도6a에 도시된 바와 같이, TSK는 디지털 비트 스트림 대역 밖에서 인터페이스 유닛에 직접적으로 로딩될수 있다(S600). TSK가 인터페이스 유닛과 프로그램가능 유닛 사이의 세션키(SESS)를 설정한 후에 안전한 방식으로 프로그램가능 유닛으로 전송될 수 있다(S605). SESS는 도7c에 나타낸 공지된 무지식 인증 절차를 이용함으로써 설정될 수 있다.
하지만, TSK를 전송하기 전에 그것도 프로그램가능 유닛과 인터페이스 유닛 사이의 안전한 통신 링크가 정상적으로 설정된 후에, 임의의 동작은 프로그램가능 유닛의 인증이 철회되었는지를 판단하도록 수행된다. 이러한 판단은 인입되는 디지털 비트 스트림 또는 이전에 전송된 디지털 비트 스트림에 포함된 폐지 정보에 기초한다(S610). 프로그램가능 유닛의 인증이 철회되었으면, TSK가 프로그램 유닛에 로딩되지 않는다. 그렇지않으면, TSK는 SESS와 함께 암호화되고, 프로그램가능 유닛으로 전송될 수 있다(S615 및 S620).
TSK는 전술한 바와 같이 프로그램가능 유닛(120)의 부정조작 방지 소프트웨어에 저장될 수 있다(S625). 마찬가지로, TSK는 암호화된 포맷 또는 암호화되지 않은 포맷으로 도1의 인터페이스 유닛(110)에 저장될 수 있다. 하지만, TSK는 프로그램가능 유닛(120)에 초기에 로딩되고 나서 폐지 및 필요하다면 유닛들 간의 안전한 통신 링크를 설정하기 위한 검사 후에 인터페이스 유닛(110)으로 전달될 수 있음이 고려된다.
다른 절차는 도6b에 도시된 바와 같이 디지털 전송을 통해 전송 소스로부터의 TSK를 로딩하기 위한 것이다. TSK는 디지털 비트 스트림의 소정의 통신 채널에 포함된다(S650). 인터페이스 유닛은 TSK를 검색하고, 도2에 도시된 바와 같이 내부 메모리 또는 이동가능 주변장치 내에 기억되기 전에 TSK를 해독하는 것이 가능하다(S655, S660 및 S665). 이후, 인터페이스 유닛은 프로그램가능 유닛과 관련된 디지털 인증서를 요청하는 메시지를 프로그램가능 유닛으로 전송할 수 있다(S670). 디지털 인증서 취득시, 프로그램가능 유닛의 공개키(PUKPU)가 획득된다(S675). 이후, TSK는 PUKPU와 함께 암호화되고, 해독 및 부정조작 방지 소프트웨어로 TSK를 로딩하기 위한 프로그램가능 유닛으로 전송될 수 있다(S680 및 S685). 달리, 비록 도시되지는 않았지만, 세션키는 협상될 수 있고, 프로그램가능 유닛(120)으로 전송되기 전에 세션키와 함께 암호화된 TSK일 수 있다.
사전전송 동작의 실시예
TSK가 인터페이스 유닛 및 프로그램가능 유닛에 포함될 경우에 그것도 디지털 컨텐트보다 전에 인터페이스 유닛과 프로그램가능 유닛 사이에서 전송되기 전에, 다수의 조건이 충족되어야 한다. 제1 조건은 통상적으로 TSK에 대한 액세스를 획득하는데 이용되는 공지된 소프트웨어 트릭을 검출하도록 대항 수단을 적용하는 프로그램가능 유닛에 관한 것이다. 예를 들어, 도7a에 도시된 바와 같이, 하나의 대항 수단은 프로그램 유닛(예를 들어, 인증 프로그램)의 안전한 동작에 결정적인 정보의 무결성이 협상되지 않았음을 보증하는 것을 수반한다. 이것은 하나 또는 그 이상의 디지털 서명을 이용함으로써 수행될 수 있다.
