PT2021984E

PT2021984E - Dispositivo de segurança destinado a ser ligado a uma unidade de tratamento de um sinal áudio/vídeo e procedimento que utiliza esse dispositivo

Info

Publication number: PT2021984E
Application number: PT07729702T
Authority: PT
Inventors: Karl Osen; Nicolas Fischer
Original assignee: Nagravision Sa
Priority date: 2006-06-01
Filing date: 2007-05-31
Publication date: 2010-10-29
Also published as: DE602007008554D1; EP2021984B1; TWI430181B; KR20090014365A; PL2021984T3; EP2021984A1; WO2007138091A1; TW200813853A; US20080031449A1; CN101454789A; US8037339B2; KR101342828B1; ES2350057T3; EP1862947A1; CN101454789B; ATE478398T1

Description

DESCRIÇÃO

DISPOSITIVO DE SEGURANÇA DESTINADO A SER LIGADO A UMA UNIDADE DE TRATAMENTO DE UM SINAL ÁUDIO/VÍDEO E PROCEDIMENTO QUE UTILIZA ESSE DISPOSITIVO

DOMÍNIO TÉCNICO A presente invenção diz respeito ao domínio do acesso a dados de acesso condicionado, em particular do tipo áudio/vídeo, destinado nomeadamente à televisão por assinatura. Diz respeito, mais particularmente, a um dispositivo de segurança destinado a ser ligado a uma unidade de tratamento dum sinal áudio/vídeo, este dispositivo compreendendo meios para decifrar um fluxo áudio/vídeo, uma interface de tipo ISO 7816 e uma interface de tipo USB. A presente invenção refere-se também a um procedimento de tratamento de um sinal áudio/vídeo por intermédio dum dispositivo que compreende meios para decifrar um fluxo áudio/vídeo, uma interface de tipo ISO 7816 e uma interface de tipo USB.

TÉCNICA ANTERIOR

De forma bem conhecida, para poder aceder a dados cifrados e visionar um programa de televisão pago, como um filme, um acontecimento desportivo, nomeadamente um jogo, são difundidos vários fluxos com destino a um conjunto de unidades multimédia formadas por um descodificador e um módulo de segurança. Estes fluxos são nomeadamente, por um lado, o ficheiro do programa sob a forma dum fluxo de dados cifrados e, por outro lado, um fluxo de mensagens de controlo ECM, permitindo a descodificação do fluxo de dados. 0 conteúdo do fluxo de dados é cifrado por 1 "palavras de controlo" (Control words = CW) , renovadas regularmente. 0 segundo fluxo é designado fluxo ECM (Entitlement Control Message) e pode ser formado nomeadamente de dois modos diferentes. Segundo um primeiro modo, as palavras de controlo são cifradas por uma chave, designada chave de transmissão TK, que é geralmente especifica para o sistema de transmissão entre o centro de gestão e um módulo de segurança associado ao receptor/descodificador. A palavra de controlo CW é obtida decifrando as mensagens de controlo ECM através da chave de transmissão TK.

De acordo com um segundo modo, o fluxo ECM não contém directamente as palavras de controlo cifradas, mas contém informações que permitem determinar as palavras de controlo. Esta determinação das palavras de controlo pode fazer-se através de diferentes operações, em particular por descodificação, esta descodificação podendo conduzir directamente à palavra de controlo, mas podendo igualmente produzir um dado que contém a palavra de controlo que ainda terá de ser extraída daquele. Em particular, o dado pode conter a palavra de controlo bem como um valor associado ao conteúdo a difundir e, nomeadamente, as condições de acesso a este conteúdo. Uma outra operação que permite a determinação da palavra de controlo pode utilizar, por exemplo, uma função de Hash de sentido único destas informações.

