TW201007454A - Security module for audio/video data processing unit - Google Patents

Description

201007454 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關條件式存取音頻/視頻資料之保護領域， 且特別有關在安全模組中執行之安全機構。 【先前技術】 • 音頻/視頻資料保護係熟知的，且已是在1995冬天之 EBU技術回顧的“條件式存取系統之功能模型”之中的數 個公告之目標。 於一熟知之具體實施例中，數個串流被廣播朝向一多 媒體單元、例如一解碼器，以便能夠觀看一付費電視事件 ，諸如影片、運動事件、或重要比賽。這些串流在一方面 特別地是呈已編碼之資料串流的形式之事件檔案，且在另 一方面，呈一允許該資料串流之解密的控制訊息串流。該 資料串流之內容係藉由經常地更新之“控制字” （control 參 ％〇以=0\\〇來編碼。該第二串流被稱爲該£€1^串流（授權控 制訊息 “Entitlement Control Message” ）’ 並能以二不同 方式形成。根據第一方法，該控制字被一密鎗 '即該傳輸 密鑰TK所編碼，該傳輸密鑰大致上有關該管理中心及一 與該接收器/解碼器有關聯的安全模組間之傳輸系統。該 控制字係藉由用該傳輸密鑰TK解密該等控制訊息所獲得 根據第二方法，該ECM串流不會直接地包含該已編 碼之控制字，但包含允許該等控制字之決定的資料。該等 -5- 201007454 控制字之此決定可藉由不同操作、尤其藉由解密所施行， 此解密係能夠直接地導致對應於上述該第一方法之控制字 ，但該解密同樣地能夠導致一組包含該控制字之資料，該 控制字仍將必需由該組資料擷取。 特別地是，該組資料能包含該控制字以及一與待擴散 的內容有關之値，且尤其與此內容有關之存取條件。允許 該控制字之決定的另一操作能特別使用例如此組資料之單 向散列函數。 該等安全操作係大致上在一與該多媒體單元或該接收 器有關聯之安全模組中執行。此一安全模組尤其可根據四 種不同形式實現。 該等形式之一係一微處理器卡、一智慧卡、或更大致 上一電子模組（具有一密鑰、一標籤，...之形式）。此一模組 大致上係呈一可移除之形式，並可連接至該接收器。具有 電接點之形式係最常用的，但不排除一沒有接點之連線， 例如國際標準局（ISO)14443之型式。 第二習知設計係一大致上以既定及不可移除之方式放 置於該接收器的印刷電路板中之積體電路晶片的形式。另 一選擇係藉由安裝在基座或連接器、諸如SIM模組的連接 器上之電路所構成。 於第三設計中，該安全模組被整合成亦具有另一功能 之積體電路晶片，例如整合於該解碼器之恢復模組或該解 碼器之微處理器中。 於第四具體實施例中，該安全模組係未以一硬體形式 -6- 201007454 實現，但其功能係僅只以一軟體形式施行。此軟體可被混 淆在該接收器之主要軟體內。 已知於該四情形中，該功能係完全相同的，雖然該安 全程度不同，吾人將以無論哪一個適當實現其功能之方式 或可採取此模組之形式參考該安全模組。於上述該四設計 中，該安全模組具有用於執行一儲存於其記憶體中之程式 - 的機構（CPU)。此程式允許該等安全操作之執行、驗證該 φ- 使用權、施行解密或啓動一解密模組等。 藉由惡意人士所提供之用於分析此一安全模組的操作 之機構可爲値得注意的，且能允許這些人士實現安全模組 之模擬，其中該需要之分類資訊（該等密鑰或該序號）已被 載入。 此一模組用作一可信之模組，且亦具有一處理器及一 記億體。