KR100718477B1 - 암호화된 데이터 전송을 위한 처리 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미리 암호화된 트랙 데이터를 편집할 때 요구되는 처리 시간을 단축할 수 있는 데이터 처리 방법 및 장치를 제공한다. 휴대용 플레이어와 기억 장치 사이의 오디오 트랙 데이터의 전송예가 제공된다. 트랙 데이터는 하나 이상의 부분들로 구성되며, 각각의 부분은 일련의 데이터 블록들로 구성된다. 트랙 데이터의 각각의 블록은 블록 키를 사용하여 전달하기 전에 암호화된다. 블록 키들은 부분들을 재분배시키는 트랙 데이터의 후속 편집이 데이터의 전체 복호화를 요구하지 않는 방식으로 결정된다.
휴대용 플레이어, 휴대용 기억 장치, 파트 키, 블록 키, 기억용 키, 컨텐트 키

Description

암호화된 데이터 전송을 위한 처리 방법 및 장치{Processing method and apparatus for encrypted data transfer}
도 1은 본 발명에 따라 구성된 오디오 시스템의 전체 시스템 구성을 도시하는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 휴대용 기억 장치 및 휴대용 플레이어의 내부 구조를 도시하는 도면.
도 3은 도 2에 도시된 휴대용 기억 장치의 기억 유닛에 저장된 데이터를 도시하는 도면.
도 4는 도 2에 도시된 휴대용 장치의 플래시 메모리내에 저장된 데이터를 도시하는 도면.
도 5는 도 2에 도시된 휴대용 기억 장치내에 저장된 서브디렉토리인 재생 관리 파일(PBLIST.MSF)의 데이터 구조를 도시하는 도면.
도 6은 속성 헤더(attribute header)를 포함하며, 미리 결정된 유닛 길이의 블록들로 분할된 ATRAC3 데이터 파일의 데이터 구조를 도시하는 도면.
도 7은 재생 관리 파일(PBLIST)의 전체 데이터 구조를 도시하는 도면.
도 8은 헤더부, 메인 데이터부 및 부가 정보 데이터 부를 포함하는 재생 관 리 파일(PBLIST)의 상세 데이터 구조를 도시하는 도면.
도 9는 도 2에 도시된 휴대용 플레이어의 기억 유닛에 저장된 데이터의 구조를 도시하는 도면.
도 10은 ATRAC3 데이터 파일의 상세 데이터 구조를 도시하는 도면.
도 11은 ATRAC3 데이터 파일의 속성 헤더의 상부의 데이터 구조를 도시하는 도면.
도 12는 ATRAC3 데이터 파일의 속성 헤더의 중간부의 데이터 구조를 도시하는 도면.
도 13은 상호 관련된 기록 모드들, 기록 시간 및 그 밖의 정보에 대한 상관 관계 테이블.
도 14는 복제 제어 상태들을 도시하는 테이블.
도 15는 ATRAC3 데이터 파일의 속성 헤더의 하부의 데이터 구조를 도시하는 도면.
도 16은 ATRAC3 데이터 파일의 데이터 블록의 헤더의 데이터 구조를 도시하는 도면.
도 17은 도 2에 도시된 휴대용 플레이어의 기억 유닛에 저장된 데이터를 도시하는 도면.
도 18은 도 2에 도시된 휴대용 플레이어의 암호화/복호화 유닛내의 암호화의 CBC 모드를 설명하는 도면.
도 19는 도 2에 도시된 휴대용 플레이어의 암호화/복호화 유닛내의 복호화의 CBC 모드를 설명하는 도면.
도 20은 도 2에 도시된 휴대용 플레이어로부터 휴대용 기억 장치로의 기록 동작을 설명하는 순서도.
도 21은 도 2에 도시된 상호 식별 유닛(mutual identification unit)에 의해 식별 키 데이터(identification key data; IKj)의 선택을 도시하는 도면.
도 22는 도 2에 도시된 휴대용 기억 장치와 휴대용 플레이어간의 상호 식별 처리를 설명하는 도면.
도 23은 세션키 데이터(session key data) Sek의 생성을 설명하는 도면.
도 24는 도 2에 도시된 휴대용 플레이어로부터 휴대용 기억 장치로의 오디오 데이터의 기록 동작을 설명하는 도면.
