JP2006220748A - データ処理装置、データ記録装置、データ再生装置およびデータ格納方法 - Google Patents

Abstract

【課題】データを暗号アルゴリズムのブロックサイズ適合させるためのパディング部のデータ領域を有効に活用して信頼性の高いデータの暗号化並びに復号処理機能を実現する。
【解決手段】データ暗号処理部１２は制御部１１から受けたデータセットを所定の暗号アルゴリズムに従い暗号化して、暗号化したデータＣをデータ部に挿入し、暗号化したデータＢをパディング部に挿入したデータセットを生成して、この暗号化したデータセットをデータ記録処理部１３に渡す。データ記録処理部１３は制御部１１の制御の下に、上記データ暗号処理部１２から受けたデータセットをデータ記録部１４に記録する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、秘匿性を保つ必要のあるデータを扱うデータ処理装置、データ記録装置、データ再生装置およびデータ格納方法に関する。

データの暗号化技術は、秘匿性を保つ必要のあるデータを扱う種々のデータ処理装置に適用される。例えば、光ディスク等の情報記録媒体に対して情報を記録する場合、情報を暗号化して記録することが要求される。著作権保護方式では、著作物であるコンテンツを暗号鍵で暗号化して暗号化コンテンツとし、さらに暗号化のために用いた前記暗号鍵を秘匿させるため、他の暗号鍵で暗号化して暗号化鍵としている。そして前記暗号化鍵と、暗号化コンテンツとを一緒に情報記録媒体に記録し、違法コピー防止している。この種データの暗号化技術に於いては、データを暗号化して格納する際に、データを暗号アルゴリズムのブロックサイズに合わせる必要がある。従来ではデータを暗号アルゴリズムのブロックサイズ適合させるためのパディング部に、所定ビット配列（例えばオール０）のパディングデータを埋め込んでいた。また秘匿性を保つ必要のあるデータを扱う従来の装置技術として、メッセージデータブロックのパディング部に鍵データを挿入したメッセージ認証技術が存在する。
特開２００１−３１８６００公報

しかしながら、従来ではデータの暗号化並びに暗号化されたデータの復号処理に於いて、その都度、高度の演算処理が伴うという問題があった。

本発明は上記実情に鑑みなされたもので、暗号処理、復号処理を効率良く行うことができるデータ処理装置、データ記録装置、データ再生装置およびデータ格納方法を提供することを目的とする。

本発明は、第１のデータと、前記第１のデータにより算出される少なくとも１つの第２のデータと、前記第２のデータに１対１に対応する第３のデータとにより構成されるデータセットを扱うデータ処理装置であって、前記第３のデータを前記第２のデータと対応付けて前記第２のデータおよび前記第３のデータを暗号化したデータセットを生成する処理手段と、前記処理手段により生成された前記暗号化したデータセットを記録する記録手段とを具備したことを特徴とする。

また本発明は、第１のデータと、前記第１のデータにより算出される少なくとも１つの第２のデータと、前記第２のデータに１対１に対応する第３のデータとにより構成されるデータセットを扱うコンテンツデータの記録装置であって、前記第２のデータと前記第３のデータとを対応付けて暗号化したデータセットを記録した記録手段と、前記記録手段に記録されたデータセットを復号処理する復号手段と、前記復号手段により復号処理したデータセットの前記第２のデータを用いて前記復号処理したデータセットが正しいデータであることを検証する検査手段と、前記検査手段で正しいデータであることを検証した前記第２のデータおよび前記第３のデータを用いて前記コンテンツデータを暗号化するコンテンツデータの暗号化手段とを具備したことを特徴とする。

また本発明は、第１のデータと、前記第１のデータにより算出される少なくとも１つの第２のデータと、前記第２のデータに１対１に対応する第３のデータとにより構成されるデータセットを扱うコンテンツデータの再生装置であって、前記第２のデータと前記第３のデータとを対応付けて暗号化したデータセットを記録した記録手段と、前記記録手段に記録されたデータセットを復号処理する復号手段と、前記復号手段により復号処理したデータセットの前記第２のデータを用いて、前記復号処理したデータセットが正しいデータであることを検証する検査手段と、前記検査手段で正しいデータであることを検証した前記第２のデータおよび前記第３のデータを用いて前記コンテンツデータを再生する再生手段とを具備したことを特徴とする。

