JP2004166280A - セキュリティ集積回路 - Google Patents

Abstract

【課題】テレビジョンなどの同報通信信号の受信で、正当な受信者のみが受信可能となる、信号を処理するための集積回路を提供する。
【解決手段】条件付きアクセステレビジョンの処理のための半導体集積回路は、暗号化されたテレビジョン信号を受信するための入力インターフェースと、復号化されたテレビジョン信号の出力のための出力インターフェースを備える。テレビジョン信号を有する制御信号同報通信は、制御語及び共通鍵を含む。共通鍵は、暗号化された形で受信され、各半導体集積回路に対して独自の秘密鍵に従って暗号化される。入力インターフェースは復号化回路に接続され、それによって共通鍵を回路に与える唯一の方法は秘密鍵に従って暗号化された暗号化形態である。回路のモノシリック性によって、露出される秘密は全くなく、システムは安全である。
【選択図】 図２

Description

発明の詳細な説明

発明の分野
本発明は受信した送信信号、特にテレビジョンの如き同報通信信号を処理するための集積回路に関する。

発明の背景
同報通信送信のための幅広い種類の技術が知られており、そこでは同報通信信号はある方法で符号化、スクランブル化、又は暗号化され、許可された受信者だけにオリジナル信号を検索可能にしている。この領域が研究されている一つの特定の分野は同報通信テレビジョンである。

認可又は許可された受信者だけが明瞭なテレビジョン画像を生成することができるテレビジョン信号の同報通信は条件付きアクセステレビジョン又は有料ＴＶとして知られる。この明細書では、同報通信は空気上のもの（ｏｖｅｒ−ａｉｒ）、衛星によるもの、ケーブルによるもの又は同じ信号内容が多くの受信者に送られるいかなる適切な配布媒体を含むことができる。テレビジョン信号はアナログ信号又はデジタル信号であってもよい。“スクランブル化（ｓｃｒａｍｂｌｉｎｇ）”という用語は“逆スクランブル化される（ｄｅｓｃｒａｍｂｌｅｄ）”までアナログ信号を使用不可能にする方法のために使用されることが多く、一方“暗号化（ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ）”及び“復号化（ｄｅｃｒｙｐｔｉｏｎ）”という用語はデジタル信号のために使用されることがより多い。いずれのケースにおいても、目的は加入料を支払った使用者にのみ信号を逆スクランブル化／復号化することを可能にすることである。

受信した信号を処理するための公知のシステム及び受信器はＥＰ ０４２８２５２に記載されており、それは図１に示される。このシステムにおけるコンセプトは（衛星による）空気中の信号を同報通信することであり、その信号はどの人によっても受信されることができるが、“セットトップボックス”復号器２及び関連するスマートカード２２を有する受信者によって使用可能にされるにすぎない。全ての受信者の復号器２は同一であるが、スマートカード２２は資格を含む独自の秘密を含み、それは同報通信信号内のどのチャンネルを使用者が見ることを許可されるかを特定する。システムは次のように広く操作する：

テレビジョン信号はスクランブル化された形で空気上の同報通信であり、テレビジョン信号がどのようにして逆スクランブル化されるかを記述する制御データの流れを含む。テレビジョン信号及び制御データは必ず全ての使用者に同じ信号が送られる。各受信者に対して独自にスクランブル化／暗号化された信号を送ることは不可能である。なぜならば何千万という使用者が存在し、これは何千万倍の帯域幅を必要とするからである。従って、全ての受信者は同じ逆スクランブル化／復号化プロセスを操作できなければならない。これは受信器１２から同報通信信号を受ける復号器２において実施される。データ復調器１４は画像及び／又は音のための信号の部分を抽出し、これを逆スクランブル化のための逆スクランブル化器１６に与える。制御データ部分は抽出されてライン１５を渡って検孔器２０に与えられる。制御データは暗号化された制御語を含み、それはどのようにして画像／音信号を逆スクランブル化するかを逆スクランブル化器に指示することが必要とされる。制御語はそれゆえ復号化されなければならず、この目的のためスマートカード２２が与えられる。

