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JP2003115830A - 情報記録装置及び情報記録再生装置 - Google Patents

情報記録装置及び情報記録再生装置

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Publication number
JP2003115830A
JP2003115830A JP2001307160A JP2001307160A JP2003115830A JP 2003115830 A JP2003115830 A JP 2003115830A JP 2001307160 A JP2001307160 A JP 2001307160A JP 2001307160 A JP2001307160 A JP 2001307160A JP 2003115830 A JP2003115830 A JP 2003115830A
Authority
JP
Japan
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encryption
key
unit
decryption
encrypted
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001307160A
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English (en)
Inventor
Tomoyuki Shindo
朋行 進藤
Takeshi Oishi
剛士 大石
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Victor Company of Japan Ltd filed Critical Victor Company of Japan Ltd
Priority to JP2001307160A priority Critical patent/JP2003115830A/ja
Priority to US10/196,152 priority patent/US7146507B2/en
Priority to EP02255381A priority patent/EP1300843A3/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 同一の暗号鍵で暗号化される区間を短くする
と、複雑な処理が必要になり、装置における負担が非常
に重くなる。また、高速再生では、いくつの所定単位の
データ区間を飛ばしたか等を管理する必要があり、運用
が困難である。 【解決手段】 メモリコントローラ１３は、メモリ１５
からのレコーディングパケットを、メディアアクセスユ
ニット単位で読み出して、メディアアクセスユニットナ
ンバー１４を割り当てて暗号化部１６に供給して、暗号
化制御部１８からの制御の下にブロック暗号化を行う。
ＣＰＵ等から暗号鍵の元になる、共通の鍵系列発生用基
数である種１９を暗号化制御部１８に書き込む。暗号化
制御部１８は、種１９とメディアアクセスユニットナン
バー１４とに基づいてシークレットファンクションＦ２
０を生成し、これを用いて暗号鍵１７を算出する。暗号
化部１６はメモリ１５からのデータを、暗号鍵１７に基
づいて暗号化してＨＤＤに記憶する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は情報記録装置及び情
報記録再生装置に係り、特に情報を暗号化して記録媒体
に記録する情報記録装置及び情報記録再生装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、通信の分野において、高速の
暗号化や復号化が要求される場合の暗号方式として、共
有鍵暗号方式が知られている。この暗号方式は、暗号化
に用いられる鍵（暗号鍵）と復号化に用いられる鍵（復
号鍵）が同一であるという特徴がある。暗号化する装置
は暗号鍵を復号化する装置に知らせる必要があるため、
鍵を共有するための手段が各種提案されているが、いず
れも基本的に安全に鍵を共有するには複雑な手法を必要
とする。
【０００３】この共有鍵暗号方式を、画像及び音声デー
タ（以下、ＡＶデータ、あるいはコンテンツともいう）
を記録再生する装置に適用した場合、一般にＡＶデータ
のデータ量が大きく、これを一個の暗号鍵で暗号化して
記録媒体に記録しても、暗号鍵が露見した場合は、ＡＶ
データがすべて復号化できてしまう（一つの映画コンテ
ンツを一個の暗号鍵で暗号化して記録した場合、まるま
る復号化されてしまう）。
【０００４】そこで、ＡＶデータを暗号化するための鍵
が露見した場合でもその被害をできるだけ少なくするた
めには、ＡＶデータをあるデータ量毎に区切って暗号化
するブロック暗号が考えられる。このブロック暗号で
は、一般的に高速の暗号化や復号化が要求される場合、
その処理速度と回路規模の問題から６４ビット程度のブ
ロック暗号が利用されることが多いが、この程度の暗号
は今後のプロセッサ等の進化を考えると、早晩一定の期
間内に解読されてしまう可能性が否定できない。従っ
て、同一の暗号鍵で暗号化される区間（データ長）はで
きるだけ短い方がアタックに対して強くなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、暗号化され
る区間を短くすると、その区間毎に暗号鍵をどのように
更新していくかが問題となる。ＡＶデータ暗号化のため
の鍵をそのまま保存することはできないので、別の強力
な暗号（通常、公開鍵暗号が用いられることが多い）で
暗号化されて保存されるが、暗号鍵の個数が多いとＡＶ
データを暗号化するための暗号鍵を更に暗号化して保存
するための複雑な処理が必要になり、装置における負担
が非常に重くなる。また、暗号鍵の数も飛躍的に増えて
