TWI300663B - - Google Patents

Description

1300663 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種資料保護技術，更詳而言之，係 為一種應用於具有收費機制的數位廣播系統之資料保護方 法及對應之解密處理模組。 【先前技術】 廣播技術發展已近百年，從早期的調幅廣播（AM， Amplitude Modulation)，以及後續發展出來的調頻廣播 ♦ (FM，Frequency Modulati〇n)，主要用以提供人們聲音的 資訊，比如新聞報導、音樂播放、交通路況報導、生活資 汛、名人談話等廣播資料。收音機的價格普遍在一般人的 麟買能力範圍内，因此廣播技術以幾乎免費的方式，大大 豐富了人們的生活，並成為人們日常生活的一部分。 近戌年，隨著積體電路的集成化程度愈來愈高及其技 術的日益成熟，廣播技術亦由類比（AM/FM)技術演進成數 籲位（DAB ’ Digital Audio Broadcast)技術，其將廣播資料 以數位形式傳播，一方面，數位技術可使音頻訊號的音質 更k且無雜況，頻苋的增加亦使得廣播内容可以更豐富， 另方面，用戶付費的機制也得以實現，不僅可於廣播系 、、充中呆蒦曰慧財產權，亦能使該廣播資料的内容供應商得 到了定報酬，俾令其具有更充裕的資金以提供更好的廣播 資料，進而促進數位廣播系統的蓬勃發展。 口此’對須收費方能使用的廣播資料採取一定的保護 私訑貝屬必要，因此具有收費機制的數位廣播系統即需對 5 18851 1300663 廣播資料進行編碼，並應用密碼學理論對廣播資料進行加 密與解密程序，以實現廣播資料的安全（Data Security) 性與收費（Subscription)的實用性。 是故，將密碼學的加密與解密編碼技術應用於例如 PDA、DAB隨身聽、DAB收音機以及筆記型電腦等嵌入式系 統架構中，係可令DAB内容供應商執行一付費機制，以對接 收端的付費用戶進行授權，俾令用戶得以接收廣播資料。 一般而言，實現該機制具有如下三個步驟： I A.對廣播資料編碼，使資料須經解碼還原方能使用； B. 將廣播資料編碼後所需的解碼資訊進行加密與解 密； C. 授權訊息的編碼保護。 以歐洲制定的Eureka 147標準為例，該標準係目前 發展最成熟的DAB系統，該付費收訊的機制稱為條件式接 取（Condi tional Access System，CA)系統，而上述步驟 B $及步驟C係各別對應CA機制中的ECM (Entitlement Check Message，即步驟 B)以及 EMM (Entitlement Management Message，即步驟C)，以允許不同的DAB接收系統自行規 劃與設計。 我們可將眾多的編碼演算法大略分為兩類，分別是 Private-Key System 與 Public-Key System，其中具代表 性且廣受採用與驗證的各別是DES (Data Encryption Standard)與RSA編碼技術。 其中，上述步驟A的鑰匙（以下記做KA)，經過加密 6 18851 1300663 編碼後裝載於ECM，由於ECM是 解密運算資料，因此可利用具較佳渾笞以執订的加密與 Encrypt ion Standard)編碼演算技：二二 ES (Data 其編碼鑰匙可記做Κβ ;而 ' _订加在編碼’ 盼則採用m編碼㈣技;^C(對應之私鎗記做 φ ^心，、技術以對付費機制關鍵的授權訊 加密後的資訊裝载於麵。該EMM資料對 f早一付#的終端用戶並不需要經常發送，可適用於淨营 較複雜的m編碼技術（例如：512_心脱編碼）、。