예를 들어, 프로그램가능 유닛의 제조 동안(시간 1)에, 인증 프로그램(700)은 해쉬값(710)을 생성하도록 일방향 해쉬 함수(705)에 입력될 수 있다. 이러한 해쉬값(710)은 도3에 도시된 디지털 서명(350)을 생성하도록 프로그램가능 유닛과 관련된 개인키(PRKPU)(715)에 의해 디지털적으로 서명될 것이다. 인증 프로그램(700)을 주기적으로 실행하기 전에(예를 들어, 전원투입(power-up) 동안), 실행시간(시간 2)에 일방향 해쉬 함수(705)가 결과 데이터를 산출하도록 프로그램가능 유닛에 의해 이용된다. 이후, 결과 데이터(720)는 공개키(PUKPU)(725)와 함께 디지털 서명(350)을 해독하기 위해 획득된 디지털 서명(350)에 관련된 해쉬값(710)과 비교된다. 일치할 경우에, 인증 프로그램(700)이 부정조작되지 않았다. 불일치할 경우에, 인증 프로그램(700)이 부정조작되었다. 이때, 인터페이스 유닛은 디지털 컨텐트가 프로그램가능 유닛으로 전송되지 않도록 한다.
도7b에 도시된 바와 같이, 통신 링크(140)의 무결성을 보호하는 것에 관하여, 세션키(SESS)는 인터페이스 유닛(예를 들어, 도2의 제1 제어기(250))과 프로그램가능 유닛(예를 들어, 도3의 제2 제어기(300)) 모두의 제어 회로 사이에서 협상될 수 있다. 이러한 협상은 도3의 사전로딩된 디지털 인증서(340)를 인터페이스 유닛으로 전송하는 프로그램가능 유닛을 수반한다. 디지털 인증서(340)는 프로그램가능 유닛의 제2 제어기와 관련된 공개키(PUKPU)(725)를 포함할 수 있다. 디지털 인증서(340)는 인증 기관과 관련된 공지된 공개키(PUKCA)(730)(예를 들어, OEM 공개키)를 이용하는 인터페이스 유닛에 의해 해독된다. 일단 PUKPU(725)가 획득되면, 인터페이스 유닛이 세션키(SESS)(735)를 생성하고, 프로그램가능 유닛으로 전송되기 전에 암호화된 세션키 "E(SESS)PUKPU"(740)를 생성하도록 PUKPU와 함께 SESS(735)를 암호화한다. 프로그램가능 유닛은 개인키(PRKPU)(715)를 이용하는 E(SESS)PUKPU(740)를 해독함으로써 SESS를 검색할 수 있다. 이러한 세션키가 협상되지 않도록 부정조작 방지 소프트웨어에 저장될 수 있다. 프로그램가능 유닛(120)을 인증하도록 이용될 수 있는 일련의 방식이 존재한다. 하나의 공지된 인증 방식은 도7c에 도시된 바와 같이 설정된 무지식 프로토콜에 기초한다. 이러한 실시예에서, 인터페이스 유닛(110)은 부정조작 방지 소프트웨어 내에 로딩된 TSK의 해쉬값을 요청하는 메시지(750)를 프로그램가능 유닛으로 전송한다. 응답으로, 프로그램가능 유닛(120)은 해쉬값(760)을 생성하도록 TSK(755)에서 일방향 해쉬 함수를 수행시키고, 해쉬값(760)을 인터페이스 유닛(110)으로 리턴한다. 이후, 인터페이스 유닛(110)은 결과(770)를 산출하도록 TSK(765)에 관한 일방향 해쉬 함수를 수행시키고, 해쉬값(760)을 결과(770)와 비교한다. 이들 값이 비교될 경우에, 프로그램가능 유닛(120)은 양쪽 유닛이 동일한 TSK를 소유하기 때문에 디지털 컨텐트를 수신할 수 있다. 이들 값이 다르면, 디지털 컨텐트가 프로그램가능 유닛(120)에 로딩되지 않는다.
전자 시스템의 제2 실시예
도8a 및 도8b를 참조하면, 전자 시스템(800)의 실시예가 도시되어 있다. 도8a에 도시된 바와 같이, 전자 시스템(800)은 프로그램가능 유닛(810) 및 다수의 인터페이스 유닛(8201-820k)("k"는 양의 정수임)을 포함한다. 전자 시스템(800)은 도1의 전자 시스템(100)과 다르다. 하나의 특징은 프로그램가능 유닛(810)이 다중인터페이스 유닛(8201-820k)으로부터 통신을 지원할 수 있다는 것이다. 이들 인터페이스 유닛의 예는 (ⅰ) 광대역 수신기(8201), (ⅱ) 컨텐트 제공자로부터 직접적으로 디지털 컨텐트를 수신하는 DVD 플레이어(8202), (ⅲ) 프로그램가능 유닛(810)으로 제공되는 디지털 컨텐트의 비용을 계산 및 저장하는 미터(meter)(8203) 및/또는 (iv) WAN(wide area network), LAN(local area network) 또는 다른 형태의 네트워크에 대한 연결을 설정하기 위한 네트워킹 장비(networking equipment)(820k)를 포함할 수 있지만, 이들에 제한되거나 또는 한정되지 않는다. 네트워킹 장비의 예는 IP 텔레포니 장비를 포함할 수 있다.