도 25는 도 2에 도시된 휴대용 기억 장치로부터 휴대용 플레이어로의 판독 동작을 설명하는 순서도.
도 26은 도 2에 도시된 휴대용 기억 장치로부터 휴대용 플레이어로의 오디오 데이터의 판독 동작을 설명하는 도면.
도 27은 휴대용 플레이어의 편집 모듈(editing module)에 의해 트랙 데이터 파일의 분할 편집을 설명하는 도면.
도 28은 도 27에 도시된 분할 편집 이후, 트랙(1)의 클러스터 CL(2)내의 데이터를 도시하는 도면.
도 29는 도 27에 도시된 분할 편집 이후, 트랙(2)의 클러스터 CL(0)내의 데이터를 도시하는 도면.
도 30은 도 2에 도시된 휴대용 플레이어의 편집 모듈에 의해 분할 편집 단계에서 새로운 트랙 데이터 파일의 트랙 키 데이터(track key data)와 파트 키 데이터(part key data)를 생성하는 순서도.
도 31은 도 2에 도시된 휴대용 플레이어의 편집 모듈에 의해 트랙 데이터 파일들의 결합된 편집을 설명하는 도면.
도 32는 도 2에 도시된 휴대용 플레이어의 편집 모듈에 새롭게 생성된 트랙 데이터 파일(3)의 부분들(1, 2)의 파트 키 데이터를 생성하는 순서도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 오디오 시스템 2 : 컴퓨터
3 : 휴대용 기억 장치 4 : 휴대용 플레이어
31, 41 : 주 제어 모듈 32, 42 : 통신 인터페이스
33, 43 : 제어 모듈 34 : 플래시 메모리
35 : 플래시 메모리 관리 모듈
44 : 편집 모듈 45 : 압축/신장 모듈
47 : D/A 변환기 48 : A/D 변환기
50, 60 : 난수 생성 유닛 51, 61 : 기억 유닛
52, 62 : 키 생성/키 처리 유닛
53, 63 : 상호 식별 유닛 54, 64 : 암호화/복호화 유닛
56, 65 : 제어 유닛
본 발명은 데이터 처리 장치 및 기억 장치에 그리고 데이터 처리 장치 및 기억 장치로부터 전달하기 위해 하나 이상의 관련 모듈들(예를 들면, 노래 시퀀스를 포함하는 오디오 트랙)로 구성되는 암호화 및 복호화 디지털 데이터를 위한 데이터 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.
불법 사용을 방지하기 위해, 저작물을 포함하는 데이터 파일들이 저장 전에 암호화될 수 있다. 예를 들면, 보다 작은 사이즈가 다양한 기억 매체들에 더욱 도움이 되는 관련 데이터 모듈들(또는 부분들)로 노래들의 시퀀스에 대응하는 오디오 트랙을 나누기 위해 저장 및/또는 편집이 때때로 필요하다. 트랙의 여러 부분들은 순차로 저장될 수 없기 때문에, 각 트랙은 그것이 구성되는 부분들을 정의하는 정보를 포함해야 한다. 그렇지 않으면, 부분들은 전달 또는 편집 중 소실된다. 그러므로, 부분들에 대한 어떤 변경들은 트랙 레벨에서 인식되어야 한다. 또, 각 부분은 데이터 블록들(클러스터들)의 시퀀스로 구성된다. 이와 같은 오디오 트랙들은 종종 인증되지 않은 사용 및 음악의 복제를 방지하기 위해 암호화된다.
데이터의 비인증된 사용을 더욱 어렵게 하기 위해, 암호화 처리는 컨텐트 키를 각 트랙에 그리고 파트 키를 각 부분(모듈)에 할당한다. 이 후 컨텐트 키들 및 파트 키들은 이후 블록 레벨에서 데이터를 암호화하기 위한 블록 키들로 처리된다.
