KR100781528B1 - 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 장치 및 그방법 - Google Patents

무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 장치 및 그방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비디오 스트림의 헤더에 프레임의 해쉬 값이 포함되고, 상기 헤더에 대한 인증정보가 비디오 스트림에 삽입됨으로써 비디오 스트림의 변조에 대한 무결성을 보장할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 장치는, 기초 프레임을 인코딩하는 기초 프레임 인코딩부와, 향상 프레임을 인코딩하는 향상 프레임 인코딩부와, 상기 인코딩된 기초 프레임 및 향상 프레임을 암호화 하는 프레임 암호화부와, 상기 암호화된 프레임에 대한 해쉬 값 및 이전 비디오 스트림 및 다음 비디오 스트림의 헤더에 포함된 해쉬 값을 계산하는 해쉬 처리부와, 상기 인코딩된 기초 프레임 및 향상 프레임의 정보, 및 상기 계산된 해시 값을 헤더에 포함시켜 관리하는 헤더 관리부와, 상기 헤더에 대한 인증정보를 생성하는 인증정보 생성부를 포함한다.
비디오 스트림, 무결성, 인증정보, 해쉬 값

Description

무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 장치 및 그 방법{Device and method for providing video stream with integrity}
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 시스템을 나타낸 도면.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 장치에서 전송되는 비디오 스트림을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 시스템 중 소스 디바이스의 내부 블록도를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 시스템 중 트랜스코더의 내부 블록도를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 시스템 중 싱크 디바이스의 내부 블록도를 나타낸 도면.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 장치에서 버퍼에 모아진 비디오 스트림에 하나의 인증정보를 포함시키는 예를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 방법 중 소스 디바이스가 프레임에 대한 해쉬 값 계산 및 헤더에 대한 인증 정보를 생성하는 과정을 나타낸 순서도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 방법 중 트랜스코더가 헤더의 무결성 체크 및 프레임을 트랜스코딩 하는 과정을 나타낸 순서도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 방법 중 싱크 디바이스가 헤더 및 프레임의 무결성을 체크하는 과정을 나타낸 순서도.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
100 : 소스 디바이스 200 : 트랜스코더
300 : 싱크 디바이스 110 : 기초 프레임 인코딩부
120 : 향상 프레임 인코딩부 130 : 프레임 암호화부
140 : 해쉬 처리부 150 : 헤더 관리부
160 : 인증정보 생성부 170 : 송신부
220 : 인증정보 처리부 230 : 트랜스코딩 수행부
320 : 인증정보 처리부 330 : 해쉬 처리부
340 : 디코딩부
본 발명은 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비디오 스트림의 헤더에 프레임의 해쉬 값이 포함되고, 상기 헤더에 대한 인증정보가 비디오 스트림에 삽입됨으로써 비디오 스트림의 변조에 대한 무결성을 보장할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
네트워크 환경이 다양해짐에 따라서 스트리밍 시스템은 성능이 서로 다른 복수의 기기 뿐만 아니라 동적으로 변화하는 네트워크 대역폭을 고려하여 음성 및 영상 데이터에 대한 스트리밍 서비스를 제공할 수 있도록 설계되어야 한다. 따라서, 기기 및 네트워크 자원을 충분히 활용할 수 있도록, 스트리밍 서비스의 송신 모듈과 수신 모듈이 아닌 제 3의 모듈에서 스트리밍 수신 기기 및 네트워크 조건을 고려하여 스트리밍 데이터를 트랜스코딩(transcoding)하는 것이 일반적이다.
상업적인 컨텐츠를 스트리밍 서비스하는 경우, 악의의 사용자가 스트리밍 서비스에 접근하는 것을 방지하기 위하여 암호화와 같은 보안 수단을 사용하기 때문에 기존의 트랜스코딩 방법은 용이하지 않다는 문제점이 있다.
한편, 현재까지 트랜스코딩을 요구하는 암호화된 컨텐츠 스트리밍 기술에 대한 연구는 크게 1. 트랜스코더(transcoder)가 암호화된 스트림 컨텐츠를 복호화하고 트랜스코딩한 후, 다시 재 암호화하는 방법과, 2. 스케일러블 코딩 (Scalable Coding)을 이용하는 방법으로 나누어 설명할 수 있다.
그러나, 첫번째 방법의 경우 복호화된 컨텐츠가 노출된다는 측면에서 치명적인 문제점을 가지며, 두번재 방법인 스케일러블 코딩을 이용하는 방법은 복호화-재암호화를 요구하지 않는다는 면에서 높은 수준의 안전성을 보장하지만, 컨텐츠 변조에 대한 무결성을 보장하지 못한다는 또 다른 문제점을 가진다.
이하, 1. 트랜스코더에서 보호되는 컨텐츠의 복호화/재 암호화가 이루어지는 과정 및 2. 스케일러블 코딩을 이용하여 트랜스코딩을 수행하는 과정을 설명한다.
1. 종래의 트랜스코더에서 보호되는 컨텐츠의 복호화/재 암호화가 이루어지는 과정.