しまい、その分、ＡＶデータの記録時間が失われてしま
う。
【０００６】また、上記の問題を解決するために、伝送
する暗号鍵を１個とし、２回目からは共通の方法で暗号
鍵、復号鍵を変更していくことが考えられるが、その場
合、ＡＶデータの途中から再生する場合に復号できない
（必ず、最初から復号していかないと成り立たない）こ
とが考えられる。
【０００７】一方、情報記録再生装置では、通常再生だ
けではなく高速再生などの特殊再生も行えることが望ま
しいが、高速再生では、記録媒体上の記録ＡＶデータ
は、高速再生のための補助データを用いて当初記録した
順番とは異なって、飛び飛びに再生することが行われ
る。その高速再生の際に、ＡＶデータの所定単位毎に新
たな復号化のための鍵を算出することや、記録時にＡＶ
データの所定単位毎に暗号化／復号化のための鍵を公開
鍵暗号の技術を用いて暗号化／復号化する演算は膨大な
プロセッサの負荷となる。
【０００８】従って、できるだけ細かな単位毎にＡＶデ
ータ（コンテンツ）の暗号化を切り替えると共に、コン
テンツの暗号化／復号化のための鍵を暗号化／復号化す
る公開鍵暗号の演算回数を少なくするための方法とし
て、コンテンツ（又はセッション）毎に１回公開鍵暗号
の技術を用いて、コンテンツ暗号化／復号化のための鍵
の種となる情報を暗号化／復号化して、実際のコンテン
ツの暗号化／復号化のための鍵は、その種の情報より秘
密に決定されている関数を用いて順次算出し、その鍵の
交代のタイミングを１ビットの情報（オッドキー／イー
ブンキーのいずれを用いるかの指示）を用いて逐次制御
する方法がある。
【０００９】この方法では、順次交代（ここで交代とい
っているのは、２つだけの鍵をただ単に交代して使って
いるのではなく、オッド１、イーブン１、オッド２、イ
ーブン２、・・・といった具合に、オッドキーとイーブ
ンキーとを交代しながら、更にその内容も順次更新され
ていくものである。）される鍵を公開鍵暗号で保護され
るコンテンツ暗号化のための種から順次所定の演算（例
えば、秘密に定義した関数Ｆ（種＋交代回数）など）で
生成する方法がある。これは、公開鍵暗号で保護される
初期値等を出発点に順次オッド／イーブンのキーが交代
する毎に初期値からカウントアップを行い、その結果に
対して一方向関数等の処理を施した結果の規約で定めた
一部をコンテンツ暗号化／復号化のための鍵として利用
する方法である。
【００１０】しかし、この方法では、連続してコンテン
ツを扱うような場合、例えば通常記録／通常再生を行う
場合やディジタルインタフェースにてコンテンツのＡＶ
データを伝送する場合には特に問題ないが、高速再生を
行うために連続して記録された内容の所々をスキップし
ながら再生を行うような場合、次に使用されるべきＡＶ
データの暗号化／復号化のための暗号鍵算出のため、い
くつの所定単位のデータ区間を飛ばしたか等を管理する
必要があり、運用が困難である。
【００１１】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
できるだけ細かな単位毎にＡＶデータ（コンテンツ）の
暗号化を切り替えることにより、暗号鍵が露見した場合
でも、その被害を少なくし得る情報記録装置及び情報記
録再生装置を提供することを目的とする。
【００１２】また、本発明の他の目的は、多くの暗号鍵
を用いて、処理の負担少なくＡＶデータを暗号化して記
録し得る情報記録装置及び情報記録再生装置を提供する
ことにある。
【００１３】更に、本発明の他の目的は、高速再生時も
暗号化したデータを再生して容易に復号し得る情報記録
再生装置を提供することにある。
【００１４】また、本発明の更に他の目的は、一つの記
録媒体上に複数のコンテンツが最小単位毎にマルチプレ
クスされた状態で記録されるような場合、暗号化したい
コンテンツのみを選択的に暗号化し得る情報記録装置及
び情報記録再生装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の情報記録装置は、記録すべき情報を所定の
データ量毎に分割すると共に、所定のデータ量単位のそ
れぞれに連続的に変化する連続番号を付与する連続番号
付与手段と、一つのライセンスで管理される範囲毎にお
いて共通の鍵系列発生用基数が設定され、この鍵系列発
生用基数と所定のデータ量毎に変化する番号とに基づき
生成される秘密に定義される関数から暗号鍵を生成する
暗号化制御手段と、連続番号と、所定のデータ量単位内
の各データが記録される先頭の論理アドレスとを関連付
けて別の情報として格納する格納手段と、記録すべき情
報を所定のデータ量よりも小さいデータ量の最小分割単
位毎に、暗号化制御手段からの暗号鍵に基づきブロック
暗号化を行う暗号化手段と、暗号化手段により暗号化さ
れた信号を記録媒体に記録すると共に、格納手段に格納
された別の情報を記録する記録手段とを有する構成とし
たものである。
【００１６】この発明では、記録すべき情報を暗号化す
るための暗号鍵を所定のデータ量毎に更新しているた
め、暗号鍵が露見した場合でも、その被害を最小限に止
めることができる。
【００１７】ここで、上記の連続番号付与手段は、一連
のレコードの先頭より所定のデータ量単位に分割した各
々の単位に、先頭より連続して付与される番号を連続番
号として付与するか、又は一連のレコードの先頭より所
定のデータ量単位に分割した各々の単位に対応して、格
納手段に格納される先頭の論理アドレスを利用して連続
番号として付与することを特徴とする。
【００１８】また、本発明の上記の暗号化手段は、ＭＰ
ＥＧ２トランスポートパケットに４バイトのソースパケ
ットヘッダを付加した１９２バイトを、最小分割単位と
して暗号鍵に基づきブロック暗号化を行うか、ＭＰＥＧ
２トランスポートパケットに４バイトのソースパケット
ヘッダを付加した１９２バイトのうち、ソースパケット
ヘッダとＭＰＥＧ２トランスポートパケットの先頭の４
バイトのヘッダとを除外した１８４バイトを、最小分割