一 一般而言’dab⑽向終端用戶發送的訊息係包括有 經加密的廣播資料、ECM資料、_資料及其他資料。 相對來說，於dab系統之接收端則須進行與發送端所 作編碼處理之逆向的解碼處理。 #在接收端要解碼就必須要先行確認廣播服務的使用 =限’再從ECM資料中解出控制字KA，用控制字KA將加 ，編碼的廣播資料解碼出來並加以使用。另外，當用戶初 次付^開通服務，或後續付費延展服務時，接收端將收到 EMM資料並加以解碼，以獲取權限使用廣播服務。 然而，此種習知的資料保護技術所具有的缺點係顯而 易見的，主要在於利用DES編碼演算技術處理ECM資料時， 雖藉此可後得較佳的演算速度，惟因其編碼資訊是公開可 得的致使惡意人士以現今電腦演算速度，經過較短的時 了皮解’獲取该D E S的編碼錄匙（K B)，進而破解經由 加欲處理之廣播資料，並予以非法使用，造成對内容供應 商的餐濟損失及對智慧財產權的嚴重侵害，大大阻隔數位 7 18851 1300663 廣播服務的順利發展。 如何提供—種應用於具有收費機制 保4方法，以確保廣播資料的高安全性 =4 制的數位廣播系统可楹供赵相库战 早便/、有收費機 戶，防止其他非授權之惡意人==务予經授權=合法用 為目前亟待解決之問題。 &錢位廣播資料，實 【發明内容】 為=土述習知技術之缺點’本發明之主 組。 时王⑨之貝縣#法謂應之解密處理模 統正目的在於提供—種可確保數位廣播系 運之貝料保護方法及對應之解密處理模組。、 容供應：:=再—目的在於提供—種可維護廣播資料内 :發明㈣護方法及對應之解密處理模組。 目的在於提供一種可增強智彗 保護之資料保護方法及對應之解密處理模組。… 法，他目的’本發明即提供一種資料保護方 的數位廣播系W具有收費機制且包括有發送端及接收端 解密機：，:=機Γ料保護方法係包括有加密機制及 送之膚播資=包括：⑴利用第一鑰匙加密待發 加密該第二，θ成一加密廣播資料；（2)利用第二鑰匙 由該;—校驗訊息’其中’該第二錄匙係 山機制提供的複數個鑰匙中依一運算規則產生之， 並藉由該發送端發送該加密廣播資料及該校驗該解 18851 8 1300663 岔機制包括：驗證該接收端之使甩權限有效後，依據該第 二鑰匙執行解密程序以獲取該加密廣播資料的第一鑰匙； 並依據該第一鑰匙解密該加密廣播資料。 中於°玄七送令而奴包括利用第三錄匙加密該使用權 限以形成權限管理訊息。與此相對應地，於該接收端復 包括比對戎權限管理訊息之設備標識碼及該接收端之設備 標識碼，並於比對正確後，依據第三鑰匙執行解密程序， 以獲取該權限管理訊息之使用權限並依此更新該接收端原 ®有之使用權限。 该解密處理模組，係應用於該數位廣播系統之接收 端，用以將該加密資料進行解密程序，俾供合法授權之用 戶接收該廣播資料，該解密處理模組内部係包括有：用以 儲存使用權限、設備標識碼、複數個DES鑰匙、鑰匙 之儲存單元；以及用以驗證該儲存單元之使用權限是否有 效，於驗證得出該使用權限有效後，依據該DEs鑰匙執行 肇解飨程序以獲取該加密廣播資料的鑰匙，藉以對該加密廣 播貧料進行解密以供用戶使用該廣播資料之處理單元；以 及處理單元用以存取儲存單元之具有安全性之介面單元。 其中，該處理單元復包括比對該權限管理訊息之設備 標識碼及該解密處理模組之設備標識碼為授權用戶後，依 據該RSA鑰匙執行解密程序，以獲取該權限管理訊息之使 用權限並藉此更新該儲存單元之使用權限。 藉由本發明之資料保護方法及對應之解密處理模 組，係可增強廣播資料的安全性以防止其他非授權之惡意 18851 9 1300663 人士狻取該數位廣播資料，藉以確保數位廣播李常 營運及維護廣播資料内容供應商之利益，進而=慧; 產權遭受非法使用之機率。 