Na maioria dos sistemas actuais, o fluxo de dados é recebido sob a forma cifrada pelo descodificador. Este recebe igualmente o fluxo de mensagens de controlo ECM. Depois transmite estas mensagens ECM ao módulo de segurança que as descodifica de forma a extrair delas as palavras de controlo cw. Estas palavras de controlo são transmitidas ao descodificador, por exemplo de forma cifrada por uma chave comum ao módulo de segurança e ao 2 descodificador. O descodificador contém um módulo de decifragem (Descrambler) encarregue da descodificação do fluxo de dados por intermédio de palavras de controlo. Aquando da descodificação duma mensagem de controlo ECM, é também verificada, no módulo de segurança, a existência do direito de aceder ao conteúdo em questão. Este direito pode ser gerido através de mensagens de autorização EMM (Entitlement Management Message) que transferem esse direito para o módulo de segurança. A chave de cifragem das mensagens de controlo é ela própria transmitida em mensagens de autorização EMM, de forma a permitir o acesso às palavras de controlo. Actualmente, uma grande parte dos módulos de segurança utilizados nos sistemas de acesso aos dados de acesso condicionado e, em particular, nos sistemas ligados à televisão paga são cartões inteligentes. Geralmente, os cartões inteligentes utilizados respeitam a norma ISO 7816. De forma conhecida, os cartões em conformidade com esta norma compreendem oito contactos acessíveis a partir do exterior através de elementos que formam uma junção eléctrica com os contactos do cartão quando este é introduzido num leitor. Seis dos oito contactos têm uma função bem definida na norma ISO 7816 acima referida. Em particular, um contacto Vcc está encarregue de assegurar a alimentação eléctrica do chip do cartão, um contacto GND assegura a ligação à terra desse chip, um contacto RST permite a reinicialização, um contacto Vpp assegura a alimentação do chip em tensão de programação, um contacto CLK permite a entrada dum sinal de relógio e um contacto 1/0 permite a entrada/saída dos dados.

Estes cartões são particularmente adaptados para um sistema de televisão paga uma vez que garantem a segurança necessária para esse género de aplicação. Têm, contudo, um inconveniente. Não permitem grandes 3 velocidades de tratamento de dados. Assim, quando esses cartões são utilizados para decifrar mensagens de controlo ECM com o objectivo de extrair as palavras de controlo, a sua capacidade de tratamento é suficiente. Pelo contrário, estes cartões não têm capacidade para decifrar fluxos maiores, como fluxos de dados.

Existem actualmente cartões susceptiveis de suportar dois modos de funcionamento diferentes, em particular um modo que respeita a norma ISO 7816 e outro modo que utiliza o protocolo USB. Este protocolo USB permite débitos suficientemente rápidos para poder ser aplicado à descodificação de dados no momento.

Nos cartões inteligentes em conformidade com a norma ISO 7816, dois dos oito contactos existentes não são reservados para uma função especifica, mas podem ser utilizados de acordo com as necessidades da aplicação. Segundo a norma USB, os dados são transmitidos por dois fios, D+ e D-, estando previstos mais dois fios para assegurar a alimentação eléctrica. Alguns cartões inteligentes existentes utilizam, assim, os dois contactos livres dum cartão ISO 7816 para assegurar a transferência de dados segundo a norma USB.

Para uma aplicação convencional, nos cartões inteligentes ISO 7816, a frequência de relógio utilizada é geralmente inferior a 5 MHz. O sinal de relógio é gerado num dispositivo exterior, depois é transmitido para o cartão pelo contacto CLK do chip.

Num sistema que utilize o protocolo USB para o tratamento de fluxo áudio/video, a frequência de relógio deve ser não apenas muito precisa, mas também relativamente elevada. Geralmente, a frequência de relógio no modo USB é de 30 MHz e as frequências de transferência de dados são de 1,5 Mb/s (low speed) ou de 12 Mb/s (full speed) segundo a norma USB 1, e de 480 Mb/s (high speed) segundo 4 a norma USB 2.0. Uma frequência elevada e uma grande precisão impõem a presença dum oscilador, como um oscilador de quartzo, que está integrado no próprio módulo USB. Quando o módulo USB tem a forma dum cartão inteligente, devem ser respeitadas as limitações de volume. Isto torna o fabrico do cartão relativamente complexo e dispendioso.

Além disso, num sistema capaz de funcionar em modo ISO 7816 e em modo USB, é necessário gerar frequências muito diferentes da forma mais flexivel possivel. 0 documento EP 1 457 922 descreve um cartão inteligente que funciona em modo ISO 7816 e em modo USB, que é capaz de comutar automaticamente para o modo conveniente. Esta comutação automática faz-se pela detecção de tensão no contacto D+ ou D- do chip. Se estiver presente tensão num destes contactos, considera-se que o cartão inteligente funciona em modo USB. Se não estiver presente qualquer tensão num destes contactos, o cartão funciona em modo ISO 7816.