単位として暗号鍵に基づきブロック暗号化を行うか、又
は記録媒体の論理セクタと同じビット数の情報を、最小
分割単位として暗号鍵に基づきブロック暗号化を行うこ
とを特徴とする。
【００１９】また、本発明は上記の目的を達成するため、
上記の暗号化手段を、最小分割単位の一部を暗号鍵に基
づきブロック暗号化を行った暗号部分とし、かつ、最小
分割単位の残りを暗号化しない非暗号部分とし、同一の
所定のデータ量中で特定の最小分割単位群だけを同一の
暗号鍵で暗号化すると共に、非暗号部分中のビットによ
り暗号化したか否かを示すことを特徴とする。
【００２０】この発明では、一つの記録媒体上に複数の
情報（コンテンツ）が所定のデータ量単位毎にマルチプ
レクスされた状態で記録されるような場合、暗号化した
い情報のみを暗号化することができる。
【００２１】また、上記の目的を達成するため、本発明
は上記の暗号化手段を、所定のデータ量単位を構成する
複数の最小分割単位のうち、各データ量単位の先頭より
特定のルールに則って一部の最小分割単位のみを暗号化
し、それ以外の最小分割単位は暗号化しないようにした
ことを特徴とする。
【００２２】この発明では、一つの記録媒体上に複数の
情報（コンテンツ）が所定のデータ量単位毎にマルチプ
レクスされた状態で記録されるような場合、情報毎の種
別を示すＩＤの最小分割単位は暗号化せず、ＩＤ毎に適
用する暗号鍵の系列を異なるものにすることができる。
【００２３】また、上記の目的を達成するため、本発明
は上記の暗号化制御手段を、暗号化手段が同一の暗号鍵
を使用する範囲と暗号鍵とを、所定のデータ量単位毎に
付与される連続番号と関連付けて、暗号鍵を生成するこ
とを特徴とする。
【００２４】また、上記の目的を達成するため、本発明の
情報記録再生装置は、上記の本発明の情報記録装置の記
録系に加えて、更に、暗号化手段により暗号化された信
号を、連続番号と記録媒体のアクセスする先頭の論理ア
ドレスとをそれぞれ関連付けて記録媒体に記録し、記録
した信号を再生する記録再生手段と、共通の鍵系列発生
用基数が設定され、この鍵系列発生用基数と記録媒体か
ら再生された信号から取得した所定のデータ量毎に変化
する番号とに基づき生成される秘密に定義される関数か
ら復号鍵を生成する復号化制御手段と、記録再生手段に
より記録媒体から再生された信号を、復号化制御手段か
らの復号鍵を使用して最小分割単位毎に復号化する復号
化手段とを有する構成としたものである。
【００２５】この発明では、記録媒体上に暗号化されて
記録されているデータの一部分を飛び飛びで再生する高
速再生時でも、次にアクセスする所定のデータ量単位の
連続番号と論理アドレスの対照表を参照することで、迅
速に復号のための鍵を算出することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。図１は本発明になる情報記録装
置及び情報記録再生装置の要部の一実施の形態のブロッ
ク図を示す。この実施の形態は、ＡＶデータを記録媒体
としてハードディスク（以下、ＨＤＤともいう）に記録
し、再生する装置である。
【００２７】ＡＶデータのような高速な転送レートが要
求されるデータをＨＤＤ等の記録媒体に記録・再生する
場合には、所定のデータ量（記録媒体の容量やコントロ
ーラＬＳＩのバッファメモリ量等の様々な要因で決定さ
れるもの）毎に連続的なＬＢＡ（論理ブロックアドレ
ス）に記録するような構成をとる。これは、連続するデ
ータがセクタ（例えば、標準的なＨＤＤでは５１２Ｂな
ど）毎に離れた領域に書き込まれると、データを読み出
したり書き込んだりする時間に比較して、データを記録
再生するための位置にヘッドを移動するための時間（通
常、シーク時間という）が多くかかり、実効的な記録再
生の速度が著しく低下することになる現象を避けるため
に行われる。通常は、この単位が約１ＭＢとか２ＭＢと
いったサイズが選択される。
【００２８】一方、現行のＢＳディジタル放送やＣＳデ
ィジタル放送からのデータをＨＤＤに記録する場合に
は、ＭＰＥＧ２（Moving Picture Experts Group 2）
のトランスポートストリーム（ＴＳ）のままタイムスタ
ンプを付加してＨＤＤに記録していく方法がある。これ
は、テープ媒体においてはＤ−ＶＨＳ（登録商標）規格
の磁気記録再生装置等で実現されている方法で、放送で
送られたデータをそのまま記録媒体上に記録することが
でき、外部から入力された信号を記録したり、記録済み
の信号を外部にディジタル出力したりする時の変換操作
を軽くすることができるといったメリットがある。
【００２９】これらを前提に図１の実施の形態の情報記
録装置及び情報記録再生装置は以下の処理を行う。ＢＳ
ディジタル放送又はＣＳディジタル放送等を受信して得
られたＭＰＥＧ２規定の１８８バイト固定長のトランス
ポートパケットは加算器１１に供給され、ここでそのト
ランスポートパケットのシステムクロックに同期したタ
イムスタンプカウンタ１２からの、トランスポートパケ
ットの到着時刻に対応した４ビットの値がタイムスタン
プとして加算される。
【００３０】これにより、加算器１１からは図２（Ａ）
に３１で示す最小分割単位である１８８バイトのトラン
スポートパケットに、同図（Ａ）に３２で示す４バイト
のタイムスタンプがソースパケットヘッダとして付加さ
れた合計１９２バイトのレコーディングパケットが取り
出され、メモリコントローラ１３に供給される。
【００３１】上記の４バイトのソースパケットヘッダ３
２は、図２（Ｂ）にバイト単位で示すように、３３ａと
３３ｂで示す下位９ビットが、２７ＭＨｚのシステムク
ロックを単位として０から２９９までの値をとるレコー
ディングタイムスタンプエクステンションで、３４ａ、
３４ｂ及び３４ｃで示す下位１０ビット目から２８ビッ
ト目までの１９ビットが、エクステンションが２９９か
ら０に変わる時に＋１されるレコーディングタイムスタ
ンプベースであり、残りの上位４ビット３５が予約とさ
れたフォーマットである。
