KR100732056B1 - Encryption and decryption method for digital contents and apparatus thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디지털 컨텐츠 암호화 및 복호화 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 디지털 멀티미디어 컨텐츠에 대해 특정 부분만을 암호화함으로써 암호화 성능을 유지하면서 멀티미디어 기기의 가중한 부하를 줄일 수 있도록 하는데 목적이 있다. 이러한 목적의 본 발명은 디지털 컨텐츠 암호화 방법에 있어서, 멀티미디어 비디오 데이터에 대해 I, B 및 P 프레임을 판별하는 단계와, 상기 판별된 I 프레임을 특정 키를 이용하여 암호화하는 단계와, 상기 암호화된 I 프레임을 멀티미디어 비디오 데이터의 I 프레임과 대치하여 암호화된 멀티미디어 비디오 데이터를 생성하는 단계를 수행하도록 구성함을 특징으로 한다. The present invention relates to a method and apparatus for encrypting and decrypting digital content, and more particularly, to reduce the heavy load of a multimedia device while maintaining encryption performance by encrypting only a specific portion of digital multimedia content. According to an aspect of the present invention, there is provided a digital content encryption method comprising the steps of: determining I, B, and P frames for multimedia video data; encrypting the determined I frames using a specific key; and And replacing the frame with the I frame of the multimedia video data to generate encrypted multimedia video data.
Description
도1은 종래의 디지털 컨텐츠 암호화 과정을 보인 동작 순서도. 1 is a flowchart illustrating a conventional digital content encryption process.
도2는 도1의 암호화 과정을 보인 상태도. Figure 2 is a state diagram showing the encryption process of Figure 1;
도3은 본 발명의 실시 예에서 디지털 컨텐츠 암호화 과정을 보인 동작 순서도. 3 is a flowchart illustrating a digital content encryption process according to an embodiment of the present invention.
도4는 도3의 암호화 과정을 보인 상태도. 4 is a state diagram showing the encryption process of FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 * Explanation of symbols on the main parts of the drawings
420-1~420-M : I 프레임 430 : 암호화 키 420-1 to 420-M: I frame 430: Encryption key
본 발명은 암호화 기술에 관한 것으로 특히, 디지털 컨텐츠 암호화 및 복호화 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to encryption technology, and more particularly, to a method and apparatus for encrypting and decrypting digital content.
최근 컴퓨터 및 통신 기술을 이용한 디지털 컨텐츠(Digital Contents) 산업이 활성화되고 있다.Recently, the digital contents industry using computer and communication technologies has been activated.
디지털 컨텐츠란 전자책이나 멀티미디어(예컨대, 이미지, 음악, 비디오, 게 임 등)와 같이 온라인 상에서 유통되는 모든 무형의 정보를 말하는 것으로서, 디지털 컨텐츠 자체의 속성에 의해 인터넷이나 기타 데이터 저장 장치(예컨대, CD, 플로피 디스크, 플래시 메모리 등)들에 의해 해당 데이터의 복제 및 유포가 용이하다.Digital content refers to all intangible information distributed online such as e-books and multimedia (eg images, music, videos, games, etc.). CD, floppy disk, flash memory, etc.) makes it easy to copy and distribute the data.
이러한 디지털 컨텐츠의 특성상 최근 디지털 컨텐츠의 불법 복제가 성행하고 있으며, 각 디지털 컨텐츠 제작자들은 이를 방지하기 위해 회원제를 도입하거나, 불법복제 방지 방법을 도입하는 등 다양한 방면으로 노력하고 있다. Due to the nature of digital content, illegal copying of digital content has been popular in recent years, and each digital content producer is making various efforts such as introducing a membership system or introducing a piracy prevention method.
특히, MP3 음악, MPEG-2, MPEG-4 형식의 비디오 클립등과 같은 다양한 디지털 콘텐츠들은 불법적으로 복제될 수 있는 가능성이 있기 때문에 암호화되어 보급되고 있다. In particular, various digital contents such as MP3 music, MPEG-2, MPEG-4 format video clips, and the like are encrypted and spread because of the possibility of illegal copying.
근래에는 디지털 컨텐츠의 저작권 보호와 수익 창출을 위한 암호화 기법으로 DRM(Digital Rights Management : 디지털 저작권 관리) 기법이 제안되어 적용되고 있다. Recently, DRM (Digital Rights Management) technique has been proposed and applied as an encryption technique for copyright protection and revenue generation of digital contents.
