KR100953159B1

KR100953159B1 - 암호화된 데이터 전송방법 및 재생방법

Info

Publication number: KR100953159B1
Application number: KR1020030047561A
Authority: KR
Inventors: 한희철
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-07-12
Filing date: 2003-07-12
Publication date: 2010-04-20
Also published as: KR20050007924A

Abstract

본 발명은 암호화된 데이터 스트림 전송방법 및 재생방법에 관한 것이다.

본 발명에 의한 암호화된 데이터 스트림 전송방법은 소정의 키 생성 알고리즘을 선택하여 복수의 키를 생성하는 단계와, 데이터 스트림을 복수의 조각으로 나누는 단계와, 상기 생성된 복수의 키 중에서 서로 다른 키를 이용하여 상기 복수의 조각을 각각 암호화하는 단계, 및 상기 암호화된 조각들을 포함하는 데이터 스트림을 상기 키 생성 알고리즘 및 암호화 방법을 갖는 장치에 전송하는 단계를 포함한다.

본 발명에 의한 암호화된 데이터 재생방법은 특정한 키 생성 알고리즘을 결정하는 단계와, 상기 키 생성 알고리즘을 이용하여 복수의 키를 생성하는 단계와, 상기 알고리즘으로 생성한 데이터 스트림을 데이터 스트림 소스로부터 전송받는 단계, 및 상기 생성된 복수의 키를 이용하여, 상기 전송받은 데이터 스트림을 복호화하는 단계를 포함한다.

본 발명에 의하면 여러 개의 키를 이용하여 하나의 콘텐츠를 암호화함으로써 하나의 키를 이용하여 콘텐츠를 암호화한 경우보다 보안이 강화될 수 있다. 또한 키가 네트워크 상에서 돌아다니지 않게 되므로 보다 안전한 콘텐츠 보호가 가능하다.

암호화, 복수의 키, key, 키 생성 알고리즘

Description

암호화된 데이터 전송방법 및 재생방법{METHOD FOR TRANSFERRING AND PLAYING ENCRYPTED DATA}

도 1은 MPEG2 TS 형식의 데이터 스트림을 암호화하여 전송하는 과정을 보여주는 도면이다.

도 2는 복수의 키를 이용하여 암호화된 TS 스트림을 보여주는 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 암호화된 데이터 전송과 재생과정을 보여주는 도면이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 MPEG2 TS 형식의 콘텐츠 스트림을 암호화한 전송 및 재생과정을 보여주는 도면이다.

본 발명은 암호화된 데이터 스트림 전송방법 및 재생방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 암호화된 데이터 스트림 전송방법 및 재생방법에 관한 것이다.

디지털 신호처리, 통신, 반도체, 컴퓨터, 인터넷 등의 기술이 발전함에 따라 정보화가 급격히 진행되고 있다. 사람들은 집안에서 HDTV를 통해 고화질의 선명한 영상과 하이파이 입체 음향의 영화를 감상할 수 있게 되었다. 이러한 고화질의 영상 등은 많은 정보량을 필요로 한다. 따라서 압축기술은 필수적으로 되었으며, 영상이나 음향을 포함한 멀티미디어 데이터를 압축하는 방식으로는 MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 등이 주로 이용되고 있다.

멀티미디어 데이터의 압축기술이 발달함에 따라 케이블이나 위성파 또는 공중파를 이용한 디지털 방송이 가능하게 되었다. 디지털TV는 영상 및 음성 데이터를 변조하거나 복조하는 과정이 모두 디지털 방식으로 진행되므로 잡음에 강하다. 따라서 방송국에서는 적은 송신전력으로도 방송서비스를 할 수 있는 장점이 있다. 또한 MPEG2와 같은 압축기술을 채택하였으므로 하나의 대역폭에 여러 개의 프로그램을 전송할 수 있다. 그러나 디지털 방송은 무단복제에 따른 저작권 침해의 문제가 있다. 디지털 신호는 아무리 복제해도 화질이나 음질이 열화되지 않아 저작권의 침해가 용이하다. 멀티미디어 데이터에 대한 저작권 침해를 방지하기 위하여 자주 사용되는 방법은 데이터를 암호화하는 방법이다.

도 1은 MPEG2 TS(Transports Stream) 방식의 데이터 스트림을 암호화하여 전송하는 과정을 보여주는 도면이다.