【００３２】レコーディングタイムスタンプエクステン
ションのＭＳＢはソースパケットヘッダの上位２４ビッ
ト目（３３ｂ）に配置され、ＬＳＢは下位１ビット目に
配置される。また、レコーディングタイムスタンプベー
スの上位４ビットはソースパケットヘッダの上位５ビッ
ト目から８ビット目（３４ｃ）に配置される。メモリコ
ントローラ１３は、加算器１１からのレコーディングパ
ケットを入力として受け、メモリ１５に格納する。
【００３３】ここで、通常、ＨＤＤのセクタサイズは５
１２バイト（Ｂ）で構成される。この中に上記のレコー
ディングパケットを効率良くマッピングするために、こ
の実施の形態では、図３に示すように、３つのセクタを
単位とし、１番目のセクタＮには、１９２バイトのレコ
ーディングパケット４１及び４２と、一つのレコーディ
ングパケットの２／３の１２８バイト分のパケット４３
ａとが配置され、２番目のセクタＮ＋１には、残りの１
／３の６４バイト分４３ｂと、続く２つのレコーディン
グパケット４４、４５と、次の一つのレコーディングパ
ケットの１／３の６４バイト分４６ａとが配置され、３
番目のセクタＮ＋２には、残りの２／３の１２８バイト
分４６ｂと、続く２つのレコーディングパケット４７及
び４８とが配置されている。
【００３４】すなわち、メモリコントローラ１３は、連
続する３つのセクタ単位で７つのレコーディングパケッ
トが配置されるように、メモリ１５にレコーディングパ
ケットを記憶する。この明細書では、図３に示した連続
した３つのセクタで構成される単位をミニマムアクセス
ユニット（Minimum Access Unit）と定義する。なお、
セクタには図示しないが、０から始まる論理アドレスが
割り振られている。
【００３５】図４はセクタサイズが５１２ＢであるＨＤ
Ｄとの整合性を考慮した値として３セクタ分１５３６Ｂ
（＝５１２Ｂ×３）からなるミニマムアクセスユニット
を示す。また、図５は１セクタが２０４８Ｂから構成さ
れる光ディスクなどを考慮した、３セクタ分６１４４Ｂ
（＝２０４８Ｂ×３）からなるミニマムアクセスユニッ
トを示す。この値は、ＨＤＤとの共用も同時に実現して
いる。
【００３６】また、図６に示す上記のミニマムアクセス
ユニットの複数Ｎ個からなる構成は、ＡＶオブジェクト
ユニット（AV Object Unit）を構成する。また、このＡ
Ｖオブジェクトユニットは、複数のミニマムアクセスユ
ニットから構成され、同時にＧＯＰと呼ばれるＭＰＥＧ
方式により圧縮された画像の単位から構成されている。
なお、ＭＰＥＧでは、ＧＯＰと呼ばれる単位の先頭から
デコーディングを開始できるような設定ができる。
【００３７】一方、ＨＤＤにどのようにＡＶデータを記
録／再生するか考慮した場合、連続する記録領域が細か
く、離れた場所に配置されると、必要な箇所をシークす
るための時間が実際の記録再生を行う時間に対して支配
的となり、実効的な転送速度が確保できなくなってしま
う。ＡＶデータは、一般的に非常に膨大なデータ量とな
るため、連続するＬＢＡ（論理ブロックアドレス）に記
録されるデータ量を比較的多く（例えば、1.5MBなど）
とっても特段問題なく、逆にディスク上の細かなフラグ
メンテーションが発生しなくなるため、実効的な転送速
度を確保しやすい。
【００３８】そこで、本実施の形態では、図７に示すよ
うに、通常、複数のＡＶオブジェクトユニットを含む単
位をメディアアクセスユニット（Media Access Unit）
と定義して、このメディアアクセスユニット単位でＨＤ
Ｄに対して記録再生を行う。なお、メディアアクセスユ
ニットは、例えば１．５ＭＢであり、図７に点線を付し
て示すように、メディアアアクセスユニットとＡＶオブ
ジェクトユニットの切れ目は必ずしも同一ではない。
【００３９】再び図１に戻って説明するに、メモリコン
トローラ１３は、メモリ１５に格納されている前記レコ
ーディングパケットを、前記メディアアクセスユニット
単位で読み出して、連続的な番号であるメディアアクセ
スユニットナンバー１４を割り当てて暗号化部１６に供
給して、暗号化制御部１８からの制御の下に例えばレコ
ーディングパケット単位毎にブロック暗号化を行う。な
お、メディアアクセスユニットナンバー１４は暗号化し
ない。
【００４０】ここで、高速でデータを暗号化又は復号化
する場合、一般的にはデータそのものを暗号化／復号化
するための暗号化／復号化手段と、データ暗号化／復号
化のための鍵を保護するために鍵暗号化／復号化手段が
用いられることが多い。この場合、高速でデータを暗号
化／復号化するための手段として回路化が容易なブロッ
ク共通鍵暗号（例えば、ＤＥＳなど）を用い、暗号化／
復号化のための鍵を強力に保護するためにＲＳＡや楕円
曲線暗号などの公開鍵暗号を用いる。これは、一般に公
開鍵暗号は強度が高いが、大量のデータ量を扱うには演
算量が多すぎるため、この両者の長所を組み合わせた方
法を用いるためである。
【００４１】次に、コンテンツの暗号化／復号化の手段
であるが、一般に回路規模が大きくならないために、暗
号鍵は５６ビットや６４ビット、長くても１２８ビット
程度であり、暗号鍵を推定される危険性が否定できな
い。また、暗号鍵は数学的演算によって解析される以外
に様々な脅威にさらされている。例えば、設計にかかわ
った人間から漏洩する場合も考えられる。
【００４２】このような場合、コンテンツを暗号化／復
号化するための鍵がコンテンツ全体に有効なものでな
く、コンテンツのごく限られた一部期間のみ有効なもの
で、順次変化していくとすると、不正に暗号を解読しよ
うと試みる者の気勢をそぐことができる。その一つの方
法として、先に定義したメディアアクセスユニット毎に
コンテンツの暗号化／復号化のための鍵を更新する方法
が考えられる。
【００４３】一方、ＨＤＤに記録したデータを高速再生
する場合、高速再生のための補助データを用いて当初記
録した順番とは異なって、記録データは飛び飛びに再生
されるが、その際にメディアアクセスユニット毎に新た