여기서, 컨텐츠를 전송하는 소스 디바이스(Source Device)　A와　 컨텐츠를 사용하기 위하여 컨텐츠를 전송받는 싱크 디바이스(Sink Device)　B 및 소스 디바이스A로부터 전송되는 스트리밍을 싱크 디바이스 B에 적합한 스트리밍으로 변환하는 트랜스코더 T로　구성된다.
먼저, 소스 디바이스A는 컨텐츠를 인코딩(encoding)한 후, 인코딩된 컨텐츠를 트랜스코더 T로 전송하면, 트랜스코더 T는 인코딩된 컨텐츠 C를 복호 가능한 방식으로 암호화한다.
그 다음, 소스 디바이스A는 암호화된 컨텐츠 E를 트랜스코더 T에 전달한다. 이에, 트랜스코더 T는 암호화된 컨텐츠 E를 복호화하여 인코딩된 컨텐츠 C를 획득한다.
그 다음, 트랜스코더 T는 복호화를 통하여 획득한 컨텐츠 C에 대하여 트랜스코딩을 적용하여 C'으로 변환한 후, C'를 싱크 디바이스B만이 복호화할 수 있도록 다시 암호화한다. 그 다음, 암호화된 컨텐츠 E'를 싱크 디바이스B에 전송한다.
2. 종래의 스케일러블 코딩을 이용하여 트랜스코딩을 수행하는 과정.
먼저, 소스 디바이스A는 컨텐츠를 스케일러블 코딩 기법을 이용하여 인코딩(encoding) 한다. 그 다음, 소스 디바이스A는 인코딩에 관련된 정보를 헤더에 포 함시킨 후, 인코딩된 컨텐츠를 Progressive Encryption을 이용하여 레이어(Layer)를 나누어 암호화 한다.
그 다음, 소스 디바이스A는 암호화된 컨텐츠 E와 인코딩 정보(truncation point)를 트랜스코더 T에 보낸다. 이에, 트랜스코더 T는 인코딩 정보를 이용하여 암호화된 E를 복호화 하지 않은 채, 임의의 암호화된 　패킷들을 제거함으로써 암호화된 컨텐츠를 트랜스코딩 한다.
그 다음, 트랜스코더 T는 트랜스코딩된 컨텐츠 E'을 싱크 디바이스B에 전송한다.
그러나, 상기와 같은 기술은 컨텐츠의 무결성을 고려하고 있지 않으며, 몇 가지 취약점을 가지고 있다.
즉, 컨텐츠의 복호화/재 암호화가 이루어지는 기술의 경우 암호화된 컨텐츠를 트랜스코더가 복호화하고 재암호화해야 한다는 측면에서 트랜스코더의 안전성을 가정해야 한다.
또한, 스케일러블 코딩을 이용하여 트랜스코딩을 수행하는 기술의 경우 암호화된 컨텐츠가 복호화되지 않는다는 측면에서 트랜스코더의 안전성에 대한 가정이 불필요하지만, 컨텐츠에 대한 은닉성만을 제공할 뿐, 무결성을 보장하지 못한다는 문제점이 있다.
이에, 암호화되지 않은 헤더의 수정, 거짓 프레임 정보의 삽입 및 악의적인 GoP(Group of Packets) 삭제 공격 등을 통해 컨텐츠의 무결성을 공격받을 수 있다.
예를 들어, 헤더가 암호화되지 않은 경우, 악의적인 공격자는 헤더에 포함된 삭제(truncation) 관련 정보를 수정함으로써, 트랜스코더가 적절하지 않은 트랜스코딩을 수행하도록 할 수 있다(즉, 암호화되지 않은 헤더의 수정).
또한 악의적인 트랜스코더 혹은 제 3의 악의적인 공격자는 암호화된 컨텐츠 프레임 대신에 임의의 거짓 프레임 정보를 삽입할 수 있다. 그러나, 싱크 시스템은 암호화된 컨텐츠 프레임과 거짓 프레임을 구분하지 못하기 때문에 이러한 공격을 방지할 수 없다(즉, 거짓 프레임 정보의 삽입).
또한, 악의적인 공격자는 암호화된 컨텐츠 사이에서 임의의 GoP를 삭제할 수 있다. 그러나 싱크 디바이스는 임의의 GoP가 삭제됨을 알 수 없기 때문에 이러한 공격을 방지할 수 없다(즉, 악의적인 GoP 삭제 공격).
따라서 복호화-재암호화를 요구하지 않는 동시에 컨텐츠 변조에 대한 무결성을 보장하는 방법이 고안되어야 한다.
한국공개특허 1999-053174(해쉬 함수를 이용한 정보의 무결성 확인방법)는 해쉬 함수의 메시지 적용의 단순성을 제거하기 위해 입력 메시지로부터 추가로 메시지를 생성하여 처리하고, 각 단계 연산에 사용되는 함수를 암호학적으로 강한 성질들을 만족하도록 하고, 로테이션(rotation) 연산은 입력 메시지에 의존하는 메시지-의존 로테이션(message-dependent rotation)을 사용함으로써 안전성을 향상시키는 해쉬함수를 이용한 정보의 무결성 확인방법을 개시하고 있으나, 이는 헤더의 프레임들간의 전후 관계를 제공하는 정보(즉, 해쉬 값)에 대해 전혀 언급하고 있지 않다.