検孔器２０はインターフェースを渡ってライン２１に沿ってスマートカード２２に暗号化された制御語を与える。スマートカード２２は、もし使用者が選択されたチャンネルを見る権利を与えられているなら、制御語を復号化してそれらをライン２３を介して検孔器２０に与えるアルゴリズムを含む。検孔器は復号化された制御語をＰＲＢＳ１８に渡し、それは順に逆スクランブル化コードを逆スクランブル化器に与える。制御語、従って逆スクランブル化コードは頻繁に（２，３秒ごとに）変わることに注意されるべきである。この装置のセキュリティはスマートカードアルゴリズムなしでリアルタイムに制御語を復号化しようとしても実行できないことである。また、スマートカードアルゴリズムが危険にさらされる場合には、スマートカード自体は全ての加入者に再発行されることができる。最後に、いずれかのチャンネルを見るためには、使用者は各使用者に対して独自にアドレス指定されかつスマートカード２２に記憶される“資格”に対して支払わなければならない。

第二の公開されたシステムはＴｈｅ Ｖｉｄｅｏ Ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ １９８２年７月、Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｒｅａｄｉｎｇで与えられた“有料ＴＶに対するセキュリティ及びアドレス性”の論文に開示されている。このシステムでは、復号器に記憶された各加入者の独自のユニットキーを使用して各加入者に月決めのキーを同報通信することが提案されている。次に、システムの全ての使用者に共通である月決めのキーは所定のテレビジョンプログラムを復号化するためのプログラムキーを復号化するために使用される。

発明の概要
我々は公知の条件付きアクセス同報通信技術での深刻な問題を認識している。スマートカードアプローチでは、復号化された制御語はスマートカードと復号器の間のオープンインターフェースのすべてにわたって利用可能である。これらは記録され、別の通信チャンネル（例えばインターネット）によって他の使用者に与えられることができ、それによっていずれの受信者も同報通信信号を逆スクランブル化することができる。

本発明は特許請求の範囲に規定され、それに対して参照が向けられる。

本発明の好ましい例はセキュリティが危険にさらされる露出データが全くないという利点を有する。

図面の簡単な記述
本発明の一例を図面を参照して例示により記載する。
図１は公知の受信器及び復号器の配置を示す。
図２は本発明を実現する回路の主な機能構成要素を示す。

好ましい例の記述
本発明を実現する半導体集積回路３０が図２に示されている。その例では、示された内部バス接続が外部装置に対して利用可能でないという結果を伴ってシングルチップとして実現されるという意味において回路３０はモノリシック装置であることが重要である。それゆえ、ハッカーが内部バスのいずれかの信号を単に読みとることによって装置のセキュリティを危険にさらすことはできない。唯一の外部接続は同報通信信号を受信する入力インターフェース４３及び逆スクランブル化／復号化された外部信号を与える外部インターフェース４５にある。その例はデジタル同報通信テレビジョン信号（何らかの媒体による同報通信）に主に適用可能であるが、セキュリティが要求されるいずれの他のデジタル同報通信信号にも同様に適用可能である。

デジタルテレビジョン信号は受信者によって受信され、どのようにして信号を受信したか（例えば衛星、地上波、ケーブル）に従って処理され、制御チャンネルを含むデータ信号から逆多重化される。生成したデジタルＴＶ信号は暗号化された形で残り、インターフェース４３において回路３０に与えられる。ＴＶ信号は全ての許可された受信者に対して共通の暗号化／復号化方式に従って必ず暗号化される。これは何百万という受信者が存在する見込みがあり、個々の暗号化方式を使用してＴＶ信号を同報通信することは何百万という異なる暗号化された形で信号を同時に同報通信することを要求し、これは簡単に実現可能でないからである。暗号化されたＴＶ信号は内部バスライン４５上のＤＶＢユニット３８に与えられ、そこでそれは制御データに従って復号化され、出力ライン４１でクリアなＴＶ信号を生成してインターフェース４５に出力する。クリアなＴＶ信号はさらなる秘密の暗号化技術なしに画像及び音に変換されうるデジタルデータ流れである。

