CN1558585A

CN1558585A - 网络与可录媒体加密解密方法

Info

Publication number: CN1558585A
Application number: CNA2004100390314A
Authority: CN
Inventors: 波吴; 吴波; 张维祥
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-01-21
Filing date: 2004-01-21
Publication date: 2004-12-29

Abstract

网络与可录媒体加密解密方法，属于网络传输领域，该方法按照如下步骤进行操作：(1)“内容源数据”加密；(2)加密播放器识别码P－ID的生成和播放器播放“加密传输数据”；(3)用户发出请求信息；(4)网络服务器授权；(5)播放器解密；通过本加密解密方法，可以使因特网http电子邮件、手机、电话或其他通信方式，由用户向运营服务者发请求，并由运营服务者向用户授权，进行双向加解密，实现更高的安全性、保密性。

Description

网络与可录媒体加密解密方法

技术领域

本发明属于网络传输领域，特别涉及到网络传输、下载、记录、播放的数字视频音频等可录媒体的加密解密方法。

背景技术

随着宽带网的发展和数字视频音频等媒体技术进步，在网上传输、下载、记录、播放的数字视频音频等媒体已日益普遍，为了保护网络传输、下载、记录、播放的数字视频音频等媒体的知识产权的接触范围，必须对其实施有效的加密和可靠的授权解密。目前国内的宽带网传输数字视频音频等媒体还在起步阶段，还未发现使用加密解密，仅仅从收费的角度，在收费电视方面使用了加密解密处理。但收费电视的加密解密是单向的，即加密信息和密钥是同时传送的，而且对一个频道每次发送的所有节目的加密方法都是相同的。这样一旦密钥丢失或被盗，极易造成密钥扩散，被不法者用于盗解加密内容，给版权所有人造成直接经济损失。国外宽带网传输数字视频音频等媒体发展较快，对于有版权保护的节目内容，运营服务者大都采用加解密处理。但所使用的方法是：解密密钥与加密数据是同时传送的，即是单向的方法，这种方法的安全性和保密性都不够高。

本发明就是对网络传输、下载、记录、播放的数字视频音频等媒体进行双向的加密解密的一种方法。它的基本原理和做法是：

对每一个需要版权保护的节目内容，在其压缩编码处理后和网络传输前的“内容源数据”阶段进行加密处理，并且每个节目有一个加密算法，彼此各不相同，使每个节目内容有唯一的密钥“C-K”；同时每一个节目内容编有唯一识别码“C-ID”；C-K只存放在网络运营商的服务器里，按C-ID寻址。这里称为“内容源数据”是指经过压缩编码的视频或/和音频等信息媒体数据；如果节目内容是模拟信号，必须经模/数转换成脉码调制的，即PCM数字化信号，再将PCM数字信号经高效压缩编码器处理成压缩编码数字信号，成为节目”内容源数据”。

用户播放器本身都有一个唯一的识别码P-ID，它可以是播放器的唯一IC部件的生产序号，或播放器生产时随***软件嵌入的播放器序号，或由播放器第一次开机时随机产生并存入闪存器的随机数，或经网络服务器注册的序号。

加密节目“内容源数据”包含有加密内容识别码C-ID，经网络传输、被用户下载、记录后，如果用户要播放下载、记录的加密节目内容，必须向运营服务者发出“用户请求”，在经允许并授予该播放器的“播放内容密钥”后，才能播放。

“用户请求”是用户的加密播放器根据播放器本身的识别码P-ID和用户要看的加密内容识别码C-ID通过加密播放器内的固定算法产生的，它包括P-ID和C-ID信息。

“播放内容密钥”是由运营服务者的网络服务器根据“用户请求”提取出该播放器识别码P-ID和加密节目内容的识别码C-ID；并根据加密节目内容的识别码C-ID从网络服务器里找出“内容密钥”C-K；再根据C-K和用户播放器识别码P-ID按固定算法产生只适用于该播放器和该节目内容的“播放内容密钥”PC-K，即加密的内容密钥。这样，只有具有该P-ID、内部嵌入规定解密算法的播放器才能解密出内容密钥C-K，进而解密出加密内容，不能为其它播放器识别和解密。