본 발명은 비디오 스트림의 헤더에 암호화된 프레임에 대한 해쉬 값, 이전 및 다음 프레임과의 관계를 제공하는 해쉬 값을 포함시킴으로써, 프레임에 대한 무결성을 보장하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 비디오 스트림의 헤더에 대한 인증정보를 삽입함으로써 헤더에 대한 무결성을 보장하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 장치는, 기초 프레임을 인코딩하는 기초 프레임 인코딩부와, 향상 프레임을 인코딩하는 향상 프레임 인코딩부와, 상기 인코딩된 기초 프레임 및 향상 프레임을 암호화 하는 프레임 암호화부와, 상기 암호화된 프레임에 대한 해쉬 값 및 이전 비디오 스트림 및 다음 비디오 스트림의 헤더에 포함된 해쉬 값을 계산하는 해쉬 처리부와, 상기 인코딩된 기초 프레임 및 향상 프레임의 정보, 및 상기 계산된 해시 값을 헤더에 포함시켜 관리하는 헤더 관리부와, 상기 헤더에 대한 인증정보를 생성하는 인증정보 생성부를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 장치는, 소스 디바이스로부터 전송된 암호화된 프레임, 헤더 및 헤더의 인증정보를 수신하는 수신부와, 상기 수신된 헤더의 인증정보를 이용하여 상기 수신 된 헤더의 무결성 여부를 체크하는 인증정보 처리부와, 상기 체크 결과 헤더의 무결성이 인정되면 상기 헤더에 포함된 정보를 기초로 암호화된 프레임을 트랜스코딩 하는 트랜스코딩 수행부를 포함한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 장치는, 트랜스코더로부터 전송된 트랜스코딩된 프레임, 헤더 및 헤더의 인증정보를 수신하는 수신부와, 상기 수신된 헤더의 인증정보를 이용하여 상기 수신된 헤더의 무결성 여부를 체크하는 인증정보 처리부와, 상기 헤더의 무결성이 검증되면 상기 헤더에 포함된 해쉬 값을 기초로 상기 전송된 프레임의 변조 여부를 검사하는 해쉬 처리부와, 상기 검사 결과 프레임이 변조 되지 않은 경우, 상기 수신된 프레임을 디코딩하는 디코딩부를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하 기로 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 시스템을 나타낸 도면이고, 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 스트림을 나타낸 도면이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 시스템은 소스 디바이스(100), 트랜스코더(200) 및 싱크 디바이스(300)로 구성된다.
소스 디바이스(100)는 소정 비디오 스트림을 전송한다. 여기서, 비디오 스트림은 도 1b에 도시된 바와 같이 헤더(Header)(11), 헤더에 대한 인증정보(예를 들어, 전자 서명 및 메시지 인증 코드 등)(12), 기초 프레임(Base Frame)(13) 및 향상 프레임(Enhancement Frame)들(14,15)로 구성되며, 향상 프레임은 하나 이상이 구비될 수 있다.
또한, 헤더(11)에는 기초 프레임(13) 및 향상 프레임(14,15)에 대한 해쉬 값, 이전 비디오 스트림의 프레임에 대한 해쉬 값(Hash2) 및 다음 비디오 스트림의 프레임에 대한 해쉬 값(Hash3)이 포함되어 있다. 여기서, 기초 프레임 및 향상 프레임에 대한 해쉬 값은 해당 프레임의 변조 여부를 체크하기 위해서 포함되며, 이전 및 다음 비디오 스트림의 프레임에 대한 해쉬 값((Hash2 및 Hash3)은 이전 프레임과의 연관된 정보 및 다음 프레임과의 연관된 정보로써, 헤더에 저장된 해쉬 값을 통해 계산된다. 이에, 변조된 프레임의 삽입 여부 및 이전 및 다음 프레임과의 연관관계를 통해 소정 프레임이 삭제되었는지를 체크할 수 있다.
또한, 헤더(11)에는 이전 및 다음 비디오 스트림의 프레임에 대한 해쉬 값을 계산하기 위해 임의의 난수(Ri)가 포함되며, 인증정보가 전자 서명일 경우 전자서명을 복호화 할 수 있는 공개키가 포함된다.
또한, 기초 프레임(13)은 가장 낮은 품질의 비디오 프레임 이고, 향상 프레임의 상위 계층으로 갈 수록 높은 품질을 표현하기 위한 비디오 데이터가 포함된다. 이하, 도 2에서 소스 디바이스(100)에 대한 보다 자세한 설명을 후술한다.
트랜스코더(200)는 소스 디바이스(100)로부터 암호화된 프레임, 헤더 및 헤더의 인증정보를 전송받고, 전송된 인증정보를 이용하여 헤더의 무결성을 판단한 후 트랜스코딩을 수행한다. 이하, 도 3에서 트랜스코더(200)에 대한 보다 자세한 설명을 후술한다.