DRM이란 텍스트, 그래픽, 디지털 비디오, 디지털 음악, 컴퓨터 프로그램 등 각종 디지털 콘텐츠를 암호화하여 정상적으로 구매한 고객만이 사용할 수 있도록 하는 솔루션으로 디지털 콘텐츠의 저작권을 보호하기 위한 기술을 의미한다. DRM is a technology that protects copyrights of digital contents by encrypting various digital contents such as text, graphics, digital video, digital music, computer programs, and so on so that only customers who have purchased them can use them.
일반적으로 디지털 컨텐츠의 DRM 암호화 기법에는 AES 알고리즘이 적용된다. In general, the AES algorithm is applied to the DRM encryption scheme of digital contents.
상기 AES 알고리즘은 블록 암호화 기법으로, 특정 키를 이용하여 디지털 컨텐츠를 암호화하는 기술이다. The AES algorithm is a block encryption technique that encrypts digital content using a specific key.
종래 기술에서의 디지털 컨텐츠 암호화 과정을 도1의 동작 순서도와 도2의 암호화 상태도를 참조하여 설명하면 다음과 같다. A digital content encryption process in the prior art will be described with reference to the operation flowchart of FIG. 1 and the encryption state diagram of FIG.
우선, 사용자에 의해 멀티미디어 컨텐츠(210)를 암호화하기 위한 암호화 모드가 설정되면, 하나의 멀티미디어 컨텐츠(210)를 일정 크기(예로, 일정 Kbyte 단위)로 나누고 각각의 분할 블록(220-1~220-n)을 특정 암호화 키(230)를 이용하여 암호화한다. First, when an encryption mode for encrypting the
이후, 암호화된 분할 블록(240-1~240-n)을 통합하여 하나의 암호화된 컨텐츠(250)를 생성하게 된다. Thereafter, the encrypted partition blocks 240-1 to 240-n are integrated to generate one
즉, 종래의 인코더(encoder)는 시스템 내부적으로 블록 기법을 적용하여 암호화가 진행되고, 결과적으로는 컨텐츠의 처음과 끝까지를 암호화하는 것을 의미한다. In other words, the conventional encoder (encoder) means that the encryption proceeds by applying the block technique in the system, and as a result, to encrypt the beginning and end of the content.
또한, 사용자의 재생기기(예로 디코더(decoder)에서는 DRM 암호화된 컨텐츠 전체를 해독(decryption)하여 재생하게 된다. 해독 과정은 암호화 과정의 역과정으로 이루어진다. In addition, the user's playback device (eg, a decoder) decrypts and reproduces the entire DRM-encrypted content. The decryption process is a reverse process of the encryption process.
즉, 재생을 위한 해독 과정은 암호화된 디지털 컨텐츠를 일정 크기의 암호화된 블록으로 분할한 후 각각의 블록을 특정 암호화 키를 이용하여 해독하고 그 해독된 블록을 통합하여 원래의 디지털 컨텐츠를 복원하는 것이다. In other words, the decryption process for playback is to divide the encrypted digital content into encrypted blocks of a certain size, decrypt each block using a specific encryption key, and integrate the decrypted blocks to restore the original digital content. .
그러나, 종래에는 컨텐츠 소유자 및 서비스 제공자 입장에서 컨텐츠 전체에 대해 DRM 암호화를 수행하는 것은 많은 자원(시간, 암호화 장비의 높은 성능 등...)의 낭비를 초래하는 문제점이 있다. However, in the related art, performing the DRM encryption on the entire content from the viewpoint of the content owner and the service provider causes a waste of many resources (time, high performance of the encryption equipment, etc.).
또한, 종래에는 사용자가 소유하는 기기(예로, 핸드폰, PDA, PMP, PC 등)에 서 큰 오버헤드(overhead)를 유발하는 문제점이 있다. 이는 컨텐츠의 질이 높아지면서 많은 용량을 차지하고, 인코딩과 디코딩에 많은 시스템 리소스를 필요로 하기 때문이다. In addition, conventionally, there is a problem that causes a large overhead (overhead) in the device (for example, mobile phone, PDA, PMP, PC, etc.) owned by the user. This is because content quality takes up a lot of capacity and requires a lot of system resources for encoding and decoding.