用户向运营服务者发请求和运营服务者给用户授权，可以通过因特网超级文本连接协议http、电子邮件、手机、电话、或其它通信方式。这是一种双向的加解密方法，具有更高的安全保密性。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，针对已有技术中对网络与可录媒体只有单向的加密解密方法，它们的安全性、保密性都不够高，为了克服这些不足之处，本发明提出一种足够安全、保密的双向加解密方法，为了实现这一发明目的，是采用以下技术方案来实现的，一种网络传输、下载、记录、播放的数字视频音频等媒体进行加密解密方法，按照如下步骤进行操作：

(1)“内容源数据”加密；实施加密算法，使每一个节目有唯一的密钥C-K，C-K只存放在网络运营者的服务器里；同时每一个节目内容编有唯一识别码C-ID，网络运营者的服务器按C-ID寻址C-K；

(2)加密播放器识别码P-ID的生成和播放器播放“加密传输数据”的初始响应；

(3)用户发出请求信息；用户按照播放机提供的“公告用户信息”，通过网络运营商的因特网http、电子邮件、手机、电话、或其它通信地址，给网络服务器发出“用户请求信息”和用户的通信地址。

(4)网络服务器授权；根据“用户请求信息”获得C-ID和P-ID，再根据C-ID取出该节目的密钥C-K；再将P-ID和C-K按规定的再加密算法产生适用于该播放机和该节目的密钥PC-K，它是一串数字，称为“加密密钥”；网络服务器根据用户的请求所提供的用户因特网http、电子邮件、手机、电话、或其它通信地址，给用户发去”解密信息”；

(5)播放器解密；播放器根据接收到的”解密信息”和该播放器识别码P-ID，按播放器内固定的解密算法对“加密密钥”PC-K进行演算，确认后C-K才能对播放的加密内容数据解密。

在网络传输前，对经过压缩编码处理的称之为“内容源数据”的数字视频音频等媒体数据，实施加密算法；并按节目内容，每一个节目有一个加密算法，彼此的加密算法各不相同，使每一个节目有唯一的密钥C-K，C-K只存放在网络运营者的服务器里；同时每一个节目内容编有唯一识别码C-ID，网络运营者的服务器按C-ID寻址C-K。其中又包括步骤：

a.对“内容源数据”实施加密算法，具体加密算法可以多种多样，可以简单也可以复杂，按通用加密原理进行即可。实施加密算法后的“内容源数据”称之为“加密内容数据”。

b.在“加密内容数据”中再加上非加密的“专用数据”(或标题/目录数据、文件头数据)，成为可送给网络传送的“加密传输数据”。

“专用数据”是不加密的，它包括该节目内容的“节目标题”及“公告信息”数据。“节目标题”中也可以包括该节目内容的简短提要或某些节选镜头。“公告信息”数据包括“公告用户信息1、2、3”和”公告播放器信息”。“公告用户信息1”，包括告知用户“本节目是加密的”，并询问用户“是否观看该节目”；“公告用户信息2”告知用户网络远营者的因特网http、电子邮件、手机、电话、或其它的通信地址信息；“公告用户信息3”是“用户请求信息”，由播放器根据本身的识别码P-ID和从“专用数据”中提取的加密内容识别码C-ID进行规定算法产生的一串数字。在用户发出请求观看该加密节目命令时，显示“公告用户信息2、3”，并提示用户按公告的地址给网络运营服务器发去“用户通信请求信息”的一串数字。如果用户选择不看该加密节目，播放器自动执行“停止”或其它规定动作。