싱크 디바이스(300)는 트랜스코딩된 소정의 프레임을 디코딩한 후 이용한다. 여기서, 싱크 디바이스(300)는 전송된 헤더 및 프레임에 대한 무결성을 검사한다. 검사 결과 헤더 및 프레임이 변조되지 않은 경우, 해당 프레임에 대한 디코딩을 수행한다. 이하, 도 4에서 싱크 디바이스(300)에 대한 보다 자세한 설명을 후술한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 시스템 중 소스 디바이스의 내부 블록도를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 소스 디바이스(100)는 기초 프레임 인코딩부(110), 향상 프레임 인코딩부(120), 프레임 암호화부(130), 해쉬 처리부(140), 헤더 관리부(150), 인증정보 생성부(160) 및 송신부(170)을 포함하여 구성된다.
이 때, 본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다.
기초 프레임 인코딩부(110)는 가장 낮은 품질의 비디오 데이터로 구성된 기초 프레임을 인코딩 한다. 여기서, 기초 프레임 인코딩부(110)는 스케일러블 코딩(scalable coding) 기법을 이용하여 프레임에 대한 인코딩을 수행한다.
향상 프레임 인코딩부(120)는 기초 프레임보다 높은 품질의 비디오 데이터로 구성된 향상 프레임을 인코딩 한다. 여기서, 향상 프레임 인코딩부(110)는 스케일러블 코딩 기법을 이용하여 프레임의 인코딩을 수행한다. 또한, 향상 프레임은 기초 프레임의 낮은 품질의 비디오 데이터와 높은 품질의 비디오 데이터를 매핑시켜 차이가 나는 부분의 데이터만을 포함하며, 상위 계층으로 갈수록 높은 품질을 표현하기 위한 데이터가 포함된다.
프레임 암호화부(130)는 인코딩된 프레임들을 암호화 한다. 여기서, 암호화는 Progressive Encryption을 이용하여 레이어(Layer) 별로 암호화를 수행한다.
해쉬 처리부(140)는 프레임 암호화부(130)를 통해 암호화된 소정 프레임에 대한 해쉬 값을 계산한다. 여기서, 해쉬 처리부(140)는 현재 전송하고자 하는 비디오 스트림 내의 프레임에 대한 해쉬 값 뿐만 아니라 이전 및 다음 비디오 스트림의 헤더에 포함된 해쉬 값을 이용하여 이전 및 다음 비디오 스트림의 프레임에 대한 해쉬 값도 계산한다. 여기서, 프레임에 대한 해쉬 값을 계산하는 것은 해당 프레임의 무결성 및 이전 및 다음 비디오 스트림과의 연관성을 체크하기 위해서이다.
예를 들어, 전송하고자 하는 비디오 스트림 내의 i번째 암호화된 프레임(예를 들어, 기초 프레임 및 향상 프레임)에 대한 해쉬 값을 해쉬 함수 Hi = Hash1(Frames)을 이용하여 계산한다.
그 다음, 이전 (i-1)번째 비디오 스트림의 헤더에 포함된 해쉬 값Pi-1 과 임의의 난수Ri를 이용하여 Pi = Hash2(Pi-1, Ri)를 계산하고, 다음 비디오 스트림의 헤더에 포함될 해쉬 값 Pi+1과 임의의 난수 Ri를 이용하여 Ni= Hash3(Pi+1, Ri)를 계산한다. 여기서, 전송하고자 하는 비디오 스트림이 첫번째 비디오 스트림일 경우, 이전 비디오 스트림은 존재하지 않기 때문에 P0 에 'seed'가 사용된다. 또한, 전송하고자 하는 비디오 스트림이 마지막 비디오 스트림일 경우, 다음 비디오 스트림은 존재하지 않기 때문에 Ni 는 계산하지 않는다.
헤더 관리부(150)는 각 프레임(예를 들어, 기초 프레임 및 향상 프레임) 에 대한 메타데이터를 관리한다. 여기서, 헤더에 포함된 메타데이터는 프레임 정보(예를 들어, 인코딩에 관련된 정보, 해상도, 프레임률, 및 비트율 등), 암호화된 프레임에 대한 해쉬 값, 임의의 난수 값, 이전 비디오 스트림의 헤더에 포함된 해쉬 값 및 다음 헤더에 포함된 해쉬 값 등이 포함되어 있다.
인증정보 생성부(160)는 프레임 정보 및 해쉬 값이 포함된 헤더에 대한 인증을 수행한다. 여기서, 인증정보는 전자 서명(Digital Signature) 및 메시지 인증 코드(MAC: Message Authentication Code)를 말한다.
예를 들어, 메시지 인증 코드(MAC: Message Authentication Code)를 통해 헤더 인증을 수행하는 방법을 설명한다. 여기서, 메시지(예를 들어, 헤더)를 교환하는 두개의 그룹 A 및 B가 존재할 경우, A 와 B는 각각 비밀키 K를 가지고 있다고 가정한다.
