JP6333956B2 - 透かしを非圧縮ビデオデータに埋め込む方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、透かしを非圧縮ビデオデータに埋め込む方法及び装置に関する。

非圧縮ドメインに透かしを入れる解決策を使用することは、透かしを入れることがクライアント装置で独立して行われるから簡潔であり、そして非圧縮ドメインにおいて行われるとき、それは、通常、最善の透かし挿入の能力及びより良好な不可視性を提供する。

米国特許出願公開第２０１０／１２８８７１号明細書 欧州特許第２３９１１２５号明細書

しかし、デコーダの後の作業（非圧縮透かしを入れるための）は、データを暗号解読することにリンクするセキュリティ要素との相互作用を提供せず、従ってデコーダの前に生じる。

特許文献１は、メインストリームを復元して、同時に復元されたストリームをマールすることを可能にするデータを含む二次ストリームが生成される解決策を記載している。結果として、同じストリームはスクランブリングデータ及び透かしデータを含む。受信すると、このストリームは、変更されたストリームにおいて置き換えられる１セットのデータとして処理される。

特許文献２は、すべての装置に共通のストリームに基づいて個々のマーク付けを（受信装置で）可能にする解決策を記載している。制御対象は、オリジナル値、代替値、及び位置を含む。セキュリティ・ユニットは、オリジナル値を検索するために代替値に適用される数学操作を決定する。数学操作が装置ごとに固有であるように、数学操作は受信装置の内部パラメータに従って変えられて、スクランブリングデータのストリームが分析される場合、この装置を探知することを可能にする。

提案された解決策において、同じコンテンツオブジェクトは、メインコンテンツ及びマーク付けデータを暗号解読するキーを含む。同じ要素が両方の動作を担当して、両方の動作を実行することが可能な特定のデスクランブラー・モジュールを必要とするときだけに、これは適切である。

本発明の目的は、特に、暗号解読の担当の要素が透かしを入れる担当の要素から独立しているとき、クライアント装置により受信されるコンテンツに透かしを入れることを強化することである。

本発明は、圧縮形態でクライアント装置において受信されて、少なくとも１つのコンテンツキー（ＣＷ）によって暗号化された非圧縮コンテンツに透かしを入れる方法に関する。前記コンテンツキー（ＣＷ）並びに透かし命令はＣＡＳデータを形成し、前記ＣＡＳデータは伝達キーによって暗号化されて、ＣＡＳデータを認証するために少なくとも１つのシグネチャを含む。
前記クライアント装置は、
ＣＡＳデータの担当の条件付きアクセスモジュール（ＣＡＳ）と、
暗号化された圧縮コンテンツを受信する入力及び圧縮コンテンツを生成する出力を有するデスクランブラー（ＤＳＣ）と、
圧縮コンテンツを非圧縮コンテンツに変換するデコーダと、
デコーダの出力に接続している透かし挿入器（２０１）と、
透かし挿入器（２０１）と接続しているセキュア作動モジュール（２０２）と、
透かし挿入器（２０１）及びセキュア作動モジュール（２０２）と接続しているセキュア素子（ＳＥ２００）と、を備える。
前記方法は
ＣＡＳデータを受信するステップと、
条件付きアクセスモジュール（ＣＡＳ）によって伝達キーでＣＡＳデータを解読するステップと、
ＣＡＳデータのシグネチャを確認するステップと、そしてシグネチャが有効である場合、
コンテンツキー（ＣＷ）をデスクランブラー（１０３）へ、そして透かし命令をセキュア作動モジュール（２０２）へ転送するステップと、
透かし命令及び固有識別子を透かし挿入器（２０１）へ転送するステップと、
透かし挿入器（２０１）によって透かしを入れることを可能又は不可能にするステップと、を含む。
非圧縮コンテンツは、固有識別子によって初期化された透かしデータによってデコーダから受信する。

本発明は、添付図によってより良く理解される。

ビデオデコーダの直後の非圧縮コンテンツに透かしを入れることを例示する。 ＨＤＭＩ（登録商標）に入る非圧縮コンテンツに透かしを入れることを例示する。 ＳＥとＳＡの間でのメッセージの交換を例示する。 ＳＥとＳＡの間でのメッセージの交換の代替実施形態を例示する。