Este modo de detecção implica que primeiro é necessário gerar uma tensão ou suprimir a tensão nos contactos D+ e D- do modo USB para indicar ao cartão que há uma alteração do modo. Os dados requeridos só podem ser transmitidos quando a mudança de modo tiver sido tomada em consideração. Esta limitação implica que este modo de realização não é adequado para uma aplicação na qual o modo muda frequentemente, em particular no caso em que há mudanças frequentes do modo ISO 7816, para tratamento de mensagens de controlo ECM, para o modo USB, para tratamento do fluxo áudio/video. De acordo com uma modalidade particular desta invenção, a detecção do modo USB faz-se impondo um 1 lógico sobre o contacto CLK. Torna-se evidente que, neste caso, o contacto já não está disponível. 5 A presente invenção propõe resolver os problemas dos dispositivos da arte anterior através de um módulo de segurança capaz de tratar quer os dados segundo a norma ISO 7816, quer os dados segundo o protocolo USB. Este módulo de segurança tem, além disso, a capacidade de comutar automaticamente de um dos modos para o outro, de forma frequente e rápida.

Para além disso, este dispositivo evita as desvantagens ligadas à integração dum oscilador num cartão inteligente. É, assim, possível produzir um cartão relativamente barato, garantindo simultaneamente uma grande flexibilidade de utilização.

ESPECIFICAÇÃO DA INVENÇÃO O objectivo da invenção é alcançado através dum dispositivo tal como definido no preâmbulo e caracterizado por compreender um módulo de detecção de frequência de relógio ligado a uma entrada de relógio da interface 7816, este módulo de detecção compreendendo meios para discriminar a frequência de entrada segundo pelo menos duas gamas de frequência distintas, uma das ditas gamas de frequência activando a função USB. O objectivo da invenção é igualmente alcançado por um procedimento de tratamento de um sinal áudio/vídeo, tal como definido no preâmbulo e caracterizado por compreender as etapas seguintes: • envio dum sinal de relógio para uma entrada de relógio da interface ISO 7816 segundo uma frequência predefinida; • determinação de uma gama de frequência à qual pertence a dita frequência predefinida; 6 • determinação do modo de funcionamento do dispositivo de segurança segundo a gama de frequência do relógio determinada; • tratamento de dados segundo o modo de funcionamento determinado.

Este módulo de segurança não exige relógio interno, ao mesmo tempo que oferece a possibilidade de funcionar segundo modos diferentes. Além disso, a detecção do modo de funcionamento é realizada de forma automática, sem ser necessário impor um sinal ou utilizar um contacto especifico para assinalar uma mudança de modo.

DESCRIÇÃO SUMÁRIA DOS DESENHOS A presente invenção e as suas vantagens serão melhor compreendidas recorrendo às figuras em anexo e à descrição detalhada de uma modalidade particular, em que: - a figura 1 representa esquematicamente o dispositivo de segurança segundo uma primeira modalidade da presente invenção; - as figuras 2 e 3 representam duas outras modalidades do dispositivo de segurança da invenção.

MODALIDADE DA INVENÇÃO

Relativamente às figuras 1 e 3, o dispositivo de segurança 10 de acordo com a presente invenção compreende essencialmente um chip 11 segundo a norma ISO 7816, um divisor de frequência 12 e um detector de frequência 13. O dispositivo coopera também com um gerador de sinais de relógio 14 que está colocado no exterior do dispositivo. Segundo uma modalidade concreta na qual o dispositivo da 7 invenção é utilizado no domínio da televisão por assinatura, o gerador de sinais de relógio está colocado num descodificador. Este descodificador compreende também um leitor de cartões inteligentes no qual o dispositivo da invenção é introduzido quando a unidade está em funcionamento. A norma ISO 7816 define nomeadamente que um chip de acordo com esta norma comporta oito contactos, numerados de 1 a 8 nas figuras. O contacto com a referência 1 (Vcc) está encarregue de assegurar a alimentação eléctrica do chip do cartão. O contacto 2 (GND) assegura a ligação à terra desse chip. O contacto 3 (RST) permite a reinicialização. O contacto 4 (Vpp) assegura a alimentação do chip em tensão de programação. O contacto 5 (CLK) permite a entrada dum sinal de relógio e o contacto 6 (I/O) permite a entrada/saída dos dados.