먼저, A가 비밀키 K를 헤더 앞에 붙여서 해쉬 함수에 입력하는 방식(즉, H(K||헤더))을 이용하여 MDC(Manipulation Detection Code)를 생성하고, 생성된 MDC 및 헤더를 B에게 전송한다. 여기서, H는 해쉬 함수를 말하고, K는 비밀키를 말한다. 한편, 비밀키를 헤더 뒤에에 붙이는 방식 및 비밀키를 헤더 앞과 뒤에 붙이는 방식을 이용하여 MDC를 생성할 수도 있다.
그 다음, B는 전송된 헤더와 가지고 있던 비밀키K를 이용해서 새로운 MDC를 생성하고, 생성된 MDC와 전송된 MDC를 비교함으로써 헤더에 대한 무결성을 체크한다. 체크 결과 MDC값이 동일한 경우, A로부터 전송된 헤더의 내용이 변조되지 않음 을 확인할 수 있으며, 전송된 헤더가 A로부터 전송됨을 확인할 수 있다.
또한, 인증 정보 생성부(160)는 각각의 비디오 스트림별로 인증정보를 생성하는 것이 아니라, 소정의 크기의 버퍼에 복수의 비디오 스트림을 모은 후, 하나의 비디오 스트림에 대한 인증정보만을 생성한다. 이하, 도 5에서 소정의 버퍼에 비디오 스트림을 모아 인증정보를 생성하는 예를 설명한다.
송신부(170)는 암호화된 컨텐츠, 헤더 및 헤더의 인증정보(예를 들어, 디지털 서명 및 해쉬 값(MDC))를 트랜스코더(200)로 전송한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 시스템 중 트랜스코더의 내부 블록도를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 트랜스코더(200)는 수신부(210), 인증정보 처리부(220), 트랜스코딩 수행부(230) 및 송신부(240)을 포함하여 구성된다.
수신부(210)는 소스 디바이스(100)로부터 전송된 암호화된 프레임, 헤더 및 헤더의 인증정보(예를 들어, 디지털 서명 및 MDC)를 수신한다.
인증정보 처리부(220)는 수신부(210)를 통해 수신된 헤더의 인증정보를 이용하여 수신된 헤더의 변조 여부를 체크 한다. 여기서, 인증정보는 전자 서명(Digital Signature) 및 메시지 인증 코드(MAC)를 말한다.
예를 들어, 전송된 인증정보가 전자 서명인 경우 인증정보 처리부(220)는 헤더에 저장된 공개키를 이용하여 전자 서명을 복호화 함으로써, 작성자로 기재된 자가 해당 전자서명 작성하였다는 사실과, 작성 내용이 전송되는 과정에서 위조/변조되지 않았다는 사실을 확인할 수 있다.
트랜스코딩 수행부(230)는 인증정보 처리부(220)의 무결성 판단 결과 헤더의 무결성이 인정되는 경우(즉, 변조되지 않은 경우) 헤더의 정보를 기초로 암호화된 프레임을 트랜스코딩 한다. 여기서, 트랜스코딩은 헤더에 포함된 프레임 정보 중 절단(truncation) 정보를 기초로 수행되며, 네트워크 상태에 따라 절단되는 프레임 수가 변경될 수도 있다.
송신부(240)는 트랜스코딩된 프레임, 헤더 및 헤더의 인증정보(예를 들어, 디지털 서명 및 해쉬 값(MDC))를 싱크 디바이스(300)로 전송한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 시스템 중 싱크 디바이스의 내부 블록도를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 싱크 디바이스(300)는 수신부(310), 인증정보 처리부(320), 해쉬 처리부(230) 및 디코딩부(340)을 포함하여 구성된다.
수신부(310)는 트랜스코더(200)로부터 전송된 트랜스코딩된 프레임, 헤더 및 헤더의 인증정보(예를 들어, 디지털 서명 및 해쉬 값(MDC))를 수신한다. 여기서, 전송된 트렌스코된 프레임은 기초 프레임만일 수도 있고, 기초 프레임 및 하나 이상의 향상 프레임일 수도 있다.
인증정보 처리부(320)는 수신부(310)를 통해 수신된 헤더의 인증정보를 이용하여 수신된 헤더의 변조 여부를 체크 한다. 여기서, 인증정보는 전자 서명(Digital Signature) 및 메시지 인증 코드(MAC)를 말한다.
예를 들어, 전송된 인증정보가 전자 서명인 경우 인증정보 처리부(320)는 헤더에 저장된 공개키를 이용하여 전자 서명을 복호화 함으로써, 작성자로 기재된 자 가 해당 전자서명 작성하였다는 사실과, 작성내용(즉, 헤더)이 전송되는 과정에서 위조/변조되지 않았다는 사실을 확인할 수 있다.
한편, 전송된 인증정보가 메시지 인증 코드인 경우 인증정보 처리부(320)는 전송된 헤더와 가지고 있던 비밀키 K를 이용해서 새로운 MDC를 생성하고, 상기 생성된 MDC와 전송된 MDC를 비교함으로써 헤더의 무결성을 체크한다. 이에, 헤더의 위조/번조 여부를 확인할 수 있다.
