TWI547134B - 解密引擎以及解密方法 - Google Patents

Description

解密引擎以及解密方法

本發明所揭露之實施例係相關於加/解密，尤指一種解密引擎以及相關解密方法。

在加密解密的系統，例如高頻寬數位內容保護(High-Bandwidth Digital Content Protection,HDCP)2.2中，接收端進行解密的流程可大致分為兩個步驟。第一個步驟是需要和傳送端之間完成認證流程，第二個步驟則是啟動先進加密標準計數器(Advanced Encryption Standard Counter,AES-CTR)引擎來計算出金鑰(key)，進而利用所計算出的金鑰來進行解密的流程。然而，在解密的過程中若是因為傳送端送出錯誤的控制訊號，或是接收端受到雜訊干擾而運算出錯誤的金鑰，就可能會造成同步失敗。一旦發生同步失敗，使用者便無法觀賞正常的影像，且要等到接收端正式地發現以及確認此一同步失敗的情況之後，接收端再向傳送端提出重新認證的請求(re-authentication request)，並且再經過一次冗長的認證流程才可以從錯誤的狀態中回復，嚴重地造成不良的使用者經驗。

因此，此領域亟需一種新穎的方法來解決上述問題。

根據本發明的實施例，揭露一解密引擎以及相關解密方法以解決上述問題。

依據本發明的第一實施例，提出一種解密引擎，包含有：一更新電路、一金鑰產生電路、一解密電路以及一偵測電路。其中該更新電路係基於一目前接收圖框係被加密的前提之下，產生對應該目前接收圖框的一第一更新資訊，以及基於該目前接收圖框係未被加密的前提之下，產生對應該目前接收圖框的一第二更新資訊。該金鑰產生電路係至少依據該第一更新資訊產生對應該目前接收圖框的一第一金鑰，以及至少依據該第二更新資訊產生對應該目前接收圖框的一第二金鑰。該解密電路係依據該第一金鑰以及該目前接收圖框，產生對應該目前接收圖框的一第一解密圖框，以及依據該第二金鑰以及該目前接收圖框，產生對應該目前接收圖框的一第二解密圖框。該偵測電路係至少依據該第一解密圖框以及該第二解密圖框來偵測該目前接收圖框是否被加密，並產生對應該目前接收圖框的一加密偵測結果。

依據本發明的第二實施例，提出一種解密方法，包含有：基於一目前接收圖框係被加密的前提之下，產生對應該目前接收圖框的一第一更新資訊，以及基於該目前接收圖框係未被加密的前提之下，產生對應該目前接收圖框的一第二更新資訊；至少依據該第一更新資訊產生對應該目前接收圖框的一第一金鑰，以及至少依據該第二更新資訊產生對應該目前接收圖框的一第二金鑰；依據該第一金鑰以及該目前接收圖框，產生對應該目前接收圖框的一第一解密圖框，以及依據該第二金鑰以及該目前接收圖框，產生對應該目前接收圖框的一第二解密圖框；以及至少依據該第一解密圖框以及該第二解密圖框來偵測該目前接收圖框是否被加密，並產生對應該目前接收圖框的一加密偵測結果。

本發明的精神係在於不利用傳送端發出的控制訊號來得知目前圖框為加密/非加密，而是即時地同時產生一加密金鑰與一非加密金鑰，並將該加密金鑰與該非加密金鑰分別用於解密輸入圖框，以產生兩個根據不同金鑰 所產生的圖框，之後再利用影像處理的方法來判斷對使用者來說何者應為正確的影像，以及何者為雜訊，進而反推出當前的圖框應為加密/非加密。並據以更新產生下一加密金鑰與下一非加密金鑰。這樣一來便不會受到傳送端發出的控制訊號有可能發生錯誤的影響。