【實施方式】 以下即藉由具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉 此技蟄之人士可由本說明書所揭示之内容輕易地瞭解本發 明之其他優點及功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實 施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不 同的觀點與應用，在不悖離本發明之㈣τ進行各種修飾 與變更。 次、，第1Α至1 β圖係為一流程圖，其係用以顯示本發明之 、貝料保護方法之運作程序，於以τ實施例中，本發明之資 =護方㈣應用於_具有㈣機制的數位廣播服務且設 兔迗端10及接收端12之數位廣播系統丨中。 首先，於發送端1 〇產生一加 ❿播貧料進行加密保護。 密機制以對待發送之廣 資料…驟S1 〇〇 利用第-鑰匙加密該待發送之廣播 為^形成-加密廣播資料，於本實施例中，該第—餘匙^ 秒鐘㈣該廣播資料的加密鑰匙，其係每隔幾 來勃〃、文 人，並於接收端須藉由相同鑰匙的控制下 =亍解密程序，因該廣播資料之加密方法係為mb業界 ^技術’故於^在作贅述，隨後並進至步驟si〇卜 ::驟sl〇1巾，利用第二瑜匙加密該第一鑰匙以形 mi' ’其中’該第二餘匙係由該加密機制提供的 18851 10 1300663 複數個錄匙中依一運算規則產生，於本實施例中，該第一 錄匙的加密係採用資料編碼標準（Data Encryption Standard ’ DES)技術，其中，該鑰匙的數目可依安全性的 要求而變化，該運算規則係為一具隨機特性之自行設計不 公開的哈希函數（Hash Function)(亦即為私密自訂 (Private)之哈希函數）一，用以從複數個鑰匙中隨機產生第 二鑰匙，與該哈希函數產生第二鑰匙所使用的鍵值一併置 ECM數位廣播系統1每隔一段時間（例如％秒）即發 达一包含有第二鑰匙的傳輸訊息ECM，藉此令惡意人士無 法擁有足夠的時間進行破解。 、於步驟S102巾，利用第三錄匙加密該使用權限以形 :-權限管理訊息，於本實施例中，該使用權限的加密係 =用m編碼系統執行，該第三鑰匙係為一公鑰，該權限 _ ^係包括有用戶名稱、位址、智慧卡號及其帳單等 管Ϊ訊息’其用戶初次付㈣通或後續付費展期後即隨其 貝料同傳达’ &因該RSA演算較為複雜且所需時間較 故對於較單—付費制的用戶職需 對系統效能造成不良影響，隨後並進至步驟s=3。避免 於步驟SH)3中，發送端12即利用 加密廣播資料、校驗訊息及權限管理訊自…:將：括有 理後發送出去。 吕理況息之發达訊息經處 猎發送端1 0之加密機制，利用第一 & θ ^ 鼽另鲎-从η 〜《乐繪攻、第二鑰 —’迷各別對廣播資料、篦一炉％芬 加宓，W担#、、十昂鑰咗及使用權限進行 力山 乂&供祓數個預先產生之鈐曰匕徂使碎，、 座生之鑰廷供其隨機選並 18851 11 1300663 第二鑰匙，大幅增加廣播資料的安全性 授權之惡意人士獲取該數位廣播資料。 方止其他非 請參閱第1B圖，於接收端12 送端Η»發送之加㈣料㈣料絲;-、機制以對發 於步驟s120’驗證接收端12之使用 例如對於頻道定制的用戶而言，判斷其=否有效， 頻道之廣播資料；對於以時間定制的用戶而限使用該 是否在有效期限内，·以及對於㈣則㈣其 判斷其是否在有效的資料流量範圍内等等。、〜而:’係 使用權限確實有效，則進i+ 、、右驗證得到該 作，拒絕處理後續之步驟。 