条件付きアクセスデータは、１つ又は複数のコンテンツキーによって暗号化されたコンテンツ（ビデオ又は音声データあるいはその組合せ）を含み、ＣＡＳデータ、即ち暗号化されたコンテンツを解読することを可能にするデータを含む。ＣＡＳデータはまた、コンテンツを解読するためにデコーダにより満たされる条件を記載しているコンテンツと関連した条件付きアクセス条件を含む。条件付きアクセスデータは同報通信されるか、ユニキャストされるか、又は受取人の要求に応じて送られる。ＣＡＳデータは、透かし挿入器に伝えられる透かし命令を含むこともできる。

一旦デコーダに受信されると、ＣＡＳデータは、条件付きアクセス条件に定められるセキュリティ対策の施行を担当して、条件付きアクセスデータから得られて、条件付きアクセスモジュール（図１及び２のＣＡＳ）に転送される。このモジュールは、いくつかの形、即ち物理モジュール又はソフトウェアモジュールを有することができる。周知の解決策は、インタフェース７８１６を有するスマートカードの形であるが、本発明は、他のフォームファクタ又はインタフェース、例えばＵＳＢ、ＬＶＤＨ、ＰＣＭＣＩＡにあてはまる。モジュールＣＡＳは、セキュアな要素ＳＥに組み込むこともできる。

このモジュールは、ＣＡＳデータを解読して、コンテンツを解読するためにＣＡＳデータからキー（ＣＷ）を得るのに必要なキーを含む。キーに加えて、このモジュールは条件（使用規則）を抽出して、キー及び条件をセキュアな要素ＳＥへ転送する。ＣＡＳとＳＥの間の通信が両方の要素で初期化されるキーによって暗号化されて、保護される点に留意する必要がある。

ＣＡＳとＳＥの間で交換されたメッセージには符号を付けることができる。即ち、ペイロード（例えば、透かし命令、乱数、及び識別子）のダイジェストは、ＣＡＳにより算出されて（例えば、ハッシュ関数を使用して）、シグネチャを生成するためにシグネチャキーによって暗号化される。このシグネチャはメッセージに加えられて、メッセージは好ましくは伝達キーによって暗号化される。受信側で、メッセージは最初に解読されて、ダイジェストはペイロードで算出される。シグネチャキーと一致するキーの場合は、受信シグネチャは解読されて、結果は算出ダイジェストと比較される。両方の値が同じである場合、メッセージは真正である。シグネチャキーは、対称キー又は非対称キー（公開／秘密キー）でありえる。

従来の環境において、ＣＡＳによって得られたキーは、コンテンツを解読することを担当するデスクランブラーＤＳＣへ転送される。一旦コンテンツが解読されると、コンテンツは、非圧縮コンテンツを生成するためにデコーダにより処理される。透かしモジュールＷＭＫは非圧縮コンテンツを受信して、透かしを適用し、この透かしは、デコーダの固有識別子によってパラメータ化されている。

提案された解決策は、ＣＡＳ環境により提供されたセキュア要素（ＳＥ）２００（図１参照）と非圧縮ドメイン透かし要素２０１との間のセキュアリンクを有することである。

図１によれば、ＳＥ２００はＣＡＳデータを中継し、それは、成功した暗号解読動作とデコーダ、即ち透かし挿入器の後に位置するブロックの活動の間に明確な依存を導入する。

ＳＥ２００はまた、他の感知可能情報（装置の固有ＩＤ、ＣＡＳモジュールＩＤ、ＣＡＳデータ又はキーに含まれるＩＤのような）を供給する。この情報は、平文で透かし挿入器に送信される場合、傍受されて、変更することができる。このようなわけで、これらの２ブロック間の接続は安全にしなければならない。

透かし挿入器２０１は、ここで、情報（透かしペイロード）を音声及び／又はビデオコンテンツに挿入するためにある。このペイロードは、ＣＡＳから受信した固有識別子に依存している。それは、その場合、ハッカーによってバイパスされることができる（音声及び／又はビデオコンテンツは透かしブロックに送られない）か、又はペイロード（透かしデータ）を変更できる。この透かし挿入器は、デコーダの直後に、あるいは、ＨＤＭＩ（登録商標）送信機又はテレビスクリーンのように、デコーダと最終表示部の間の伝送ラインに沿って配置できる。