200‧‧‧解密引擎

202‧‧‧第一更新單元

204‧‧‧第二更新單元

206‧‧‧第一先進加密標準計數器

208‧‧‧第二先進加密標準計數器

210‧‧‧第一解密單元

212‧‧‧第二解密單元

214‧‧‧偵測電路

216‧‧‧輸出電路

302~310‧‧‧步驟

第1圖為習知的先進加密標準計數器。

第2圖為本發明一解密引擎的示範性實施例的示意圖。

第3圖為本發明一解密方法的示範性實施例的流程圖。

因此，本發明之目的之一在於揭露一解密引擎及一解密方法，以解決先前技藝的問題。第1圖為習知的先進加密標準計數器(Advanced Encryption Standard Counter,AES-CTR)，一般來說，一接收端在和一傳送端經過認證流程之後，可以得到一第一常數Constant1以及一第二常數Constant2，其分別為兩個定值。而在開始傳輸資料(例如圖框或封包)之後，先進加密標準計數器便需要依據第一常數Constant1、第二常數Constant2、圖框數FrameNumber和資料數DataNumber來計算出金鑰Key。其中圖框數FrameNumber係用來表示已解密的圖框數；資料數DataNumber係用來表示已產生的金鑰數。正常情況下，傳送端會在傳送每一圖框的同時傳送相對應的一控制訊號，接收端則會據以針對圖框數FrameNumber和資料數DataNumber進行相對應的更新。不過，一旦該控制訊號發生錯誤，圖框數FrameNumber和資料數DataNumber的更新便會連帶的發生錯誤，因此造成第1圖的先進加密標準計數器計算出錯誤的金鑰Key。

本發明的精神係在於不利用傳送端發出的控制訊號來得知目前圖 框為加密/非加密，而是即時地同時產生一加密金鑰與一非加密金鑰，並將該加密金鑰與該非加密金鑰分別用於解密輸入圖框，以產生兩個根據不同金鑰所產生的圖框，之後再利用影像處理的方法來判斷對使用者來說何者應為正確的影像，以及何者為雜訊，進而反推出當前的圖框應為加密/非加密。並據以更新產生下一加密金鑰與下一非加密金鑰。這樣一來便不會受到傳送端發出的控制訊號有可能發生錯誤的影響。

第2圖為本發明一解密引擎的示範性實施例的示意圖。該解密引擎可以為適用於高頻寬數位內容保護(High-Bandwidth Digital Content Protection,HDCP)2.2標準的一先進加密標準引擎200，其包含有一第一更新單元202、一第二更新單元204、一第一先進加密標準計數器206、一第二先進加密標準計數器208、一第一解密單元210、一第二解密單元212、一偵測電路214以及一輸出電路216。請注意，本發明並不限定於高頻寬數位內容保護2.2標準，亦可以適用於其它加密/解密系統。舉例來說，先進加密標準引擎200可以是其它標準的解密引擎，而第一先進加密標準計數器206和第二先進加密標準計數器208亦可以是符合其它標準的金鑰產生器。先進加密標準引擎200係實作於一接收端，例如一高頻寬數位內容保護(High-Bandwidth Digital Content Protection,HDCP)2.2標準的接收端中，並且針對一傳送端所發出的資料進行解密的流程。該接收端在和該傳送端經過認證流程之後，便可以得到一第一常數Constant1以及一第二常數Constant2(在此實施例中為128位元)，其分別為兩個定值。而在開始傳輸資料(例如含有影像資料的圖框及/或含有控制資料的封包)之後，先進加密標準引擎200便會依據第一常數Constant1、第二常數Constant2、一第一圖框數FrameNumber1、一第二圖框數FrameNumber2、一第一資料數DataNumber1以及一第二資料數DataNumber2來計算出一第一金鑰Key1以及一第二金鑰Key2，進而正確地解密出所接收到的資料中的圖框。其中第一圖框數 FrameNumber1係指對於第一更新單元202來說，從一開始認證完成到目前已完成解密的圖框數目；第二圖框數FrameNumber2係指對於第二更新單元204來說，從一開始認證完成到目前已完成解密的圖框數目；第一金鑰Key1係指對於第一更新單元202來說，從一開始認證完成到目前已計算出的金鑰數目；第二金鑰Key2係指對於第二更新單元204來說，從一開始認證完成到目前已計算出的金鑰數目。