また本発明は、第１のデータと、前記第１のデータにより算出される少なくとも１つの第２のデータと、前記第２のデータに１対１に対応する第３のデータとが存在し、前記第３のデータは暗号化の対象として秘匿するデータであり、前記第２のデータは前記第３のデータを使用するときに必須のデータであるデータセットを記録媒体に格納するデータ格納方法であって、前記第３のデータを暗号化するための暗号アルゴリズムのブロックサイズに適合させるパディング部に、前記第２のデータを挿入して、前記パディング部に挿入した前記第２のデータを前記第３のデータとともに暗号化するステップと、前記暗号化したデータセットを前記記録媒体に記録するステップとを具備したことを特徴とする。

暗号処理、復号処理を効率よく行うことができる。

本発明で扱うデータセットの構造を図１に示している。このデータセットは、第１のデータと、この第１のデータにより算出される少なくとも１つの第２のデータと、この第２のデータに１対１に対応する第３のデータとにより構成される。ここでは、上記第１のデータをデータＡ、第２のデータをデータＢ、第３のデータをデータＣで示している。図１に示す構成は、１つのデータＡからｎ個のデータＢ（Ｂ０，Ｂ１，…，Ｂｎ）がデータＢ群として算出される。このデータＢ群の各データ（Ｂ０，Ｂ１，…，Ｂｎ）には、それぞれ固有のデータＣ（Ｃ０，Ｃ１，…，Ｃｎ）が対応して設けられる。このｎ個のデータＣ（Ｃ０，Ｃ１，…，Ｃｎ）は、それぞれ暗号化の対象となる秘匿する必要のあるデータであり、例えば所定のデータを暗号化若しくは復号処理するために用いられる鍵となるデータである。データＢ（Ｂ０，Ｂ１，…，Ｂｎ）は対応するデータＣ（Ｃ０，Ｃ１，…，Ｃｎ）の座標を示すデータであり、データＣを使うときに必要となるデータである。

図１に示すデータ構造のデータセットに於いて、データＡ（１個又は複数個）およびこのデータＡに対応するデータＣ群の各データ（Ｃ０，Ｃ１，…，Ｃｎ）は、予めシステム上の所定の格納場所に例えば管理データファイルとして保存される。若しくは外部から付与されて所定の記憶場所に保管される。データＢ群の各データ（Ｂ０，Ｂ１，…，Ｂｎ）は、データＡを演算処理することによって取得される。

上記データＣ群の各データ（Ｃ０，Ｃ１，…，Ｃｎ）を暗号化して所定の記録媒体に格納する際は、そのデータサイズを暗号アルゴリズムのブロックサイズに合わせる必要がある。本発明に実施形態では、このサイズ合わのためのパディング部に、上記データＢを埋め込む。そして、このパディング部に埋め込んだデータＢをデータＣと対応付け、暗号化する。この暗号化されたデータセットのサイズは暗号アルゴリズムのブロックサイズの整数倍である。

上記パディング部に、データＢを埋め込んだデータセットのデータ構造例を図２に示している。図２はパディングエリアの一部に既知のパディングデータ（オール０）に代わり、データＢおよびパディングデータが埋め込まれた場合のデータセットの構成例を示している。

このデータＢをパディング部に埋め込んで対応するデータＣとともに暗号化したデータセットを生成するデータ処理装置の構成例を図３に示す。この図３に示すデータ処理装置は、制御部１１とデータ暗号処理部１２とデータ記録処理部１３とデータ記録部１４とにより構成される。制御部１１は装置全体の制御を司る。データ暗号処理部１２は制御部１１の制御の下に、データＢをパディング部に埋め込んで対応するデータＣとともに暗号化する処理を行う。データ記録処理部１３は制御部１１の制御の下にデータ暗号処理部１２で暗号化されたデータセットをデータ記録部１４に記録する処理を行う。

