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TWI460592B - 音頻／視頻數位資料處理單元之安全模組及用於接收音頻／視頻內容的方法 - Google Patents

音頻／視頻數位資料處理單元之安全模組及用於接收音頻／視頻內容的方法 Download PDF

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TWI460592B
TWI460592B TW098111230A TW98111230A TWI460592B TW I460592 B TWI460592 B TW I460592B TW 098111230 A TW098111230 A TW 098111230A TW 98111230 A TW98111230 A TW 98111230A TW I460592 B TWI460592 B TW I460592B
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Luca Gradassi
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Description

音頻/視頻數位資料處理單元之安全模組及用於接收音頻/視頻內容的方法
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。
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 word=CW)來編碼。該第二串流被稱為該ECM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，該控制字被一密鑰、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值，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、驗證該使用權、施行解密或啟動一解密模組等。
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為值得注意的，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憶體。該安全模組之功能性被模擬，以便複製該原來之操作。
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，其特徵為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，以用至少作為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。
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。
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。
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一起使用，以該微程式或該微程式的一部份所執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可為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，該微程式係以一密鑰解密，該密鑰係於該安全模組之安全記憶體中、或於已啟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為更多。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。此密鑰可為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為爪哇程式語言。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、諸如已知為可程式化邏輯模組之FPGA家族的元件。這些電路執行一功能，該功能係由於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。
藉由在上面被稱為“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、或甚至與一暫存器值之簡單混合(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。
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。

Claims (10)

  1. 一種音頻/視頻數位資料處理單元之安全模組，用於條件式存取，該音頻/視頻數位資料藉由控制字加密，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，以用作為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 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. 一種用於接收音頻/視頻內容的方法，該音頻/視頻內容藉由接收器-解碼器處理該接收器-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.根據該指令之值在該等微程式之中選擇一微程式，e.以作為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。
  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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