提案された解決策は、以下を確実にする。
透かし挿入器２０１がバイパスされず、従ってＣＡＳにより決定される場合に作動することを確実にする方法。透かし挿入器２０１が作動するようでない場合、ＳＥ２００はコンテンツを暗号解読するのを止める。
ＳＥ２００と透かし挿入器２０１との間の通信を確実にする方法、それにより、透かし挿入器２０１は、コンテンツに挿入するための、例えば必要なペイロードを、瞬間Ｔで、それが要求する情報に、確信を持ってアクセスする。ＳＥ２００は、挿入される情報に関する計算の全部又は一部を管理する。一般的に言って、この情報は、デコーダ又はＣＡＳモジュールを表わす固有識別子（ＵＩＤ）、タイムスタンプ（Ｔ）、及びコンテンツ自体に関する特定の情報（ＳＩＤ）のようなその他の関心のある情報である。このデータから、ペイロードはコンテンツへの挿入の前に計算される。この動作は、攻撃又はトランスミッション・エラーからペイロードを保護することを意図する（ＥＣＣ又はタルドシュ・コードのような結託防止コードによる計算）。

その場合、このペイロードの全部又は一部は、コンテンツに挿入される透かしシステムにより用いられなければならない。

提案された解決策は、透かし挿入器２０１を作動／停止させるセキュア作動ブロック２０２を加えることである。セキュリティ上の理由のために、ビデオデコーダの直後に、そしてトラスティド実行環境（ＴＥＥ）において、セキュア作動ブロック２０２及び透かし挿入器２０１を実施することが推奨される。セキュア作動ブロック２０２（ＳＡ２０２）と透かし挿入器２０１との間のアクセスは、クライアント装置のホストＣＰＵからアクセス可能でない。

セキュア作動ブロック２０２は、例えば、図１に示したように私用バスを介して、又は図２に示したように汎用バス（ＡＭＢＡ ＡＰＢ）を介して、アクセス可能ないくつかのレジスタにより制御される。セキュア作動ブロック２０２は、２つの機能、即ちビデオに透かしに入れること、音声コンテンツ又はそれらの組み合わせに透かしを入れることを少なくとも可能／不能にすることができる。図１及び図２において、セキュア作動ブロック２０２及び透かし挿入器２０１は、ビデオコンテンツで接続される。

主要な概念は、セキュア作動ブロック２０２が、いろいろな機能を作動／停止させるために、ＳＥ２００から作動メッセージ（ＡＭ）と呼ばれるメッセージを受信しなければならないという事実に依存する。ＡＭは、コンテンツに印を付けるのに必要なペイロードを伝えるためにも用いる。セキュア作動ブロック２０２により実行される別の機能は、感知可能な情報を交換するＳＥ２００とのセキュアリンクである。例えば、ＳＥ２００は、セキュア設定をセキュア作動ブロック２０２に送信できる。その場合、セキュア作動ブロック２０２は、それらを透かしブロック２０１に送信する。

主要な攻撃は、人がこのメッセージを記録して、従って彼が望むとき、これらの機能を作動又は停止させることが可能であるということである。この攻撃は、「リプレーアタック」と呼ばれている。

第２の攻撃は、攻撃者がメッセージのコンテンツを変更しようとするということである。従って、ＳＥ２００がＡＭを生成するときに、それは暗号化されて、セキュア作動ブロック２０２のために符号を付けられる。加えて、ＡＭは、真の乱数発生器（ＴＲＮＧ）から生じるランダムな値を埋め込む。ＡＭの実施例は図３に示される。それは、少なくとも、ランダムな値、作動フラグ、ペイロード（ＵＩＤを含む）、ペイロード・サイズ、及びシグネチャを含む。

