DE69615095T2

DE69615095T2 - Verfahren und Gerät zur Kontrolle des Betriebes eines Signaldekoders in einer Rundfunkanlage

Info

Publication number: DE69615095T2
Application number: DE69615095T
Authority: DE
Inventors: Simon Paul Ashley Rix; Manfred Von Willich
Original assignee: Irdeto Access BV
Current assignee: Irdeto Access BV
Priority date: 1995-06-23
Filing date: 1996-06-24
Publication date: 2002-06-20
Anticipated expiration: 2016-06-25
Also published as: SK82496A3; JP3831453B2; BR9602862A; DE69615095D1; ES2162970T3; HUP9601728A2; CA2179223C; TW313735B; HUP9601728A3; NO962605L; JPH09135435A; CN1147147C; AU704421B2; CA2179223A1; ATE205654T1; CN1144437A; BR9602862B1; EP0750423A3; AU5604596A; EP0750423A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern des Betriebs eines Signaldecoders in einem Sendesystem.
In einem Sendesystem können mehrere Sendeverfahren einschließlich eines Sendens mittels eines Satelliten, eines terrestrischen Sendens mittels Antennen und eines Sendens mittels Kabeln verwendet werden. Ein Senden von Signalen kann die Verwendung von entweder einer analogen oder einer digitalen Technologie einschließen. Insbesondere kann bei einem Sendesystem unter Verwendung einer digitalen Technologie ein digitaler Datenstrom verwendet werden, um eine Vielzahl von Programmen von einer Vielzahl von Sendern zu senden. Ein Standard für das Senden von digitalen Signalen ist der MPEG II Standard. Gemäß dieses Standards wird eine Vielzahl von komprimierten digitalen Datensignalen, die von einer Vielzahl von Sendern herrühren, in einen einzigen digitalen Transportstrom multiplexiert. Der Transportstrom kann auf einem Träger vor einer Übertragung multiplexiert werden.
Ein Empfang eines derartigen Sendesignals erfordert einen Decoder, der den digitalen Transportstrom demoduliert, ihn dekomprimiert und ihn in ein analoges Format für einen Empfang konvertiert. Der Decoder wird die spezifischen Signale, die von den entsprechenden Sendern herrühren, identifizieren und wird diese Signale beispielsweise auf getrennten Kanälen auf dem Fernseher oder Radio präsentieren, wie durch eine Informationstabelle in dem digitalen Transportstrom spezifiziert.
In den "Proceedings from eleven technical sessions of the Annual Convention and Exposition of the National Cable Television Association", San Francisco, 6.-9.Juni 1993, Nr. Convention 42, 6. Juni 1993, Ruthowski K, Seiten 133-143, SP000410493 Trott A et al.: "An enhanced cost effective line shuffle scrambling system with secure conditional access authorization" sind ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, die verwendet werden, um ein konditionales Zugriffssystem zu verwenden, worin ein Sender globale und individuelle Datenpakete in Decoder herunterladen kann. Aus Sicherheitsgründen sind die Datenpakete verschlüsselt, wobei individuelle Datenpakete mit einem Adressschlüssel verschlüsselt sind, der für jede Decoderadresse eindeutig ist.
Es ist für einen Sender möglich, den Betrieb von Decodern durch beispielsweise ein Übertragen von Steuerdaten, Decoderbetriebseinstellungen oder jedweden Daten zum Steuern des Betriebs des Decoders einzustellen. Da ein Standardverfahren eines Sendens von digitalen Daten verwendet wird, könnte jedweder Sender ein Signal zum Steuern des Betriebs der Decoder ohne eine Autorisierung des Eigentümers oder Benutzers der Decoder senden. Eine derartige Steuerinformation, die von einem nicht-autorisierten Sender gesendet wird, könnte beispielsweise für den Betrieb des Decoders für einen Empfang von Sendesignalen, die von autorisierten Sendern herrühren, schädlich sein.
Es ist deswegen eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Signaldecoders in einem Sendesystem bereitzustellen, das ein Steuern des Betriebs nur durch autorisierte Sendet zulassen wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Steuern des Betriebs eines Signaldecoders in einem Sendesystem bereitzustellen, der in Decoder implementiert werden kann, um eine Steuerung des Betriebs durch nur autorisierte Sender zuzulassen.
Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern des Betriebs eines Signaldecoders in einem Sendesystem mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 8 bereitgestellt.
Auf diese Weise werden ein Verfahren und eine Vorrichtung erhalten, in welchen der Ursprung eines Sendesignals verifiziert wird, und ein Betrieb des Decoders nur zugelassen wird, wenn die Signatur zu dem Verifikationswert passt. Auf diese Weise wird eine Steuerung des Betriebs des Decoders durch nicht-autorisierte Sender verhindert.
Die Erfindung wird weiter im Wege eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Diagramm eines typischen digitalen Sendesystems mit einem einer großen Anzahl von Empfängern einschließlich eines Decoders;
Fig. 2 ein schematisches Blockdiagramm des Decoders einschließlich einer Vorrichtung zum Steuern des Betriebs desselben; und
Fig. 3 ein Flussdiagramm, um das Verfahren der Erfindung zu erklären.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist ein Sendesystem gezeigt, wobei drei Sender 1-3 mit einer Multiplexereinheit 4 gekoppelt sind. Die Multiplexereinheit 4 umfasst eine Einrichtung zum Zerhacken, Codieren und Komprimieren von Sendesignalen, die von den Sendern 1-3 bereitgestellt werden, und die so erhaltenen Datenströme werden in einen digitalen Transportstrom multiplexiert. In der gezeigten Ausführungsform wird dieser digitale Transportstrom mittels eines Modulators 5 vor einer Übertragung moduliert. Der Operator der Ausrüstung einschließlich der Multiplexereinheit 4 und des Modulators 5 ist verantwortlich für ein Übertragen des Signals zu der Empfangsausrüstung des öffentlichen Anschlusses, wobei ein Fernsehgerät 6 im Wege eines Beispiels in Fig. 1 gezeigt ist. Einer oder mehrere der Sender 1-3 können private Sender sein, die gemäß dem Konzept eines Pay-TV betrieben werden, was ein Abonnement impliziert, was bedeutet, dass Leute, die es wünschen, Programme anzuschauen, die von einem bestimmten Sender gesendet werden, eine derartige Sendung abonnieren und die geeignete Gebühr bezahlen müssen.
Die Übertragung des Signals kann über einen oder mehrere Telekommunikationskanäle einschließlich einer Satellitenverbindung 7, einer terrestrischen Verbindung 8 oder eines Kabelsystems 9 ausgeführt werden.
Ein Zugriff zu irgendeinem der Sendesignale, die von den Sendern 1-3 bereitgestellt werden, erfordert einen Decoder 10, der schematisch in Fig. 2 gezeigt ist. Jeder Decoder 10 ist mit einem Demodulator 12 zum Demodulieren des empfangenen Signals versehen. Typischerweise ist der Eingang in den Demodulator ein modulierter Datenstrom zwischen 950 MHz und 2050 MHz. Der Ausgang des Demodulators 12 ist ein digitaler Transportstrom. Der Decoder 10 ist weiter mit einem konditionellen Zugriffsmodul 13 versehen, das mit einer Smart Card 14 in einer per se bekannten Weise zusammenwirkt. Obwohl in der beschriebenen Ausführungsform das konditionelle Zugriffsmodul 13 und die Smart Card 14 als getrennte Einheiten gezeigt sind, ist es nicht streng notwendig, dass sie getrennt sind. Das konditionelle Zugriffsmodul 13 kann beispielsweise in den Decoder 10 eingeschlossen sein.
Weiter ist der Decoder mit einem Demultiplexer 15 zum Demultiplexieren des digitalen Transportstroms und einer Dekompressionseinheit 16 zum Dekomprimieren des Signals in die ursprüngliche Sequenz digitaler Proben und zum Konvertieren der digitalen Proben in das ursprüngliche analoge Audio- und Video-Format versehen.
Das konditionelle Zugriffsmodul 13 schließt einen Descrambler 17 mit konditionellen Zugriffsdatenfiltern und einen Mikroprozessor 18 ein, um den Descrambler 17 zu steuern. Der Betrieb des Decoders 10 wird durch einen Mikroprozessor 19 gesteuert, der mit einem flüchtigen Speicher 20 und einem nicht-flüchtigen Speicher 21 zum Speichern einer Steuerinformation verbunden ist.
