CN101073259A

CN101073259A - 用于数字广播的条件存取***中的加密方法和设备

Info

Publication number: CN101073259A
Application number: CNA2005800422163A
Authority: CN
Inventors: 黄锡珉; 崔相日
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-12-08
Filing date: 2005-12-08
Publication date: 2007-11-14
Also published as: US20060215838A1; KR20060064555A; KR100735296B1; WO2006062364A1

Abstract

提供了一种在接收数字广播的与智能卡交互工作的条件存取***中的加密方法和设备。智能卡接口获取随机值而不是固定唯一值，利用该随机值对用于与智能卡通信的密钥值进行加密；将加密后的密钥值和随机值发送到该智能卡。一旦从该智能卡接收到包括与该加密后的密钥值对应的解扰信息的响应信号，智能卡接口就将解扰信息发送到解扰器，使得解扰器可对加扰后的广播数据进行解扰。该随机值可以是在终端的信号搜索器中判决的具有最高能量的路径的位置信息。所以，可保护智能卡接口和智能卡之间的通信，而不增加终端的开发时间和生产成本。

Description

用于数字广播的条件存取***中的加密方法和设备

技术领域

本发明一般涉及用于数字广播服务的条件存取***(CAS)，并特别涉及这样一种方法和设备，用于对智能卡接口和智能卡之间的通信进行加密，以仅使得授权订户能观看CAS中的广播。

背景技术

例如数字多媒体广播(DMB)的数字广播是允许订户不考虑时间和地点、经由便携式接收机或车载接收机观看多通道多媒体广播的广播服务。如果DMB是通过卫星提供服务的，则其被称为卫星DMB。与以未指定的许多观众为目标的一般TV广播相比，该卫星DMB服务仅向授权订户发送广播节目。由此，提供CAS以阻止未授权订户观看节目。

CAS和订户管理***一起是付费数字广播的核心***。CAS仅使得授权订户能精确方便地接收数字广播服务。从广播服务提供商的角度出发，CAS通过防止非法观看而保护商业利益，并有助于基于包括订户偏好的市场营销材料提供面向观众的广播服务。

为了接收数字多媒体广播，在智能卡和作为实现CAS的软件的智能卡接口之间进行通信。这些通信需要加密，以仅向授权订户提供该数字广播服务。

图1图示了在典型数字广播接收终端中的智能卡和智能卡接口之间的对接(interfacing)。

参考图1，内建在终端中的CAS10包括智能卡接口12和解扰器16，用于和智能卡14一道对在终端处从数字广播发射机接收的消息和数据进行验证和滤波。智能卡接口12执行智能卡14和终端之间的互相验证。包括滤波器的解扰器16对从数字广播发射机接收的加扰后的广播数据进行解扰。智能卡4包括提供给订户的用于广播观看的处理器、和用于存储在对加扰后的广播数据进行解扰时使用的解扰信息的存储器。

在图1中，智能卡接口12利用用于搜索在智能卡14中存储的解扰信息的密钥而与智能卡14通信。当智能卡接口12向智能卡14发送密钥时，智能卡14搜索与该密钥对应的解扰信息，并向该智能卡接口12发送指明广播接收可用的响应信号。

图2图示了在用于接收数字广播的典型条件存取***中使用非易失性(N/V)存储器执行加密的接口结构。

参考图2，将用于CAS20的智能卡接口22与智能卡24之间通信的终端的唯一值存储在N/V存储器28中。智能卡接口22从N/V存储器26中读取该唯一值，利用该唯一值对密钥进行加密，并将加密后的密钥和该唯一值发送到智能卡24。智能卡24然后利用该唯一值对加密后的密钥进行解密。

如图2所示，由于智能卡接口22利用终端特定值对密钥进行加密，所以即使黑客攻击智能卡接口22和智能卡24之间的通信算法并且密钥被公开，也不可能用不同密钥对终端进行黑客攻击(hacking)。

然而，如果公开了智能卡接口22和智能卡24之间的通信算法以及用于密钥加密的唯一值，并且还没有为受攻击终端设计出保护机制，则以上对接技术易受黑客攻击。所以，开发者和用户的负担在于必须非常小心地防止唯一值以及通信算法的公开。

此外，在制造过程中必须在每一终端的N/V存储器中写入唯一值。为此，需要为每一终端改变生产程序和生产线，这增加了产品成本和开发延迟。

发明内容

因此，本发明提供了一种在用于数字广播的CAS中利用密钥加密的随机数、仅使得授权订户能接收广播节目的方法和设备。

本发明提供了一种在用于数字广播的CAS中、将来自搜索者的位置信息用作密钥加密的随机值的方法和设备。

在用于接收数字广播的与智能卡交互工作的条件存取***(CAS)中的加密方法中，获取随机值，并利用该随机值对用于与智能卡通信的密钥进行加密。将加密后的密钥和随机值发送到智能卡，并从该智能卡接收该密钥的响应信号。

