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CN1414482A - 加密方法、解码方法和装置以及信息记录介质 - Google Patents

加密方法、解码方法和装置以及信息记录介质 Download PDF

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CN1414482A CN02129847.5A CN02129847A CN1414482A CN 1414482 A CN1414482 A CN 1414482A CN 02129847 A CN02129847 A CN 02129847A CN 1414482 A CN1414482 A CN 1414482A
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Abstract

本发明提供一种加密方法，该加密方法与现有技术相比，可以提高安全性。密钥生成器27使用多个信息生成密钥。单元分割器23对输入信息进行单元分割，加密控制信息记录器24将指定作为密钥的源信息的多个信息的加密控制信息加入被单元分割的单元，然后由加密器25进行加密。当对被单元分割的加密信息进行解码时，利用保存在各个单元中的加密控制信息，指定作为该单元的密钥的源信息的信息，根据作为该单元的密钥的源信息的信息生成密钥，然后利用该密钥进行解码。

Description

加密方法、解码方法和装置以及信息记录介质
技术领域
本发明涉及一种加密方法和装置、解码方法和装置以及信息记录介质，特别是涉及一种使用通过多种信息生成的密钥进行加密的加密方法和装置、与该加密方法相对应的解码方法和装置、以及记录通过该加密方法而加密的信息的信息记录介质。
背景技术
伴随着加密技术的发展，作为利用网络发送音频或视频数字内含的有效方法，已知有特开平10-269289号公报所公开的数字内含发布管理方法以及数字内含重放方法。在上述方法中，数字内含的发布方对数字内含进行加密和压缩处理，然后将处理后的数字内含和加密的内容密钥以及加密的收费信息发送给通信对方，并将根据从通信对方发送的内含使用信息而收取的使用费分配给权利者。另一方面，数字内含的重放方通过内含密钥对处理后的数字内含进行解码，同时进行解压缩、重放，并且同时根据内含的使用情况，将收费信息中的折扣与内含的使用信息发送给发布方。由此，被记录的内含就可以进行传输。
此外，在特开平10-283268号公报中公开了这样一种信息记录介质，在该信息记录介质上记录有进行了加密处理的加密信息和用于对将该加密信息解码为源信息的密钥信息进行了加密的密钥信息，在非加密的状态下，将对上述加密信息进行解码时的条件信息追加记录在上述密钥信息中。即，通过在密钥信息的控制信息中加入设备信息或区位信息，可以在使用方将加密后的信息原封不动地复制在HDD或光盘上，从而防止非法使用。
此外，在特开平7-140896号公报中公开了这样一种方法，将平文文件分割为在应用程序使用的存储器的数据区和缓冲区之间可以进行数据交换的最小数据长度的平文单元，通过密钥将上述平文单元分别加密，生成加密文数据块，然后将生成的n个加密文数据块连接起来，得到加密文数据文件。根据该方法，由于应用程序是以对文件能进行重写等部分操作的最小数据长度为单位，对平文文件进行加密的，所以无论通过应用程序进行什么操作，都可以正确地恢复到原来的平文文件。
发明内容
在上述特开平10-269289号公报和特开平10-283268号公报所公开的现有方法中，虽然通过对重放进行限制而可以防止非法使用，但其限制信息很容易修改，从而有无法防止在非法条件下重放的担心。
此外，在特开平7-140896号公报所公开的方法中，将规定的单元分割而进行加密，然后可以进行部分编辑，但在提高安全性的基础上还有改进的余地。
本发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的是提供一种与现有技术相比可以提高安全性的加密方法和装置以及对应的解码方法和装置。
为了实现上述目的，本发明的技术方案1提供一种加密方法，利用使用多个信息生成的密钥，对平常信息进行加密，生成加密信息，其特征在于，以每个规定的单位对上述加密信息进行单元分割，在每个单元内保存指定作为密钥的源信息的上述多个信息的加密控制信息。