図２には、装置がＨＤＭＩ（登録商標）を使用していて、ビデオの透かしブロック２０１が作動しなければならない実施例が示されている。条件付きアクセスシステム（ＣＡＳ）はＣＡＳデータを受信する。この実施例によれば、ＣＡＳデータは、エンタイトルメント制御メッセージＥＣＭの形である。これらのＥＣＭは暗号化されたＣＷ及びその使用規則を含む。暗号化されたＣＷ及びその使用規則は、ＳＥ２００に送信される。使用規則は、現在のビデオコンテンツに透かしを入れなければならないことをＳＥ２００に指示する。

このＳＥ２０２及びＳＡ２０２は、初期化ステージで各装置に格納される共通キーを共有する。コンテンツが第三者によってアクセスされることができないように、このキーは交換されたメッセージを暗号化するために用いる。これらの２つの要素の間の通信が第三者により傍受されることができるので、相互認証プロトコルを実施することは重要である。各当事者は、相手方と話をすることは確実でなければならなくて、シミュレータであってはならない。

セキュア作動モジュール（２０２）に送信されるメッセージは、透かし命令を含む。作動の場合には、コンテンツに埋め込まれる識別子はこのメッセージに含まれる。

その場合、次のステップは図３に従って実行できる。

１．ＣＡＳは、暗号化された制御ワード（ＣＷ）及びその使用規則又はアクセス条件を含むＥＣＭを受信する。

２．ＳＥ２００は、ＣＷ及びその使用規則を解読する。使用規則には、例えば、コンテンツがＤＶＢ−ＣＳＡデスクランブラーを使用して解読されて、透かしを入れることはビデオで作動すると書かれている。これと同時に、ＳＥ２００は作動メッセージ（ＡＭ）を生成して、可変値を加える。この可変値は、セキュア作動ブロック２０２によって生成するメッセージごとに変えなければならない。それはランダムな値、各メッセージで増加するカウンタ、又はタイムスタンプであり得る。この値はＳＥ２００に格納される。ＡＭは暗号化されて、符号を付けられる。それから、ＡＭはセキュア作動ブロック２０２に送られる。

３．セキュア作動ブロック２０２はＡＭを解読して、認証する。認証が成功する場合、セキュア作動ブロック２０２は、可変値を調べて、受け取った値が以前の値と比較して変化したかどうか判定する。カウンタの場合には、受け取った可変値は、最後に受け取った可変値より大きくなければならない。同じことは、タイムスタンプに適用されて、新しく受け取ったタイムスタンプは、以前のメッセージにおいて受け取ったタイムスタンプより前でなければならない。ランダムな値のために、セキュア作動ブロック２０２は、受け取ったものをメッセージに含まれるものと比較するために、すべての前に受け取ったランダムな値（又は少なくとも所定の数、例えば最後の２０）を格納しなければならない。

可変値が上述の規則のうちの１つを満たさないという場合に、メッセージは拒絶される。さもなければ、セキュア作動ブロック２０２は、ＡＭのコンテンツに応じて機能を作動させる。認証の後、セキュア作動ブロックは、暗号化されて符号を付けられた受取通知メッセージ（ＡＣＫＭ）を生成する。このＡＣＫＭはＳＥ２００に送り返される。それは、少なくとも、ＡＭと同じランダムな値を含んでなければならず、作動フラグ、ペイロード（ＵＩＤ）、ペイロード・サイズ、ＡＣＫフラグ、及びシグネチャを含むこともできる。乱数は、それから、同じメッセージが後で提示されることを回避するために、セキュア作動ブロック２０２により格納される。

４．ＳＥ２００はＡＣＫＭを解読して、認証する。ＡＣＫＭは、ＡＭのそれと同じランダムな値を含む。ＡＣＫＭが正しく認証されない、時間通りに受け取られない（監視機構を使用して）か、又はランダムな値が以前のＡＭにあるのと同じでない場合、透かし命令の転送は失敗するとみなされて、ＳＥ２０２はＣＷをデスクランブラーに提供するのを止める。

セキュア作動ブロック２０２が固定記憶装置を備えないことは、一般的である。従って、正確なアンチリプレイ確認のために最後の可変値を格納することは可能でない。このようなわけで、図４は他の方法を例示する。ＳＥ２０２が固定記憶装置を含む場合であっても、この方法を適用できる点に留意する必要がある。