固定暗号化方式は全ての使用者に対して共通の鍵を使用して使用されることができるが、これは不安定である。なぜならばいったん破壊されたら、そのとき復号化は全ての人に対して利用可能になるからである。従って、変更暗号化方式が使用され、そこでは制御語（ＣＷ）の暗号化された流れは制御データにおける同報通信であり、それはＤＶＢユニット３８に与えるために復号化を要求する。制御語はまた、全ての許可された受信者に対して共通の方法で暗号化され、そうでなければ制御語の独自の流れが何百万という受信者の各々に個々に与えられることが必要であり、それは帯域幅のため再び実現不可能である。制御語は入力インターフェース４３及び内部バス４７を介して暗号化された形で復号化回路３２（ここではＡＥＳ回路）に与えられる。ＡＥＳ回路３２は制御語データを復号化し、それを内部バス３１を介してＤＶＢユニット３８に与える。

制御語データ流れの暗号化方式は全ての受信者に対して同じである（そうでなければ制御語データ流れ自体は各受信者に対して異なり、上述の帯域幅の問題を伴うだろう）。それゆえＡＥＳ回路３２のための共通鍵（ＣＫ）が要求される。我々は共通鍵（ＣＫ）がシステム全体のセキュリティに弱点を与えうることを認識する。もし共通鍵が見つけられて回路３０に与えられ、いったん破壊されたら、いずれの使用者も彼らのセットトップボックス（そこには回路３０が設置されている）に共通鍵を簡単に与えることができ、そのとき自由にアクセスするだろう。

それゆえ回路３０はこの弱点を避けるように配置される。共通鍵（ＣＫ）は暗号化された形の制御データの一部としての同報通信である。共通鍵は所定のプログラムで使用されることができ、異なる共通鍵は異なるプログラムと関連される。従って、新しい共通鍵は１時間当たり２，３回の割合で同報通信することが必要である。好ましくは、そうは言っても、鍵は限られた期間（例えば数週間、数ヶ月間）使用される。共通鍵は各回路に独自の秘密鍵を使用して暗号化された同報通信であり、従って何百万の異なる暗号化された形（各受信者に対して一つの形）の同報通信である。各鍵は１２８ビット列であり、１ヶ月あたりたった２，３回しか要求されないので（即ち、１０日に約１回）、１０００万の加入者に対して要求されるデータ速度は１秒あたりキロビットのオーダである。暗号化された共通鍵（ＣＫ）は受信されて入力インターフェース４３に与えられ、次いでライン４９を経てＡＥＳ復号化回路３２に与えられる。秘密鍵記憶装置３４における秘密鍵は検索され、内部バス３５を介してＡＥＳ復号化回路３２にも与えられる。復号化回路は次いで適切な暗号化された共通鍵を復号化し、これらを内部バス３３を介して共通鍵記憶装置３６に与える。共通鍵記憶装置はプログラムＩＤ（ＰＩＤ）及び互いに関連して記憶された関連共通鍵（ＣＫ）を有するテーブルとして形成される。適切なＣＫはそのときそのＰＩＤによって識別される関連受信プログラムに対して選択されることができる。好ましくは、多数のＰＩＤは各ＣＫと関連されるだろう。多数の共通鍵の使用はこのようにして異なるレベルのサービスが支払われたサービス、従って与えられたキーに依存して与えられることができる。