な復号化のための鍵を算出することや、記録時にメディ
アアクセスユニット毎に（この実施の形態では、メディ
アアクセスユニットは1.5MBとしているので、記録時の
データレートが例えば８Ｍｂｐｓであるとすると、約
１.５秒毎に、記録時のデータレートが２４Ｍｂｐｓで
あるとすると、約０.５秒分毎に）、コンテンツの暗号
化／復号化のための鍵を公開鍵暗号の技術を用いて暗号
化／復号化する演算は膨大なプロセッサの負荷となる。
【００４４】従って、できるだけ細かな単位毎にコンテ
ンツの暗号化を切り替えると共に、コンテンツの暗号化
／復号化のための鍵を暗号化／復号化する公開鍵暗号の
演算回数を少なくしてプロセッサの負荷を軽減するため
に、前述したコンテンツ暗号化／復号化のための鍵を、
その種の情報より秘密に決定されている関数を用いて順
次算出し、その鍵の交代のタイミングを１ビットの情報
を用いて逐次制御する方法が考えられるが、前述したよ
うに、高速再生時には次に使用されるべきコンテンツ暗
号化／復号化のための暗号鍵算出のため、幾つのメディ
アアクセスユニット（ここでは、メディアアクセスユニ
ット単位でコンテンツ暗号化／復号化のための鍵を更新
していると仮定）を飛ばしたか等を管理する必要があ
り、運用が困難である。
【００４５】そこで、この実施の形態では、メディアア
クセスユニット毎に付与されるメディアアクセスユニッ
トナンバー１４（又は先頭のメディアアクセスユニット
からの通し番号）と関連付けられたコンテンツ暗号化／
復号化のための鍵算出を行うことで、次にアクセスする
メディアアクセスユニットのメディアアクセスユニット
ナンバー１４から一意に復号のための鍵を算出すること
ができるようにしたものである。
【００４６】すなわち、図１において、中央処理装置
（ＣＰＵ）２３は暗号鍵の基になる、共通の鍵系列発生
用基数である種（SEED）１９を暗号化制御部１８に書き
込むと共に、メモリコントローラ１３に供給するメディ
アアクセスユニットナンバー１４と同じメディアアクセ
スユニットナンバーを暗号化制御部１８に供給する。暗
号化制御部１８は、この種１９とＣＰＵ２３からのメデ
ィアアクセスユニットナンバーとに基づいて秘密に定義
した関数（シークレットファンクション）Ｆ２０を生成
し、これを用いて暗号鍵１７を算出して暗号化部１６に
供給する。
【００４７】暗号化部１６はメモリコントローラ１３に
よりメモリ１５からメディアアクセスユニット単位で読
み出され、連続的な番号であるメディアアクセスユニッ
トナンバー１４が付加されたデータを、上記の暗号鍵１
７に基づいて例えばレコーディングパケット単位でブロ
ック暗号化する。暗号化部１６で暗号化されたデータ
は、ＨＤＤコントローラ２１によりメモリ２２に一旦格
納された後、読み出されてＨＤＤに書き込まれる。
【００４８】ここで、ハードディスクや光ディスク等は
アクセスできる最小単位としてセクタという概念が存在
し、セクタには識別用の数字、すなわち論理アドレスが
割り振られている。この実施の形態では、メディアアク
セスユニットを記録する際にメディアアクセスユニット
ナンバー１４とハードディスクの論理アドレスとが関連
付けられて記録される。すなわち、ＣＰＵ２３は上記の
メディアアクセスユニットナンバー１４と、ＨＤＤに記
録するメディアアクセスユニットナンバー１４内のデー
タの先頭の論理アドレスとを関連付けてＣＰＵ２３内の
メモリにテーブルとして格納する。
【００４９】つまり、同じ値のメディアアクセスユニッ
トナンバー１４が付与される複数のセクタ（一連のレコ
ードの先頭より所定のデータ量単位に分割したそれぞれ
の単位）の先頭の論理アドレスと、メディアアクセスユ
ニットナンバー１４とが上記のテーブルに格納される。
【００５０】このテーブルが高速再生を行うための補助
情報として別ファイルに整理格納される。そして、メデ
ィアアクセスユニットナンバーのＮ番目のデータはＨＤ
Ｄの論理アドレスＭに記録するという情報をコンテンツ
（ＡＶデータ）とは別の情報（ファイル）としてＨＤＤ
に記録する。また、種１９はＣＰＵ等が公開鍵等の強力
な暗号手段を用いてＨＤＤにＡＶデータとは別途記録す
る。
【００５１】このように、この実施の形態では、メディ
アアクセスユニットナンバー１４と種１９とから暗号鍵
を算出するようにしているので、記録時に容易に順次必
要となるコンテンツ暗号化のための鍵１７を算出するこ
とができる。
【００５２】上記のシークレットファンクションＦ２０
としては、例えば、ＳＨＡ(SecureHash Algorithm)−１
などの一方向関数を施した結果を利用することができ
る。また、その他にもＤＥＳ等のブロック暗号の手順を
利用して、メディアアクセスユニットナンバー１４を入
力ベクタに、種１９を暗号鍵としてＤＥＳの演算結果を
利用することができる。上記方法に関しては、これらの
値をそのまま利用することも定数倍や特定のビット抽
出、ビットシフト、論理和や論理積の演算等を組み合わ
せて利用することも可能である。
【００５３】すなわち、本実施の形態は、メディアアク
セスユニット単位で変更される鍵（キー）１７は、一つ
のライセンスで管理される範囲毎において、共通の鍵系
列発生用基数を持ち、この基数と予め関数の一部に上記
のメディアアクセスユニット毎に与えられるメディアア
クセスユニットナンバーが含まれる鍵生成用関数である
シークレットファンクション２０から、個別のメディア
アクセスユニット単位毎の暗号鍵を生成するものであ
る。
【００５４】コンテンツ暗号化／復号化の方法として、
例えばＤＥＳのＣＢＣ（Cipher Block Chaining）モー
ドを利用することが考えられる。ＣＢＣモードを利用す
る理由としては、再帰的な暗号化がなされるので、単純
な暗号化の演算よりも内容の類推が行いにくいなどのメ
リットがあるためである。また、ＣＢＣモードの初期化
を行う単位としてはＤＥＳが６４ビット単位の演算を行
う必要性と対応して、８バイトの倍数である必要があ