該安全模組之功能性被模擬，以便複製該原來之 操作。 【發明內容】 如此，本發明之目標係限制此型式之安全模組的仿真 器之影響。 此目標係藉由用於數位音頻/視頻處理單元條件式存 取資料之安全模組所達成，該條件式存取資料被控制字加 密，該安全模組係負責用於處理包含至少一與一控制字有 關之密碼及包含一與該控制字有關之指令的安全訊息，其 特徵爲該安全模組包括藉由安全訊息接收至少二微程式之 201007454 機構，該等微程式係可藉由該安全模組執行，該安全模組 包括用以儲存至少二微程式之機構及用以接收該安全訊息 中所包含之指令的機構，用於選擇藉由該指令所指示之微 程式，以用至少作爲執行之參數的密碼執行該微程式，此 執行允許該控制字之計算被送回至該音頻/視頻處理單元 〇 根據本發明，該最後控制字之獲得係遭受一程式之執 行，該程式係原本未存在於該安全模組中，且其被下載於 該模組中。 安全模組之仿真器基於另一中央單元（CPU)模擬該等 功能，且不能夠直接地執行該等微程式之機械碼。 【實施方式】 本發明之目標係提出獲得該最後控制字所需要之程式 碼的執行。此碼最初係未存在於該模組中及在一安全訊息 被送出。再者，數個微程式係可選擇用於該控制字CW之 產生’該安全訊息一方面包括一密碼CTG及在另一方面 包括一指令，以便選擇待使用之微程式。 根據圖1中所揭示之第一具體實施例，該ECM安全 訊息包含一密碼、CTG，及一指令，IN。 應注意的是此安全訊息係本身安全的，換句話說其內 容係藉由一密鑰加密的，其係亦儲存於該安全模組中。一 旦被解密，該驗證資料（簽章、散列）允許用於該驗證，其 內容係可靠及可信賴的。 -8 - 201007454 該ECM安全訊息中所包含之指令IN被用作一選擇器 ，以便決定哪一微程式（MP1、MP2 ' MPn)必需被使用。此 微程式被載入該處理器之執行記憶體中，且能與其他軟體 模組有關聯。該安全訊息中所包含之密碼CTG被用作此 微程式之一輸入變數，且該微程式之執行允許該控制字 CW之獲得。 - 根據圖2中所揭示之第二具體實施例，藉由該指令 ❿， IN所選擇之微程式MP接收該密碼CTG當作一變數’且 接收該安全模組中所包含之一密鑰Kcw。此密鑰較佳地是 藉由另一安全訊息、諸如EMM使用權管理訊息被送至該 安全模組。該微程式MP從那時起係一特別之解密模組， 並使用該密鑰Kcw當作該密碼CTG上之解密密鑰。 根據圖3中所揭示之第三具體實施例，該密碼被分成 二部份，第一部份CTG1係與藉由該指令IN所選擇之微 程式MP —起使用，以該微程式或該微程式的一部份所執 φ 行之操作的結果被傳輸至一密碼模組DEC。 此模組亦接收該密碼之第二部份CTG2當作一變數。 在一方面基於該密碼之第一部份CTG1藉由該微程式MP 所處理的結果及在另一方面基於該密碼之第二部份CTG2 ，該用密碼寫的操作係藉由該模組DEC所執行，而允許 獲得該控制字CW。應注意的是該指令IN在該後來之步驟 中不會介入。 此密碼模組DEC可爲IDEA、AES、TDES或另一型式 。該微程式MP之結果能被用作一密鑰或用作一至此密碼 201007454 模組之輸入。於該第一案例中，該密碼之第二部份CTG2 被用作一輸入，且於該第二案例中，其被用作一密鑰。 如上面所指示，一或多個微程式MP係由一管理中心 傳輸至一接收器/解碼器，該安全模組係連接至該接收器/ 解碼器。一微程式MP能以一藉由適當之密鑰加密的特定 安全訊息（EMM)被送至該安全模組。如此，僅只此安全模 組將能夠存取其內容。根據另一具體實施例，該微程式被 . 