해쉬 처리부(330)는 인증정보 처리부(320)를 통해 헤더의 무결성이 검증되면, 헤더에 포함된 해쉬 값을 기초로 프레임에 대한 위조/변조 여부를 검사한다.
예를 들어, 해쉬 처리부(330)는 소스 디바이스(100)와 동일한 해쉬 함수를 이용하여 프레임의 해쉬 값을 계산하고, 헤더에 포함된 해쉬 값과 계산된 해쉬 값을 비교하여 프레임의 위조/변조 여부를 검사한다.
디코딩부(340)는 인증정보 처리부(320) 및 해쉬 처리부(330)의 검사 결과 헤더 및 프레임이 위조/변조되지 않은 경우 수신된 프레임을 디코딩 한다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 장치에서 버퍼에 모아진 비디오 스트림에 하나의 인증정보를 포함시키는 예를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 소정 크기를 갖는 버퍼(500)에 복수개의 비디오 스트림을 모은 후, 하나의 비디오 스트림의 헤더에 대한 인증정보를 제공한다. 여기서는, 맨 마지막 비디오 스트림에 헤더의 인증정보가 포함되어 있다. 이는 각각의 비디오 스트림의 헤더에 대한 인증정보를 포함하는 것은 인증정보 연산의 계산 비용(예를 들 어, 전자 서명 및 메시지 인증 코드 연산의 계산 비용)이 비싸기 때문에 버퍼(500)를 기준으로 헤더에 대한 인증정보를 포함시키는 것이다.
따라서, 소정 버퍼(500)의 크기에 맞게 복수개의 비디오 스트림을 모은 후, 특정 비디오 스트림의 헤더에 대한 인증정보를 포함하기 때문에 다수개의 인증정보를 삽입하는 방식보다 인증정보 연산의 계산 비용을 낮출 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 방법 중 소스 디바이스가 프레임에 대한 해쉬 값 계산 및 헤더에 대한 인증정보를 생성하는 과정을 나타낸 순서도이다.
먼저, 소스 디바이스(100)의 기초 프레임 인코딩부(110)는 기초 프레임을 인코딩하고, 향상 프레임 인코딩부(120)는 향상 프레임을 인코딩한다(S610). 여기서, 기초 프레임 인코딩부(110) 및 향상 프레임 인코딩부(120)는 스케일러블 코딩 기법을 이용하여 프레임에 대한 인코딩을 수행한다.
그 다음, 프레임 암호화부(130)는 인코딩된 기초 프레임 및 향상 프레임을 암호화한다(S620). 여기서, 프레임 암호화부(130)는 Progressive Encryption을 이용하여 레이어(Layer) 별로 암호화를 수행한다.
그 다음, 해쉬 처리부(140)는 암호화된 기초 프레임 및 향상 프레임에 대한 해쉬 값을 해쉬 함수 Hash1()을 이용하여 계산하고(S630), 이전 비디오 스트림의 헤더에 포함된 해쉬 값 Pi-1과 임의의 난수 Ri를 이용하여 Pi = Hash2(Pi-1, Ri) 및 다음 비디오 스트림의 헤더에 포함될 해쉬 값 Pi+ 1와 임의의 난수 Ri를 이용하여 Ni = Hash3(Pi+1, Ri)를 계산한다(S640, S650). 여기서, Pi = Hash2(Pi-1, Ri) 및 Ni = Hash3(Pi+1, Ri)를 계산하는 것은 이전 및 다음 비디오 스트림과의 연관성을 체크하기 위해서이다.
그 다음, 헤더 관리부(150)는 인코딩된 프레임 정보(예를 들어, 인코딩에 관련된 정보, 해상도, 프레임률, 및 비트율 등), 계산된 암호화된 프레임에 대한 해쉬 값, 이전 헤더에 포함된 해쉬 값(Hash2)및 다음 헤더에 포함된 해쉬 값(Hash3) 등을 헤더에 포함시킨다(S660). 또한, 임의의 난수 Ri 및 이용되는 인증정보가 전자서명일 경우 공개키가 포함된다.
그 다음, 인증정보 생성부(160)는 헤더에 대한 인증정보를 생성(수행)한다(S670). 여기서, 인증정보는 전자 서명(Digital Signature) 및 메시지 인증 코드(MAC: Message Authentication Code)를 말한다.
이에, 헤더에 대한 인증정보를 수행함으로써, 비디오 스트림은 헤더, 헤더에 대한 인증정보 및 암호화된 프레임(예를 들어, 기초 프레임, 향상 프레임)으로 구성된다.
그 다음, 송신부(170)는 암호화된 프레임, 헤더 및 헤더에 대한 인증 정보를 트랜스코더(200)로 전송한다(S680).
따라서, 비디오 스트림의 헤더에 대한 인증정보를 삽입함으로써 헤더에 대한 무결성 여부를 보장할 수 있으며, 헤더에 프레임의 해쉬 값을 포함시킴으로써, 프레임의 무결성 여부를 보장할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 방법 중 트랜스코더가 헤더의 무결성 체크 및 프레임을 트랜스코딩 하는 과정을 나타낸 순서도이다.