制御語をＤＶＢユニット３８に与える唯一の方法は復号化回路３２によってであり、たとえ制御語が所定のプログラムに対して知られたとしても、回路は共通鍵を知らずに使用されることはできないことに注意されるべきである。とにかく、制御語はいかなる外側のインターフェースにも露出されず、従ってそれらが知られうることは到底起こりづらい。さらに、共通鍵を復号化回路３２に与える唯一の方法は秘密鍵の制御下で復号化回路３２自身によって暗号化された共通鍵を渡すことであることに注意されるべきである。従って、もし特定のプログラムのための共通鍵が知られたとしても、回路３０は秘密鍵を知らずにプログラムを復号化するためになお使用されることができないだろう。たとえ所定の回路の秘密鍵が知られたとしても、これはその回路を使用可能にするだけであり、他の回路は全く使用可能ではないだろう。それゆえ回路はハッキングに対して極めて安全である。秘密鍵は回路のアドレスに対して識別可能な関係を全く持たない各回路に独自であるように選択される。

単一の復号化回路３２として示されているが、二つのかかる回路（一方がＣＷ復号化に対して、他方がＣＫ復号化に対して）を与えることができる。もちろん二以上の秘密鍵を各回路に使用することができ、かかる変更は本発明の範囲内である。

公知の受信器及び復号器の配置を示す。 本発明を実現する回路の主な機能構成要素を示す。

Claims (9)

1. 受信した暗号化同報通信信号及び制御データの受け取りのための入力インターフェース（４３）、及び復号化同報通信信号の出力のための出力インターフェース（４５）を有する同報通信信号の復号化のための半導体集積回路（３０）であって：
   − 暗号化同報通信信号を受信し、制御信号に従って暗号化同報通信信号を復号化し、復号化同報通信信号を出力インターフェース（４５）に与えるように配置された処理ユニット（３８）；
   − 入力インターフェース（４３）から暗号化制御信号を受信し、共通鍵記憶装置（３６）からの共通鍵に従って制御信号を復号化するように配置された第一復号化回路（３２）；
   − 入力インターフェース（４３）から暗号化された形で共通鍵を受け取り、秘密鍵記憶装置（３４）からの秘密鍵に従って共通鍵を復号化するように配置された第二復号化回路（３２）；を含み
   − 共通鍵記憶装置に共通鍵を置くための唯一のルートが秘密鍵に従って復号化のために暗号化された形で共通鍵を入力することであり、かつ制御信号を処理ユニットに与える唯一のル−トが共通鍵に従って復号化のために暗号化された形でそれらを入力することであるように回路が配置されていること
   を特徴とする半導体集積回路。
2. 第一復号化回路（３２）と第二復号化回路（３２）が同じ回路であることを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路。
3. 第一復号化回路及び／又は第二復号化回路（３２）がＡＥＳ回路であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体集積回路。
4. 同報通信信号がデジタルテレビジョン信号であり、処理ユニットがＤＶＢ回路（３８）であることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の半導体集積回路。
5. 入力インターフェース（４３）が復号化回路（３２）に接続された暗号化共通鍵のための別個の入力を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の半導体集積回路。
6. 秘密鍵が各半導体集積回路に対して独自のものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の半導体集積回路。
7. 共通鍵記憶装置が多数の共通鍵を記憶するように配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の半導体集積回路。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の半導体集積回路を含むことを特徴とするテレビジョン復号器。
9. 許可された受信者のみが同報通信信号を復号化できる、複数の加入者に信号を同報通信するためのシステムであって：
   − 制御語に従って暗号化された信号、全ての許可された受信者に対して共通の共通鍵に従って暗号化された制御語、及び各許可された受信者の独自の秘密鍵に従ってそれぞれ暗号化された共通鍵を同報通信するように配置された送信器；及び
   − 各々が請求項１〜７のいずれかに記載の半導体集積回路を含み、秘密鍵が各半導体集積回路に独自のものである、複数の受信器
   を含むことを特徴とするシステム。

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