Der digitale Transportstrom, der von dem Multiplexer 4 erzeugt wird, kann kontinuierlich oder periodisch eine Informationstabelle einschließen, die eine Information für den korrekten Betrieb des Decoders enthält. Diese Informationstabelle enthält unter anderen eine Liste von Identifikationen digitaler Transportströme, die von autorisierten Sendern herrühren. Für eine weitere Erklärung wird Bezug genommen auf Publikationen über den MPEG- Standard. Da jedweder Sender Signale zu den Decodern 10 übertragen könnte, ist es wichtig, dass nur autorisierte Sender den Decoder durch ein Speichern einer Informationstabelle in den Decoderspeicher steuern. Zu diesem Zweck erzeugt der autorisierte Operator des Multiplexers 4 eine verschlüsselte Signatur und fügt diese verschlüsselte Signatur dem digitalen Transportstrom hinzu, der von dem Multiplexer 4 bereitgestellt wird, zumindest, wenn er es wünscht, den Decoder 10 mit einer neuen Informationstabelle zu versehen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Signatur in dem Multiplexer oder vor der multiplexierenden Stufe erzeugt werden kann. In der beschriebenen Ausführungsform wird eine verschlüsselte Signatur durch ein Anlegen einer Einweg-Hash-Funktion an die Information, die in der Informationstabelle enthalten ist, erzeugt. Das Ergebnis der Einweg-Hash-Funktion wird dann unter Verwendung eines geheimen Schlüssels eines Verschlüsselungsverfahrens mit öffentlichem Schlüssel verschlüsselt, beispielsweise durch das altbekannte RSA-Verschlüsselungsverfahren. Jedoch kann eine verschlüsselte Signatur auf eine andere Weise erzeugt werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass eine Informationstabelle in dem Decoderspeicher während eines Herstellens des Decoders gespeichert werden kann. Während eines Betriebs des Decoders 10 kann eine neue Informationstabelle zu den Decodern bei den Teilnehmern über den (die) verwendeten Telekommunikationskanal (Telekommunikationskanäle) übertragen werden, und diese neue Informationstabelle kann entweder in einem flüchtigen oder in einem nicht-flüchtigen Speicher gespeichert werden. Im Allgemeinen wird eine Identifikationsnummer zu der Informationstabelle hinzugefügt werden, so dass der Decoder 10 diese Nummer mit der Nummer der Informationstabelle vergleichen kann, die bereits in dem Decoder verfügbar ist.
Wenn ein Decoder eingeschaltet wird, wird ein Mikroprozessor 19 prüfen, ob eine Informationstabelle in dem Decoder 10 verfügbar ist oder nicht. Wenn nicht, dann wird der Mikroprozessor 19 nach einer Informationstabelle und einer Signatur in dem digitalen Transportstrom innerhalb einer spezifizierten Zeitperiode suchen, wie in dem Flussdiagramm der Fig. 3 gezeigt. Zu diesem Zweck wird der digitale Transportstrom von dem Demodulator 12 bedingungsweise von dem Descrambler 17 descrambled, wie durch die Mikroprozessoren 18 und 19 gesteuert. Wie in dem Flussdiagramm der Fig. 3 angezeigt, sperrt der Mikroprozessor 9 weiter einen Betrieb des Decoders, wenn die spezifizierte Zeitperiode verstreicht und eine Informationstabelle zusammen mit einer Signatur nicht gefunden wird.
Jedoch wird, wenn eine Informationstabelle zusammen mit einer Signatur innerhalb der spezifizierten Zeitperiode erlangt wird, die Signatur unter Verwendung des öffentlichen Schlüssels des Verschlüsselungsverfahrens mit öffentlichem Schlüssel, der in dem nicht-flüchtigen Speicher 21 gespeichert ist, und der gleichen Einweg-Hash-Funktion, wie sie an der Übertragerseite an die Information in der Informationstabelle angelegt ist, entschlüsselt. Die entschlüsselte Signatur wird mit dem Ergebnis der Hash-Funktion verglichen, und wenn eine Anpassung auftritt, wird die Information in der Informationstabelle in dem nicht-flüchtigen Speicher 21 gespeichert, um für einen Weiteren Betrieb des Decoders 10 in einer normalen Weise, verwendet zu werden. Danach überprüft der Mikroprozessor 19, ob die Identifikation des empfangenen Transportstroms auf der Liste von