具體來說，第一更新單元202係持續地將當前(時間T)的一輸入圖框frame_rx視為加密後圖框，並據以產生第一圖框數FrameNumber1以及第一資料數DataNumber1，也就是會持續地累加第一圖框數FrameNumber1以及第一資料數DataNumber1，並將第一常數Constant1、第一圖框數FrameNumber1以及第一資料數DataNumber1(在此實施例中共128位元)傳送到第一先進加密標準計數器206。相反地，第二更新單元204係持續地將輸入圖框frame_rx視為非加密後圖框，並據以產生第二圖框數FrameNumber2以及第二資料數DataNumber2，也就是不會持續地累加第二圖框數FrameNumber2以及第二資料數DataNumber2，並將第一常數Constant1、第二圖框數FrameNumber2以及第二資料數DataNumber2(在此實施例中共128位元)傳送到第二先進加密標準計數器208。

第一先進加密標準計數器206會依據第二常數Constant2(在此實施例中為128位元)、第一常數Constant1、第一圖框數FrameNumber1以及第一資料數DataNumber1來產生第一金鑰Key1(在此實施例中為128位元)至第一解密單元210；而第二先進加密標準計數器208會依據第二常數Constant2(在此實施例中為128位元)、第一常數Constant1、第二圖框數FrameNumber2以及第二資料數DataNumber2來產生第二金鑰Key2(在此實施例中為128位元)至第二解密單元212。

第一解密單元210會依據第一金鑰Key1來對輸入圖框frame_rx進行解密，並輸出一第一解密後圖框frame_decrypt1；第二解密單元212則會依據第二金鑰Key2來對輸入圖框frame_rx進行解密，並輸出一第二解密後圖框frame_decrypt2。偵測電路214會分別對第一解密後圖框frame_decrypt1和第二解密後圖框frame_decrypt2進行影像處理。毫無疑問的，第一解密後圖框frame_decrypt1和第二解密後圖框frame_decrypt2之中會有一個是被正確解密出來的影像，而另一個會是沒有意義的雜訊。因此偵測電路214的關鍵即在於利用影像處理的技術來辨別出第一解密後圖框frame_decrypt1和第二解密後圖框frame_decrypt2之中何者為被正確解密出來的影像。

舉例來說，可以先將第一解密後圖框frame_decrypt1和第二解密後圖框frame_decrypt2分別轉成灰階，再對其作平滑化的處理(例如鄰近的像素相加取平均值)，並且將經過平滑化處理後的兩圖框中每一像素各自的像素值和一第一臨界值(例如127)相比較，若是沒有任何大於該第一臨界值的像素值，則判斷為雜訊圖框；反之則判斷為正確被解密出來的影像。又例如，可以先將第一解密後圖框frame_decrypt1和第二解密後圖框frame_decrypt2分別轉換成灰階並進行傅利葉轉換(Fourier transform)，之後再將經過傅利葉轉換的兩圖框中每一像素各自的像素值和一第二臨界值與作比較。對於雜訊圖框來說，除了正中央的點以外，其他的所有像素的像素值應小於該第二臨界值，而正常的正確被解密出來的影像圖框來說，會有不一樣的特性。由於熟習此領域者應能理解以上相關於影像處理的技術，故在此不對其細節多作贅述。