る。
【００５５】なお、上記の実施の形態では、暗号化／復
号化は１９２Ｂのレコーディングパケット単位で行うよ
うに説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、例えば４バイトのソースパケットヘッダとＭＰＥＧ
のトランスポートストリームの先頭４バイトのヘッダを
除外した１８４バイト単位で行う方法、５１２ＢのＨＤ
Ｄセクタ単位で行う方法、２０４８バイト単位の光ディ
スクのセクタ単位で行う方法でもよい。
【００５６】１９２Ｂ単位、１８４Ｂ単位でＣＢＣモー
ドの初期化を行う場合は、実際のＡＶデータのコーディ
ングの最小単位と一致するため、万一の誤りが発生して
も、その伝播の影響を最小限に止めることができるとい
うメリットがある。一方、５１２Ｂ単位でＣＢＣモード
の初期化を行う場合は、ＨＤＤの情報読み出しの最小単
位であると共に、暗号化の単位が大きくより内容の推定
が困難になるというメリットがある。同様に、２０４８
Ｂ単位でＣＢＣモードの初期化を行う場合は、光ディス
クの情報読み出しの最小単位であると共に、暗号化の単
位が大きくより内容の推定が困難になるというメリット
がある。
【００５７】また、１８４Ｂ単位でＣＢＣモードの初期
化を行う場合は、暗号化されない領域が８Ｂ（すなわ
ち、４バイトのソースパケットヘッダとＭＰＥＧのトラ
ンスポートストリームの先頭４バイトのヘッダ）あるた
め、同一のメディアアクセスユニット内で記録されるＭ
ＰＥＧのトランスポートストリーム（例えば、暗号化の
対象とすべきプログラムと暗号化の対象としたくないプ
ログラムがマルチプレクスされた状態で記録するような
場合）の一部だけ暗号化をするといったことが可能にな
る。８Ｂの暗号化されない領域の一部に、後続の１８４
バイトが暗号化されているか否かを識別させるビットを
設けることができるからである。
【００５８】このとき、それぞれのレコーディングパケ
ット毎の暗号化・非暗号化の区別のために、例えば図２
（Ｂ）に示したソースパケットヘッダの先頭の予約領域
中の１ビットを割り当てて区別してもよいし、トランス
ポートストリームの先頭の４Ｂの一部に含まれるＭＰＥ
Ｇで規定される暗号化の状態を示す２ビットの一部を利
用することも可能である。後者の場合、暗号化されてい
ない８ビット中の２ビットの値が「００」のとき後続の
１８４バイトが暗号化されていないことを示し、それ以
外で暗号化されていることを示すことができる。
【００５９】また、図１のＣＰＵ２３からシークレット
ファンクション２０に供給する値としては、前記の実施
の形態のメディアアクセスユニットナンバーに限定され
るものではなく、例えば、メディアアクセスユニットを
記録する際の各先頭の論理アドレスを利用した番号を供
給するようにしてもよい。
【００６０】以上の説明は、記録時の暗号化の動作であ
るが、再生時はＨＤＤから読み出されたデータを復号化
部に入力し、記録時の暗号化と同様にして生成した復号
鍵に基づいて復号化することができる。すなわち、ＣＰ
Ｕから書き込まれた種と再生データ中のメディアアクセ
スユニットナンバーとからシークレットファンクション
Ｆを算出し、このシークレットファンクションＦから復
号鍵を算出して再生データの復号化をする。復号化され
た再生データは、メモリに一旦書き込まれ、メモリから
レコーディングパケットで読み出し、タイムスタンプと
タイムスタンプカウンタの値が一致したときにインタフ
ェースへ再生データを読み出す。
【００６１】このように、再生時にはＣＰＵから書き込
まれた種と再生データ中のメディアアクセスユニットナ
ンバーとからシークレットファンクションＦを算出し、
このシークレットファンクションＦから復号鍵を算出し
て再生データの復号化するようにしているため、ＨＤＤ
上に暗号化されて記録されているデータの一部分を飛び
飛びで再生する高速再生時には、飛び飛びでアクセスす
る論理アドレスが予め指定されるので、前記テーブルを
参照して、その論理アドレスに対応するメディアアクセ
スユニットのメディアアクセスユニットナンバーを求
め、これを用いて一意に復号のための鍵を迅速に算出す
ることができるため、高速再生を支障なく行うことがで
きる。
【００６２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下の種々の特長を有するものである。 （１）記録すべき情報を暗号化するための暗号鍵を所定
のデータ量毎に更新することにより、暗号鍵が露見した
場合でも、その被害を最小限に止めるようにしたため、
ハッカーの気勢をそぐことができる。 （２）暗号化単位が短く暗号鍵の個数が多くても、所定
のデータ量単位毎に公開鍵暗号で暗号鍵の元となる基数
を暗号化するようにしているため、処理の負担を軽減す
ることができる。 （３）一つの記録媒体上に複数の情報が最小単位毎にマ
ルチプレクスされた状態で記録されるような場合、暗号
化をしたい情報のみを選択的に暗号化することができ
る。 （４）一つの記録媒体上に複数の情報が最小単位ごとに
マルチプレクスされた状態で記録されるような場合（特
に、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームのような構
造をとって記録される場合）、それぞれの情報の種別を
示すＩＤが暗号化されない部分に含まれると共に、ＩＤ
毎に適用する情報暗号化用の暗号鍵の系列を異なるもの
にすることができる。 （５）情報を暗号化するための処理が重い場合、すべて
の情報ではなく選択した一部の要素だけを暗号化して
も、特に圧縮された画像データ、音声データのようなも
のを対象とする場合、意味のある情報の復号や通常の品
位での復号を十分不可能とすることができる。 （６）記録媒体上に暗号化されて記録されているデータ
の一部分を飛び飛びで再生する高速再生時でも、次にア
クセスする所定のデータ量単位の連続番号と論理アドレ
スの対照表を参照することで、迅速に復号のための鍵を