Identifikationen in der Informationstabelle ist. Wenn dem so ist, wird ein normaler Betrieb des Decoders 10 ermöglicht. Dies bedeutet, dass ein Descrambeln des digitalen Transportstroms durch den Descrambler 17 fortdauert und der descrambelte Datenstrom durch einen Demultiplexer 15 und eine Dekompressionseinheit 16 jeweils demultiplexiert und dekomprimiert wird. Jedoch wird, wenn eine Anpassung nicht auftritt oder die Identifikation nicht in der Liste ist, ein normaler Betrieb des Decoders nicht zugelassen. Zu diesem Zweck kann der Mikroprozessor 19 die Dekompressionseinheit 16 ausschalten, so dass der Decoder 10 überhaupt nicht verwendet werden kann. Als eine Alternative kann der Mikroprozessor 19 den Descrambler ausschalten, so dass ein normaler Betrieb des Decoders 10 für nicht-zerhackte Signale fortdauern kann. Ein Ausschalten des Descramblers 17 kann beispielsweise durch ein direktes Verbinden des Ausgangs des Demodulators 12 mit dem Eingang des Demultiplexers 15 über einen Schalter, der schematisch mit 22 angezeigt ist, erhalten werden.
Wenn bei einem Einschalten des Decoders 10 der Mikroprozessor 19 findet, dass eine Informationstabelle verfügbar ist, überprüft der Mikroprozessor 19, ob die Information des empfangenen Transportstroms auf der Liste der Identifikationen der verfügbaren Informationstabelle ist. Wenn dem nicht so ist, wird ein normaler Betrieb des Decoders 10 nicht zugelassen.
In beiden Fällen, d. h. ein normaler Betrieb ist zugelassen oder gesperrt, wird der Mikroprozessor 19 kontinuierlich überprüfen, ob eine neue Informationstabelle in dem empfangenen Transportstrom vorhanden ist. Sobald der Mikroprozessor 19 eine neue Informationstabelle findet, wird der Mikroprozessor 19 die Informationstabelle und die Signatur von dem Transportstrom erlangen und wird die Verifikation der empfangenen Informationstabelle starten, wie oben beschrieben.
Als eine Alternative zu einem Verwenden der Informationstabelle, die allgemein in einem digitalen Transportstrom gemäß dem MPEG-Standard verfügbar ist, kann eine neue spezielle Informationstabelle beispielsweise in dem Multiplexer 4 geschaffen werden. Diese spezielle Informationstabelle kann beispielsweise aus Bits in dem Nutzlastteil des Transportstroms geschaffen werden. Die Signatur wird danach auf die gleiche Weise wie in der oben beschriebenen Ausführungsform erzeugt. Der Mikroprozessor 9 des Decoders 10 ist programmiert, die gleiche spezielle Informationstabelle zu schaffen, und eine Verifikation des empfangenen Signals tritt wieder auf die gleiche Weise wie oben beschrieben auf.
Die Datenbits von der Nutzlast, die für die spezielle Informationstabelle verwendet werden, können entweder gemäß eines spezifischen Musters oder unter einer Steuerung eines Pseudo- Zufallsgenerators gewählt werden. In diesem letzteren Fall ist ein entsprechender Pseudo-Zufallsgenerator in dem Decoder 10 bereitgestellt.
Aus der vorangegangenen Beschreibung wird verstanden werden, dass die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern des Betriebs eines Decoders nur durch autorisierte Sender bereitstellt. Obwohl in der beschriebenen, bevorzugten Ausführungsform die Informationstabelle des Transportstroms verwendet wird, um eine verschlüsselte Signatur zu erzeugen, ist es auch möglich, eine verschlüsselte Signatur auf eine andere geeignete Weise zu erzeugen, und diese Signatur an dem Decoder zu verifizieren, um einen normalen Betrieb des Decoders zuzulassen oder zu sperren, in Abhängigkeit davon, ob eine Anpassung mit einem Verifikationswert auftritt oder nicht. Weiter sei darauf hingewiesen, dass es nicht strikt notwendig ist, eine Überprüfung bezüglich der Identifikation des Transportstroms zu verwenden, um einen normalen Betrieb des Decoders zuzulassen oder zu sperren.
Deswegen ist die Erfindung nicht auf die oben erwähnten Ausführungsformen beschränkt, die auf eine Anzahl von Arten innerhalb des Umfangs der Ansprüche variiert werden können.