먼저, 트랜스코더(200)의 수신부(210)는 소스 디바이스(100)의 송신부(170)로부터 전송된 암호화된 프레임, 헤더 및 헤더에 대한 인증 정보를 수신한다(S710).
그 다음, 인증정보 처리부(220)는 수신된 헤더에 대한 인증정보를 기초로 헤더의 무결성 여부를 체크한다(S720).
예를 들어, 전송된 인증정보가 전자 서명인 경우 헤더에 포함된 공개키를 이용하여 전자 서명을 복호화함으로써, 헤더의 무결성을 체크할 수 있다. 만일 전송된 공개키로 전자 서명이 복호화되지 않는다면 헤더의 내용이 위조/변조되었음을 알 수 있다.
체크 결과 헤더가 변조되지 않은 경우(S730), 트랜스코딩 수행부(230)는 헤더에 포함된 정보를 기초로 암호화된 프레임을 트랜스코딩 한다(S740). 그 다음, 송신부(240)는 트랜스코딩된 프레임, 헤더 및 헤더의 인증정보를 싱크 디바이스(300)로 전송한다(S750).
한편, 체크 결과 헤더에 포함된 내용이 변조된 경우(S730), 트랜스코딩 수행부(230)는 암호화된 프레임의 트랜스코딩을 수행하지 않는다.
따라서, 비디오 스트림에 헤더에 대한 인증정보를 삽입함으로써 트랜스코더(200)는 헤더에 대한 무결성 여부를 확인할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 방법 중 싱크 디바이스가 헤더 및 프레임의 무결성을 체크하는 과정을 나타낸 순서도이다.
먼저, 싱크 디바이스(200)의 수신부(310)는 트랜스코더(200)의 송신부(240)로부터 전송된 트랜스코딩된 프레임, 헤더 및 헤더의 인증정보를 수신한다(S810).
그 다음, 인증정보 처리부(320)는 수신된 인증정보를 기초로 헤더의 무결성을 체크한다(S820).
예를 들어, 전송된 인증정보가 전자 서명인 경우 헤더에 포함된 공개키를 이용하여 전자 서명을 복호화 함으로써, 헤더의 무결성을 체크할 수 있다. 또한, 전송된 인증정보가 메시지 인증 코드인 경우 전송된 헤더와 가지고 있던 비밀키 K를 이용해서 새로운 MDC를 생성하고, 생성된 MDC와 전송된 MDC를 비교함으로써 헤더의 무결성을 체크할 수 있다.
체크 결과 헤더가 변조되지 않은 경우(S830), 해쉬 처리부(330)는 헤더에 포함된 해쉬 값을 기초로 프레임의 변조 여부를 체크한다(S840).
예를 들어, 소스 디바이스(100)와 동일한 해쉬 함수를 이용하여 프레임의 해쉬 값을 계산하고, 헤더에 포함된 해쉬 값과 상기 계산된 해쉬 값을 비교하여 프레임의 변조 여부를 체크한다.
그 다음, 프레임이 변조되지 않은 경우(S850), 디코딩부(340)는 수신된 프레임을 디코딩 한다(S860).
한편, 체크 결과 프레임이 변조된 경우(S860), 디코딩부(340)는 수신된 프레 임을 디코딩하지 않는다. 또한, 체크 결과 헤더에 포함된 내용이 변조된 경우(S830) 수신된 프레임의 디코딩 과정을 수행하지 않는다.
따라서, 비디오 스트림의 헤더에 대한 인증정보를 삽입함으로써 헤더에 대한 무결성 여부를 확인할 수 있으며, 헤더에 프레임의 해쉬 값을 포함시킴으로써, 프레임의 무결성 여부를 확인할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 장치 및 그 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
비디오 스트림의 헤더에 암호화된 프레임에 대한 해쉬 값, 이전 및 다음 프레임과의 관계를 제공하는 해쉬 값을 포함시킴으로써, 프레임에 대한 무결성을 보장 및 확인할 수 있는 장점이 있다.
또한, 이전 비디오 스트림 및 다음 비디오 스트림의 헤더에 포함된 해쉬 값을 계산하여 헤더에 포함시킴으로써, 비디오 프레임들 간의 연관성을 제공하여 삭제된 비디오 스트림이 존재하는지 확인할 수 있는 장점이 있다.
또한, 비디오 스트림의 헤더에 대한 인증정보를 삽입함으로써 헤더에 포함된 정보에 대한 무결성을 보장 및 확인할 수 있는 장점이 있다.