먼저 콘텐츠 제공자는 하나의 키를 이용하여 TS 스트림을 암호화한다. 그리고 사용자에게 키를 분배한다. 분배하는 방식은 온라인 상의 분배일 수도 있고, 키를 기록한 스마트 카드를 판매 또는 대여하는 방식으로 분배할 수 있다. 콘텐츠 제공자는 재생장치의 요청에 따라 혹은 콘텐츠 제공 스케줄에 따라 암호화된 TS 스트림을 재생장치에게 전송한다. 전송하는 방식은 케이블이나 인터넷 등의 유선망일 수도 있고 공중파나 위성방송의 형식이 될 수도 있다. 암호화된 TS 스트림을 전송받 은 재생장치는 키를 이용하여 TS 스트림을 복호화하고 콘텐츠를 재생한다.

그러나 이러한 방식에서는 하나의 키를 이용하여 콘텐츠 전체를 암호화하게 되는데 이러한 방식에서 키가 유출되었을 때 콘텐츠 전체의 암호화가 무용지물이 될 수 있는 위험이 있다. 따라서 이에 대한 보완책이 필요하다.

도 2는 이러한 복수의 키를 이용하여 암호화된 TS 스트림을 보여주는 도면이다.

TS 스트림은 도시된 바와 같이 키1에서 키n까지 복수의 키로 암호화된다. 키1을 가지고 데이터1을 암호화하고 키2를 가지고 데이터2를 암호화한다. 마찬가지 방식으로 키n을 가지고 데이터n을 암호화한다. 콘텐츠 제공자는 TS 스트림을 재생장치에 전송할 때 암호화된 데이터와 데이터를 암호화할 때 사용한 키를 함께 보낸다. 즉, 데이터1 내지 데이터n은 암호화된 데이터이고 TS 스트림을 전송할 때 키1 내지 키n을 데이터와 함께 전송한다. 키1 내지 키n을 전송할 때는 암호화하여 전송한다. 즉 데이터를 암호화할 때 사용한 키를 또 다른 키(이하, "마스터 키"라고 함)을 이용하여 암호화한다. 정리하면, 콘텐츠 제공자는 멀티미디어 데이터를 복수의 키로 암호화하고 또한 마스터키를 이용하여 복수의 키들을 암호화한다. 그리고 재생장치는 마스터 키를 콘텐츠 제공자로부터 전송받거나 마스터 카드 형태로 구입 또는 대여받는다. 콘텐츠 제공자는 데이터를 암호화하는데 사용한 키들을 마스터 키로 암호화하여 데이터와 함께 재생장치에 전송한다. 재생장치는 마스터 키를 이용하여 암호화된 키를 복호화하고 이를 이용하여 데이터를 복호화한다.

이러한 방법을 이용할 때 데이터와 함께 전송된 키들 중에 어느 한 키를 알더라도 해당 데이터 부분을 제외한 다른 부분의 데이터는 복호화할 수 없는 장점이 있다. 그러나 이러한 방법의 경우에도 불법적인 사용자의 고의적인 해킹 등에 의해 마스터 키가 유출된 경우에는 마찬가지로 모든 콘텐츠에 대한 암호화가 무용지물이 된다. 따라서 마스터 키를 이용하는 방식보다는 고의적인 해킹이나 유출이 좀 더 어려운 방법이 필요하다.

본 발명은 상술한 필요성에 의해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 암호화된 데이터 스트림 전송방법 및 재생방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 암호화된 데이터 스트림 전송방법은 소정의 키 생성 알고리즘을 선택하여 복수의 키를 생성하는 단계, 데이터 스트림을 복수의 조각으로 나누는 단계, 상기 생성된 복수의 키 중에서 서로 다른 키를 이용하여 상기 복수의 조각을 각각 암호화하는 단계, 및 상기 암호화된 조각들을 포함하는 데이터 스트림을 상기 키 생성 함수 및 암호화 방법을 갖는 장치에 전송하는 단계를 포함한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 암호화된 데이터 재생방법은 특정한 키 생성 알고리즘을 결정하는 단계와, 상기 키 생성 알고리즘을 이용하여 상기 복수의 키를 생성하는 단계와, 상기 알고리즘으로 생성한 복수의 키 중에서 서로 다른 키에 의해 각각 암호화된 복수의 조각을 포함하는 데이터 스트림을 데이터 스트림 소스로부터 전송받는 단계, 및 상기 생성된 복수의 키를 이용하여, 상기 전송받은 데이터 스트림을 복호화하는 단계를 포함한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

1. 먼저 콘텐츠 제공자는 키 생성 알고리즘을 선택한다. 키 생성 알고리즘은 콘텐츠 제공자가 미리 갖고 있는 알고리즘들 중에서 선택하는 것이 바람직하다.