Claims

1. Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Signaldecoders (10) in einem Sendesystem, mit folgenden Schritten: Erzeugung eines Sendesignals einschließlich Information zum Betrieb des Decoders, Erzeugung einer verschlüsselten Signatur und Hinzufügen der verschlüsselten Signatur zu dem Signal, Senden des Signals mit der verschlüsselten Signatur, Empfangen des Signals mit der verschlüsselten Signatur in dem Decoder, Entschlüsseln der verschlüsselten Signatur, Vergleichen der entschlüsselten Signatur mit einem Nachprüfungswert, und falls eine Übereinstimmung auftritt, Zulassen des weiteren Betriebs des Decoders entsprechend der Information, die in dem Sendesignal enthalten ist, und falls keine Übereinstimmung auftritt, Nichtzulassen des weiteren Betriebs des Decoders.

2. Verfahren nach Anspruch 1, mit dem Schritt der Erzeugung einer Informationstabelle, wobei die Informationstabelle dem Signal hinzugefügt wird, die Information in der Informationstabelle zur Erzeugung der verschlüsselten Signatur verwendet wird, und die entschlüsselte Signatur mit Information in der Informationstabelle verglichen wird, die als Überprüfungswert verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, mit dem Schritt der Erzeugung einer ersten Informationstabelle aus Daten in dem Signal, wobei Information in der ersten Informationstabelle zur Erzeugung der verschlüsselten Signatur verwendet wird, eine zweite Informationstabelle auf die selbe. Weise wie die erste Informationstabelle aus Daten des empfangenen Signals erzeugt wird, und die entschlüsselte Signatur mit Information in der zweiten Informationstabelle verglichen wird, die als Nachprüfungswert verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem der Schritt der Erzeugung eines Sendesignals die Erzeugung eines digitalen Transportstroms als Multiplex mehrerer Signalquellen (1-3) umfasst, die Informationstabelle Identifikations- und Steuerdaten für den Decoder. (10) enthält, der Schritt der Erzeugung einer verschlüsselten Signatur die Verringerung der Information in der Informationstabelle über eine Einweg-Hash-Funktion und die Verschlüsselung des Ergebnisses der Hash-Funktion unter Verwendung eines geheimen Schlüssels eines Verschlüsselungsalgorithmus mit öffentlichem Schlüssel umfasst, und die verschlüsselte Signatur mit Hilfe des entsprechenden öffentlichen Schlüssels entschlüsselt wird, und der Nachprüfungswert durch Verringerung der Informationstabelle in dem Decoder über die Einweg-Hash-Funktion erhalten wird.