“公告播放器信息”包括告知播放器本节目是否加密和加密节目内容识别码C-ID，以及在加密与否和用户不同选择下的播放器的各种响应动作。可以通过播放器检测“专用数据”中是否存非0值的C-ID获知。C-ID＝0为非加密的，C-ID≠0是加密的，也可用其他专门定义的检测码检测。非加密时，播放器执行用户的所有操作。加密时，播放器执行规定动作：显示“公告用户信息1”；同时播放器根据本身的识别码P-ID和从“专用数据”中提取的加密内容识别码C-ID进行规定算法产生的一串数字；在用户发出请求观看该加密节目命令时，显示“公告用户信息2、3”，并提示用户按公告的地址给网络运营服务器发去“用户请求信息”的一串数字。如果用户选择不看该加密节目，播放器自动执行“停止”或其它规定动作。

c.将“加密传输数据”、C-ID、节目内容解密密钥C-K存入网络服务器。

对于加密播放器识别码P-ID的生成和播放器播放“加密传输数据”的初始响应过程中分有：

●每一个加密播放器本身都设有一个唯一的识别码P-ID，它可以是唯一IC部件的生产序号，或播放器生产序号，或由播放器第一次开机时产生并被存入闪存器的随机数，或经网络服务器注册的序号。

●加密播放器本身嵌入可控解密硬件和软件。

●经网络传输/下载/记录的节目内容，被用户播放时，播放器将首先读出“专用数据”(或标题/目录数据、文件头数据)，提取、检测“专用数据”中是否存非0值的C-ID，从而识别该节目是否加密。由于“文件头数据”是不加密的，用户可以看到“节目标题”及其包括的节目内容的简短提要或某些节选镜头。对于非加密节目内容，播放器执行用户的所有操作，用户可以直接进行播放；对于加密节目内容，播放器将从“专用数据”中分离出“公告信息”数据，并从“公告信息”数据中提取和显示“公告用户信息1”，同时播放器根据加密、C-ID、播放器识别码P-ID、用户选择、进行规定算法和动作：首先将C-ID和P-ID进行规定的运算，其运算值再与C-ID或P-ID进行字节或比特位置交叉，生成公告用户的“用户请求信息”，即一串数字；并在用户选择观看该节目时，显示“公告用户信息2、3”，提示用户按公告的通信地址给网络运营服务器发去“用户请求信息”的一串数字。如果用户选择不看该加密节目，播放器自动执行“停止”或其它规定动作。

对于用户发出请求信息；用户按照播放机提供的“公告用户信息2、3”，通过网络运营商的因特网http、电子邮件、手机、电话、或其它通信地址，给网络服务器发出“用户请求信息”和用户的通信地址。

对于网络服务器授权；网络服务器根据接收到的“用户请求信息”，根据规定的解密算法自动提取本节目内容识别码C-ID和播放器识别码P-ID，并检查确认其安全性和有效性；然后根据C-ID取出该节目的密钥C-K；再将P-ID和C-K按规定的再加密算法产生适用于该播放机和该节目的密钥PC-K，它是一串数字，称为“加密密钥”；网络服务器根据“用户请求信息”所提供的用户因特网http、电子邮件、手机、电话、或其它通信地址，给用户发去”解密信息”，解密信息包括加密密钥PC-K和操作信息，提示用户用遥控器或播放器的按扭输入“加密密钥”的一串数字。

对于播放器解密。用户受到“加密密钥”的一串数字后，用遥控器或播放器的按扭将其输入该播放器。播放器根据接收到的”解密信息”和该播放器识别码P-ID，按播放器内固定的解密算法对“加密密钥”PC-K进行演算，获得该PC-K允许的播放器识别码P-ID和允许播放的内容密钥C-K，然后再检查P-ID和C-K的安全性和有效性；确认后C-K才能对播放的加密内容数据解密。

本发明的有益效果是，通过本加密解密方法，可以使因特网http电子邮件、手机、电话或其他通信方式，由用户向运营服务者发请求，并由运营服务者向用户授权，进行双向加解密，实现更高的安全性、保密性。