제2 특징은 덩글(dongles)과 같은 ASH(authentication specific hardware) 장치(8301-830k)를 포함하는 것이다. ASH 장치(8301-830k)는 상응하는 인터페이스 유닛(8201-820k)의 통신 포트에 각각 부착되고, 소정의 식별값을 할당받는다. 결론적으로, 인터페이스 유닛(8201-820k) 및 상응하는 ASH 장치(8301-830k)는 선택된 식별값과 관련이 없을 경우에 디지털 컨텐트가 다운로딩되지 않도록 프로그램가능 유닛(810)으로의 디지털 컨텐트의 흐름을 조절할 수 있다.
디지털 컨텐트는 다양한 동작이 성공적으로 수행된 후에 선택된 인터페이스 유닛(예를 들어, 인터페이스 유닛(8201))을 통해 프로그램가능 유닛(810)으로 제공된다. 첫째, 프로그램가능 유닛(810)은 다양한 프로그램이 해쉬 비교를 통해 허가없이 수정되었는지를 내부적으로 검사한다. 둘째, 선택된 인터페이스 유닛(8201)과 프로그램가능 유닛(810) 사이에서 안전한 통신 링크(8401)가 설정된다. 세째, 프로그램가능 유닛(810)은 디지털 컨텐트를 부정하게 액세스하려는 시도가 없었음을 보증하도록 인증된다. 이들 동작은 전술한 바와 같이 수행된다.
도8b에 관하여, 전자 시스템(800)은 양방향 통신을 지원한다. 특히, 전자 시스템(800)의 프로그램가능 유닛(810)은 이벤트(event)에 응답하여 정보를 분산된 통신 링크(예를 들어, 전화선, 네트워크 등)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 이벤트는 시청 후 요금지불 비디오 피드(pay-per-view video feed)를 해독하는데 필요한 키를 위한 지불 불이행과 같은 다운로드된 컨텐트를 해독하기 위한 TSK를 수신할 수 없는 경우의 조건을 포함할 수 있다.
전자 시스템의 제3 실시예
도9를 참조하면, 전자 시스템(900)의 제3 실시예가 도시되어 있다. 이러한 실시예에서, 전자 시스템(900)은 인터페이스 유닛(910) 및 프로그램가능 유닛(920)을 포함한다. 인터페이스 유닛(910)은 도2에 도시된 바와 같이 모뎀 또는 무선 능력(wireless capability)을 갖는 수신기로서 구성될 수 있다. 하지만, ASH 장치를 인터페이스 유닛(910)으로 연결하는 대신에, 프로그램가능 유닛(920)은 하기에서 설명된 바와 같이 하드웨어 프로세싱 로직(930)을 포함하도록 변경된다.
하드웨어 프로세싱 로직(930)은 적어도 단일 집적회로 패키지 또는 다중칩 패키지에 포함된 비휘발성 메모리 및 프로세서를 구비한다. TSK를 프로그램가능 유닛(920)으로 다운로딩할 경우에, TSK는 하드웨어 프로세싱 로직(930)에 포함된 비휘발성 메모리에 로딩된다. 따라서, 디지털 컨텐트가 인터페이스 유닛(910)으로부터 프로그램가능 유닛(920)으로 전송되기 전에, 프로그램가능 유닛(920)은 도7c에 설명된 바와 같이 인증될 수 있고, 프로그램가능 유닛(920)에서의 보안 관련 실행가능 프로그램이 부정조작되기 어렵지만, 인증은 하드웨어 프로세싱 로직(930) 내에서 내부적으로 수행된다.
비록 본 발명은 실시예에 관련하여 설명되었지만, 이러한 설명은 제한적인 의미로 유추되도록 의도되지 않는다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 본 발명의 다른 실시예 뿐만 아니라 실시예의 다양한 변형은 본 발명의 사상 및 범위 내에 존재하는 것으로 간주된다.