이러한 방식으로 암호화된 데이터가 편집될 때, 암호화된 부분들은 다른 블록 키들로 암호화된 신규 트랙에 속하게 될 수 있다. 블록 키들이 트랙 키들과 파트 키들에 의존하기 때문에, 트랙의 컨텐트에서 어떤 변경들은 데이터가 이전의 트랙 및 파트 키들을 사용하여 먼저 복호화되고, 이후 새로운 트랙 및 파트 키들로 다시 암호화될 필요가 있다. 그렇지 않으면, 키들의 혼합으로 암호화된 트랙들이 생기고 일부들이 상실된다. 이것은 데이터의 후속 사용을 불가능하게 한다.
편집이 수행될 때마다 이전에 암호화된 트랙 데이터가 복호화되고 이후 다시 암호화되는 이러한 요건은 큰 처리 부담을 갖게 한다. 현재, 이러한 부담은 이와 같은 암호화를 실행 불가능하게 하는 처리 시간들로 된다.
본 발명의 목적은 편집 등이 수행될 때 필요한 처리 시간을 단축할 수 있는 데이터 처리 방법 및 장치를 제공함으로써 관련 기술의 상기 처리 문제를 완화하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 다른 암호화 키 데이터(encryption key data)가 먼저 복호화될 필요없이 이미 암호화된 트랙 데이터로 할당되게 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적들 및 이점들은 부분적으로 자명하고 명세서 및 도면들을 통해 부분적으로 명백하게 될 것이다.
상기 문제를 해결하고 상기 목적들을 달성하기 위해, 본 발명의 일 양태는 데이터 처리 장치로부터 기억 장치로 전달하기 위해 디지털 데이터를 암호화/복호화하는 데이터 처리 방법에 있다. 데이터 처리 방법은 세션 키에 의해 데이터 처리 장치에서 발생된 컨텐트 키를 암호화한다. 세션 암호화된 컨텐트 키는 데이터 처리 장치로부터 세션 키에 의해 컨텐트 키로 복호화되는 기억 장치로 전송된다. 컨텐트 키는 이후 기억용 키(storage use key)에 의해 저장 암호화되어 데이터 처리 장치에 전송된다. 디지털 데이터는 이후 저장 암호화된 컨텐트 키에 기초하여 데이터 처리 장치에서 암호화된다. 이후 암호화된 디지털 데이터는 저장 암호화된 컨텐트 키와 함께 데이터 처리 장치로부터 저장을 위한 기억 장치로 전송된다.
본 발명의 이러한 양태에 있어서, 컨텐트 키가 변경되는 경우에도, 암호화 처리는 암호화된 트랙 데이터의 복호화 및 재-암호화를 필요로 하지 않도록 설계된다.
또한, 본 발명은 데이터 트랙이 하나 이상의 관련 모듈들로 구성되는 데이터 처리 방법을 실현한다. 각 데이터 트랙은 대응하는 컨텐트 키를 가지고 각 관련 모듈은 대응하는 파트 키를 가진다.
본 발명의 다른 양태로서는, 데이터 암호화는 대응하는 파트 키 및 대응하는 컨텐트 키에 기초하여 각 데이터 트랙의 각 관련 모듈에 대응하는 임시 키(temporary key)를 계산하는 단계를 더 포함한다. 대응하는 파트 키는 임시 키가 대응하는 컨텐트 키가 변경될 때와 동일하게 유지되도록 설계된다. 이후 데이터 처리 장치의 각 관련 모듈은 그것의 대응하는 임시 키에 기초하여 암호화된다.
다른 양태로서는, 관련 모듈들은 하나 이상의 서브-모듈들로 구성된다. 블록 시드(block seed)는 각 서브-모듈에 할당된다. 이후 블록 키는 임시 키와 블록 시드에 기초하여 각 서브-모듈에 대해 계산된다. 각 서브-모듈은 이후 대응하는 블록 키를 사용하여 암호화된다.
본 발명에 따르면, 디지털 데이터는 기억 장치로부터 데이터 처리 장치로 전송하기 위해 암호화/복호화된다. 암호화된 디지털 데이터는 저장 암호화된 컨텐트 키와 함께 기억 장치로부터 데이터 처리 장치로 전달된다. 저장 암호화된 컨텐트 키는 세션 키를 사용하여 암호화된 디지털 데이터로부터 추출되어 기억 장치로 전송된다. 저장 암호화된 컨텐트 키는 기억용 키를 사용하여 컨텐트 키로 복호화된다. 컨텐트 키는 이후 세션 키에 의해 세션 암호화된 컨텐트 키로 다시 암호화된다. 세션 암호화된 컨텐트 키는 이후 세션 키에 의해 컨텐트 키로 다시 복호화되는 데이터 처리 장치로 전송된다. 이후 암호화된 데이터는 스피커로 확대 및 출력하기 위해 컨텐트 키에 의해 복호화된다.