本发明的技术方案2提供一种解码方法，将以每个规定的单位被单元分割的加密信息解码为平常信息，其特征在于，利用保存在各个被单元分割的加密信息的单元内的、指定作为密钥的源信息的多个信息的加密控制信息，指定作为该单元的密钥的源信息的信息，从而根据作为该单元的密钥的源信息的信息生成密钥，将上述加密信息解码为平常信息。
本发明的技术方案3提供一种加密装置，利用使用多个信息生成的密钥，对平常信息进行加密，生成加密信息，其特征在于，以每个规定的单位对上述加密信息进行单元分割，在每个单元内保存指定作为密钥的源信息的上述多个信息的加密控制信息。
本发明的技术方案4提供一种解码装置，将以每个规定的单位被单元分割的加密信息解码为平常信息，其特征在于，包括以下装置：密钥生成器，利用保存在各个被单元分割的加密信息的单元内的、指定作为密钥的源信息的多个信息的加密控制信息，指定作为该单元的密钥的源信息的信息，从而根据作为该单元的密钥的源信息的信息生成密钥；以及解码器，利用通过该密钥生成器所生成的密钥，将上述加密信息解码为平常信息。
本发明的技术方案5提供一种信息记录介质，其特征在于，记录以每个规定的单位被单元分割的加密信息，在每个单元内记录指定生成密钥所必需的多个信息的加密控制信息。
附图说明
图1是表示本发明一个实施方式的信息记录重放装置的构成的方框图。
图2是表示在记录介质中记录库信息时的文件结构的图。
图3是表示如图2所示的文件内部结构的图。
图4是表示如图3所示的结构的低位结构的图。
图5是表示记录介质上的数据格式的图。
图6是表示加密控制信息的格式示例的图。
图7是用于说明根据加密控制信息生成密钥的顺序的图。
图8是表示加密控制信息的格式示例的图。
图9是表示加密控制信息的格式示例的图。
图10是表示加密控制信息的格式示例的图。
图11是用于说明根据加密控制信息生成初始值的顺序的图。
图12是表示加密控制信息的格式示例的图。
图13是表示加密控制信息的格式示例的图。
图14是表示本发明另一个实施方式的信息接收发送装置的构成的方框图。
具体实施方式
以下参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示本发明一个实施例所涉及的信息记录装置的构成的方框图。该装置包括：MPEG编码器22，将模拟输入图像信号和声音信号转换为符合MPEG(Motion Picture Expert Group)标准的数字信号；单元分割器23，将从MPEG编码器22输出的数字信号进行单元分割；加密控制信息记录器24，将加密控制信息追加到单元分割后的数字信息；密钥生成器27，生成加密用的密钥；加密器25，使用密钥生成器27所生成的密钥，对从加密控制信息记录器24输入的信息进行加密；记录控制器26，进行记录时的控制；用户界面21，由用户输入操作指令；库信息管理器20，在记录时将节目的标题、记录开始时间等库信息格式化为规定的结构；库信息读写器19，进行库信息的读写；内含信息读写器11，对记录介质1进行内含信息的写入以及写入的内含信息的读出；加密控制信息重放器12，从读出的信息中取出加密控制信息；密钥生成器13，生成解码用的密钥；解码器14，使用密钥生成器13所生成的密钥，对读出的信息进行解码；反单元分割器15，将单元分割后的数据恢复原状；重放控制器16，重放时，对内含信息读写器11进行控制；MPEG解码器17，将重放的数字信号转换为模拟图像信号和模拟声音信号，输出到监视器18。
接下来，对如图1所述的装置进行重放时的动作进行说明。
当从用户界面21输入察看规定节目的详细信息的命令时，图中未示出的控制用CPU通过内含信息读写器11从记录介质1中读取对内含的属性和说明进行格式化记录的库信息。如图2所示，该库信息的文件名为SIDE.ifo，其结构如图3和图4所示。后面对该结构进行详细说明。在该库信息中记录有节目单位的信息以及以规定的时间段将节目分割开的各个单位(索引)的信息。其中至少记录有与该数据对应的内含说明的信息。库信息管理器20对库信息进行解析，预先以特定用户易于理解的节目信息显示格式填入库信息画面，然后进行布局，把图像数据传送到监视器18。