附图说明

图1为实现本加密解密方法的步骤和过程示意图。

图2为串联循环移位寄存器。

具体实施方式

参照图1，表示该方法的步骤和过程。图中，方块1是音视频压缩编码器，它将模拟音视频信号转换成节目”内容源数据”，也可直接接收外部输入的脉码调制的PCM节目源信号。方块2是加密处理和网络传输发送端服务器，它接收来自音视频压缩编码器的节目”内容源数据”，也可直接接收来自其它音视频压缩编码器的节目”内容源数据”，在这里，对节目”内容源数据”进行加密处理和网络传输发送。方块3是网络传输接收端下载、存储播发服务器，如网络计算机；方块4是连接接收端下载服务器的光盘存储/播发设备，如CD-R/RW、DVD-R/RW及VCD/DVD播放机等；方块5为显示器。接收端下载服务器、光盘存储、播放设备等，播放下载、记录的加密节目时，首先读出、显示“用户公告信息1”，用户可以根据需要作出是否观看加密节目的选择。如果用户选择看加密节目，播放机还将“公告用户信息2、3”，即告知网络运营者的因特网http、电子邮件、手机、电话、或其它通信地址和“用户请求信息”；用户再通过所提供的网络运营商的因特网http、电子邮件、手机、电话、或其它通信地址，给网络服务器发去“用户请求信息”。方块6是用户与网络运营商通信的设备，如计算机、手机、电话、或其它通信设备。方块7是网络运营商与用户联系的通信设备。方块2的网络发送端服务器收到用户”请求信息”后，网络服务器就根据规定算法，从该信息中自动提取本节目内容识别码C-ID和播放器识别码P-ID，并检查确认其安全性和有效性；然后再根据C-ID取出该节目的密钥C-K，并将P-ID和C-K按规定的再加密算法产生适用于该播放机和该节目的”加密密钥”PC-K，；网络服务器再根据“用户信请求信息”所提供的用户因特网http、电子邮件、手机、电话、或其它通信地址，给用户发去”解密信息”。用户将解密信息输入方块3、4的播放器，播放器根据本机的P-ID和接收到的”解密信息”，按播放器内固定的解密算法对”加密密钥”PC-K进行演算，获得该PC-K允许的播放器识别码P-ID和允许播放的内容密钥C-K，然后再检查P-ID和C-K的安全性和有效性；确认后C-K才能对播放的加密内容数据解密。

具体实施例

一个需要加密传输的节目内容，如电影”英雄”，它是由数字磁带录像机提供的PCM视音频信号，则首先经MPEG4或其他压缩编码器转变成节目“内容源数据”。该“内容源数据”被送到网络发端服务器，进行加密和发送处理。节目“内容源数据”可以是包装成2324字节或2048字节长的节目流PS数据包，也可以是MPEG基本流ES。如果是MPEG基本流ES，在网络发端服务器里先将其打包装成2324字节或2048字节长的节目流PS数据包。对每个节目流数据包在其开头加上同步码和识别码ID。ID可以是分、秒、帧的时间码，也可以是包的顺序号。然后再按数据包ID的顺序号挨个对数据包的数据进行加密运算处理。也就是说，对同步和ID不进行加密运算。具体的加密运算处理方法是多种多样的，本实施例采用扰码来扰乱节目源数据的方法。

设节目“内容源数据”包的第i个字节为Di，该字节的扰码为Si，加扰后的字节为D_i’，则有：D_i’＝D_i+S_i对2324字节长的数据包i＝0，1，2….2323，对2048字节长的数据包i＝0，1，2….2047。

扰码S_i可以用软件产生，也可以用如图2所示的串联循环移位寄存器产生。可以将该扰码产生写成生成多项式：S(x)＝X₁₅+X₁₀+1该式表示：图2中的寄存器r₁₅和寄存器r₁₀的输出进行异或运算，输出作为寄存器r₀的输入。它可以二字节二进制数{10000100 00000001}或十六进制数{8401H}表示，作为密钥的一部分。

在节目流的每个数据包开始第一个字节到来时，移位寄存器要预置初始值。该初始值由自己约定，它也是密钥的一部分。本实施例约定的初始值I＝0502H.r0～r7的预置初始值为数据字节D0的绕码S0。以后循环移位寄存器每移位8次就在r0～r7上得到下一个数据字节Di的绕码Si，直到数据包的最后一个字节的扰码加扰完成。在下一个数据包开始，又重复前述的预置初始值和循环过程。这样解密密钥K＝I+S。