包括在與該密碼及該指令相同之訊息中。此訊息之處理如 此允許該微程式之操作及其以當作一參數之密碼執行。 根據另一具體實施例，該微程式係藉由一特定密鑰加 密至該微程式。該微程式係在一安全訊息中送出，且在其 ^ 於該安全模組中接收之時，其係以一加密的形式儲存。包 含該密碼之安全訊息亦將包含該密鑰，以解密該微程式。 根據本發明的一較佳具體實施例，每一微程式被簽署 ，以便保證其真實性。該微程式係以加密的形式儲存於該 安全模組之記憶體中。在該執行之前，該微程式係以—密 Q 鑰解密，該密鑰係於該安全模組之安全記億體中、或於已 啓動此操作之安全訊息的任一個中。一旦已解密，其由於 包含該微程式之資料組的簽章而被鑑別。用於此簽章之驗 證，需要一來自已簽署該資料之權限的公用密鑰，此權限 已使用其私人及秘密之密鑰，以產生該簽章。 微程式之數目係至少二個及可爲更多。它們較佳地是 以加密的形式儲存於該安全模組之不可執行的記憶體中。 一旦該等微程式之一被該指令IN所選擇’此微程式被解 -10- 201007454 密、鑑別及傳輸進入該安全模組之處理器的一可執行區域 。該處理器碼之其他部份能促成該微程式之執行。應注意 的是沒有藉由該微程式所執行之操作，該密碼之轉換的結 果不能被獲得。 根據一具體實施例，該安全訊息包含藉由密鑰所加密 的一群微程式。此密鑰可爲在其初始化之時於該安全模組 • 中所記憶之密鑰、或被安全訊息所更新之任一種。每一微 φ· 程式係藉由一適當之密鑰加密。在接收該安全訊息之時， 該安全模組擷取該微程式資料段及以該對應的密鑰解密之 。雖然該微程式資料段已於該安全模組之記憶體中被解密 ，每一微程式依然藉由其自身之密鑰所加密。在包含一允 許獲得控制字的密碼之安全訊息的抵達之時，此訊息將亦 包含該密鑰，以解密藉由該指令所指示之微程式。 根據一特別之具體實施例，該安全模組在其配置具有 一處理器，虛擬之軟體、亦即以一同屬語言寫成之指令係 在該配置上載入，該等指令係藉由此處理器經由該虛擬化 層所執行。此一虛擬化層之範例係已知爲爪哇程式語言。 該等安全訊息中所包含之微程式係藉由與該虛擬層相容之 指令所形成。它們係可藉由該虛擬化層執行，且如此能藉 由不同型式之處理器所執行，在大量這些處理器之每一個 中具有此一共用之虛擬化層。 根據本發明之另一特別具體實施例，該安全模組包括 一可程式化之硬體元件、諸如已知爲可程式化邏輯模組之 FPG Α家族的元件。這些電路執行一功能’該功能係由於 201007454 該等內部連接的一組態程式所界定。此程式允許該電路之 不同內部元件的連結’以便形成正反器、移位暫存器、或 任何其他邏輯功能。如此，一微程式包括可程式化邏輯之 此一組態程式，而允許此可程式化邏輯模組之作用的修改 及一變數上之特別功能的執行，於此案例中該變數係該密 碼。 藉由在上面被稱爲“控制字”的不同之用密碼寫的操 . 作所獲得之結果可於被傳輸至該音頻/視頻數位資料處理 _ 單元之前譬如藉由加密或解密、或甚至與一暫存器値之簡 單混合（XOR)而再次遭受修改。其亦可藉由該音頻/視頻數 位資料處理單元、譬如藉由該音頻/視頻串流的解密模組 ‘ 中之解密所修改。 根據一具體實施例，上述方法係藉由一接收器-解碼 器所執行，該接收器-解碼器包括該音頻/視頻串流的一解 碼單元及一處理單元。該處理單元係負責用於該等安全操 作（接收與處理該等安全訊息）、以及用於該接收器·解碼器 @ 之全球管理（EPG、通道之改變等）。於當在該處理單元之 核心，該處理器不是與該微程式已被寫出者相同時之案例 中，該處理單元將模擬該安全微碼之執行。 其係亦可能如上面所述用於將在一先進語言（譬如爪 哇程式語言、C語言）中之微程式，且如此可藉由該處理單 元執行。 【圖式簡單說明】 -12- 201007454 由於以下參考所附圖面之詳細敘述，本發明將被更好 了解，其中： 圖1顯示本發明之第一具體實施例； 圖2顯示本發明之第二具體實施例，其包括一密鑰之 操作； 圖3顯示二層次之第三具體實施例，該密碼在兩層次 上操作。