在具有用于接收数字广播的与智能卡交互工作的条件存取***(CAS)的终端中的加密设备中，参数储存器存储随机值。智能卡接口读取该随机值，利用该随机值对用于与智能卡通信的密钥进行加密，将加密后的密钥和随机值发送到智能卡，并从该智能卡接收该密钥的响应信号。

附图说明

图1图示了在典型数字广播接收终端中的智能卡和智能卡接口之间的对接；

图2图示了在用于接收数字广播的典型条件存取***中利用非易失性存储器执行加密的接口结构；

图3图示了根据本发明优选实施例的在数字广播接收终端中利用随机值执行加密的接口结构；

图4是图示了根据本发明优选实施例的在具有条件存取***的终端中的智能卡接口的操作的流程图；

图5A是图示了根据本发明优选实施例的用于获取与具有最大能量的路径有关的地点信息的操作的流程图；

图5B是图示了根据本发明优选实施例的利用与具有最大能量的路径有关的地点信息的加密操作的流程图；

图6是根据本发明优选实施例的终端的方框图；和

图7是根据本发明优选实施例的调制解调器和控制器的详细方框图。

具体实施方式

下面将参考附图在这里描述本发明的优选实施例。在以下描述中，不详细描述公知功能或构造，因为它们将以不必要的细节使本发明模糊。

将在仅使得DMB订户或授权用户能观看广播节目的CAS的环境中描述本发明的实施例。然而，本领域技术人员可以清楚地理解，根据本发明的用于CAS的加密技术可应用到在本发明的范围之内的具有轻微改变的类似技术背景和配置的任何其他***。

数字广播发射机在传输广播信息消息和广播数据流之前对其进行加扰，以便仅向授权订户提供广播服务。终端使用CAS来对加扰后消息和数据流进行解扰。CAS和用于存储解扰信息的智能卡一道阻止未授权用户接收数字广播。

图3图示了根据本发明优选实施例的在数字广播接收终端中利用随机值执行加密的接口结构。

参考图3，内建在终端中的CAS30包括智能卡接口32和解扰器36。CAS30和用于存储终端的软件参数的参数储存器38和用于存储解扰信息的智能卡120一道，负责对从数字广播发射机接收的消息和广播数据流进行验证和滤波。更具体地说，智能卡接口32执行智能卡34和终端之间的互相验证。具有滤波器的解扰器36对从数字广播发射机接收的加扰后的广播数据进行解扰，并输出原始广播数据。为了提供观看数字广播所需的解扰信息，智能卡34具有内建芯片，其上集成了微处理器和存储器。尽管将参数储存器38和智能卡34分离配置在CAS30中，但是它们也可以合并。

智能卡接口32利用搜索智能卡34中的解扰信息的密钥，而与智能卡120通信。该密钥和加扰后的广播数据一起是从数字广播发射机接收的。可在接收数字广播之前，通过用户(或开发者输入)或外部存储器而获取该密钥。智能卡接口32利用从参数储存器32读取的随机值而对该密钥进行加密，并将加密后的密钥发送到智能卡34。智能卡34对加密后的密钥进行解码，并且如果密钥有效，则通过指明通信可用的响应信号而将与该密钥对应的解扰信息发送到智能卡接口12。当在智能卡23中存在与该密钥对应的解扰信息时，可以说该密钥是有效的。

参数储存器38存储在终端操作期间生成的软件参数，并将参数之一作为随机值提供给智能卡接口32。解扰器36从智能卡接口32接收解扰信息，并利用该解扰信息对从数字广播发射机接收的加扰后的广播数据进行解扰，由此恢复原始广播数据。

图4是图示了根据本发明优选实施例的在具有CAS的终端中的智能卡接口32的操作的流程图。

参考图4，在步骤42中，该智能卡接口32尝试从参数储存器38中读取随机值。也就是说，智能卡接口32确定是否在参数储存器38中的预定地址处存在随机值。该预定地址是其中存储了用于智能卡接口32和智能卡34之间的加密的随机值的地址。

如果在步骤S42中不存在随机值，则智能卡接口32继续监视参数储存器38中的随机值的存在。如果存在随机值，则智能卡接口32在步骤S44中利用该随机值对密钥进行加密。从数字广播发射机接收该密钥，以从智能卡34获取对加扰后的广播数据进行解扰所需的解扰信息。