该式定义为4字节数，高位2字节为预置初始值I，低位2字节为扰码生成多项式S(x)表示数值。本实施例的K＝I+S(x)＝05028401H。

对于不同的节目内容有不同的加密算法，也就是有不同的扰码生成多项式S(x)或不同的预置初始值I。

对加密的节目内容还要编上识别码C-ID.C-ID的字节数由加密人定义。本实施例定义为4字节，”英雄”的C-ID为00000082H，即第130号。

加密服务器将节目内容”英雄”的C-ID＝00000082H和密钥K＝05028401H.都存放在加密服务器的密钥库里。

加密服务器在完成对节目内容”英雄”的数据扰乱后，还要在这些数据开头和结尾或定义的其它位置加上非加扰乱的专用数据。专用数据包括”公告信息”数据和节目”内容节选”片段数据等，并由定义的ID加以识别。

“公告信息”数据包括节目内容识别码C-ID(00000082H)，运营服务者的通信地址，控制信息等。并由定义的ID和字节位置加以区分，以便在网上传输、下载、记录、播放时提取。

本实施例规定C-ID＝0的为非加密内容，C-ID≠0的为加密内容。

当加有专用数据的加密节目内容通过网络传输、下载、记录、播放时，播放器首先读出专用数据，并按约定提取节目内容识别码C-ID，检验其值，同时在监视器上显示“用户公告信息1”。对加密节目内容，播放器还取出本身识别码P-ID，将P-ID与C-ID按固定算法产生“用户请求信息”。在用户根据公告信息1作出观看该加密节目选择时，播放器在监视器上进一步显示“用户公告信息2、3”，提示用户如何向网络运营者发出”用户请求信息”。如提示”用手机或电话或电子邮件向手机：XXXXXXXXXXXX\电话：XXXXXXXX\电子邮件：[email protected]发去用户请求信息：XXXXXX”“用户请求信息：XXXXXX”是显示在监视器上的一系列数字或数字加英文字母。

在本实施例中，播放器识别码P-ID，为唯一的MPEG解码芯片序号，共4字节。最高位字节表示年月，高4比特表示年，低4比特表示月；低位3字节24比特表示芯片序号或播放机的序号。播放器的MPEG解码芯片序号或播放机的序号，可以在安装播放器***程序时嵌入。

本实施例播放器的P-ID＝31001901H，表示该播放器是2003年1月生产的第64001号产品。

本实施例加密节目内容电影”英雄”的C-ID＝00000082H。

本实施例播放器产生“用户请求信息”Q的固定算法为

Q＝Op+{C-IDP-ID}$C-ID

该表达方式表示：

Op：字节操作数，表示$的操作方式；

C-IDP-ID：表示C-ID和P-ID之间进行异或运算；

{C-IDP-ID}$C-ID：表示C-ID和P-ID之间的异或运算值与C-ID值按Op进行字节或比特位交叉排列；或C-ID和P-ID之间的异或运算值与C-ID值按C-ID4字节在前进行交叉排列成8字节后，再按固定方式扰乱。之所以这样复杂对“用户请求信息”Q加密，目的不让不守规定的用户轻易知道P-ID。

Op的一字节可以列表方式约定其256种交叉排列或交叉排列加固定扰乱方式的加密方法。具体采用何种方法，由随机数产生Op。

本实施例中，假设产生的随机数Op＝01，约定表中01表示C-ID和P-ID之间的异或运算值与C-ID值按C-ID4字节在前排成8字节，不进行固定方式扰乱。

因为本实施例播放器的P-ID＝31001901H，加密节目内容电影”英雄”的C-ID＝00000082H。

所以“用户请求信息”Q为：010000008231001983H。

网络运营者发收到“用户请求信息”后，将其输入网络加密服务器。服务器按约定分离出操作代码Op＝01，由此可以得到Q的解密算法，取出C-ID＝00000082H，算出P-ID＝3100198300000082＝31001901H。