5. Verfahren nach. Anspruch 3, bei welchem der Schritt der Erzeugung eines Sendesignals die Erzeugung eines digitalen Transportstroms als Multiplex mehrerer Signalquellen (T-3) umfasst, der Schritt der Erzeugung einer verschlüsselten Signatur die Verringerung der Information in der ersten Informationstabelle über eine Einweg-Hash- Funktion und die Verschlüsselung des Ergebnisses der Hash-Funktion unter Verwendung eines geheimen Schlüssels eines Verschlüsselungsalgorithmus mit öffentlichem Schlüssel umfasst, die verschlüsselte Signatur mit Hilfe des entsprechenden öffentlichen Schlüssel entschlüsselt wird, und der Nachprüfungswert durch Verringerung der Information der zweiten Informationstabelle in dem Decoder (10) über die Einweg-Hash-Funktion erhalten wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem der digitale Transportstrom ein Nutzinformationsteil enthält, und die erste und die zweite Informationstabelle unter Verwendung einer statistischen Auswahl von Bits des Nutzinformationsteils beim Senden bzw. im Decoder (10) erzeugt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 4, mit dem Schritt der Speicherung der Informationstabelle, wobei die Informationstabelle eine Liste von Transportstromidentifikationen enthält, die Identifikation eines empfangenen Transportstroms mit der Liste von Identifikationen der gespeicherten Informationstabelle verglichen wird, und der Betrieb des Decoders (10) abhängig davon zugelassen oder nicht zugelassen wird, ob sich die Identifikation auf der Liste befindet oder nicht.

8. Einrichtung zum Steuern des Betriebs eines Signaldecoders (10) in einem Sendesystem, mit einer Vorrichtung zum Empfang eines Sendesignals einschließlich Information für den Betrieb des Decoders (10) und einer verschlüsselten Signatur, einer Vorrichtung (19) zum Entschlüsseln der verschlüsselten Signatur, einer Vorrichtung (19) zum Vergleich der entschlüsselten Signatur mit einem Nachprüfungswert, einer Vorrichtung (19, 22) zum Zulassen oder Nichtzulassen des normalen Betriebs des Decoders (10) abhängig davon, ob das Ergebnis dieses Vergleichs eine Übereinstimmung oder keine Übereinstimmung ist, und einer Vorrichtung (15-19) zum Betrieb des Decoders entsprechend der in dem Sendesignal enthaltenen Information.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, mit einem Speicher (21) zum Speichern eines öffentlichen Schlüssels, wobei die Vorrichtung (19) zum Entschlüsseln der verschlüsselten Signatur den öffentlichen Schlüssel zum Entschlüsseln der verschlüsselten Signatur verwendet.

10. Einrichtung nach Anspruch 8, bei welcher das Signal eine Informationstabelle enthält, welche Identifikations- und Steuerdaten aufweist, die Einrichtung eine Vorrichtung (21) zum Speichern der Informationstabelle in dem Speicher aufweist, eine Vorrichtung (15, 16, 17, 18) zur Verwendung der Informationstabelle zum Betrieb des Decoders, und eine Vorrichtung (19) zur Erzeugung des Nachprüfungswerts aus Information in der Informationstabelle.

11. Einrichtung nach Anspruch 8, mit einer Vorrichtung (19) zur Erzeugung einer zweiten Informationstabelle aus Daten des Sendesignals, und einer Vorrichtung (19) zur Erzeugung des Nachprüfungswerts aus Information in der zweiten Informationstabelle.

12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, bei welcher die Vorrichtung (19) zur Erzeugung des Nachprüfungswerts eine Vorrichtung zur Verringerung der Informationstabelle über eine Einweg-Hash-Funktion zum Erhalten des Nachprüfungswerts aufweist.

13. Einrichtung nach Anspruch 8, bei welcher der Decoder (10) einen Descrambler (17) und eine Datenexpansionsvorrichtung (16) aufweist, und die Vorrichtung (19) zum Zulassen oder Nichtzulassen des Betriebs des Decoders (10) dazu ausgebildet ist, dem Betrieb des Descramblers (17) freizuschalten, wenn die Signatur zu dem Nachprüfungswert passt.

14. Einrichtung nach Anspruch 10, mit einer Vorrichtung (19) zum Vergleichen einer Identifikation eines empfangenen Transportstroms mit einer Liste von Identifikationen in der Informationstabelle, wobei die Vorrichtung zum Zulassen oder Nichtzulassen des normalen Betriebs des Decoders den normalen Betrieb nicht zulässt, wenn die Identifikation des empfangenen Transportstroms nicht auf der Liste ist.