このデータ処理装置の処理手順を図４に示す。制御部１１は、システム上の所定のデータ格納部等から上記図１に示したデータセットの構成要素となるデータＡ、およびこのデータＡに対応するデータＣ群を取得する。さらに取得したデータＡからデータＣ群の各データ（Ｃ０，Ｃ１，…，Ｃｎ）に対応するデータＢ群の各データ（Ｂ０，Ｂ１，…，Ｂｎ）を算出する（ステップＳ１１）。

ここで算出されたＢ群の各データ（Ｂ０，Ｂ１，…，Ｂｎ）について、各データ毎に、データＢと当該データＢに対応するデータＣとを結合し（ステップＳ１３）、このデータセットをデータ暗号処理部１２に渡す。データ暗号処理部１２は制御部１１から受けたデータセットを所定の暗号アルゴリズムに従い、暗号化して、暗号化したデータＣをデータ部に挿入し、暗号化したデータＢをパディング部に挿入した、暗号アルゴリズムのブロックサイズを単位にその整数倍のサイズで構成されるデータセットを生成して、この暗号化したデータセットをデータ記録処理部１３に渡す。データ記録処理部１３は制御部１１の制御の下に、上記データ暗号処理部１２から受けたデータセットをデータ記録部１４に記録する（ステップＳ１５）。この処理をＢ群の各データ（Ｂ０，Ｂ１，…，Ｂｎ）について各データ毎に繰り返し行う（ステップＳ１２，Ｓ１６）。これにより、図２に示したｎ組の暗号化されたデータセットがデータ記録部１４に記録される。

次に上記図２に示した構成の暗号化されたデータセットを復号処理して、復号したデータＢ，Ｃをその後の処理に用いるデータ処理装置の構成例を図５に示す。この図５に示すデータ処理装置は、制御部２１とデータ復号部２２とデータ読出し処理部２３とデータ記録部２４とにより構成される。データ記録部２４には、上記図２に示した構成の暗号化されたｎ組のデータセットが格納されている。制御部２１は装置全体の制御を司る。データ読出し処理部２３は制御部２１の制御の下にデータ記録部２４から暗号化されたデータセットを１組ずつ読み出す。データ復号部２２は制御部２１の制御の下にデータ読出し処理部２３が読み出したデータセットを復号処理する。

このデータ処理装置の処理手順を図６に示す。

制御部２１は図１に示すデータＡと所定の復号条件をもとにデータＢ群の中の１つのデータＢに相当する、データＢ’を算出する（ステップＳ３１）。

データ読出し処理部２３は制御部２１の制御の下に、データ記録部２４に記録されたｎ組のデータセットから１組ずつデータセットを読み出してデータ復号部２２に渡す（ステップＳ３２）。データ復号部２２は制御部２１の制御の下にデータ読出し処理部２３から受けたデータセットを復号処理し（ステップＳ３３）、復号したデータＢと上記データＢ’とを比較し（ステップＳ３４）、データＢがデータＢ’と一致したとき（ステップＳ３４ ＹＥＳ）、復号したデータＢ，Ｃを使って、その後の処理を行う（ステップＳ３５）。例えばデータＢに対応する（データＢと同時に復号された）データＣを用いて、装置で扱う所定のデータ（例えばコンテンツデータ）を暗号処理若しくは復号処理するための鍵データを生成し、この鍵データを用いて暗号処理若しくは復号処理を行う。上記したステップＳ３５の処理では、データＣの座標を示すデータＢをデータＡから演算して算出することなく、データＣの復号と同時に得ることができる。また上記復号したデータＢと上記データＢ’とを比較（ステップＳ３４）に於いて、データＢがデータＢ’と一致しないとき（ステップＳ３４ ＮＯ）は、データ記録部２４に記録されたｎ組のデータセットから次の１組のデータセットを読み出して上記同様の処理を繰り返し行う。