Segundo a modalidade da figura 1, o gerador de sinais de relógio 14 gera sinais com uma frequência suficientemente elevada para permitir o funcionamento no modo que requer a frequência mais elevada, ou seja, o modo USB. Esta frequência é geralmente de 30MHz segundo a norma USB. Os sinais para o modo USB são assim gerados no exterior do cartão, por meio do gerador, que não está sujeito a limitações de volume ou outras, depois estes sinais são transmitidos ao cartão na porta 5 (CLK) do chip. Utilizando um gerador exterior, é possível assegurar uma boa precisão do sinal, o que é indispensável para um funcionamento fiável no modo USB. O dispositivo de segurança de acordo com invenção comporta, como mencionado atrás, um divisor de frequência 12. Este destina-se, antes do mais, a dividir a frequência de forma a torná-la compatível com o modo que requer a frequência mais baixa, ou seja, o modo ISO 7816. Esta frequência está geralmente na ordem dos 3 a 5 MHz. 8

Como é sabido, o divisor de frequência pode ser produzido por meio dum contador, o que permite dividir a frequência de origem por qualquer valor inteiro ou por etapas sucessivas de divisores de frequência por 2, o que permite dividir a frequência inicial por potências de 2. O divisor de frequência pode igualmente ser concebido de forma a dividir a frequência gerada pelo gerador de sinais de forma a torná-la compatível com o modo USB caso seja demasiado elevada. A saída do divisor de frequência 12 está conectada ao contacto 5 (CLK) do chip de forma a fornecer ao chip o sinal de relógio necessário.

Conforme indicado na figura, é possível fornecer o sinal de relógio seja directamente ao chip, seja indirectamente, ou seja, após a passagem pelo divisor, em função da frequência gerada e da frequência necessária. É igualmente possível utilizar um divisor de frequência capaz de efectuar as diferentes divisões de acordo com as necessidades. De acordo com um exemplo concreto, a frequência gerada poderia ser dividida por 2 para permitir o funcionamento em modo USB e por 12 para permitir o funcionamento em modo ISO 7816. O módulo de segurança de acordo com a invenção comporta, além disso, um detector de frequência 13 disposto de modo a determinar a frequência de relógio utilizada ou, pelo menos, uma gama de frequência. A título de exemplo, o detector pode ser concebido não de modo a detectar a frequência absoluta, mas unicamente para detectar uma gama de frequência. Uma primeira gama de frequência poderia ser de 1 a 7 MHz correspondendo a uma frequência baixa assinalada LW, e uma segunda gama de frequência de 15 a 45 Mhz correspondendo a uma frequência alta assinalada HG. Idealmente, as duas gamas de frequência são separadas, de forma a não haver risco de confusão 9 possível entre elas. É evidente, segundo a modalidade concreta aqui descrita, que a gama de frequência alta implica um modo de funcionamento USB, enquanto a gama de funcionamento baixa implica um funcionamento segundo a norma ISO 7816. A figura 2 ilustra uma modalidade na qual o dispositivo de segurança da invenção comporta um multiplicador de frequência 15 em vez do divisor da figura 1. Neste caso, em vez de utilizar um gerador de sinais de relógio que fornece uma frequência compatível com o modo de funcionamento que requer a frequência mais elevada, o gerador fornece um sinal com a frequência mais baixa. Este sinal pode ser enviado directamente ao chip em caso de funcionamento segundo a norma ISO 7816 ou ser enviado ao multiplicador de frequência.

Este multiplica então a frequência por um valor que a torna compatível com o funcionamento em modo USB.

Nos exemplos mencionados no presente pedido de patente, é indicado que a frequência em modo USB é de 30 MHz. Segundo a frequência do gerador de relógio e as características do multiplicador, a frequência fornecida ao contacto CLK do chip pode ser diferente de 30 MHz. Esta frequência diferente poderá ser utilizada desde que o descodificador e o cartão inteligente utilizem ambos a mesma frequência. A figura 3 ilustra uma modalidade particular que é uma combinação das modalidades das figuras 1 e 2. 0 dispositivo de segurança compreende simultaneamente um divisor 12 e um multiplicador 15 de frequências.

Este dispositivo apresenta a vantagem de poder ser utilizado indiferentemente com um aparelho gerador duma frequência de relógio compatível com o modo USB ou com um aparelho gerador duma frequência de relógio compatível com o modo ISO 7816. No caso em que a frequência gerada 10 corresponde ao modo USB, o dispositivo da invenção utiliza o divisor de frequência para gerar a frequência de relógio compatível com o modo ISO 7816. No caso em que a frequência de relógio gerada corresponde ao modo ISO 7816, o dispositivo utiliza o multiplicador de frequência para gerar uma frequência elevada correspondente ao modo de utilização em conformidade com a norma USB. É igualmente possível conceber que os sinais gerados pelo gerador de sinais de relógio tenham uma frequência intermédia entre a frequência utilizada no modo ISO 7816 e a que corresponde ao modo USB, por exemplo 15 MHz. Neste caso, quando o dispositivo funciona em modo ISO 7816, os sinais do gerador de sinais de relógio são transmitidos ao divisor de frequência antes de serem enviados ao cartão. Pelo contrário, quando o dispositivo funciona em modo USB, os sinais do gerador são enviados ao multiplicador de frequência antes de serem enviados ao cartão.