偵測電路214在辨別出第一解密後圖框frame_decrypt1和第二解密後圖框frame_decrypt2之中何者為被正確解密出來的影像之後，便 會將針對時間T的輸入圖框frame_rx是否為經過加密後的圖框的一判斷結果result同時傳送給輸出電路216、第一更新單元202以及第二更新單元204。這樣一來，輸出電路216便可以依據判斷結果result來選擇將第一解密後圖框frame_decrypt1或是第二解密後圖框frame_decrypt2輸出為一輸出圖框frame_out。此外，第一更新單元202以及第二更新單元204會依據判斷結果result來修正在時間T時為了輸入圖框frame_rx所做的更新。舉例來說，若是判斷結果result指示輸入圖框frame_rx為經過加密後的圖框，則第一更新單元202在時間T時為了輸入圖框frame_rx所做的更新是正確的，不需要再另外更改；而第二更新單元204在時間T時為了輸入圖框frame_rx所做的更新則是錯誤的，需要在時間T+1的輸入圖框frame_rx來到之前更新為正確的狀態。反之，若是判斷結果result指示輸入圖框frame_rx為未經加密後的圖框，則第一更新單元202在時間T時為了輸入圖框frame_rx所做的更新是錯誤的，需要在時間T+1的輸入圖框frame_rx來到之前更新為正確的狀態；而第二更新單元204在時間T時為了輸入圖框frame_rx所做的更新則是正確的，不需要再另外更改。接下來先進加密標準引擎200便會重複相同的步驟來做更新及偵測。

第3圖為本發明一解密方法的示範性實施例的流程圖。該解密方法可以係適用於高頻寬數位內容保護(High-Bandwidth Digital Content Protection,HDCP)2.2標準，如前一實施例中所述的解密引擎200。倘若大體上可達到相同的結果，並不一定需要按照第3圖所示之流程中的步驟順序來進行，且第3圖所示之步驟不一定要連續進行，亦即其他步驟亦可插入其中。此外，第3圖中的某些步驟可根據不同實施例或設計需求省略之。

步驟302：當對應一前一接收圖框的一加密偵測結果指示該前一 接收圖框係經過加密，則更新對應該前一接收圖框的一第一更新資訊來產生對應一目前接收圖框的一第一更新資訊，以及使用對應該前一接收圖框的該第一更新資訊來作為對應該目前接收圖框的一第二更新資訊；當對應該前一接收圖框的該加密偵測結果指示該前一接收圖框係不經過加密，則更新對應該前一接收圖框的一第二更新資訊來產生對應該目前接收圖框的該第一更新資訊，以及使用對應該前一接收圖框的該第二更新資訊來作為對應該目前接收圖框的該第二更新資訊；其中對應該前一接收圖框的該第一更新資訊係基於該前一接收圖框係被加密的前提之下所產生；以及對應該前一接收圖框的該第二更新資訊係基於該前一接收圖框係未被加密的前提之下所產生；步驟304：至少依據該第一更新資訊產生對應該目前接收圖框的一第一金鑰，以及至少依據該第二更新資訊產生對應該目前接收圖框的一第二金鑰；步驟306：依據該第一金鑰以及該目前接收圖框，產生對應該目前接收圖框的一第一解密圖框，以及依據該第二金鑰以及該目前接收圖框，產生對應該目前接收圖框的一第二解密圖框；步驟308：至少依據該第一解密圖框以及該第二解密圖框來偵測該目前接收圖框是否被加密，並產生對應該目前接收圖框的一加密偵測結果；以及步驟310：依據對應該目前接收圖框的該加密偵測結果，來將該第一解密圖框或是該第二解密圖框輸出為一目前輸出圖框。

熟習此領域者在閱讀過以上關於解密引擎200的說明之後，應能立即了解解密方法300的各個步驟，故為簡潔起見，在此便不對更進一步的細節多作贅述。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所 做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

200‧‧‧解密引擎

202‧‧‧第一更新單元

204‧‧‧第二更新單元

206‧‧‧第一先進加密標準計數器

208‧‧‧第二先進加密標準計數器

210‧‧‧第一解密單元

212‧‧‧第二解密單元

214‧‧‧偵測電路

216‧‧‧輸出電路

Claims (14)