用户通过监视器18获得节目的详细信息，决定通过用户界面21欲察看的节目，然后通过遥控器输入欲察看的节目的编号，按下重放开始的按钮。当重放开始的按钮被按下时，控制用CPU将重放开始信号作为控制信号向重放控制器16传送。重放控制器16向内含信息读写器11传送重放开始信号。内含信息读写器11从记录介质1读取与节目对应的音频或视频信息，传送到加密控制信息重放器12。加密控制信息重放器检测出后述的图6所示的单元复位标识符和指定密钥的源信息的加密控制信息，并传送到密钥生成器13。在密钥生成器13中指定作为密钥的源信息，并以此为基础生成密钥，然后将生成的密钥传送到解码器14。在解码器14中根据被输入的密钥和加密内含信息，进行内含信息的解码，然后通过重放控制器16向MPEG解码器17传送。音频或视频的信息数据以后述的如图5所述的结构被记录在记录介质1上。把通过MPEG解码器17被解码的声音和图像信号转换为规定的显示格式，然后向监视器18传送。通过监视器18进行该节目的声音输出和图像显示。另一方面，对于从MPEG解码器17输出的信号，通过重放控制器16，管理现在重放中的图像从节目开始的帧数，当重放控制器16检测到结束点时，将结束重放的控制信号向内含信息读写器11传送，从而结束数据读取。
以下对如图1所示的装置进行记录时的动作进行简要说明。
用户通过按下记录开始按钮，在用户界面21中进行对来自例如播放的输入图像进行记录的指示。当记录开始按钮被按下时，未图示的控制用CPU将控制信号传送到记录控制器26。另一方面，通过用户界面21，被记录的内含节目的标题等信息被输入，该信息被传送到库信息管理器20。库信息管理器20将节目标题等信息和记录开始日期时间的信息等格式化为后述的表1、2和3的格式，然后将给格式化后的信息传送到库信息读写器19。库信息读写器19将上述信息以后述的图2、图3和图4的结构记录在记录介质1上。
另一方而，输入信号接收来自记录控制器26的记录开始信号，通过MPEG编码器22被编码，然后向单元分割器23传送。在单元分割器23中，如图5所示，按照规定的数量对MPEG的传输流数据包进行单元分割，在先头数据包的头部确保TS单元头区，在其中记录指定作为如图6所示的密钥的基础的信息的加密控制信息，然后传送到加密器25。
用户在用户界面21上设定例如数据安全性的级别。未图示的控制用CPU将上述信息作为加密控制信息向密钥生成器27传送。在密钥生成器27中，根据加密控制信息，通过后述的方法，指定作为密钥的基础的信息，生成密钥。该密钥被传送到加密器25。同时，加密控制信息被向加密控制信息记录器24传送。在加密器25中，利用从密钥生成器27输入的密钥，对除了TS单元头以外的部分进行加密，然后传送到记录控制器26。在记录控制器26中，当写入的数据被存储到规定单位的存储器时，根据未图示的控制用CPU的指令，将记录信息向内含信息读写器11传送，在内含信息读写器11中，将内含的被加密的压缩数据以如图5所示的结构记录在记录介质1中。
以下参照图2、图3和图4以及表1、表2和表3，对记录在记录介质1中的辅助信息(库信息)的格式进行说明。在记录介质1中，如图2所示，在ROOT下作成文件名为TAPE_LIB的文件夹，其下记录有多个与节目相关的文件名为从SIDE0.ifo到SIDEn.ifo的辅助信息。
如图3所示，SIDEj.ifo(j＝1～n)的格式具有分层结构。在最高位(层)定义为TOTAL_MANGER_IFO，其中具有GENERAL_IFO和CN_TNT_IFO。GENERAL_IFO中记录有与该信息组整体相关的参数。其详细结构为如表1所示的句法结构。
          〔表1〕
  句法名     位数
  System ID     8
  Version     8
  Character Set     4
  Num of CNTNT IFO     8
  Start Adrs of CNTNT IFO     32
表1中的System_ID是表示该格式所涉及的信息主体的ID。Version表示版本号。Character Set表示记述后述的节目的字符信息的字符代码。Num of CNTNT_IFO是后述的PR IFO的个数。Start Adrs ofCNTNT_IFO是记录PR_IFO_0的开头地址。
CNTNT IFO(图3)中记录有作为多个节目的信息的从PR_IFO_0到PR_IFO_n。其详细内容如表2所示。
         〔表2)
    句法名     位数
    End Adrs of PR IFO     32
    PR number     8
    Playback Time     32
    Num of INDEX     8
    Rec Date    32
    Rec Time    24
    PR text information size    8
    PR text information    N字节
    Content nibble 1    8