Claims (17)

  1. 기초 프레임을 인코딩하는 기초 프레임 인코딩부;
    향상 프레임을 인코딩하는 향상 프레임 인코딩부;
    상기 인코딩된 기초 프레임 및 향상 프레임을 암호화 하는 프레임 암호화부;
    상기 암호화된 프레임에 대한 해쉬 값 및 이전 비디오 스트림 및 다음 비디오 스트림의 헤더에 포함된 해쉬 값을 계산하는 해쉬 처리부;
    상기 인코딩된 기초 프레임 및 향상 프레임의 정보, 상기 암호화된 프레임에 대한 해쉬 값, 상기 이전 비디오 스트림 및 상기 다음 비디오 스트림의 해쉬 값을 헤더에 포함시켜 관리하는 헤더 관리부; 및
    상기 프레임 정보 및 상기 해쉬 값이 포함된 헤더에 대한 인증정보를 생성하는 인증정보 생성부를 포함하는 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 헤더에 대한 인증정보는 전자 서명(Digital Signature) 및 메시지 인증 코드(MAC) 중 어느 하나인 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 프레임은 스케일러블 코딩 기법을 이용하여 인코딩되는 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 인증정보 생성부는 소정 버퍼 크기로 복수개의 비디오 스트림을 모은 후, 상기 복수개의 비디오 스트림 중 특정 비디오 스트림의 헤더에 대한 인증정보를 생성하는 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 헤더에 대한 인증정보가 삽입된 비디오 스트림을 전송하는 송신부를 더 포함하는 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 장치.
  6. 소스 디바이스로부터 전송된 암호화된 프레임, 헤더 및 헤더의 인증정보를 수신하는 수신부;
    상기 수신된 헤더의 인증정보를 이용하여 상기 수신된 헤더의 무결성 여부를 체크하는 인증정보 처리부; 및
    상기 체크 결과 헤더의 무결성이 인정되면 상기 헤더에 포함된 정보를 기초로 암호화된 프레임을 트랜스코딩 하는 트랜스코딩 수행부를 포함하는 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 헤더에 대한 인증정보는 전자 서명(Digital Signature) 및 메시지 인증 코드(MAC) 중 어느 하나인 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 장치.
  8. 트랜스코더로부터 전송된 트랜스코딩된 프레임, 헤더 및 헤더의 인증정보를 수신하는 수신부;
    상기 수신된 헤더의 인증정보를 이용하여 상기 수신된 헤더의 무결성 여부를 체크하는 인증정보 처리부;
    상기 헤더의 무결성이 검증되면 상기 헤더에 포함된 해쉬 값을 기초로 상기 전송된 프레임의 변조 여부를 검사하는 해쉬 처리부; 및
    상기 검사 결과 프레임이 변조 되지 않은 경우, 상기 수신된 프레임을 디코딩하는 디코딩부를 포함하는 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 헤더에 대한 인증정보는 전자 서명(Digital Signature) 및 메시지 인증 코드(MAC) 중 어느 하나인 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 장치.
  10. 기초 프레임 및 향상 프레임을 인코딩 및 암호화 하는 단계;
    상기 암호화된 기초 프레임 및 향상 프레임에 대한 해쉬 값, 이전 비디오 스트림 및 다음 비디오 스트림의 헤더에 포함된 해쉬 값을 계산하는 단계;
    상기 인코딩된 기초 프레임과 향상 프레임의 정보, 상기 암호화된 프레임에 대한 해쉬 값, 상기 이전 비디오 스트림 및 상기 다음 비디오 스트림의 해쉬 값을 헤더에 포함시켜 단계; 및
    상기 프레임 정보 및 상기 해쉬 값이 포함된 헤더에 대한 인증정보를 생성하는 단계를 포함하는 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 헤더에 대한 인증정보는 전자 서명(Digital Signature) 및 메시지 인증 코드(MAC) 중 어느 하나인 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 프레임은 스케일러블 코딩 기법을 이용하여 인코딩되는 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 헤더에 대한 인증정보를 생성하는 단계는,
    소정 버퍼 크기로 복수개의 비디오 스트림을 모은 후, 상기 복수개의 비디오 스트림 중 특정 비디오 스트림의 헤더에 대한 인증정보를 생성하는 단계를 더 포함하는 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 방법.
  14. 소스 디바이스로부터 전송된 암호화된 프레임, 헤더 및 헤더의 인증정보를 수신하는 단계;
    상기 수신된 헤더의 인증정보를 이용하여 상기 수신된 헤더의 무결성 여부를 체크하는 단계; 및
    상기 체크 결과 헤더의 무결성이 인정되면 상기 헤더에 포함된 정보를 기초로 암호화된 프레임을 트랜스코딩 하는 단계를 포함하는 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 헤더에 대한 인증정보는 전자 서명(Digital Signature) 및 메시지 인증 코드(MAC) 중 어느 하나인 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 방법.
  16. 트랜스코더로부터 전송된 트랜스코딩된 프레임, 헤더 및 헤더의 인증정보를 수신하는 단계;
    상기 수신된 헤더의 인증정보를 이용하여 상기 수신된 헤더의 무결성 여부를 체크하는 단계;
    상기 체크 결과 헤더의 무결성이 검증되면 상기 헤더에 포함된 해쉬 값을 기초로 상기 전송된 프레임의 변조 여부를 검사하는 단계; 및
    상기 검사 결과 프레임이 변조 되지 않은 경우, 상기 수신된 프레임을 디코딩하는 단계를 포함하는 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 헤더에 대한 인증정보는 전자 서명(Digital Signature) 및 메시지 인증 코드(MAC) 중 어느 하나인 무결성을 보장하는 비디오 스트림을 제공하는 방법.
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