특히, DRM 암호화 기법이 추가 적용되었을 경우 컨텐츠 전체의 암호화가 풀려야 하기 때문에 클라이언트 시스템의 오버헤드는 더욱 커질 수 밖에 없다. In particular, when the DRM encryption technique is additionally applied, the overhead of the client system is inevitably increased because the entire content must be decrypted.
따라서, 컨텐츠 제공자의 입장에서는 수많은 컨텐츠의 DRM 암호화를 적용하기 위해서는 효율적인 방법을 필요로 한다. Therefore, the content provider needs an efficient method to apply the DRM encryption of a large number of contents.
이에 따라, 본 발명은 종래의 문제점을 개선하기 위하여, 멀티미디어 비디오 컨텐츠에 대해 I 프레임만을 암호화함으로써 암호화 성능을 유지하면서 멀티미디어 기기의 가중한 부하를 줄일 수 있도록 창안한 디지털 컨텐츠 암호화 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention provides a method and apparatus for encrypting digital content, which is designed to reduce the heavy load of a multimedia device while maintaining encryption performance by encrypting only I frames for multimedia video content. The purpose is.
또한, 본 발명은 종래의 문제점을 개선하기 위해, 멀티미디어 비디오 컨텐츠의 I 프레임에 대한 암호화를 판별한 후 그 판별된 암호화 부분만을 해독하여 원래의 멀티미디어 비디오 컨텐츠를 복원하도록 창안한 디지털 컨텐츠 복호화 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention also provides a method and apparatus for decrypting digital content, which is designed to restore the original multimedia video content by determining the encryption of the I frame of the multimedia video content and then decrypting only the determined encryption part. The purpose is to provide.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 디지털 컨텐츠 암호화 방법에 있어서, 디지털 컨텐츠로부터 특정 부분만을 추출하는 단계와, 상기 특정 부분만을 암호화하는 단계를 수행하도록 구성함을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a method for encrypting digital content, characterized by extracting only a specific part from digital content and encrypting only the specific part.
상기 디지털 컨텐츠를 MPEG 기반의 멀티미디어 비디오 컨텐츠라고 가정할 때 상기 특정 부분은 I 프레임임을 특징으로 한다. Assuming that the digital content is MPEG-based multimedia video content, the specific part is characterized by an I frame.
상기 과정을 수행하기 위한 본 발명은 멀티미디어 비디오 데이터에 대해 I, P 및 B 프레임의 구간을 판별하는 프레임 판별부와, 상기 판별된 I 프레임을 추출하는 프레임 추출부와, 상기 추출된 I 프레임을 특정 키를 이용하여 암호화하는 암호화부와, 상기 암호화된 I 프레임을 상기 멀티미디어 비디오 데이터에 삽입하여 상기 멀티미디어 비디오 데이터를 암호화하는 프레임 삽입부를 인코더에 구비하여 구성함을 특징으로 한다. According to the present invention for performing the above process, a frame discrimination unit for discriminating sections of I, P, and B frames with respect to multimedia video data, a frame extractor for extracting the determined I frames, and the extracted I frame are specified. And an encoder for encrypting using a key and a frame inserter for encrypting the multimedia video data by inserting the encrypted I frame into the multimedia video data.
또한, 본 발명은 상기 다른 목적을 달성하기 위하여 디지털 컨텐츠 복호화 방법에 있어서, 디지털 컨텐츠로부터 특정 부분만을 추출하여 암호화 상태인지 판별하는 단계와, 상기 특정 부분의 암호화 상태로 판별되면 해당 특정 부분을 특정 키를 이용하여 해독하는 단계와, 상기 해독된 특정 부분을 상기 디지털 컨텐츠의 해당 부분에 삽입, 대치하여 원래의 디지털 컨텐츠를 복원하는 단계를 수행하도록 구성함을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a digital content decryption method for achieving another object, the method comprising: extracting only a specific part from digital content to determine whether it is in an encrypted state; And decrypting the data, and restoring the original digital content by inserting and replacing the decrypted specific part into a corresponding part of the digital content.