算出することができ、高速再生を支障なく行うことがで
きる。 （７）（６）で参照する値として記録媒体にアクセスす
る際の論理アドレスを用いると、記録媒体の外部にコピ
ーする場合だけでなく、記録媒体内にも不法なコピーが
行われることを排除することができる（論理アドレスは
記録媒体内で一意であるため、他の場所にコピーされる
と復号できなくなる。）。 （８）（６）で参照する値として記録媒体にアクセスす
る際の相対的なポインタを用いると、記録媒体内でどの
位置に配置されようと容易に復号することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の要部のブロック図であ
る。
【図２】図１中のレコーディングパケットの構成とソー
スパケットヘッダの構成を示す図である。
【図３】ミニマムアクセスユニットの構成の一例を示す
図である。
【図４】ＨＤＤの場合のミニマムアクセスユニットの構
成を示す図である。
【図５】光ディスクの場合のミニマムアクセスユニット
の図である。
【図６】ＡＶオブジェクトユニットの一例の構成図であ
る。
【図７】メディアアクセスユニットの一例の構成図であ
る。
【符号の説明】
１１ 加算器 １２ タイムスタンプカウンタ １３ メモリコントローラ １４ メディアアクセスユニットナンバー １５、２２ メモリ １６ 暗号化部 １７ キー（暗号鍵） １８ 暗号化制御部 １９ 種 ２０ シークレットファンクション ２１ ＨＤＤコントローラ ２３ 中央処理装置（ＣＰＵ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 5/76 Ｈ０４Ｌ 9/00 ６４３ 5/91 Ｈ０４Ｎ 5/91 Ｚ Ｆターム(参考） 5B017 AA03 BA07 BA10 CA07 CA16 5C052 AA01 AB02 CC11 DD04 5C053 FA13 GA11 GB21 GB38 LA06 LA07 5D044 AB05 AB07 BC01 CC05 DE12 DE37 DE50 DE83 GK17 5J104 AA00 AA08 AA13 AA41 EA18 JA05 LA02 PA14

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 記録すべき情報を所定のデータ量毎に分
    割すると共に、前記所定のデータ量単位のそれぞれに連
    続的に変化する連続番号を割り当てる連続番号付与手段
    と、 一つのライセンスで管理される範囲毎において共通の鍵
    系列発生用基数が設定され、この鍵系列発生用基数と所
    定のデータ量毎に変化する番号とに基づき生成される秘
    密に定義される関数から暗号鍵を生成する暗号化制御手
    段と、 前記連続番号と前記所定のデータ量単位内の各データが
    記録される先頭の論理アドレスとを関連付けて別の情報
    として格納する格納手段と、 前記記録すべき情報を、前記所定のデータ量よりも小さ
    いデータ量の最小分割単位毎に、前記暗号化制御手段か
    らの前記暗号鍵に基づきブロック暗号化を行う暗号化手
    段と、 前記暗号化手段により暗号化された信号を前記記録媒体
    に記録すると共に、前記格納手段に格納された前記別の
    情報を記録する記録手段とを有し、前記暗号鍵を前記所
    定のデータ量毎に更新して暗号化を行うことを特徴とす
    る情報記録装置。
  2. 【請求項２】 前記暗号化制御手段は、前記鍵系列生成
    用基数と前記連続番号とに基づき生成される秘密に定義
    される関数から暗号鍵を生成することを特徴とする請求
    項１記載の情報記録装置。
  3. 【請求項３】 前記暗号化制御手段は、前記鍵系列生成
    用基数と前記先頭の論理アドレスを利用した番号とに基
    づき生成される秘密に定義される関数から暗号鍵を生成
    することを特徴とする請求項１記載の情報記録装置。
  4. 【請求項４】 前記暗号化手段は、ＭＰＥＧ２トランス
    ポートパケットに４バイトのソースパケットヘッダを付
    加した１９２バイトを、前記最小分割単位として前記暗
    号鍵に基づきブロック暗号化を行うことを特徴とする請
    求項１記載の情報記録装置。
  5. 【請求項５】 前記暗号化手段は、ＭＰＥＧ２トランス
    ポートパケットに４バイトのソースパケットヘッダを付
    加した１９２バイトのうち、前記ソースパケットヘッダ
    とＭＰＥＧ２トランスポートパケットの先頭の４バイト
    のヘッダとを除外した１８４バイトを、前記最小分割単
    位として前記暗号鍵に基づきブロック暗号化を行うこと
    を特徴とする請求項１記載の情報記録装置。
  6. 【請求項６】 前記暗号化手段は、前記記録媒体の論理
    セクタと同じビット数の前記情報を、前記最小分割単位
    として前記暗号鍵に基づきブロック暗号化を行うことを
    特徴とする請求項１記載の情報記録装置。
  7. 【請求項７】 前記暗号化手段は、前記最小分割単位の
    一部を前記暗号鍵に基づきブロック暗号化を行った暗号
    部分とし、かつ、前記最小分割単位の残りを暗号化しな
    い非暗号部分とし、同一の前記所定のデータ量中で特定
    の最小分割単位群だけを同一の暗号鍵で暗号化すると共
    に、前記非暗号部分中のビットにより暗号化したか否か
    を示すことを特徴とする請求項１記載情報記録装置。
  8. 【請求項８】 前記暗号化手段は、前記所定のデータ量
    単位を構成する複数の前記最小分割単位のうち、各デー
    タ量単位の先頭より特定のルールに則って一部の最小分
    割単位のみを暗号化し、それ以外の最小分割単位は暗号
    化しないことを特徴とする請求項１記載の情報記録装
    置。
  9. 【請求項９】 前記暗号化制御手段は、前記暗号化手段
    が同一の暗号鍵を使用する範囲と前記暗号鍵とを、前記