1. 一種解密引擎，包含有：一更新電路，基於一目前接收圖框係被加密的前提之下，產生對應該目前接收圖框的一第一更新資訊，以及基於該目前接收圖框係未被加密的前提之下，產生對應該目前接收圖框的一第二更新資訊；一金鑰產生電路，至少依據該第一更新資訊產生對應該目前接收圖框的一第一金鑰，以及至少依據該第二更新資訊產生對應該目前接收圖框的一第二金鑰；一解密電路，依據該第一金鑰以及該目前接收圖框，產生對應該目前接收圖框的一第一解密圖框，以及依據該第二金鑰以及該目前接收圖框，產生對應該目前接收圖框的一第二解密圖框；以及一偵測電路，至少依據該第一解密圖框以及該第二解密圖框來偵測該目前接收圖框是否被加密，並產生對應該目前接收圖框的一加密偵測結果。
2. 如申請專利範圍第1項所述的解密引擎，另包含：一輸出電路，依據對應該目前接收圖框的該加密偵測結果，來將該第一解密圖框或是該第二解密圖框輸出為一目前輸出圖框。
3. 如申請專利範圍第1項所述的解密引擎，其中該解密引擎係依序處理一前一接收圖框以及該目前接收圖框；該更新電路係至少依據對應該前一接收圖框的一加密偵測結果，來基於該目前接收圖框係被加密的前提之下，產生該第一更新資訊，以及至少依據對應該前一接收圖框的該加密偵測結果，來基於該目前接收圖框係未被加密的前提之下，產生該第二更新資訊。
4. 如申請專利範圍第3項所述的解密引擎，其中當對應該前一接收圖框的該 加密偵測結果指示該前一接收圖框係經過加密，則該更新電路依據對應該前一接收圖框的一第一更新資訊來產生對應該目前接收圖框的該第一更新資訊，以及依據對應該前一接收圖框的該第一更新資訊來產生對應該目前接收圖框的該第二更新資訊；當對應該前一接收圖框的該加密偵測結果指示該前一接收圖框係不經過加密，則該更新電路依據對應該前一接收圖框的一第二更新資訊來產生對應該目前接收圖框的該第一更新資訊，以及依據對應該前一接收圖框的該第二更新資訊來產生對應該目前接收圖框的該第二更新資訊；對應該前一接收圖框的該第一更新資訊係該更新電路基於該前一接收圖框係被加密的前提之下所產生；以及對應該前一接收圖框的該第二更新資訊係該更新電路基於該前一接收圖框係未被加密的前提之下所產生。
5. 如申請專利範圍第4項所述的解密引擎，其中當對應該前一接收圖框的該加密偵測結果指示該前一接收圖框係經過加密，則該更新電路更新對應該前一接收圖框的該第一更新資訊來產生對應該目前接收圖框的該第一更新資訊，以及使用對應該前一接收圖框的該第一更新資訊來作為對應該目前接收圖框的該第二更新資訊；當對應該前一接收圖框的該加密偵測結果指示該前一接收圖框係不經過加密，則該更新電路更新對應該前一接收圖框的該第二更新資訊來產生對應該目前接收圖框的該第一更新資訊，以及使用對應該前一接收圖框的該第二更新資訊來作為對應該目前接收圖框的該第二更新資訊。
6. 如申請專利範圍第1項所述的解密引擎，其中該第一更新資訊以及該第二更新資訊分別包含有一已解密圖框數目或一已產生金鑰數目。
7. 如申請專利範圍第1項所述的解密引擎，其中該解密引擎係符合高頻寬數 位內容保護2.2的規範，以及該金鑰產生電路係一先進加密標準計數器。