상기 복호화 과정을 수행하기 위하여 본 발명은 암호화된 멀티미디어 비디오 데이터에서 I, P 및 B 프레임의 구간을 판별하는 프레임 판별부와, 상기 암호화된 I 프레임을 추출하는 프레임 추출부와, 상기 암호화된 I 프레임을 특정 키를 이용하여 해독(decryption)하는 프레임 해독부와, 상기 해독된 I 프레임을 상기 멀티미디어 비디오 데이터에 삽입하여 원래의 멀티미디어 비디오 데이터를 복원하는 프레임 삽입부를 디코더에 구비하여 구성함을 특징으로 한다. In order to perform the decryption process, the present invention provides a frame discrimination unit for determining intervals of I, P, and B frames from encrypted multimedia video data, a frame extractor for extracting the encrypted I frame, and the encrypted I frame. And a frame decryption unit for decrypting using a specific key and a frame insertion unit for inserting the decrypted I frame into the multimedia video data and restoring original multimedia video data. .
이하, 본 발명을 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described.
본 발명의 기술적 구성요지는 바람직한 실시 예에서 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 바람직한 실시 예에서는 구체적인 처리 흐름과 같은 많은 특정 상세 설명들을 기재함은 물론 도면을 첨부하여 본 발명에 대한 전반적인 이해를 돕기로 한다. 그리고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Technical configuration of the present invention will be described in detail in the preferred embodiment. In the preferred embodiment of the present invention will be described a number of specific details such as a specific processing flow as well as accompanying drawings to help the overall understanding of the present invention. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.
도3은 본 발명의 실시 예를 위한 장치의 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 멀티미디어 비디오 데이터에 대해 I, B 및 P 프레임을 판별하는 단계와, 상기 판별된 I 프레임을 특정 키를 이용하여 암호화하는 단계와, 상기 암호화된 I 프레임을 멀티미디어 비디오 데이터의 I 프레임과 대치하여 멀티미디어 비디오 데이터를 암호화하는 단계를 수행하도록 구성한다. 3 is a block diagram of an apparatus for an embodiment of the present invention, as shown therein, determining I, B, and P frames for multimedia video data, and encrypting the determined I frame using a specific key. And encrypting the multimedia video data by replacing the encrypted I frame with the I frame of the multimedia video data.
이와 같이 구성한 본 발명의 실시 예에 대한 동작 및 작용 효과를 도4의 암호화 상태도를 참조하여 설명하면 다음과 같다. The operation and effect of the embodiment of the present invention configured as described above will be described with reference to the encryption state diagram of FIG. 4.
우선, 멀티미디어 비디오 컨텐츠는 프레임 단위로 구성되는데, 하나의 프레임은 헤더(header)와 데이터로 구성된다. First, multimedia video content is composed of frame units. One frame is composed of a header and data.
MPEG의 경우 프레임 종류가 I(Intra) 프레임, P(Predictive) 프레임, B(Bi-directionary predictive) 프레임의 3가지로 구분되며, 각 프레임의 기본 골격은 헤더와 데이터이다. 상기 3가지 프레임은 헤더의 정의만이 틀리다. In the case of MPEG, the frame type is divided into three types: I (Intra) frame, P (Predictive) frame, and B (Bi-directionary predictive) frame. The basic frame of each frame is a header and data. The three frames differ only in the definition of the header.
여기서, 말하는 I 프레임이란 P 프레임과 B 프레임을 이용하여 연속적인영상을 구현할 수 있는 하나의 완전한 정지영상을 의미한다. 즉, P 프레임과 B 프레임은 움직임 정보만을 가지고 있는 프레임이라 할 수 있다. Here, the I frame refers to one complete still image capable of realizing a continuous image using a P frame and a B frame. That is, the P frame and the B frame may be referred to as frames having only motion information.
이에 따라, 인코더 입장에서는 헤더를 분석하여 각 프레임의 종류를 판별할 수 있을 것이다. Accordingly, the encoder may determine the type of each frame by analyzing the header.
따라서, 본 발명의 실시 예에서는 사용자에 의해 멀티미디어 비디오 컨텐츠(410)를 암호화하기 위한 암호화 모드가 설정되면, 인코더가 하나의 멀티미디어 비디오 컨텐츠(410)에 대해 I, P, B 프레임 각각을 판별한다. Therefore, in an embodiment of the present invention, if an encryption mode for encrypting the
이후, 인코더는 상기 판별된 I 프레임(420-1~420-M)을 추출하여 특정 암호화 키(430)를 이용하여 암호화한다. Thereafter, the encoder extracts the determined I frames 420-1 to 420 -M and encrypts the data using a specific encryption key 430.