Claims (17)

  1. TSK(time-sensitive key)를 포함하는 인터페이스 유닛 - 여기서, 상기 TSK는 다수의 서브파트(subparts)로 분할되고, 각 서브파트는 인증 프로그램의 서브프로그램(subprogram)에 할당됨 - ; 및
    상기 인터페이스 유닛에 연결된 프로그램가능 유닛 - 여기서, 상기 프로그램가능 유닛은 상기 TSK의 대응하는 서브파트와 함께 동작하는 다수의 서브프로그램을 포함하는 인증 프로그램과 제어기를 포함하고, 또한, 상기 프로그램가능 유닛은 상기 TSK가 상기 프로그램가능 유닛 내에도 포함되도록 설정할 경우에 상기 인터페이스 유닛으로부터 디지털 컨텐트를 수신함 -
    을 포함하는 시스템.
  2. 공간적으로 및 시간적으로 분배되는 이진 포맷으로 번호를 형성하는 다수의 비트인 TSK를 포함하는 인터페이스 유닛; 및
    상기 인터페이스 유닛과 통신하는 프로그램가능 유닛 - 여기서, 상기 프로그램가능 유닛은 상기 TSK가 상기 프로그램가능 유닛 내에도 포함되도록 설정할 경우에 상기 인터페이스 유닛으로부터 디지털 컨텐트를 수신함 -
    을 포함하는 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 다수의 비트는 공간적으로 분배되고, 일반적으로 시간상 순차적으로 실행되는 일련의 명령어를 형성하는
    시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 TSK의 비트들은 어떤 프로그램가능 유닛이 상기 디지털 컨텐트를 수신하도록 허가 받았는지를 지시하는 폐지 정보(revocation information)를 더 포함하는
    시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 디지털 컨텐트는 상기 프로그램가능 유닛이 상기 디지털 컨텐트를 수신하도록 허가 받았는지 여부를 지시하는 폐지 목록(revocation list)을 더 포함하는
    시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 폐지 정보는 상기 TSK 중에서 선택된 수의 최상위 비트들인
    시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 프로그램가능 유닛은 상기 디지털 컨텐트와 상기 인터페이스 유닛에 의해 수신되는 원래의 디지털 컨텐트 사이에서 배타적 OR 연산을 수행함으로써 상기 폐지 정보를 복구하는
    시스템.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 인터페이스 유닛과 상기 프로그램가능 유닛은 DVD(digital versatile disk) 플레이어에 병합되는
    시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 프로그램가능 유닛은 다수의 서브루틴으로 분할된 인증 프로그램을 포함하는 메모리 뱅크를 포함하고, 상기 TSK의 다수의 서브파트의 각 서브파트는 상기 다수의 서브루틴 중 하나에 대응하는
    시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프로그램가능 유닛은 디지털 인증서 및 디지털 서명을 포함하는 적어도 하나의 메모리 뱅크를 더 포함하는
    시스템.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 인터페이스 유닛은 위성, 케이블 회사, 네트워크 및 텔레비전 방송사 중 하나가 되는 전송 소스(transmission source)와의 양방향 통신을 지원하는
    시스템.
  12. 디지털 컨텐트에 대한 불법 액세스를 방지하기 위한 방법에 있어서,
    인터페이스 유닛과 프로그램가능 유닛 사이에서 TSK(time-sensitive key)를 주기적으로 전송하는 단계 - 여기서, 상기 TSK는 주기적으로 갱신되는 일련의 명령어를 포함함 - ; 및
    상기 프로그램가능 유닛이 상기 디지털 컨텐트의 수신을 허가받도록 보증하기 위해 사전전송 동작(pre-transfer operations)을 수행하는 단계
    를 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 TSK의 명령어들은 상기 TSK가 어떤 단일 시점에서 관찰될 수 없도록 공간적으로 분배되고 순차적으로 실행되는
    방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 일련의 명령어는 상기 TSK를 더 이상 이용하지 못하게 되는 적어도 하나의 프로그램가능 유닛을 식별하기 위한 폐지 정보를 제공하는
    방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 사전전송 동작을 수행하는 단계는,
    상기 프로그램가능 유닛에 로딩된 인증 프로그램이 수정되었는지를 검사하는 단계를 포함하는
    방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 사전전송 동작을 수행하는 단계는,
    상기 인터페이스 유닛과 상기 프로그램가능 유닛 사이의 통신 링크가 안전한지를 검증하는 단계를 포함하는
    방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 사전전송 동작을 수행하는 단계는,
    상기 프로그래밍 유닛을 인증하는 단계를 포함하는
    방법.
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