Em qualquer dos casos, o sinal que entra no contacto 5 do chip é igualmente transmitido ao detector de frequência 13. Este pode então determinar automaticamente o modo de funcionamento requerido segundo a frequência absoluta ou uma gama de frequências. Nas modalidades das figuras 1 e 2, há uma frequência alta que corresponde ao modo USB e uma frequência baixa que corresponde ao modo ISO 7816. Tal como nos casos anteriores, as gamas de frequência são separadas de forma a não haver risco de confusão entre elas.

Quando o dispositivo de segurança já determinou em que modo de funcionamento deve trabalhar, efectua as operações necessárias de forma convencional. Quando a frequência de relógio muda, o modo de funcionamento também muda e o tratamento das informações é adaptado em conformidade. 11

No dispositivo de acordo com a invenção, não há uma gestão especifica do modo de funcionamento do chip. Só é necessário intervir na frequência do relógio para que este modo de funcionamento seja imediatamente adaptado. Isto apresenta a vantagem de que é possível mudar muito frequentemente de modo de funcionamento, o que é especialmente necessário numa aplicação como a da televisão paga, na qual a mudança entre o tratamento do fluxo de dados que requer um funcionamento em modo USB e o tratamento das mensagens de controlo que requer um funcionamento em modo ISO 7816 é frequente e deve ser rápida. A presente invenção foi descrita fazendo referência a uma modalidade na qual o dispositivo de segurança tem a forma dum cartão inteligente. Contudo, também é possível que este dispositivo tenha outra forma, como por exemplo a forma duma chave ou de outro objecto.

Segundo um caso particular, é possível conceber que um dos modos de funcionamento, por exemplo o modo USB, esteja inactivo por defeito e seja necessário enviar um comando particular para activar este modo. 12

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo de segurança destinado a ser ligado a uma unidade de tratamento dum sinal áudio/vídeo, este dispositivo compreendendo meios para decifrar um fluxo áudio/vídeo, uma interface de tipo ISO 7816 e uma interface de tipo USB, caracterizado por compreender um módulo de detecção de frequência de relógio ligado a uma entrada de relógio da interface 7816, este módulo de detecção compreendendo meios para discriminar a frequência de entrada segundo pelo menos duas gamas de frequência distintas, uma das ditas gamas de frequência activando a função USB.
2. Dispositivo de segurança de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o módulo de segurança compreender pelo menos um divisor de frequência para produzir uma frequência a partir duma frequência superior.
3. Dispositivo de segurança de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o módulo de segurança compreender pelo menos um multiplicador de frequência para produzir uma frequência a partir duma frequência inferior.
4. Procedimento de tratamento dum sinal áudio/vídeo por intermédio dum dispositivo que compreende meios para decifrar um fluxo áudio/vídeo, uma interface de tipo ISO 7816 e uma interface de tipo USB, este procedimento sendo caracterizado por compreender as etapas seguintes: • envio dum sinal de relógio para uma entrada de relógio da interface ISO 7816 segundo uma frequência predefinida; 1 • determinação de uma gama de frequência à qual pertence a dita frequência predefinida; • determinação do modo de funcionamento do dispositivo de segurança segundo a gama de frequência do relógio determinada; • tratamento de dados segundo o modo de funcionamento determinado.
5. Procedimento de tratamento dum sinal áudio/video de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o sinal de relógio ser enviado numa frequência dita alta e por o sinal com essa frequência ser transmitido à entrada de relógio por intermédio dum divisor de frequência quando o dispositivo de segurança funciona num modo que utiliza uma frequência baixa.
6. Procedimento de tratamento dum sinal áudio/video de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o sinal de relógio ser enviado numa frequência dita baixa e por o sinal com essa frequência ser transmitido à entrada de relógio por intermédio dum multiplicador de frequência quando o dispositivo de segurança funciona num modo que utiliza uma frequência alta.
7. Procedimento de tratamento dum sinal áudio/video de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o sinal de relógio ser enviado numa frequência intermédia e por o sinal com essa frequência ser transmitido à entrada de relógio por intermédio dum multiplicador de frequência quando o dispositivo de segurança funciona num modo que utiliza uma frequência dita alta e por este sinal ser transmitido à entrada de relógio por intermédio dum divisor 2 funciona de frequência quando o dispositivo de segurança num modo que utiliza uma frequência dita baixa. 3