본 발명에 따른 장치는 세션 키에 의해 컨텐트 키를 암호화하기 위한 암호화 수단; 및 세션 키에 의해 암호화된 컨텐트 키를 기억 장치로 출력하고 기억 장치의 기억용 키에 의해 암호화된 컨텐트 키를 입력하기 위한 인터페이스 수단을 포함하고; 암호화 수단은 기억용 키에 의해 암호화된 컨텐트 키에 기초하여 디지털 데이터를 암호화하고, 인터페이스 수단은 기억용 키에 의해 암호화된 컨텐트 키와 함께 암호화된 디지털 데이터를 기억 장치로 출력한다.
본 발명에 따른 데이터 기억 장치는 세션 키에 의해 컨텐트 키를 복호화하는 복호화 수단; 기억용 키에 의해 상기 복호화된 컨텐트 키를 암호화하는 암호화 수단; 데이터 처리 장치로부터 상기 세션 키에 의해 암호화된 상기 컨텐트 키를 입력하고, 상기 기억용 키에 의해 암호화된 상기 컨텐트 키를 출력하고, 상기 데이터 처리 장치로부터 상기 기억용으로 암호화된 상기 컨텐트 키와 함께 상기 암호화된 디지털 데이터를 입력하는 인터페이스 수단; 및 상기 데이터 처리 장치로부터 상기 암호화된 디지털 데이터와 컨텐트 키 입력을 저장하는 메모리 수단을 포함한다.
본 발명의 다른 양태는 데이터 처리 장치와 기억 장치 사이에서 디지털 데이터를 입력 및 출력하기 위한 데이터 처리 시스템을 생각할 수 있다. 상기 데이터 처리 장치는, 세션 키에 의해 컨텐트 키를 암호화하는 제 1 암호화 수단; 상기 세션 키에 의해 암호화된 상기 컨텐트 키를 출력하고 상기 기억 장치의 기억용 키에 의해 암호화된 상기 컨텐트 키를 입력하는 제 1 인터페이스 수단을 포함하고; 제 1 암호화 수단은 기억용 키에 의해 암호화된 상기 컨텐트 키에 기초하여 상기 디지털 데이터를 암호화하고, 상기 인터페이스 수단은 상기 기억용 키에 의해 암호화된 상기 컨텐트 키와 함께 상기 암호화된 디지털 데이터를 상기 기억 장치로 출력한다. 상기 기억 장치는 상기 세션 키에 의해 상기 데이터 처리 장치로부터의 컨텐트 키를 복호화하는 복호화 수단, 상기 기억용 키에 의해 상기 복호화된 컨텐트 키를 암호화하는 제 2 암호화 수단, 데이터 처리 장치로부터 상기 세션 키에 의해 암호화된 상기 컨텐트 키를 입력하고, 상기 기억용 키에 의해 암호화된 상기 컨텐트 키를 출력하고 상기 데이터 처리 장치로부터 상기 기억용 키에 의해 암호화된 상기 컨텐트 키와 함께 상기 암호화된 디지털 데이터를 입력하는 제 2 인터페이스 수단, 및 상기 데이터 처리 장치로부터 상기 암호화된 디지털 데이터와 상기 컨텐트 키 입력을 저장하는 메모리 수단을 포함한다.
본 발명의 더 완전한 이해를 위해, 참조는 다음의 설명 및 첨부하는 도면들로 만들어진다.
(최선예들의 상세한 설명)
도 1은 본 발명에 따라 구성된 오디오 시스템(1)의 시스템 구조를 도시한다. 오디오 시스템(1)은 컴퓨터(2), 휴대용 기억 장치(3), 휴대용 플레이어(4), CD-롬 드라이브(6) 및 CD 플레이어(7)를 포함한다. 오디오 시스템(1)은 본 발명의 데이터 처리 시스템에 대응하며, 휴대용 기억 장치(3)는 본 발명의 기억 장치에 대응하고, 휴대용 플레이어(4)는 본 발명의 데이터 처리 장치에 대응한다.