2. 키 생성 알고리즘이 선택되면 선택된 키 생성 알고리즘을 가지고 복수의 키를 생성한다. 키 생성 알고리즘은 다양한 함수가 될 수도 있으나 다음과 같은 성질을 갖는 함수를 선택하는 것이 바람직하다. 즉, 동일한 입력에 의해서는 동일한 출력이 나와야 되고, 출력되는 값이 특정한 값에 모여있지 않고 공역에 골고루 퍼지는 함수가 바람직하다. 이러한 성질을 만족시키는 함수에 하나의 키를 입력했을 때 하나의 키가 출력되고, 출력된 키를 다시 입력했을 때 새로운 키가 다시 출력되므로 키 생성 알고리즘은 복수의 키를 생성할 수 있다.

3. 복수의 키가 생성되면 생성된 키들을 이용하여 콘텐츠 데이터를 암호화한다. 암호화 알고리즘은 암호화와 복호화에 사용되는 키가 동일한 암호화 알고리즘 즉, 대칭형 암호화 알고리즘을 사용하는 것이 바람직하다. 콘텐츠 데이터를 암호화할 때는 하나의 콘텐츠를 여러 개의 조각으로 나누어서 각 조각에 상기 생성된 키들 중의 한 키를 이용하여 암호화할 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 키 생성 알고리즘에 의하여 생성된 키들의 순서에 맞추어 콘텐츠 데이터를 암호화한다. 콘텐츠 데이터를 암호화할 때 일정한 크기의 조각을 기준으로 암호화할 경우에는 상기 생성된 키들을 이용하여 한조각 한조각 암호화하면 되나, 하나의 키로 암호화하는 조각의 크기가 다른 경우에는 하나의 키로 암호화한 조각을 구별할 수 있도록 암호화된 조각들 사이에는 위치 식별자를 삽입하는 것이 바람직하다.

4. 그리고 나면 콘텐츠 제공자가 암호화한 콘텐츠 데이터를 복호화할 수 있도록 키 생성 알고리즘을 재생장치에 분배한다. 키 생성 알고리즘은 키 생성 알고리즘을 선택한 이후부터 암호화된 데이터를 복호화하기 위하여 키를 생성해야 할 필요가 있을 때까지 중 어느 시점에서 분배해도 무방하다. 바람직한 실시예에 있어서 키 생성 알고리즘은 대칭형 암호화 알고리즘이므로 콘텐츠 제공자가 선택한 키 생성 알고리즘과 동일한 키 생성 알고리즘 및 초기 값을 재생장치에 분배한다. 분배 방법은 유선 또는 무선을 이용하여 전송하는 방식이 될 수 있으나, 키 생성 알고리즘 을 담고 있는 스마트 카드 등을 사용자가 구입 또는 대여하여 재생장치에 스마트 카드를 삽입하는 방법에 의할 수도 있다.

5. 키 생성 알고리즘을 분배받은 재생장치는 콘텐츠 제공자가 키를 생성한 것과 동일한 방법으로 키를 생성한다. 예를 들면, 초기 키를 가지고 키 생성 알고리즘을 이용하여 두 번째 키를 생성하고 두 번째 키를 가지고 세 번째 키를 생성하는 바와 같이 순차적으로 키를 생성할 수 있다.

6. 한편, 콘텐츠 제공자는 암호화된 데이터를 재생장치에 전송한다. 재생장치에 전송하는 방법은 인터넷이나 케이블 등의 유선망을 이용할 수 있으며, 공중파 또는 무선망이나 위성방송 등을 이용할 수 있다.

7. 암호화된 데이터를 전송받은 재생장치는 생성한 키들을 이용하여 데이터를 복호화한다. 복호화된 데이터는 재생장치에 의해 재생되거나 저장될 수 있다.

도 4에는 콘텐츠를 제공하는 콘텐츠 서버와 콘텐츠 서버로부터 전송받은 콘텐츠를 재생시키는 재생장치가 있다. 콘텐츠 서버와 재생장치는 동일한 키 생성 알고리즘 리스트를 갖고 있고 리스트에 있는 각각의 키 생성 알고리즘을 갖고 있다. 이러한 경우에는 콘텐츠 서버는 키 생성 알고리즘을 직접 전송할 필요없이 단지 키 생성 알고리즘의 인덱스만 재생장치에 전송하는 것으로 충분하다. 콘텐츠 서버는 인터넷 또는 케이블을 통해 외부로부터 콘텐츠를 공급받아 이를 재생장치에 제공하거나 자체로 보유한 콘텐츠를 재생장치에 제공한다.