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Claims (1)

1. 201007454 七、申請專利範圍： 1. 一種音頻/視頻數位資料處理單元之安全模組，用於 藉由控制字加密的條件式存取，負責用於處理包含與一控 制字有關之至少一密碼及包含一與該控制字有關之指令之 安全訊息，其中該安全模組包括藉由安全訊息接收至少二 微程式之機構，該等微程式係可藉由該安全模組執行，該 安全模組包括用以儲存至少二微程式之機構及用以接收該 安全訊息中所包含之指令的機構，用於選擇藉由該指令所 指示之微程式，以用作爲執行之參數的至少該密碼執行該 微程式，此執行允許該控制字之計算被送回至該音頻/視 頻處理單元。 2. 如申請專利範圍第1項之安全模組，其中該微程式 在該安全訊息中係呈加密及/或已鑑別的形式，且其包括 在其執行之前用以解密及/或鑑別該微程式之機構。 3. 如申請專利範圍第2項之安全模組，其中該微程式 係包含在第一安全訊息中，該微程式之解密機構被包含在 第二安全訊息中。 4. 如申請專利範圍第1項之安全模組，包括一密碼模 組，其中該密碼包括第一及第二部份，該第一部份作用於 藉由該指令（IN)所選擇之微程式上’且該第二部份作用於 該密碼模組上，接收由該選擇的微程式所獲得之結果，用 於產生該控制字。 5 .如申請專利範圍第1項之安全模組，其中該安全模 組包括一允許同屬指令之執行的處理器與虛擬化軟體，該 -14- 201007454 微程式係藉由同屬指令所形成。 6.如申請專利範圍第1項之安全模組，其中該安全模 組包括一可程式化之邏輯模組，該微程式係可程式化邏輯 的一組態程式。 7·—種用於接收藉由接收器-解碼器處理之音頻/視頻 內容的方法，該接收器-解碼器包括一解碼單元及一處理 * 單元，該內容被控制字所加密，在亦包含至少一指令之安 φ- 全訊息中接收一與該等控制字有關之密碼，其中該方法包 括以下步驟： a. 接收該安全訊息（ECM、EMM)中所包含之至少二微 程式（MP)，這些微程式係可藉由該處理單元執行， b. 將該等微程式儲存於該.處理單元之微程式記憶體中 C.接收一安全訊息及擷取該密碼及該指令， d.根據該指令之値在該等微程式之中選擇一微程式， ❹ e.以作爲執行之參數的至少一密碼執行所選擇之微程 式，此執行允許該控制字之計算被送回至該音頻/視頻解 碼單元。 8. 如申請專利範圍第7項方法，其中該微程式在該安 全訊息中係呈加密及/或已鑑別的形式，且其包括在其執 行之前解密及/或鑑別該微程式之步驟。 9. 如申請專利範圍第8項方法，其中該微程式係藉由 一加密密鑰所加密，且被第一安全訊息所接收，該微程式 之加密密鑰被傳送在第二安全訊息中。 -15- 201007454 10.如申請專利範圍第7或8項方法’其中該密碼包 括第一及第二部份，該第一部份作用於藉由該指令所選擇 之微程式上，且該第二部份作用於該密碼模組上，接收由 該選擇的微程式所獲得之結果，用於產生該控制字。

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