이후, I 프레임에 대한 암호화가 완료되면 인코더는 상기 암호화된 I 프레임(440-1~440-M)을 멀티미디어 비디오 컨텐츠에 삽입하여 하나의 암호화된 디지털 컨텐츠(450)를 생성하게 된다. 이는 P 프레임과 B 프레임은 I 프레임의 정보에 의존하기 때문에 I 프레임만을 암호화하여도 멀티미디어 컨텐츠를 이용할 수 없게 되는 것을 의미한다. After the encryption of the I frame is completed, the encoder inserts the encrypted I frames 440-1 to 440 -M into the multimedia video content to generate one encrypted
한편, 상기 과정을 수행하기 위해 본 발명의 실시 예에서 인코더는 멀티미디어 비디오 데이터에 대해 I, P 및 B 프레임의 구간을 판별하는 프레임 판별부와, 상기 판별된 I 프레임을 추출하는 프레임 추출부와, 상기 추출된 I 프레임을 특정 키를 이용하여 암호화하는 암호화부와, 상기 암호화된 I 프레임을 상기 멀티미디어 비디오 데이터에 삽입하여 상기 멀티미디어 비디오 데이터를 암호화하는 프레임 삽입부를 구비하여 구성할 수 있다. On the other hand, in order to perform the above process in the embodiment of the present invention, the encoder is a frame discrimination unit for determining the interval of the I, P and B frame with respect to the multimedia video data, a frame extraction unit for extracting the determined I frame; And an encryption unit for encrypting the extracted I frame using a specific key, and a frame insertion unit for inserting the encrypted I frame into the multimedia video data to encrypt the multimedia video data.
또한, 상기 과정으로 암호화된 디지털 컨텐츠를 입력받은 사용자의 재생기기는 도3의 암호화 과정의 역 과정을 수행하여 원래의 디지털 컨텐츠를 복원하게 된다. In addition, the user's playback device that has received the encrypted digital content in the above process performs the reverse process of the encryption process of FIG. 3 to restore the original digital content.
이를 간략히 설명하면, 디코더는 암호화된 디지털 컨텐츠에서 I, P, B 프레임의 위치를 판별한 후 암호화되어 있는 상기 I 프레임을 추출하고, 그 추출된 암호화 I 프레임을 특정 암호화 키를 이용하여 원래의 I 프레임으로 복원한 후 상기 디지털 컨텐츠의 암호화 부분에 삽입, 대치함으로써 원래의 디지털 컨텐츠를 복원하게 된다. In brief, the decoder determines the positions of I, P, and B frames in the encrypted digital content, extracts the encrypted I frames, and uses the specific encrypted key to extract the encrypted I frames. After restoring the frame, the original digital content is restored by inserting and replacing the encrypted part of the digital content.
이러한 복호화를 위해 본 발명의 실시 예에서 디코더는 암호화된 멀티미디어 비디오 데이터에서 I, P 및 B 프레임의 구간을 판별하는 프레임 판별부와, 상기 암호화된 I 프레임을 추출하는 프레임 추출부와, 상기 암호화된 I 프레임을 특정 키를 이용하여 해독(decryption)하는 프레임 해독부와, 상기 해독된 I 프레임을 상기 멀티미디어 비디오 데이터에 삽입하여 원래의 멀티미디어 비디오 데이터를 복원하는 프레임 삽입부를 구비하여 구성할 수 있다. For the decryption, in the embodiment of the present invention, the decoder includes a frame discrimination unit for determining intervals of I, P, and B frames in the encrypted multimedia video data, a frame extractor for extracting the encrypted I frame, and the encrypted And a frame decryption unit for decrypting an I frame using a specific key, and a frame insertion unit for inserting the decrypted I frame into the multimedia video data and restoring original multimedia video data.
한편, 상기에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것이 아니라 본 발명과 관련된 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있을 것이다. On the other hand, while the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, those skilled in the art related to the present invention and the spirit of the present invention described in the claims Various modifications and variations of the present invention will be possible without departing from the scope thereof.
상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 멀티미디어 비디오 컨텐츠에 대해 DRM 암호화를 적용함에 있어서, 암호화를 멀티미디어 비디오 컨텐츠의 특정 프레임에만 적용함으로써 암호화 시간을 단축시키는 것은 물론 클라이언트의 재생기기에서 해독 시에 오버헤드를 감소시킬 수 있는 효과가 있다. As described in detail above, in the present invention, in applying DRM encryption to multimedia video content, the encryption time is applied only to a specific frame of the multimedia video content, so that the encryption time is reduced and the overhead of decryption in the playback device of the client is reduced. There is an effect that can be reduced.
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