1. 먼저 키 생성 알고리즘을 선택한다. 선택된 키 생성 알고리즘을 재생장치가 알 수 있도록 재생장치에 키 생성 알고리즘의 인덱스를 전송한다. 도시된 바와 같이 키 생성 알고리즘은 Mixed Congruential, ANSI9.17, FIPS186 등 여러 가지가 될 수 있다. 그러나 본 발명에서 사용할 수 있는 키 생성 알고리즘은 이에 한정되지 않는다. 또한 키 생성 알고리즘은 복수의 알고리즘이 아닌 특정한 하나의 알고리즘을 이용할 수도 있다.

인덱스가 "0"인 Mixed Congruential 알고리즘이 선택된 경우를 설명한다. Mixed Congruential 알고리즘은 현대의 컴퓨터가 난수를 발생시키기 위해 많이 사용하는 알고리즘으로서 수학식 1의 함수를 이용하여 키를 생성한다.

X _n+1 =(aX _n +c) mod m

n = 0, 1, 2, ...

Mixed Congruential 알고리즘은 초기값 X _o 와 a, c, 및 m 값에 따라 서로 다른 일련의 난수를 생성할 수 있다. 즉, 키 생성 알고리즘을 선택되면 콘텐츠 서버는 키 생성 알고리즘 인덱스가 "0"이라는 것과 X _o 와 a, c, 및 m 값을 재생장치에 전송한다. Mixed Congruential 알고리즘은 X _o, a, c, 또는 m 중의 어느 한 값이라도 변화하면 다른 일련의 함수들을 생성한다.

2. 동일한 키 생성 알고리즘을 공유한 콘텐츠 서버 및 재생장치는 동일한 일련의 키들을 생성한다.

3. 생성된 키들을 이용하여 콘텐츠 서버는 콘텐츠를 MPEG2 TS 형식의 데이터 스트림을 생성하는데, 생성된 데이터 스트림의 조각조각을 상기 생성된 키들을 이용하여 암호화한다. 바람직한 실시예에 있어서 하나의 조각은 하나의 키로 암호화하며 하나의 키로 암호화한 조각은 PCR(Program Clock Reference)을 기준으로 구별한다. 예를 들면 TS 스트림의 처음 조각은 처음 생성된 키 "AB23C"를 이용하여 암호화하는데 "AB23C"키로 암호화하는 위치는 PCR 값이 "567098"이 되는 지점이다. 다음 조각은 두 번째 키인 "A23BC"를 이용하여 암호화하며 두 번째 조각은 PCR 값이 "572275"되는 지점이다. 나머지 조각들도 마찬가지 방식으로 암호화한다. 처음 암호화한 조각은 인덱스 "0"으로서 인덱스 "0"의 키는 "AB23C" 이고 PCR은 "567098"이다. 마찬가지로 두 번째 이후에도 인덱스와 키 및 PCR 값을 알 수 있다.

4. 일단 데이터 스트림을 암호화하고 나면 각 키에 의하여 암호화하는 TS 스트림의 조각의 위치를 알 수 있도록 콘텐츠 서버는 재생장치에 인덱스와 그에 따르는 PCR 값을 전송한다.

5. 인덱스와 PCR 값을 전송받은 재생장치는 생성된 키를 이용하여 전체 리스트를 만든다.

6. 콘텐츠 서버는 재생장치에 인덱스 및 PCR 값을 전송한 후에 암호화된 TS 스트림을 재생장치에 전송한다.

7. 재생장치는 TS 스트림을 암호화한 키 값 및 TS 스트림의 암호화된 조각의 위치를 알 수 있는 PCR 값을 이용하여 TS 스트림을 복호화한다. 복호화된 TS 스트림은 재생장치에 의해 재생된다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 이상의 설명에서는 하나의 데이터 조각을 하나의 키로 암호화하는 것으로 설명하였으나, 2개의 키를 이용하여 하나의 데이터 조각을 암호화할 수 있다. 또한 키 생성 알고리즘은 하나의 초기 키에 의해 일련의 키가 유일하게 생성되는 되는 함수인 것으로 설명하였으나, 두 개 혹은 그 이상의 초기 키에 의해 일련의 키가 유일하게 생성되는 알고리즘을 선택할 수도 있다.

