WO2002028104A2 - Methode d'encryption d'un ensemble de donnees formatees - Google Patents

Methode d'encryption d'un ensemble de donnees formatees Download PDF

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WO2002028104A2
WO2002028104A2 PCT/IB2001/001813 IB0101813W WO0228104A2 WO 2002028104 A2 WO2002028104 A2 WO 2002028104A2 IB 0101813 W IB0101813 W IB 0101813W WO 0228104 A2 WO0228104 A2 WO 0228104A2
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Eric Chaubert
Normand Desmarais
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Nagravision S.A.
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    • H04L63/00—Network architectures or network communication protocols for network security
    • H04L63/04—Network architectures or network communication protocols for network security for providing a confidential data exchange among entities communicating through data packet networks
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    • H—ELECTRICITY
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    • H04N7/16—Analogue secrecy systems; Analogue subscription systems
    • H04N7/167—Systems rendering the television signal unintelligible and subsequently intelligible
    • H04N7/1675—Providing digital key or authorisation information for generation or regeneration of the scrambling sequence

Definitions

  • the present invention relates to an encryption system for data transmitted by any means and which must satisfy a given format.
  • the object of the present invention is to allow the manipulation of the data set represented by the data flow while maintaining encryption on the data themselves.
  • This goal is achieved by a method which consists in having, during encryption, definition data describing the structure of the flow to be encrypted and extracting from the flow only the useful data and only encrypting the latter, of applying to encrypt a plurality of keys and to store the resulting encrypted file.
  • useful data is understood to mean the variable data added to the stream whose value is not defined by the stream standard. This is for example the audio and video data during the transmission of a television stream.
  • the device in charge of encryption analyzes the data flow to determine which part is formatting and which part is useful. It has for this a definition of the standard of the flow, which can only be partial but includes at least the identifiers of the useful parts, the other data being by default formatting data.
  • the advantage provided by the method according to the invention is the conservation of the formatting of the data stream allowing it to be handled by the same equipment as the unencrypted stream. This is true for an MPEG editing unit, where it is possible to cut and paste from one or a block of video frames. Indeed, it was previously necessary to decrypt the flow with all the risks that this entails, in order to be able to insert other frames into the flow, then to encrypt the whole.
  • the data stream is encrypted in a known manner, that is to say as a whole and a formatting information file is created in parallel.
  • This file contains the information necessary for handling the data in the stream, for example the video frame headers.
  • Partial encryption can be used for data manipulation in a content distribution environment between a producer and one or more users.
  • the content is either fully encrypted or partially at the producer of the data according to the method described above.
  • a file is produced which includes identification data such as description of the content, conditions of use and encryption method.
  • This data is then transferred to a data server for dissemination.
  • a data server for dissemination.
  • the data is decrypted then the useful part of the data is encrypted by a plurality of keys.
  • the key used to encrypt the useful data is changed according to the progress of the encryption process.
  • a key file is created with the index of the data from which this key was used.
  • a key When a key is changed can depend on many criteria. For example the number of blocks processed, the data-specific index, the type of data.
  • These encrypted data are transmitted to the user by known means such as a cable, satellite broadcast via the Internet.
  • the file containing the keys is encrypted by a high level algorithm guaranteeing security for this very important set. It is then transmitted to the user to allow him to decrypt the data.
  • this security module which has the means to decrypt the key file, check the rights and return the keys to the user's device.
  • the producer prepares the data in clear CC and the descriptive file MD. There he places the name of the data in several languages, indications on the format of the data (version, compression etc.)
  • the data file CC and the descriptive file MD are then transferred to the server MS.
  • the server prior to storage, encrypts the data in the CC file to form the secure file CS1. It is possible that this step takes place directly with the supplier, in order to secure its content during transport.
  • this CS1 file can be of completely encrypted type, therefore with loss of formatting information, or partially encrypted, that is to say taking into account only the useful data.
  • a server-specific key is used for this first step.
  • the data file CS1 is transmitted to a decryption module to obtain the clear data CC and then the encryption ENC which generates the encryption keys and applies them to useful data from the CC file to obtain the secure downloadable file CS2
  • the encryption keys are stored in the descriptive file MD and this file is encrypted by a key specific to the broadcasting system. It is possible to encrypt only the part of the keys, the other data remaining in the clear in order to facilitate the identification of encrypted data downloadable CS2.
  • the RM usage rights are attached to this file and also encrypted by the system-specific key.
  • the encrypted data CS2 and the secure descriptive file MDS are stored for later use.
  • the key file is encrypted by a service key specific to the MS server and stored with the secure file.
  • the data encryption operation is a time-consuming operation and, depending on the environment, is not compatible with online use. This is why, when a user requests for specific content, the key file is decrypted by the service key, then re-encrypted by the key specific to the transmission system with the user. The rights of use are also attached on this occasion and the user will be able to have the data very quickly.
  • the downloadable file of CS2 data can be stored on removable media, therefore more vulnerable, without danger. Some data producers may require that only this form of storage is permitted for their content.
  • the encrypted data CS2 is transmitted to the user with the descriptive file and MDS keys.
  • the user's STB receiver Upon receipt, the user's STB receiver will transmit the key file to its security module SM. This module performs checks to determine if the rights available to the user are sufficient to decrypt the file. If so, the security module returns the keys to the user's STB module.
  • the method of the invention can also be applied statically, for files for example.
  • a Word type file will only be partially encrypted, taking into account the format of such a file.
  • the Word application recognizes such a file and, when opened, only the text will be unintelligible, the form remaining that of the original file. This allows you to edit this file (without of course seeing the content), to add others of the same type and to save everything. To re-read the information, it will be necessary to go through the decryption operation.
  • formatting data linked to the useful data may also be encrypted. This can be the case in our previous example when each word in the Word file includes a definition (font, size, color ...) linked to this word. These definitions are part of the formatting data but are only useful as long as the useful data are in clear. Keeping this formatting data in plain text has no interest because it acts on a part in any way unintelligible.