    所定のデータ量単位毎に付与される前記連続番号と関連
    付けて、前記暗号鍵を生成することを特徴とする請求項
    １記載の情報記録装置。
  10. 【請求項１０】 記録すべき情報を所定のデータ量毎に
    分割すると共に、前記所定のデータ量単位のそれぞれに
    連続的に変化する連続番号を割り当てる連続番号付与手
    段と、 一つのライセンスで管理される範囲毎において共通の鍵
    系列発生用基数が設定され、この鍵系列発生用基数と前
    記所定のデータ量毎に変化する番号とに基づき生成され
    る秘密に定義される関数から暗号鍵を生成する暗号化制
    御手段と、 前記連続番号と、前記所定のデータ量単位内の各データ
    が記録される先頭の論理アドレスとを関連付けて別の情
    報として格納する格納手段と、 前記記録すべき情報を、前記所定のデータ量よりも小さ
    いデータ量の最小分割単位毎に、前記暗号化制御手段か
    らの前記暗号鍵に基づきブロック暗号化を行う暗号化手
    段と、 前記暗号化手段により暗号化された信号を前記記録媒体
    に記録すると共に、前記格納手段に格納された前記別の
    情報を記録し、記録した信号を再生する記録再生手段
    と、 前記共通の鍵系列発生用基数が設定され、この鍵系列発
    生用基数と前記記録媒体から再生された信号から取得し
    た前記所定のデータ量毎に変化する番号とに基づき生成
    される秘密に定義される関数から復号鍵を生成する復号
    化制御手段と、 前記記録再生手段により前記記録媒体から再生された信
    号を、前記復号化制御手段からの前記復号鍵を使用して
    前記最小分割単位毎に復号化する復号化手段とを有し、
    前記暗号鍵又は前記復号鍵を前記所定のデータ量毎に更
    新して暗号化又は復号化を行うことを特徴とする情報記
    録再生装置。
  11. 【請求項１１】 前記暗号化制御手段は、前記鍵系列生
    成用基数と前記連続番号とに基づき生成される秘密に定
    義される関数から暗号鍵を生成することを特徴とする請
    求項１０記載の情報記録再生装置。
  12. 【請求項１２】 前記暗号化制御手段は、前記鍵系列生
    成用基数と前記先頭の論理アドレスを利用した番号とに
    基づき生成される秘密に定義される関数から暗号鍵を生
    成することを特徴とする請求項１０記載の情報記録再生
    装置。
  13. 【請求項１３】 前記暗号化手段は、ＭＰＥＧ２トラン
    スポートパケットに４バイトのソースパケットヘッダを
    付加した１９２バイトを、前記最小分割単位として前記
    暗号鍵に基づきブロック暗号化を行うことを特徴とする
    請求項１０記載の情報記録再生装置。
  14. 【請求項１４】 前記暗号化手段は、ＭＰＥＧ２トラン
    スポートパケットに４バイトのソースパケットヘッダを
    付加した１９２バイトのうち、前記ソースパケットヘッ
    ダとＭＰＥＧ２トランスポートパケットの先頭の４バイ
    トのヘッダとを除外した１８４バイトを、前記最小分割
    単位として前記暗号鍵に基づきブロック暗号化を行い、
    前記復号化手段は、前記ＭＰＥＧ２トランスポートパケ
    ットに４バイトのソースパケットヘッダを付加した１９
    ２バイトのうち、前記ソースパケットヘッダとＭＰＥＧ
    ２トランスポートパケットの先頭の４バイトのヘッダと
    を除外した１８４バイトを、前記最小分割単位として前
    記復号鍵に基づきブロック復号化を行うことを特徴とす
    る請求項１０記載の情報記録再生装置。
  15. 【請求項１５】 前記暗号化手段は、前記記録媒体の論
    理セクタと同じビット数の前記情報を、前記最小分割単
    位として前記暗号鍵に基づきブロック暗号化を行い、前
    記復号化手段は、前記記録媒体の論理セクタと同じビッ
    ト数の前記記録媒体の再生信号を、前記最小分割単位と
    して前記復号鍵に基づきブロック復号化を行うことを特
    徴とする請求項１０記載の情報記録再生装置。
  16. 【請求項１６】 前記暗号化手段は、前記記録媒体の論
    理セクタと同じビット数の前記情報を、前記最小分割単
    位として前記暗号鍵に基づきブロック暗号化を行い、前
    記記録媒体の再生信号の該記録媒体の論理セクタと同じ
    ビット数を、前記最小分割単位として前記復号鍵に基づ
    きブロック復号化を行うことを特徴とする請求項１０記
    載の情報記録再生装置。
  17. 【請求項１７】 前記暗号化手段は、前記最小分割単位
    の一部を前記暗号鍵に基づきブロック暗号化を行った暗
    号部分とし、かつ、前記最小分割単位の残りを暗号化し
    ない非暗号部分とし、同一の前記所定のデータ量中で特
    定の最小分割単位群だけを同一の暗号鍵で暗号化すると
    共に、前記非暗号部分中のビットにより暗号化したか否
    かを示し、前記復号化手段は、再生信号中の前記非暗号
    部分中のビットが暗号化を示しているときに前記最小分
    割単位の一部を復号鍵で復号化することを特徴とする請
    求項１０記載情報記録再生装置。
  18. 【請求項１８】 前記暗号化制御手段は、前記暗号化手
    段が同一の暗号鍵を使用する範囲と前記暗号鍵とを、前
    記所定のデータ量単位毎に付与される前記連続番号と関
    連付けて、前記暗号鍵を生成し、前記復号化制御手段
    は、前記復号化手段が同一の復号鍵を使用する範囲と前
    記復号鍵とを、前記所定のデータ量単位毎に付与される
    前記連続番号と関連付けて、前記復号鍵を生成すること
    を特徴とする請求項１０記載の情報記録再生装置。
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