在步骤S46中，智能卡接口32将加密后的密钥和随机值发送到智能卡34。智能卡34然后利用该随机值对加密后的密钥进行解密，并通过搜索与该密钥对应的解扰信息而确定广播数据接收是否可用。智能卡34将指明广播接收是否可用的响应信号发送到智能卡接口32。如果检测到与该密钥对应的解扰信息，则智能卡34通过响应信号将该解扰信息提供给智能卡接口。

在步骤S48中，智能卡接口32根据该响应信号确定广播接收是否可用。如果广播接收可用，则智能卡接口32将解扰信息发送到解扰器36。解扰器36利用解扰信息对从数字广播发射机接收的加扰后的广播数据进行解扰，由此恢复原始广播数据。

现在将描述其中将终端的多路径搜索器确定的位置信息用作随机值的本发明的实施例。在无线电环境中，在发射机和终端之间存在具有不同传播延迟的多个路径。该终端利用该多路径搜索器在搜索窗口中确定具有最高能量的路径及其位置信息(即，传播延迟)，并将该最高能量和位置信息存储为软件参数。位置信息与时间和地点无关是随机的。所以，将位置信息用作与智能卡通信所用的随机值。终端也可在单路径通信环境(例如，有线(测试)环境)中利用多路径搜索器获取与最高能量关联的位置信息。

尽管将多路径搜索器所检测的位置信息用作随机值，但是很显然，可将从该终端生成的具有随机性的任何其他参数用作该随机值。下面将描述在本发明的实施例中使用的随机值的特性。

(1)即使多个终端在同一位置处同时工作，它们也不能生成同一随机值。换言之，它们在同一位置处同时创建不同的随机值。

(2)每当终端的多路经搜索器工作时，终端生成不同的随机值。也就是说，终端在不同时间点生成不同随机值。

当用户选择与数字广播接收关联的菜单项或处理对应热键时，终端通过操作该多路经搜索器而确定具有最高能量的路径的位置信息，并同时通过CAS的智能卡接口初始化该智能卡。将详细描述将位置信息用作随机值的本发明的实施例。

图5A是图示了根据本发明优选实施例的用于在终端中获取具有最高能量的路径的位置信息的操作的流程图。

参考图5A，一旦用户请求了数字广播接收，终端就在步骤502执行路径搜索，以获取与发射机的同步。在步骤504中，终端利用从发射机接收的信号、而在从发射机到终端的多条路径中选择具有等于或大于阈值的能量的路径，并确定所选择的路径的位置信息。在步骤506中，终端在参数储存器中的预定地址处写入所选择的路径中具有最高能量的路径的位置信息作为随机值，用于与智能卡的通信加密。

图5B是图示了根据本发明优选实施例的基于具有最高能量的路径的位置信息的加密的流程图。

参考图5B，一旦用户在步骤512请求了数字广播接收，在步骤514，智能卡接口就初始化该智能卡。智能卡初始化是将该智能卡操作为能够接收加密后的密钥的状态的处理。在步骤516，智能卡接口尝试从易失性存储器(例如随机存取存储器(RAM))中的预定地址处获取随机值。在步骤518，智能卡接口确定该随机值是否有效。如果该随机值是多路径搜索器的搜索窗口中的位置信息，则智能卡接口认为该随机值是有效的。否则，其返回到步骤516，以继续尝试获取有效随机值。

如果获取了有效随机值，则智能卡接口在步骤520利用该随机值对密钥进行加密，并在步骤522将加密后的密钥和随机值发送到智能卡。一旦从智能卡接收到指明可用广播接收的响应信号中的解扰信息，CAS可利用该解扰信息对从数字广播发射机接收的加扰后的广播数据进行解扰。

图6是根据本发明优选实施例的终端的方框图。应注意仅示出了与本发明关联的那些组件。

参考图6，该终端包括天线602、射频(RF)接收机602、调制解调器604、和控制器606。控制器606具有CAS并与智能卡608相连。在图7中更详细地图示了调制解调器604和控制器606。参考图6和7，将描述该终端配置。

天线602在多条路径中从数字广播发射机接收RF信号。RF接收机602将RF信号下变频为基带广播信号。调制解调器604通过检测广播信号的能量的搜索器702来检测具有等于或高于阈值的能量的路径。所检测的路径信号被分配给查找器(fingers)704、706和708，在查找器中解调，在合并器710中合并，并提供给解扰器718。以简化形式图示的、与多路径信号接收有关的搜索器702、查找器704、706和708、以及合并器710的配置不在本发明的范围中。也就是说，本发明不限于图示的组件配置。