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Abstract

Le but de la présente invention est de permettre la manipulation de l'ensemble de données que représente le flux de données tout en conservant une encryption sur les données elles-mêmes.La méthode d'encryption, selon l'invention, d'un ensemble de données comprenant des données utiles et des données de formatage est caractérisée en ce qu'elle consiste ô reconnaître dans l'ensemble de données les données utiles et d'encrypter au moins ces données utiles, d'appliquer à l'encryption une pluralité de clés et de stocker le fichier encrypté résultant.

Description

METHODE D'ENCRYPTION D'UN ENSEMBLE DE DONNEES
FORMATEES
La présente invention concerne un système d'encryption de données transmises par des moyens quelconques et devant satisfaire un format donné.
Il est connu d'encrypter des données avant de les transmettre sur un média qui serait accessible publiquement dans le but de protéger ces données. Les systèmes d'encryption connus fonctionnent généralement par paquet, chaque paquet étant traité et seul l'en-tête de haut niveau est conservé.
Ceci a pour conséquence que la structure de l'ensemble des données n'est plus reconnaissable une fois encrypté. Seul est visible, dans l'en-tête, l'identifiant permettant de savoir quel type d'encryption a été utilisé afin de décrypter cet ensemble. Ce dernier est alors utilisable aussi bien dans sa forme que dans son fond.
Cette manière d'encrypter provoque bien des désagréments car il n'est pas possible de manipuler l'ensemble des données encryptées sans nécessairement passer par une étape de décryption. Il peut se révéler utile parfois de traiter le contenant sans pour autant accéder au contenu.
Le but de la présente invention est de permettre la manipulation de l'ensemble de données que représente le flux de données tout en conservant une encryption sur les données elles-mêmes.
Ce but est atteint par une méthode qui consiste à disposer lors de l'encryption, de données de définition décrivant la structure du flux à encrypter et d'extraire du flux uniquement les données utiles et de n'encrypter que ces dernières, d'appliquer à l'encryption une pluralité de clés et de stocker le fichier encrypté résultant. On entend par données utiles, les données variables ajoutées dans le flux dont la valeur n'est pas définie par la norme du flux. C'est par exemple les données audio et vidéo lors de la transmission d'un flux de télévision.
Selon l'invention, le dispositif en charge de l'encryption analyse le flux de données pour déterminer quelle est la partie formatage et quelle est la partie utile. Il dispose pour cela d'une définition de la norme du flux, qui ne peut être que partielle mais comprend au moins les identifiants des parties utiles, les autres données étant par défaut des données de formatage.
Ces données utiles isolées, elles sont encryptées par des moyens connus tels que par des modules RSA, DES, Triple-DES ou autre et substituées aux données utiles d'origine. C'est pourquoi, afin de ne pas devoir modifier des paramètres du flux, la taille des données encryptées est identique à la taille des données en clair.
L'avantage que procure la méthode selon l'invention est la conservation du formatage du flux de données permettant de le manipuler par les mêmes équipements que le flux non encrypté. Ceci est vrai pour une unité d'édition MPEG, où il est possible ainsi de pratiquer le couper et coller d'une ou d'un bloc de trames vidéo. En effet, il était précédemment nécessaire de décrypter le flux avec tous les risques que cela comporte, pour pouvoir insérer d'autres trames dans le flux, puis d'encrypter le tout.
Selon une variante de l'invention, le flux de données est encrypté d'une manière connue, c'est-à-dire dans son ensemble et un fichier d'information de formatage est créé en parallèle. Ce fichier contient les informations nécessaires à la manipulation des données du flux par exemple les entêtes de trames vidéo.
L'encryption partielle peut être utilisée pour la manipulation de données dans un environnement de diffusion de contenus entre un producteur et un ou des utilisateurs. Le contenu est soit entièrement encrypté soit partiellement chez le producteur des données selon la méthode décrite ci- dessus. Associé à ces données, un fichier est produit qui comprend les données d'identification tel que description du contenu, conditions d'utilisation et méthode d'encryptage.
Ces données sont ensuite transférées vers un serveur de données en vue de leur diffusion. Lors de la diffusion, par exemple sur requête d'un utilisateur, les données sont décryptées puis la partie utile des données est encryptée par une pluralité de clefs.
Cette méthode est essentielle pour la sécurité des données. En effet, l'encryption partielle des données laisse une plus grande compréhension de la structure des données et donc une attaque plus facile. Les solutions proposées dans l'état de la technique ne tiennent pas compte de cet aspect et rend l'encryption partielle vulnérable.
Ainsi, selon l'invention, la clé utilisée pour encrypter les données utiles est changée en fonction de l'avancement du processus d'encryption. Parallèlement, un fichier de clés est créé avec l'index des données à partir desquelles cette clé a été utilisée.
Le moment où une clé est changée peut dépendre de nombreux critères. Par exemple le nombre de blocs traités, l'index propre aux données, le type de données.