上記図５に示したデータ処理装置の他の処理手順を図７に示す。ここでの処理はデータＢ群の各データ（Ｂ０，Ｂ１，…，Ｂｎ）がデータ記録部２４の格納番地に対応付けられている場合に有効である。

制御部２１は図１に示すデータＡと所定の復号条件をもとに、使用するデータＢの格納番地を算出し、これをデータＢ’としてデータ読出し処理部２３に渡す（ステップＳ４１）。

データ読出し処理部２３は制御部２１の制御の下に、制御部２１から受けたデータＢ’に従い、データ記録部２４に記録されたｎ組のデータセットから上記データＢ’が示す格納番地に格納された１組のデータセットを読み出してデータ復号部２２に渡す（ステップＳ４２）。データ復号部２２は制御部２１の制御の下にデータ読出し処理部２３から受けたデータセットを復号処理し（ステップＳ４３）、ここで復号したデータＢ，Ｃを使って、その後の処理を行う（ステップＳ４４）。例えばデータＢに対応する（データＢと同時に復号された）データＣを用いて、装置で扱う所定のデータ（例えばコンテンツデータ）を暗号処理若しくは復号処理するための鍵データを生成し、この鍵データを用いて暗号処理若しくは復号処理を行う。上記したステップＳ４４の処理では、データＣの座標を示すデータＢをデータＡから演算して算出することなく、データＣの復号と同時に得ることができる。

上記図２に示したデータ構造のデータセットを用いたデータ記録装置およびデータ再生装置の構成例を図８に示している。ここでは、データ記録装置の構成要素となるデータ記録部４０と、データ再生部５０の構成要素となるデータ再生部５０とを同一図面上に示しているが、データ記録装置にはデータ記録部４０を設ければよく、データ再生装置にはデータ再生部５０を設ければよい。

データ記録部４０は、図２に示したデータ構造のデータセットを格納したＲＯＭ４１と、このＲＯＭ４１に格納されたデータセットを用いて暗号鍵を生成する暗号鍵生成部４２と、この暗号鍵生成部４２で生成した暗号鍵を用いて、例えば光ディスク等の情報記録媒体３０に記録するコンテンツデータ（DATA）を暗号処理する暗号処理部４３とを有して構成される。

データ再生部５０は、図２に示したデータ構造のデータセットを格納したＲＯＭ５１と、このＲＯＭ５１に格納されたデータセットを用いて復号鍵を生成する復号鍵生成部５２と、この復号鍵生成部５２で生成した復号鍵を用いて、情報記録媒体３０から読み出した暗号化コンテンツデータ（DATA）を復号処理する復号処理部５３とを有して構成される。

上記した構成によるデータ記録部４０、およびデータ再生部５０の処理手順を図９に示している。
データ記録部４０の暗号鍵生成部４２は、情報記録媒体３０から当該記録媒体に記録されたキーデータＫ_Bを読み出し、このキーデータＫ_Bと図１に示すデータＡとをもとに、データＢ群の中の１つのデータＢに相当する、データＢ’を算出する（ステップＳ５１）。そしてＲＯＭ５１から１組のデータセットを読み出し（ステップＳ５２）、復号して（ステップＳ５３）、復号したデータＢと上記データＢ’とを比較し（ステップＳ５４）、データＢがデータＢ’と一致したとき（ステップＳ５５ ＹＥＳ）、復号したデータＢ，Ｃを使って、その後の処理を行う（ステップＳ５６）。ここでは、データＢに対応するデータＣを使って暗号鍵Ｋ_Cを生成し、この暗号鍵Ｋ_Cを暗号処理部４３に渡す。暗号処理部４３は暗号鍵生成部４２から受けた暗号鍵Ｋ_Cを用いて、情報記録媒体３０に記録するコンテンツデータ（DATA）を暗号処理する。この暗号処理されたコンテンツデータ（Ｄ_E）は情報記録媒体３０を駆動する図示しないドライブにより情報記録媒体３０に記録される。なお、復号したデータＢと上記データＢ’との比較（ステップＳ５４）に於いて、データＢがデータＢ’と一致しないとき（ステップＳ５５ ＮＯ）はＲＯＭ５１から次の１組のデータセットを読み出して上記同様の処理を行う。この際、ＲＯＭ５１からｎ組のデータセットが読み出されて、そのいずれもデータＢがデータＢ’と一致しないとき（ステップＳ５５ ＮＯ）は暗号鍵Ｋ_Cを生成せずに処理を終了する（ステップＳ５７ ＹＥＳ）。