搜索器702向随机值发生器712提供位置信息，即所检测的路径当中的具有最高能量的路径的延迟。随机值发生器712以预定格式变换该位置信息，并将其写入到RAM714中的预定地址处。例如，随机值发生器712用预定数目比特来表示该位置信息。如果智能卡接口716正好使用了搜索器702生成的位置信息，则可以不提供该随机值发生器712。

智能卡接口716从RAM714的预定位置处检索该随机值，利用该随机值对密钥进行加密，并将加密后的密钥和随机值发送到智能卡608。一旦从智能卡608接收到指明可用广播接收的响应信号中的解扰信息，智能卡接口716就将该解扰信息提供到解扰器718。解扰器718通过利用该解扰信息对加扰后的广播数据进行解扰，而恢复原始广播数据。

尽管已参考本发明的某些优选实施例而示出和描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该理解，可在这里进行形式和细节的各种改变，而不背离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。

如上所述，本发明在对用于智能卡接口和智能卡之间的通信的密钥进行加密时，使用随机值代替固定唯一值。因为该随机值是终端特定的，所以即使黑客攻击终端并截获其随机值，他也不能利用该随机值攻击另一终端。此外，每次终端工作时，该随机值都是不同的。所以，即使黑客曾经成功截获随机值，他也不能再次利用该随机值攻击同一终端。

因为生成该随机值作为软件参数，所以不需要改变用于在N/V存储器中存储固定唯一值的制造程序和装配流水线。因此，节省附加开发成本和时间，并防止总体吞吐量降低。

Claims

1.一种用于接收数字广播的与智能卡交互工作的条件存取***(CAS)中的加密方法，包括以下步骤：

获取随机值；

利用该随机值对用于与智能卡通信的密钥进行加密；

将加密后的密钥和随机值发送到该智能卡；和

从该智能卡接收该密钥的响应信号。

2.根据权利要求1的加密方法，还包括以下步骤：获取该响应信号中的与该密钥对应的解扰信息，并利用该解扰信息对从数字广播发射机接收的加扰后的广播数据进行解扰。

3.根据权利要求2的加密方法，其中该密钥和该加扰后的广播数据是一起从该数字广播发射机接收的。

4.根据权利要求1的加密方法，其中该随机值代表由终端中的信号搜索器确定的、具有最高能量的路径的位置信息。

5.根据权利要求4的加密方法，其中该随机值获取步骤包括从易失性存储器的预定地址处读取该随机值的步骤。

6.根据权利要求4的加密方法，其中该随机值获取步骤包括以下步骤：

一旦请求了数字广播接收，则通过操作终端的信号搜索器，而确定具有最高能量的路径的位置信息；

将该位置信息作为随机值写入到易失性存储器的预定地址处；和

从该预定地址处读取该随机值。

7.根据权利要求6的加密方法，其中该随机值获取步骤还包括以下步骤：

确定所读取的随机值是否落入信号搜索器的搜索窗口中；和

如果该随机值落入该搜索窗口中，则将该位置信息确定为该随机值。

8.根据权利要求6的加密方法，其中该随机值获取步骤还包括以下步骤：在将该位置信息写入到该易失性存储器中之前，将该位置信息变换为预定格式的随机值。

9.一种具有用于接收数字广播的与智能卡交互工作的条件存取***(CAS)的终端中的加密设备，包括：

参数储存器，用于存储随机值；和

智能卡接口，用于读取该随机值，利用该随机值对用于与该智能卡通信的密钥进行加密，将加密后的密钥和随机值发送到智能卡，并从该智能卡接收该密钥的响应信号。

10.根据权利要求9的加密设备，其中该智能卡接口获取该响应信号中与该密钥对应的解扰信息，并将该解扰信息提供给解扰器，使得该解扰器利用该解扰信息对从数字广播发射机接收的加扰后的广播数据进行解扰。

11.根据权利要求10的加密设备，其中该密钥和该加扰后的广播数据是一起从该数字广播发射机接收的。

12.根据权利要求9的加密设备，其中该随机值代表由终端中的信号搜索器确定的、具有最高能量的路径的位置信息。

13.根据权利要求12的加密设备，其中该智能卡接口从作为易失性存储器的参数储存器的预定地址处读取该随机值。

14.根据权利要求12的加密设备，还包括信号搜索器，用于一旦请求了数字广播接收，则确定具有最高能量的路径的位置信息，并将该位置信息作为随机值写入到易失性存储器的预定地址处。

15.根据权利要求14的加密设备，其中该智能卡接口确定从该预定地址处所读取的随机值是否落入信号搜索器的搜索窗口中；和如果该随机值落入该搜索窗口中，则将该位置信息确定为该随机值。

16.根据权利要求14的加密设备，还包括随机值发生器，用于在将该位置信息写入到该易失性存储器中之前，将该位置信息变换为预定格式的随机值。