Ces données encryptées sont transmises à destination de l'utilisateur par des moyens connus tels qu'une diffusion par câble, satellite, via Internet. Le fichiers contenant les clés est encrypté par un algorithme de haut niveau garant d'une sécurité pour cet ensemble très important. Il est ensuite transmis à l'utilisateur pour lui permettre de décrypter les données.
C'est dans le fichier des clés que l'on va introduire les conditions de décryptage. Ces conditions sont destinées à être comparées avec le contenu des droits de l'utilisateur, en général contenu dans un module de sécurité ou carte à puce.
C'est également ce module de sécurité qui dispose des moyens pour décrypter le fichier des clés, vérifier les droits et retourner les clés vers l'appareil de l'utilisateur.
L'invention sera mieux comprise grâce à la description détaillée qui va suivre et qui se réfère à la figure unique qui est donnés à titre d'exemple nullement limitatif, et qui illustre le flux des données entre un producteur et l'utilisateur final.
Le producteur prépare les données en clair CC et le fichier descriptif MD. Il y place ainsi la dénomination des données en plusieurs langues, des indications sur le format des données (version, compression etc.)
Le fichier de données CC et le fichier descriptif MD sont ensuite transférés vers le serveur MS. Pour des raisons de sécurité, le serveur, préalablement au stockage, encrypté les données du fichier CC pour former le fichier sécurisé CS1. Il est possible que cette étape ce déroule directement chez le fournisseur, afin de sécuriser son contenu lors du transport. A ce stade, ce fichier CS1 peut être de type complètement encrypté, donc avec perte des informations de formatage, soit partiellement encrypté, c'est-à-dire en ne prenant en compte que les données utiles. Pour cette première étape, il est utilisé une clé propre au serveur.
A ce stade, il n'est pas nécessaire d'encrypter le fichier descriptif MD puisqu'il ne contient que des informations secondaires.
Lors de la phase de diffusion, le fichier de données CS1 est transmis à un module de décryption pour obtenir les données en clair CC puis d'encryption ENC qui génère les clés d'encryption et les applique aux données utiles du fichier CC pour obtenir le fichier téléchargeable sécurisé CS2. Une fois ce processus terminé, les clés d'encryption sont stockées dans le fichier descriptif MD et ce fichier est encrypté par une clé propre au système de diffusion. Il est possible de n'encrypter que la partie des clés, les autres données restant en clair afin de faciliter l'identification de données encryptées téléchargeable CS2. Les droits d'utilisations RM sont joints à ce fichier et encrypté également par la clé propre au système.
Selon une première forme de l'invention, les données encryptées CS2 et le fichier descriptif sécurisé MDS sont stockés pour un usage postérieur. Dans ce cas, le fichier des clés est encrypté par une clé de service propre au serveur MS et stocké avec le fichier sécurisé. Il est à noter que l'opération d'encryptage des données est une opération qui prend du temps et selon les environnements, n'est pas compatible avec une utilisation en-ligne. C'est pourquoi, lors de la requête d'un utilisateur pour un contenu spécifique, le fichier des clés est décrypté par la clé de service, puis ré-encrypté par la clé propre au système de transmission avec l'utilisateur. Les droits d'utilisation sont également joints à cette occasion et l'utilisateur pourra disposer très rapidement des données.
Il est à noter que sous cette forme, le fichier téléchargeable des données CS2 peut être stocké sur des support amovibles, donc plus vulnérable, sans danger. Certains producteurs de données peuvent exiger que seule cette forme de stockage est autorisé pour leur contenu.
Selon une autre forme de l'invention, les données encryptées CS2 sont transmises à l'utilisateur avec le fichier descriptif et des clés MDS.
A la réception, le récepteur STB de l'utilisateur va transmettre le fichier des clés à son module de sécurité SM. Ce module effectue les vérifications afin de déterminer si les droits dont dispose l'utilisateur sont suffisants pour décrypter le fichier. Dans l'affirmative, le module de sécurité retourne les clés au module STB de l'utilisateur.
La méthode de l'invention peut s'appliquer également d'une manière statique, pour des fichiers par exemple. Ainsi, un fichier de type Word ne sera encrypté que partiellement, en tenant compte du format d'un tel fichier. L'application Word reconnaît un tel fichier et, à l'ouverture, seul le texte sera inintelligible, la forme restant celle du fichier d'origine. Ceci permet d'éditer ce fichier (sans bien sûr voir le contenu), d'y ajouter d'autres du même type et de sauvegarder le tout. Pour relire les informations, il sera nécessaire de passer par l'opération de décryptage.
Il se peut que pour des raisons d'optimisation, certaines données de formatage liées aux données utiles soient également encryptées. Ceci peut être le cas dans notre exemple précédent lorsque chaque mot du fichier Word comprend une définition (police, taille, couleur...) liée à ce mot. Ces définitions font parties des données de formatage mais ne sont utiles que pour autant que les données utiles soient en clair. La conservation en clair de ces données de formatage n'a aucun intérêt car ils agissent sur une partie de toute manière inintelligible.