則…束該操 於步驟S121中’經驗證得出該 後，復依據該第二鑰匙執行解密程序以獲取=穷有效性欠 料的第-餘匙。於本實施例中，該處理操作係播—貝 個餘匙中選取盘之接收端12錯存之複數 至步驟二w來執行解密程序，隨後並進 於步驟S122中，依據解宓楚 播資料，因該廣播資料之解^方加密廣 術，故於此不再費述法係為業界所習知之技 於步驟S123中，若發送端1〇之發送訊 理訊息’則接收端12復可比對該權限管理訊息之設備 12之設備標識碼以驗證接收端】2是否為 數位廣播系統1之定制用自 於本貫施例中，接收端12 18851 12 1300663 =設備標識碼係於接收端12出廠時燒錄於記憶體之儲存 單元中，一般係固定不變且可標識接收端12。若比對吻 合’則進至步驟S124 ;反之，則結束該操作步驟。 於步驟S124中，依據第三錄匙執行解密程序，以獲 取該權限管理訊息之使用權限，並藉此更新接收端Μ之； 用權限後儲存於接收端12，於本實施例中，該第三錄匙係 為RSA編碼系統之私鑰，其亦係於接收端12出廠時燒錄於 其記憶體之儲存單元中以防正其他非授權之惡意人士竊 取’隨後並進至步驟S125。 靖s125中，接收端12即可合法使用該已解密之

练上所述，藉由本發明之資料保護方法及對應之 密處理模組’即可增強廣㈣料的安全性H 其他非授權之惡意人士獲取該數位廣㈣料，藉以確保數 位廣播系統的正常#運及維護内容供應商之權利，進而減 >、智慧財產權遭惡意人士不法竊取之機率。 第2圖係為本發明解密處理模組之架構方塊圖。本發 月之解密處理模組2係應用於一數位廣播系： 用以將經由加密處理之廣播資料進行解密轉，俾^ 2可正=❹廣播資料，解密處理模組2係包括有儲存單元 w面單兀22及處理單元24。解密處理模组2係可為 :數:立廣播接收功能之電子裝置，尤指各類可攜式電子 二如MP3播放器、隨身碟、行動電話、個人數位助理 筆e己型電腦等。其中，駭於說明之故，於以下實 18851 13 1300663 施例中僅顯示解密處理模組 使圖式更為簡單易懂，而非田特被有關之部分，以 二〇間早勿『重而非用以限制本創作。 该儲存單元20為-具有保密性的資料單元 存使用權限、設備標識碼、複數個餘匙 及軟體程式碼（包含盥發详 SA鑰疋^以 m自，— 同之不公開的希哈函數）等 加早7"20射為隨機存取記憶體（讀）、 加上快閃圮憶體（FlashR〇M)。 頻道、使用_ ^ — 使用核限係規定有使用 接用日士^ 流量等訊息，其可於用戶每次 使科或依用戶需求適時更新並儲存於該儲存單元20 亥軟體程式碼係用以载入後啟動該解碼程式。該設備 &識碼係讀密處關組2线時賴於該儲存單元2〇 中’ ^標識該解密處理模組2'該卿餘匙之數目係為複 、Ί、數位廣播系統j之發送端1〇的廳餘匙相對應，藉 以對該校驗訊息進行解密程序。肖脱鑰起係為rsa編瑪 系’先之穿输以於RSA解密程序中獲取一使用權限，其亦 係於》亥解在處理模組2出廠時燒錄於該儲存單元別中，以 防止遭受其他非授權之惡意人士所竊取。 處理單το 24係透過該介面單元22(pr][vate Inter face)以存取該儲存單元2〇之使用權限，並加以驗證 疋否有效，惟有判斷出該使用權限確實有效後，方依據該 ECM内衣載之資料’以希哈函數算得正確之第二錄匙（即 DES鑰匙）執行解密程序，以獲取該加密廣播資料的第一鑰 匙’藉此解密該加密廣播資料以使用該廣播資料，其中， 該DES输匙係與發送端10加密之DES鑰匙相同。該處理單 14 18851 1300663 元24復包括比對該權限管 處理模組2之設備_碼，並 據該RSA鑰匙執行解穷ρ床 ’依 …獲取該權限管理訊息之使 用振限’並错此更新該儲存單元之使用權限。 $由該解密處理模組2可#現由該發送端 =廣^料進行逆向之解密處理，以保證合法的定制用 戶使用廣播資料的權益。 3 @係為本發明解密處理模組2的第—實施例之應 用架構示意圖。於第—實施例中係將解密處理模組2直接 整合組設於-接收裝置3〇中，如圖所示’於第一實施例中 的解密處理模組2係至少包括有儲存單元20、不公開 (Private)的介面單元22及處理單元24。 該儲存單元2(M系可為—纖或封閉模組，用以儲存 解密處理模組2之設備標識碼，複數個DES解密鑰匙，rsa 私錄’使用權限以及軟體程式碼。 •抑該處理單元24透過該不公開的介面單元22存取該儲 存單元20,驗證確認用戶為合法授權後，調用該儲存單元 20内的軟體程式碼並執行，復與接收裝置3〇建立連結， 以對所接收的加密廣播資料進行解密處理。 第4圖則為本發明解密處理模組2的第二實施例之應 用罙構示思圖。第一貫施例則係將解密處理模組2整合於 一智慧卡（Smart Card，本例採用 Secure Digital card) 40中，该智慧卡40即為該儲存單元2〇，而該介面單元22 則依據公開的，，Content Protection for Recordable Media 18851 15 1300663

Specification ， SD Memory Card Book _ Common Part” ， 以及”SD Memory Card Specification — Part 3 Security Specification”定義的標準存取流程，得以保障該智慧卡 40内的資料不被惡意使用者取得。如圖所示，於第二實施 例中的解密處理模組2係至少包括有儲存單元2〇(即該智 慧卡40)、公開的介面單元22及處理單元。 其中，該智慧卡40係用以儲存該解密處理模組2之 設備標識碼，複數個DES解密鑰匙，rsa私鑰，使用權限 以及軟體程式碼。 该處理單元24啟動’以調用該儲存單元2〇(即該智灣 卡40)内的軟體程式碼並執行，並驗證確認用戶為合法授 榷後，以對所接收的加密廣播資料進行解密處理。並中， 该解密處理模組2必須與業界標準記憶體互動，以載入盆 式碼，進行基礎之系統#始化動作，並驅動該介面單 第二實施例的機卡分離方式係可大幅增加該解宓處 主體僅與該智慧卡4。相關聯亚可令收費機制的 加密的廣播資料，故用户既電m裝置上接收 型電腦上接收廣播資料，只需搭二;上4。=於筆記 軟體程式’其硬體裝置具有數位廣播解;卡=之特定 販售特定之接收硬體穿f， 凋接收P可，無需 衣置大幅增加使用上的彈性，亦可 16 18851 1300663 令廣播資料内容供應商擴展並迅速累積用戶數量及因銷隹 智慧卡所帶來的利益收入。 職是，本發明之資料保護方法及對應之解密處理模 組，係可增強廣播資料的安全性，藉以防止其他非經授權 之惡意人士獲取該數位廣播資料，以確保數位廣播系統的 正常營運及維護内容供應商之利益，進而增加智慧財 保護機制。 上述實施例僅為例示性說明本發明之原理及苴功 效’而非用於限制本發明，㈣，本發明事實上^可作其 他改變，例如匯流排控制裝置並不只限於南橋晶片中，^ 亦可形成於北橋晶片中。因此’任何熟習此項技藝之人: =在不違背本發明之精神及範訂，對上述實施例進行 此本發明之權利保護範圍，應如後述之申請_ 【圖式簡單說明】 I 第1A及1B圖係用以顯示本發 行流程圖； μ月之貝枓保護方法之運 圖；第2圖係用以顯示本發明之解密處理模組之結構方塊 ^ 3圖係用以顯示本發明之解密處 例的應用結構示意圖；以及 、、、之弟只轭 第4圖係用以顯示本發明之解宓 μ 一一 例的應用結構示意圖。 ⑴ 极組之弟二實施 【主要元件符號說明】 18851 17 1300663 1 數位廣播系統 10 發送端 12 接收端 2 解密處理模組 20 儲存單元 22 介面單元 24 處理單元 30 接收裝置 • 40 智慧卡 S100〜S103, S120〜S125