データ再生部５０の復号鍵生成部５２は、情報記録媒体３０から当該記録媒体に記録されたキーデータＫ_Bを読み出し、このキーデータＫ_Bと図１に示すデータＡとをもとに、データＢ群の中の１つのデータＢに相当する、データＢ’を算出する（ステップＳ５１）。そしてＲＯＭ５１から１組のデータセットを読み出し（ステップＳ５２）、復号して（ステップＳ５３）、復号したデータＢと上記データＢ’とを比較し（ステップＳ５４）、データＢがデータＢ’と一致したとき（ステップＳ５５ ＹＥＳ）、復号したデータＢ，Ｃを使って、その後の処理を行う（ステップＳ５６）。ここでは、データＢに対応するデータＣを使って復号鍵Ｋ_Dを生成し、この復号鍵Ｋ_Dを復号処理部５３に渡す。復号処理部５３は復号鍵生成部５２から受けた復号鍵Ｋ_Dを用いて、情報記録媒体３０から読み出した暗号処理されたコンテンツデータ（Ｄ_E）を復号し、復号したコンテンツデータ（DATA）を図示しないデータ再生部に出力する。上記した復号鍵生成部５２の処理に於いても、復号したデータＢと上記データＢ’との比較（ステップＳ５４）に於いて、データＢがデータＢ’と一致しないとき（ステップＳ５５ ＮＯ）はＲＯＭ５１から次の１組のデータセットを読み出して上記同様の処理を行う。この際、ＲＯＭ５１からｎ組のデータセットが読み出されて、そのいずれもデータＢがデータＢ’と一致しないとき（ステップＳ５５ ＮＯ）は復号鍵Ｋ_Dを生成せずに処理を終了する（ステップＳ５７ ＹＥＳ）。

なお、本発明に係るデータセットを使用可能な装置は、上記したデータ記録装置、データ再生装置にとどまらず、例えばデータを秘匿する必要のある、例えば通信機器等、種々の機器、システムに適用することが可能である。

本発明の実施形態に係るデータセットの構造を示す図。 本発明の実施形態に係る暗号化されたデータセットの構成例を示す図。 本発明の実施形態に係るデータ処理装置のデータセット暗号化処理部とその周辺の構成要素を示すブロック図。 図３に示すデータ処理装置の処理手順を示すフローチャート。 本発明の実施形態に係るデータ処理装置のデータセット復号処理部とその周辺の構成要素を示すブロック図。 図５に示すデータ処理装置の処理手順を示すフローチャート。 図５に示すデータ処理装置の他の処理手順を示すフローチャート。 本発明の実施形態に係るデータ記録装置およびデータ再生装置の構成例を示すブロック図。 図８に示すデータ記録装置およびデータ再生装置の処理手順を示すフローチャート。

符号の説明

１１，２１…制御部、１２…データ暗号処理部、１３…データ記録処理部、１４…データ記録部、２２…データ復号部、２３…データ読出し処理部、２４…データ記録部、３０…情報記録媒体、４０…データ記録部、４１，５１…ＲＯＭ、４２…暗号鍵生成部、４３…暗号処理部、５０…データ再生部、５２…復号鍵生成部、５３…復号処理部。

Claims (10)