본 실시예에 있어서, 본 발명의 제 1 키 데이터는 컨텐트 키 데이터(CK)에 대응하며, 제 2 키 데이터는 파트 키 데이터(PK)에 대응하고, 제 3 키 데이터는 임시 키 데이터(TMK)에 대응하고, 제 4 키 데이터는 블록 시드 데이터(BS)에 대응하고, 제 5 키 데이터는 블록 키 데이터에 대응한다.
도 2는 도 1에 도시된 휴대용 기억 장치(3)와 휴대용 플레이어(4)의 내부 구조를 도시한다. 본 실시예에서, 본 발명의 모듈 사용 키 데이터 계산 수단은 도 2에 도시된 키 생성/키 처리 유닛(62)에 대응하며, 암호화 수단은 암호화/복호화 유닛(64)에 대응하고, 키 데이터 처리 수단은 편집 모듈(44)에 대응한다.
컴퓨터(2)
컴퓨터(2)는 네트워크(5)에 접속되어, 네트워크(5)를 경유하여 EMD (Electronic Music Distribution) 또는 다른 서비스를 제공하는 서비스 제공자의 호스트 컴퓨터(도시되지 않음)로부터 오디오 데이터(트랙 데이터)를 수신하여, 이 수신된 오디오 데이터를 필요에 따라 복호화하고, 동일물을 휴대용 플레이어(4)에 출력한다. 컴퓨터(2)는 컨텐트 데이터 수신시, 서비스 제공자의 호스트 컴퓨터를 사용하여 식별, 요금 및 그 밖의 필요한 정보를 교환한다. 컴퓨터(2)는 또한 오디오 데이터 입력을 CD-ROM 드라이브(6)로부터 휴대용 플레이어(4)까지 전송할 수 있다.
휴대용 기억 장치(3)
도 2에 도시된 바와 같이, 휴대용 기억 장치(3)는 트레이드마크 메모리 스틱하의 소니 코포레이션으로부터 상업적으로 가용한, 플래시 메모리(34)와 같은 고유의 재기록가능 반도체 메모리를 내장하고 있다. 또한, 휴대용 기억 장치(3)는 주 제어 모듈(31), 통신 인터페이스(32), 제어 모듈(33) 및 플래시 메모리 관리 모듈(35)을 구비하고 있다.
제어 모듈(33)
제어 모듈(33)은 암호화하기 위해 독점적으로 사용된 다중-층 구조를 갖는 단일 칩 집적 회로(single chip integrated circuit)이다. 내부 메모리 셀들은 알루미늄 층들과 같은 더미 층들(dummy layers) 사이에 삽입되어 있다. 또한, 제어 모듈(33)은 좁은 범위의 동작 전압 또는 동작 주파수를 가지고 저장된 데이터가 외부로부터 불법 판독되지 않도록 방지하기 위해 변형 억제한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제어 모듈(33)은 난수 생성 유닛(random uumber generation unit; 50), 기억 유닛(51), 키 생성/처리 유닛(52), 상호 식별 유닛(53), 암호화/복호화 유닛(54), 및 제어 유닛(55)을 포함한다. 난수 생성 유닛(50)은 난수 생성 명령을 수신하여 64 비트(8-바이트) 난수를 생성시킨다. 기억 유닛(51)은 EEPROM(electrically erasable programmable read only memory) 또는 그 밖의 비휘발성 메모리를 포함할 수 있고, 식별을 위해 요구되는 키 데이터 및 그 밖의 다양한 데이터를 저장한다.
도 3은 기억 유닛(51)에 저장된 데이터를 도시한다. 이 저장된 데이터는 식별 키 데이터(IK0 내지 IK31), 장치 식별 데이터(IDm) 및 기억용 키 데이터(Skm)를 포함한다.