    Content nibble 2    8
    V ATR    32
    A ATR    32
表2的End Adrs of PR IFO是PR IFO的结束地址。PR number是本身的节目编号。PIayback Time是该节目的重放时间。Num ofINDEX是将该节目进一步分割为多个片断(INDEX)的数目。Rec Date是记录该节目的日期、Rec Time是记录时刻。PR text information size是对随后的节目进行简单说明时的正文信息的字节数。PR textinformation是正文信息。Content nibble是节目的种类信息。V_ATR是视频的像素大小或位速率、与压缩参数相关的信息。A ATR是与音频相关的位速率、频道数等信息。
此外，在低位(层)中具有可以将节目的一部分作为索引而登录的结构INDEX_IFO。该结构的格式如图4所示。INDEx_IFO的句法如表3所示。
          〔表3〕
  句法名     位数
  End Adrs of INDEX IFO     32
  INDEX number     8
  Playback Time     16
  Start frame of INDEX     32
  End frame of INDEX     32
表3的End adrs ofINDEX_IFO是INDEX_IFO的结束地址。INDEXnumber是节目的索引编号。Playback Time是INDEX的重放时间。Startframe of INDEX是INDEX的起始帧编号。End frame of INDEX是INDEX的结束帧编号。
以下对本实施方式中密钥生成方法和指定密钥的源信息的加密控制信息进行说明。如图6所示，单元复位标识符和指定密钥的源信息的加密控制信息被记录在前述的TS单元头中。单元复位标识符具有以2位表示是否已加密的位，以及指示是否进行后述的密钥初始值的复位的位。指定密钥的源信息的加密控制信息分割为8位，分别作为指示已使用作为密钥的源信息的信息(1)，或者未使用(0)的位而进行记录。作为密钥的源信息的信息，使用例如节目编号或与定义了国家、地区、空间的区域相关的信息、与个人标识ID相关的信息、与识别多人的组的标识ID相关的信息、与收视率相关的信息、与设备生产商的标识ID相关的信息、与内含提供者的标识ID相关的信息、与时间相关的信息、与内含制作者相关的信息、重放内含的重放设备的固有ID相关的信息、与连接设备的固有ID相关的信息、与记录内含的介质的固有ID相关的信息、与对内含进行识别的ID相关的信息、与费用相关的信息等。其中，可以选择8个实际使用的密钥的源信息(启动源)。如图7所示，通过启动源选择器选择与1位被激活时相对应的启动源，然后分别输入散列函数(使数值与字符串相对应的函数)，由此计算出规定位数的密钥。这里使用的加密方法只要是使用密钥的方法，可以是被公开的任何加密方法。例如通过DES(DataEncryption Standard)方法，可以设计散列函数，以输出56位的密钥。
此外如图8所示，预先设定所使用的启动源的组，使得可以记录4个组，以4位构成指定密钥的源信息的加密控制信息。在这种情况下，由于可以缩短指定密钥的源信息的加密控制信息的位长，所以可以获得减少数据量的效果。此外，如图9所示，可以对上述4个组的编号对应赋值0至3，记录识别该组的2位的标识符。在这种情况下同样也可以缩短指定密钥的源信息的加密控制信息的位长，获得减少数据量的效果。
此外，加密控制信息不仅指定密钥的源信息，而且可以具有与包含密码初始值信息的加密相关的参数信息。例如在DES中有进行密码的块单位链接模式(CBC模式等)，因此可以设定链接最初的初始值。可以在单元复位标识符中设定指示是否进行复位的位，使得初始值可以在规定的时间内有效。该初始值也可以作为依投入来决定提高加密系统的安全性的方法而使用。利用本实施方式的方法，在例如初期预备多个信息，使用其中哪些来构成初始值，可以通过加密控制信息位来指示。例如图8所示，将加密控制信息分割为8位，分别记录作为指示已使用该初始值信息(1)或者未使用(0)的位。作为初始值信息，也可以使用上述例如节目编号或与定义了国家、地区、空间的区域相关的信息、与个人标识ID相关的信息、与识别多人的组的标识ID相关的信息、与收视率相关的信息、与设备生产商的标识ID相关的信息、与内含提供者的标识ID相关的信息、与时间相关的信息、与内含制作者相关的信息、重放内含的重放设备的固有ID相关的信息、与连接设备的固有ID相关的信息、与记录内含的介质的固有ID相关的信息、与对内含进行识别的ID相关的信息、与费用相关的信息等。其中，可以选择8个实际使用的初始值信息。如图11所示，通过初始值选择器选择与1位被激活时相对应的初始值，分别输入XOR函数(进行逻辑异或运算的函数)，计算规定位数的初始值。该加密方法只要是利用初始值的方法，可以是任何公知的加密方法。例如利用DES方法的CBC模式，可以设计XOR函数，输出64位的块初始值，同时可以调整位长。