Claims (1)

1300663 ?7年6月/?日修正q 第94138055號專利申請案 ，十、申請專利範圍：一~ (97^Mt1a) ,1. 一種資料保護方法，係應用於具有收費機制且包括有 發送端及接收端的數位廣播系統中，該資料保護方法 係包括： 由該發送端產生一加密機制，該加密機制包括： 利用第一鑰匙對待發送之廣播資料進行加密以形 成一加密廣播資料；以及 利用第二鑰匙加密該第一鑰匙以形成一校驗訊 I息，其中，該第二鑰匙係由該加密機制提供的複數個 鑰匙中依一運算規則所產生，並藉由發送端送出該加 密廣播資料及校驗訊息； 由該接收端接收上述訊息並產生一解密機制，該解 密機制係包括： 驗證該接收端之使用權限有效後，依據該第二鑰匙 執行解密程序，以獲取該加密廣播資料的第一鑰匙； I 以及 依據第一鑰匙解密該加密廣播資料。 2·如申請專利範圍第丨項之資料保護方法，其中，該發 送玄而復包括有利用第三錄匙加密該使用權限以形成一 權限管理訊息。 3·如申請專利範圍第2項之資料保護方法，其中，令該 接收端比對該權限管理訊息所含之設備標識碼及該接 收端之設備標識碼，並於比對正確後，依據第三鑰匙 執行解密程序以獲取該權限管理訊息之使用權限並藉 19 18851(修正版） !300663 第94138055號專利申請案 此更新該接收端之原有使用權限。 4·如申請專利範圍第2項之資料保護方法，其中，該權 限官理訊息復包括接收端的設備標識碼（丨D )。 5·如申請專利範圍第1項之資料保護方法，其中，該運 异規則係為一私密自訂的（private)哈希函數（Hash Function) 〇 6·如申請專利範圍第1項之資料保護方法，其中，該第 —餘咕係為資料編碼標準（Data Encryption ► Standard，DES)之錄匙。 7·如申請專利範圍第2項之資料保護方法，其中，該第 三鑰匙係為RSA系統之输匙。 8· —種解密處理模組，係應用於一數位廣播系統之接收 端，其係整合於一智慧卡中，俾令與該智慧卡搭接之 接收I置可對上述第1項所揭示之加密廣播實料進行 解密程序，該解密處理模組包括·· > 儲存單兀，用以儲存使用權限、設備標識碼、複數 個DES錄成、RSA錄匙；以及 處理單元，用以於驗證得出該使用權限有效後，依 據各該DES鑰匙執行解密程序以獲取該加密廣播資料 的鑰匙，藉此對該加密廣播資料進行解密程序。 9·如申請專利範圍第8項之解密處理模組，其中，該儲 存單元復包括一軟體程式，用以供該處理單元載入並 執行其解密程序。 10·如申請專利範圍第8項之解密處理模組，其中，該儲 18851(修正版） 20 1300663 第94138055號專利申請案 存單元係為隨機存取記憶體（RAM )、快閃記憶體（J? 1 ash ROM)。 11·如申請專利範圍第8項之解密處理模組，其中，該發 送端復包括有利用第三鑰匙加密該使用權限以形成一 權限管理訊息，且該處理單元復包括比對該權限管理 訊息之設備標識碼及該解密處理模組之設備標識碼並 確定其為定制用戶後，依據該RSA鑰匙執行解密程序， 以獲取該權限管理訊息之使用權限，並藉此更新該儲 存單元之使用權限。

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