1. 第１のデータと、前記第１のデータにより算出される少なくとも１つの第２のデータと、前記第２のデータに１対１に対応する第３のデータとにより構成されるデータセットを扱うデータ処理装置であって、
   前記第３のデータを前記第２のデータと対応付けて前記第２のデータおよび前記第３のデータを暗号化したデータセットを生成する処理手段と、
   前記処理手段により生成された前記暗号化したデータセットを記録する記録手段と
   を具備したことを特徴とするデータ処理装置。
2. 前記処理手段は、前記暗号化に用いる暗号アルゴリズムのブロックサイズを単位にした所定数のブロックサイズで前記暗号化したデータセットを生成することを特徴とする請求項１記載のデータ処理装置。
3. 前記暗号化したデータセットは、パディング部を有し、前記パディング部に前記第２のデータが埋め込まれることを特徴とする請求項２記載のデータ処理装置。
4. 前記第３のデータは暗号化の対象として秘匿するデータであり、前記第２のデータは前記第３のデータを使用するときに必須のデータである請求項３記載のデータ処理装置。
5. 前記第３のデータは鍵データであり、前記第２のデータは前記鍵データの座標を示すデータである請求項４記載のデータ処理装置。
6. 前記暗号化されたデータセットを記録した記録媒体と、
   前記記録媒体から前記暗号化されたデータセットを読み出し、当該読み出したデータセットを復号処理する復号手段と、
   前記復号手段により復号処理した前記第２のデータと前記第１のデータから算出した前記第２のデータとを比較して、前記復号処理したデータセットが正しいデータであることを検証する検査手段とをさらに具備した請求項１記載のデータ処理装置。
7. 前記暗号化されたデータセットを記録した記録媒体と、
   前記記録媒体から前記暗号化されたデータセットを読み出し、当該読み出したデータセットを復号処理する復号手段と、
   前記復号手段により復号処理した前記第２のデータおよび第３のデータを用いてその後の処理を実行する処理手段とをさらに具備した請求項１記載のデータ処理装置。
8. 第１のデータと、前記第１のデータにより算出される少なくとも１つの第２のデータと、前記第２のデータに１対１に対応する第３のデータとにより構成されるデータセットを扱うコンテンツデータの記録装置であって、
   前記第２のデータと前記第３のデータとを対応付けて暗号化したデータセットを記録した記録手段と、
   前記記録手段に記録されたデータセットを復号処理する復号手段と、
   前記復号手段により復号処理したデータセットの前記第２のデータを用いて前記復号処理したデータセットが正しいデータであることを検証する検査手段と、
   前記検査手段で正しいデータであることを検証した前記第２のデータおよび前記第３のデータを用いて前記コンテンツデータを暗号化するコンテンツデータの暗号化手段と
   を具備したことを特徴とするデータ記録装置。
9. 第１のデータと、前記第１のデータにより算出される少なくとも１つの第２のデータと、前記第２のデータに１対１に対応する第３のデータとにより構成されるデータセットを扱うコンテンツデータの再生装置であって、
   前記第２のデータと前記第３のデータとを対応付けて暗号化したデータセットを記録した記録手段と、
   前記記録手段に記録されたデータセットを復号処理する復号手段と、
   前記復号手段により復号処理したデータセットの前記第２のデータを用いて、前記復号処理したデータセットが正しいデータであることを検証する検査手段と、
   前記検査手段で正しいデータであることを検証した前記第２のデータおよび前記第３のデータを用いて前記コンテンツデータを再生する再生手段と
   を具備したことを特徴とするデータ再生装置。
10. 第１のデータと、前記第１のデータにより算出される少なくとも１つの第２のデータと、前記第２のデータに１対１に対応する第３のデータとが存在し、前記第３のデータは暗号化の対象として秘匿するデータであり、前記第２のデータは前記第３のデータを使用するときに必須のデータであるデータセットを記録媒体に格納するデータ格納方法であって、
    前記第３のデータを暗号化するための暗号アルゴリズムのブロックサイズに適合させるパディング部に、前記第２のデータを挿入して、前記パディング部に挿入した前記第２のデータを前記第３のデータとともに暗号化するステップと、
    前記暗号化したデータセットを前記記録媒体に記録するステップと
    を具備したことを特徴とするデータ格納方法。

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