加密服务器根据C-ID取出该节目密钥C-K＝05028401H，并将C-K和P-ID按随机产生的Op＝00所约定的加密方式操作：P-ID与C-K进行异或运算，P-ID与C-ID进行异或运算，再按P-ID与C-K异或运算值在前、P-ID与C-ID异或运算值在后进行排列，得到PC-K，如下式所示。

PC-K＝Op+(P-IDC-K)$(P-IDC-ID)＝0034029D0031001983H。

加密网络运营者按“用户请求信息”所提供的用户通信方式和地址，给用户发取PC-K。

用户接收到PC-K并将其输入到播放机，播放机分离出：

Op＝00；

P-IDC-K＝34029D00；

P-IDC-ID＝31001983；

式中的P-ID和C-ID称为授权P-ID和C-ID，为了相区别，将播放机的P-ID表示为p-id，将所播放的节目的C-ID表示为c-id；授权P-ID和C-ID与播放机的p-id和所播放节目的c-id进行核对，如不一致，播放机就拒绝解密操作，如一致，就按其约定的PC-K解密算法解出C-K：

C-K＝(P-IDC-K)p-id＝05028401H

按C-K设置加密节目数据的解密电路或***。

本实施例的解扰电路可为图2所示的16级串型循环移位寄存器，该C-K的高2位字节为移位寄存器的初始预置值，低2位字节为循环移位寄存器的模2加法电路连接方式控制值。加密节目数据经过该解扰电路可以获得解密。

Claims

1.一种网络与可录媒体加密解密方法，其特征在于，按照如下步骤进行操作：

(1)“内容源数据”加密；(2)加密播放器识别码P-ID的生成和播放器播放“加密传输数据”；(3)用户发出请求信息；(4)网络服务器授权；(5)播放器解密；

2.根据权利要求1所述的加密解密方法，其特征在于，所述“内容源数据”的数字视频音频等媒体数据，实施加密算法；使每一个节目有唯一的密钥C-K，C-K只存放在网络运营者的服务器里；同时每一个节目内容编有唯一识别码C-ID，网络运营者的服务器按C-ID寻址C-K。

3.根据权利要求1所述的加密解密方法，其特征在于，所述加密播放器识别码P-ID的生成和播放器播放“加密传输数据”的初始响应过程中分有：每一个加密播放器本身都设有一个唯一的识别码P-ID；加密播放器本身嵌入可控解密硬件和软件；经网络传输、下载、记录的节目内容，被用户播放时，播放器将首先读出“专用数据”，提取、检测“专用数据”中是否存非0值的C-ID，从而识别该节目是否加密。

4.根据权利要求1所述的加密解密方法，其特征在于，所述用户发出请求信息；用户按照播放机提供的“公告用户信息”，通过网络运营商的因特网http、电子邮件、手机、电话、或其它通信地址，给网络服务器发出“用户请求信息”和用户的通信地址。

5.根据权利要求1所述的加密解密方法，其特征在于，所述网络服务器授权；网络服务器根据接收到的“用户请求信息”，根据规定的解密算法自动提取本节目内容识别码C-ID和播放器识别码P-ID，并检查确认其安全性和有效性；然后根据C-ID取出该节目的密钥C-K；再将P-ID和C-K按规定的再加密算法产生适用于该播放机和该节目的密钥PC-K。

6.根据权利要求1所述的加密解密方法，其特征在于，所述播放器解密，用户收到“加密密钥”的一串数字后，用遥控器或播放器的按扭将其输入该播放器，播放器根据接收到的”解密信息”和该播放器识别码P-ID，按播放器内固定的解密算法对“加密密钥”PC-K进行演算，获得该PC-K允许的播放器识别码P-ID和允许播放的内容密钥C-K，然后再检查P-ID和C-K的安全性和有效性；确认后C-K才能对播放的加密内容数据解密。