8. 一種解密方法，包含有：基於一目前接收圖框係被加密的前提之下，產生對應該目前接收圖框的一第一更新資訊，以及基於該目前接收圖框係未被加密的前提之下，產生對應該目前接收圖框的一第二更新資訊；至少依據該第一更新資訊產生對應該目前接收圖框的一第一金鑰，以及至少依據該第二更新資訊產生對應該目前接收圖框的一第二金鑰；依據該第一金鑰以及該目前接收圖框，產生對應該目前接收圖框的一第一解密圖框，以及依據該第二金鑰以及該目前接收圖框，產生對應該目前接收圖框的一第二解密圖框；以及至少依據該第一解密圖框以及該第二解密圖框來偵測該目前接收圖框是否被加密，並產生對應該目前接收圖框的一加密偵測結果。
9. 如申請專利範圍第8項所述的解密方法，另包含：依據對應該目前接收圖框的該加密偵測結果，來將該第一解密圖框或是該第二解密圖框輸出為一目前輸出圖框。
10. 如申請專利範圍第8項所述的解密方法，其中該解密方法係依序處理一前一接收圖框以及該目前接收圖框；在基於該目前接收圖框係被加密的前提之下，產生對應該目前接收圖框的該第一更新資訊，以及基於該目前接收圖框係未被加密的前提之下，產生對應該目前接收圖框的該第二更新資訊的步驟中，係至少依據對應該前一接收圖框的一加密偵測結果，來基於該目前接收圖框係被加密的前提之下，產生該第一更新資訊，以及至少依據對應該前一接收圖框的該加密偵測結果，來基於該目前接收圖框係未被加密的前提之下，產生該第二更新資訊。
11. 如申請專利範圍第10項所述的解密方法，其中在基於該目前接收圖框係被加密的前提之下，產生對應該目前接收圖框的該第一更新資訊，以及基於該目前接收圖框係未被加密的前提之下，產生對應該目前接收圖框的該第二更新資訊的步驟中，當對應該前一接收圖框的該加密偵測結果指示該前一接收圖框係經過加密，則係依據對應該前一接收圖框的一第一更新資訊來產生對應該目前接收圖框的該第一更新資訊，以及依據對應該前一接收圖框的該第一更新資訊來產生對應該目前接收圖框的該第二更新資訊；當對應該前一接收圖框的該加密偵測結果指示該前一接收圖框係不經過加密，則係依據對應該前一接收圖框的一第二更新資訊來產生對應該目前接收圖框的該第一更新資訊，以及依據對應該前一接收圖框的該第二更新資訊來產生對應該目前接收圖框的該第二更新資訊；對應該前一接收圖框的該第一更新資訊係基於該前一接收圖框係被加密的前提之下所產生；以及對應該前一接收圖框的該第二更新資訊係基於該前一接收圖框係未被加密的前提之下所產生。
12. 如申請專利範圍第11項所述的解密方法，其中當對應該前一接收圖框的該加密偵測結果指示該前一接收圖框係經過加密，則更新對應該前一接收圖框的該第一更新資訊來產生對應該目前接收圖框的該第一更新資訊，以及使用對應該前一接收圖框的該第一更新資訊來作為對應該目前接收圖框的該第二更新資訊；當對應該前一接收圖框的該加密偵測結果指示該前一接收圖框係不經過加密，則更新對應該前一接收圖框的該第二更新資訊來產生對應該目前接收圖框的該第一更新資訊，以及使用對應該前一接收圖框的該第二更新資訊來作為對應該目前接收圖框的該第二更新資訊。
13. 如申請專利範圍第8項所述的解密方法，其中該第一更新資訊以及該第 二更新資訊分別包含有一已解密圖框數目或一已產生金鑰數目。
14. 如申請專利範圍第8項所述的解密方阿，其中該解密方法係符合高頻寬數位內容保護2.2的規範，以及依據該第一更新資訊產生對應該目前接收圖框的該第一金鑰，以及至少依據該第二更新資訊產生對應該目前接收圖框的該第二金鑰係符合一先進加密標準計數方法。