１．ＳＥ２００は、セキュア作動ブロック２０２に、命令メッセージが送信されることを知らせる、第１のメッセージ（ＡＭ）を送る。そのステージで、第１のメッセージは暗号化されていても平文であってもよい。メッセージは、ＳＡ２０２が第１のメッセージを認証することを可能にするシグネチャを含むことができる。図４の実施例において、メッセージは作動メッセージＡＭである。

２．メッセージが暗号化されて、符号を付けられる場合に、ＳＡ２０２はシグネチャを解読して、確認する。シグネチャが正しい場合、ＳＡ２０２はそれから乱数Ｘを生成して、乱数Ｘを含む第２のメッセージＡＣＫＭをＳＥ２００に送る。乱数ＸはＳＡ２０２により格納される。そのステージで、第２のメッセージは暗号化されていても平文であってもよい。この第２のメッセージは、好ましくは暗号化されて、本物のＳＡ２０２だけがそれを生成できることを確実にするためのシグネチャを含む。

３．ＳＥ２０２がメッセージＡＣＫＭを受信し、（暗号化されている場合）解読する一方、ＳＥ２０２は乱数を抽出する。この乱数及び透かし命令によって、ＳＥ２０２は、メッセージを作成して、それを暗号化して、符号を付ける。命令がコンテンツに透かしを入れることが不能であることに関する場合に、このメッセージは識別子を含む必要はない。このメッセージはＳＡ２０２に送られる。

４．ＳＡ２０２は、それからシグネチャを解読して、確認する。シグネチャが正しい場合、それはまた、乱数Ｘが以前に格納されたものと同じであることを確認する。それが異なる場合、メッセージは拒絶される。これらの規制にパスした後に、メッセージに含まれる透かし命令は実行できる。

５．ＳＡ２０２は、それから、透かし命令の実行を確認するために、最終的な受取通知メッセージＦＡＣＫＭを作成する。このメッセージは乱数Ｘを含んで、同様に暗号化される。

６．ＳＥ２００はＦＡＣＫＭを受信して、一旦解読されると、ＳＡ２０２の状況を抽出する。ＳＡ２０２が、透かし命令の成功した完了を確認する場合、ＳＥ２００２はコンテンツキーをデスクランブラーに転送できる。

Claims (4)