此外，如图12所示，预先设定所使用的初始值的组，使得可以记录4个组，以4位构成指定初始值信息的加密控制信息。在这种情况下，由于可以缩短指定初始值信息的加密控制信息的位长，所以可以获得减少数据量的效果。此外，如图13所示，可以对上述4个组的编号对应赋值0至3，记录识别该组的2位的标识符。在这种情况下同样也可以缩短指定初始值信息的加密控制信息的位长，获得减少数据量的效果。
在上述实施方式中，表示了把本发明适用于信息记录重放装置的例子，它也适用于如图14所示的信息通信装置。如图14所示的装置用内含信息MUX/DEMUX器33替换图1的内含信息读写器11，通过发送/接收控制器32和天线31来接收发送内含信息。除了上述构成要素，该装置与图1的装置相同。
在该装置中，内含信息和库信息通过内含信息MUX/DEMUX器33被多路复用、发送，同时接收被多路复用、发送的内含信息和库信息，通过内含信息MUX/DEMUX器33进行分离。在此过程中，通过发送/接收控制器32进行内含信息接收发送的控制。
此外，本发明记录信号数据的记录介质1具有能利用加密控制信息来重放介质的数据的介质特有的效果，利用该加密控制信息重放可以提高加密安全性，实现具有高度安全性的率先录音固定记录介质等的商用，从而可以实现内含信息发送、通信系统。
此外，记录介质1不仅包括狭义上的例如磁盘、磁带、光盘等可以记录数据的介质，而且包括用于传送信号数据的电磁波、光等。此外，记录在记录介质上的信息包括处于未被记录状态的电子文件等的数据本身。
如上所述，根据本发明的技术方案1～3，以规定的单位对加密信息进行单元分割，在每个单元中保存有指定作为密钥的源信息的多个信息加密控制信息，所以可以部分编辑，同时通过在单元内保存不同的加密控制信息，可以容易地改变密钥，提高安全性。
根据本发明的技术方案4，利用记录在被单元分割的加密信息的单元内的、指定作为密钥的源信息的多个信息的加密控制信息，指定该单元的密钥的源信息的信息，根据该单元的作为密钥的源信息的信息生成密钥，将被加密的加密信息解码为平常信息，所以即使各个单元的密钥改变也可以容易地对应，进行正确的解码。
根据本发明的技术方案5，由于提供了一种以规定的单位记录被单元分割的加密信息，在每个单元内记录指定生成密钥所必需的多个信息的加密控制信息的信息记录介质，各个单元的加密控制信息都是不同的，所以即使被非法复制，也难以重放，从而可以提高安全性。

Claims (5)

1.一种加密方法，利用使用多个信息生成的密钥，对平常信息进行加密，生成加密信息，其特征在于，
以每个规定的单位对上述加密信息进行单元分割，在每个单元内保存指定作为密钥的源信息的上述多个信息的加密控制信息。
2.一种解码方法，将以每个规定的单位被单元分割的加密信息解码为平常信息，其特征在于，
利用保存在各个被单元分割的加密信息的单元内的、指定作为密钥的源信息的多个信息的加密控制信息，指定作为该单元的密钥的源信息的信息，从而根据作为该单元的密钥的源信息的信息生成密钥，将上述加密信息解码为平常信息。
3.一种加密装置，利用使用多个信息生成的密钥，对平常信息进行加密，生成加密信息，其特征在于，
以每个规定的单位对上述加密信息进行单元分割，在每个单元内保存指定作为密钥的源信息的上述多个信息的加密控制信息。
4.一种解码装置，将以每个规定的单位被单元分割的加密信息解码为平常信息，其特征在于，包括以下装置：
密钥生成器，利用保存在各个被单元分割的加密信息的单元内的、指定作为密钥的源信息的多个信息的加密控制信息，指定作为该单元的密钥的源信息的信息，从而根据作为该单元的密钥的源信息的信息生成密钥；以及
解码器，利用通过该密钥生成器所生成的密钥，将上述加密信息解码为平常信息。
5.一种信息记录介质，其特征在于，记录以每个规定的单位被单元分割的加密信息，在每个单元内记录指定生成密钥所必需的多个信息的加密控制信息。
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