한편, 키 생성 알고리즘의 인덱스를 전송하는 방법으로 키 생성 알고리즘을 공유하는 것으로 설명하였으나 똑같은 알고리즘을 갖고 있는 콘텐츠 제공자와 재생장치 사이에서는 이러한 과정이 불필요할 수 있다.

그리고 도 4에 PCR 값을 이용하여 각 키로 암호화된 위치를 판별하였으나, 콘텐츠 조각의 크기가 일정한 경우에는 PCR 값과 같은 위치 식별자를 이용하지 않을 수도 있다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따르면, 여러 개의 키를 이용하여 하나의 콘텐츠를 암호화함으로써 하나의 키를 이용하여 콘텐츠를 암호화한 경우보다 보안이 강화될 수 있다. 또한 키가 네트워크 상에서 돌아다니지 않게 되므로 보다 안전한 콘텐츠 보호가 가능하다.

한편, 본 발명에 따르면 복수의 키를 사용하여 콘텐츠를 암호화할 때 각 조각의 크기가 동일하지 않은 경우에도 위치 식별자를 이용하여 각 키에 의해 암호화된 위치를 쉽게 찾을 수 있다.

Claims

소정의 키 생성 알고리즘을 선택하여 복수의 키를 생성하는 단계;

데이터 스트림을 복수의 조각으로 나누는 단계;

상기 생성된 복수의 키 중에서 서로 다른 키를 이용하여 상기 복수의 조각을 각각 암호화하는 단계; 및

상기 암호화된 조각들을 포함하는 데이터 스트림을 상기 키 생성 알고리즘 및 암호화 방법을 갖는 장치에 전송하는 단계를 포함하는, 암호화된 데이터 스트림 전송방법
제1항에 있어서,

상기 키 생성 알고리즘을 갖지 않는 장치로 상기 키 생성 알고리즘을 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 암호화된 데이터 스트림 전송방법
제1항에 있어서, 상기 키 생성 알고리즘은 어떤 값을 입력했을 때나 그 값에 대한 출력값은 동일한 알고리즘인 것을 특징으로 하는 암호화된 데이터 스트림 전송방법
제1항에 있어서,

상기 암호화하는 단계는,

상기 복수의 키가 생성된 순서에 맞추어 상기 복수의 조각을 순차적으로 암호화하는 것을 특징으로 하는 암호화된 데이터 스트림 전송방법
제4항에 있어서,

상기 각 조각에는 상기 각 조각이 상기 데이터 스트림 내에서 몇 번째에 위치한 조각인지를 나타내는 위치 식별자가 포함되어 있으며,

상기 위치 식별자는 순차적으로 형성되고,

상기 위치 식별자를 상기 장치에 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 암호화된 데이터 전송방법
특정한 키 생성 알고리즘을 결정하는 단계;

상기 키 생성 알고리즘을 이용하여 상기 복수의 키를 생성하는 단계;

상기 알고리즘으로 생성한 복수의 키 중에서 서로 다른 키에 의해 각각 암호화된 복수의 조각을 포함하는 데이터 스트림을 데이터 스트림 소스로부터 전송받는 단계; 및

상기 생성된 복수의 키를 이용하여, 상기 전송받은 데이터 스트림을 복호화하는 단계를 포함하는 암호화된 데이터 재생방법
제6항에 있어서, 상기 키 생성 알고리즘은 상기 데이터 스트림 소스로부터 전송받는 것을 특징으로 하는 암호화된 데이터 재생방법
제6항에 있어서, 상기 키 생성 알고리즘은 어떤 값을 입력했을 때나 그 값에 대한 출력값은 언제나 동일한 알고리즘인 것을 특징으로 하는 암호화된 데이터 재생방법
제6항에 있어서,

상기 전송받는 데이터 스트림은,

상기 데이터 스트림 소스가 상기 복수의 키가 생성된 순서에 맞추어 상기 복수의 조각을 순차적으로 암호화한 데이터 스트림인 것을 특징으로 하는 암호화된 데이터 재생방법
제9항에 있어서,

상기 전송받는 데이터 스트림의 각 조각에는 상기 각 조각이 상기 데이터 스트림 내에서 몇 번째에 위치한 조각인지를 나타내는 위치 식별자가 포함되어 있으며,

상기 위치 식별자는 순차적으로 형성되고,

상기 복호화하는 단계는,

상기 위치 식별자를 상기 데이터 스트림 소스로부터 전송받는 단계; 및

상기 알고리즘을 이용하여 생성한 키와 상기 전송받은 위치 식별자를 이용하여 상기 전송받은 데이터 스트림을 복호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는

암호화된 데이터 재생방법