1. 圧縮形態でクライアント装置において受信された少なくとも１つのコンテンツキー（ＣＷ）によって暗号化された非圧縮コンテンツに透かしを入れる方法において、前記コンテンツキー（ＣＷ）並びに透かし命令はＣＡＳデータを形成し、前記ＣＡＳデータは伝達キーによって暗号化されて、前記ＣＡＳデータを認証するために少なくとも１つのシグネチャを含み、
   前記クライアント装置は、
   前記ＣＡＳデータの担当の条件付きアクセスモジュール（ＣＡＳ）と、
   前記暗号化された圧縮コンテンツを受信する入力及び復号化された圧縮コンテンツを生成する出力を有するデスクランブラー（ＤＳＣ）と、
   前記復号化された圧縮コンテンツを非圧縮コンテンツに変換するデコーダと、
   前記デコーダの前記出力に接続している透かし挿入器（２０１）と、
   前記透かし挿入器（２０１）と接続しているセキュア作動モジュール（２０２）と、
   前記透かし挿入器（２０１）及び前記セキュア作動モジュール（２０２）と接続しているセキュア要素（ＳＥ２００）と、
   を備える方法であって、
   前記ＣＡＳデータを受信するステップと、
   前記条件付きアクセスモジュール（ＣＡＳ）によって前記伝達キーで前記ＣＡＳデータを解読するステップと、
   前記ＣＡＳデータのシグネチャを確認するステップと、そして前記シグネチャが有効である場合、
   前記透かし命令を前記セキュア作動モジュール（２０２）へ転送するステップと、
   前記透かし命令の前記転送が成功した場合だけ、前記コンテンツキー（ＣＷ）を前記デスクランブラー（１０３）へ転送するステップと、
   前記透かし命令を前記透かし挿入器（２０１）へ転送するステップと、
   前記デコーダから受信された前記非圧縮コンテンツの前記透かし挿入器（２０１）によって透かしを入れることを可能又は不可能にするステップと、を含み、
   前記シグネチャの確認が、前記透かし命令に従って、
   前記セキュア要素（ＳＥ２００）によって前記セキュア作動モジュール（２０２）から乱数（Ｘ）を要求するステップと、
   前記セキュア作動モジュール（２０２）によってこの乱数（Ｘ）を生成し、それを格納して、それを前記セキュア要素（ＳＥ２００）に送るステップと、
   前記セキュア要素（ＳＥ２００）によって、少なくとも、前記透かし命令、前記乱数、及び前記透かし命令と前記乱数の両方に関するシグネチャを含むメッセージを作成するステップと、
   このメッセージを前記セキュア作動モジュール（２０２）に送るステップと、
   前記セキュア作動モジュール（２０２）によって、前記シグネチャが真正かどうか確認して、前記乱数が以前に送られたものと同じである場合、肯定的な事象において、前記透かし命令を受け入れるステップと、
   前記セキュア要素（ＳＥ２００）に前記転送の成功した完了を知らせるために、前記セキュア要素（ＳＥ２００）に最終的な受取通知メッセージを送るステップと、
   を含む方法。
2. 前記セキュア作動モジュール（２０２）及び前記透かし挿入器（２０１）がトラスティド環境に設置されて、これらの２つの要素間の接続は前記トラスティド環境外でアクセス可能でない請求項１に記載の方法。
3. 前記ＣＡＳデータは固有識別子を含み、前記識別子は、透かしに入れることを可能にすると共に、前記透かし命令と一緒に前記セキュア作動モジュール（２０２）に、そして前記透かし挿入器（２０１）に転送され、前記識別子は、前記コンテンツに透かしに入れるためにペイロードを規定する請求項１又は２に記載の方法。
4. 透かし命令及びコンテンツキー（ＣＷ）を得るために、ＣＡＳデータを受信して解読することを担当する条件付きアクセスモジュール（ＣＡＳ）と、
   暗号化された圧縮コンテンツを受信する入力及び前記コンテンツキーに基づいて復号化された圧縮コンテンツを生成する出力を有するデスクランブラー（ＤＳＣ）と、
   前記復号化された圧縮コンテンツを非圧縮コンテンツに変換するデコーダと、
   前記透かし命令に基づいて透かしを挿入するために、前記デコーダの前記出力に接続している透かし挿入器（２０１）と、
   前記透かし挿入器（２０１）と接続しているセキュア作動モジュール（２０２）と、
   前記条件付きアクセスモジュール（ＣＡＳ）、前記デスクランブラー（ＤＳＣ）、及び前記セキュア作動モジュール（２０２）と接続しているセキュア素子（ＳＥ２００）と、
   を備えるクライアント装置であって、
   前記条件付きアクセスモジュール（ＣＡＳ）は、前記ＣＡＳデータのシグネチャを確認する手段を有し、そして、シグネチャが有効である場合に、前記透かし命令を前記セキュア要素（ＳＥ２００）を介して前記セキュア作動モジュール（２０２）へ転送する手段を有し、前記セキュア要素（ＳＥ２００）は、前記透かし命令が前記透かし挿入器へ成功して転送されたことを確認する手段を有し、そして、成功した転送の場合に、前記コンテンツキーを前記デスクランブラー（１０３）へ転送する手段を有し、
   前記セキュア作動モジュール（２０２）は、乱数（Ｘ）を生成することが可能な乱数発生器を備え、前記セキュア作動モジュール（２０２）は、前記乱数を発生し、格納して、前記セキュア要素（ＳＥ２００）に送り、前記セキュア要素（ＳＥ２００）は、少なくとも、前記透かし命令、前記乱数、及び前記透かし命令と前記乱数の両方に関するシグネチャを含むメッセージを作成し、前記セキュア作動モジュール（２０２）は、前記シグネチャが真正かどうか確認する手段を有し、そして前記乱数が前記格納されたものと同じである場合、肯定的な事象において、前記透かし命令を受け入れて、前記セキュア要素（ＳＥ２００）に前記転送の成功した完了を知らせるために、前記セキュア要素（ＳＥ２００）に最終的な受取通知メッセージを送ることを特徴とするクライアント装置。

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