Claims

REVENDICATIONS
1. Méthode d'encryption d'un ensemble de données, ces données comprenant des données utiles et des données de formatage, caractérisée en ce qu'elle consiste à reconnaître dans l'ensemble de données les données utiles et d'encrypter au moins ces données utiles, d'appliquer à l'encryption une pluralité de clés et de stocker le fichier encrypté résultant.
2. Méthode selon la revendication 1 , caractérisée en ce qu'elle consiste à générer un fichier contenant l'ensemble des clés d'encryption, chaque clé étant associée à un index identifiant les données utiles encryptées avec cette clé, ce fichier étant ensuite encrypté par une clé système.
3. Méthode selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle consiste à associer au fichier des clés, des droits d'utilisation des données.
4. Méthode de diffusion de données encryptées entre un serveur de données MS et au moins un module utilisateur STB disposant d'un module de sécurité SM, comprenant les étapes suivantes:
- recevoir des données en clair CC comprenant des données utiles et des données de formatage, encrypter ces données utiles et de formatage par une clé de service et les stocker sous la forme d'un fichier sécurisé CS1 ,
- recevoir une requête demandant la transmission du fichier CC vers un module d'utilisateur,
- décrypter le fichier sécurisé CS1 grâce à la clé de service, et encrypter les données utiles par une pluralité de clés pour former un fichier téléchargeable CS2,
- stocker la pluralité de clés dans un fichier descriptif MD,
- joindre à ce fichier les droits d'utilisations RM des données CC,
- encrypter ce fichier descriptif MDS selon une clé propre au système de communication entre le serveur de données MS et le module de sécurité SM du module utilisateur STB, - transmettre le fichier téléchargeable CS2 et le fichier descriptif MDS vers le module utilisateur STB,
- présenter le fichier descriptif MDS au module de sécurité SM,
- décrypter le fichier descriptif MDS et vérifier les droits d'utilisation des données CC,
- si les droits sont suffisants, transmettre la pluralité de clés au module utilisateur STB,
- décrypter par le module utilisateur STB le fichier téléchargeable CS2 au moyens des clés fournies par le module de sécurité SM.
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