식별 키 데이터(IK0 내지 IK31)는 휴대용 기억 장치(3)가 휴대용 플레이어(4)로 상호 식별 처리를 실행할 때 사용되는 키 데이터이다. 식별 키 데이터(IK0 내지 IK31) 중에서 하나의 식별 키가 상호 식별 처리가 실행될 때마다 임의로 선택된다. 이 식별 키 데이터(IK0 내지 IK31) 및 기억용 키 데이터(Skm)가 휴대용 기억 장치(3)의 외부로부터 판독될 수 없음을 주목해야 한다. 장치 식별 데이터(IDm)는 각각의 휴대용 기억 장치(3)에 유일하게 첨부된 식별 데이터이며, 휴대용 기억 장치(3)가 휴대용 플레이어(4)로 상호 식별 처리를 실행할 때 판독된다. 이 기억용 키 데이터(Skm)는 컨텐트 키 데이터(CK)를 암호화하여 후술될 플래시 메모리(34)내에 동일한 것을 저장할 때 사용된다.
키 생성/처리 유닛(52)은 MAC(message authentication code) 동작 및/또는 ISO/IEC9797 표준에 의해 정의된 그 밖의 다양한 동작들을 수행함으로써 키 데이터를 생성한다. 현재, MAC 동작은 DES(data encryption standard)로써 FIPSPUB46-2에 정의된 "블록 암호 알고리즘(block cipher algorithms)" 을 사용한다. 이 MAC 동작은 정해지지 않은 길이를 갖는 데이터가 고정 길이로 압축되는 일방향 해시 함수(one-way Hash function)이며, 함수값은 비밀 키에 의해 결정된다.
상호 식별 유닛(53)은 휴대용 플레이어(4)로부터 오디오 데이터를 수신하여 이를 플래시 메모리(34)에 기록하기 전에 휴대용 플레이어(4)로 상호 식별 처리를 수행한다. 상호 식별 유닛(53)은 플래시 메모리(34)로부터 오디오 데이터를 판독하여 이를 휴대용 플레이어(4)에 출력하기 전에 휴대용 플레이어(4)로 상호 식별 처리를 수행한다. 상호 식별 유닛(53)은 또한 상호 식별 처리의 일부로써 MAC 동작도 수행한다. 기억 유닛(51)에 저장된 데이터는 상호 식별 처리를 수행하는데 사용된다.
암호화/복호화 유닛(54)은 DES, IDEA, MISTY, 또는 그 밖의 다른 블록 사이퍼 알고리즘들을 사용하여 암호화 및 복호화를 수행한다. 사용된 모드는 FIPS PUB81 "DES MODES OF OPERATION" 에 기술된 바와 같이 ECB(electronic code book) 모드 및 CBC(cipher block chaining) 모드이다. ECB 및 CBC 모드들에 따른 블록 암호화/복호화에 있어서, 지정된 데이터는 지정된 키 데이터를 사용하여 암호화/복호화된다. 제어 유닛(55)은 난수 생성 유닛(50), 기억 유닛(51), 키 생성/처리 유닛(52), 상호 식별 유닛(53), 및 암호화/복호화 유닛(54)에 의한 처리를 중앙 집중적으로 제어한다.
플래시 메모리(34)
일단, 휴대용 플레이어(4)가 상호 식별 유닛(53)에 의해 적법한 상대방으로서 인식되면, 플레이어(4)로부터 오디오 데이터 입력은 플래시 메모리(34)로 기록된다. 반대로, 휴대용 플레이어(4)가 상호 식별 유닛(53)에 의해 적법한 상대방으로써 인식될 때, 오디오 데이터는 플레시 메모리(34)로부터 휴대용 플레이어(4)에 출력될 수 있다. 플래시 메모리(34)는 32 Mbyte의 저장 용량을 갖는다.
도 4에 도시된 바와 같이, 플래시 메모리(34)는 일련의 트랙 데이터 파일들(1010, 1011, 1012, 1013)에 의해 연결된 재생 관리 파일(100)을 저장한다. 재생 관리 파일(100)은 트랙 데이터 파일들(1010 내지 1013)의 재생을 관리하기 위한 데이터를 포함한다. 트랙 데이터 파일들(1010 내지 1013)은 실제 트랙 데이터(오디오 데이터)를 포함한다. 본 실시예에서, 트랙 데이터는 오디오 데이터의 하나의 노래의 가치를 의미하는데 사용된다.
도 5 및 도 6은 재생 관리 파일이 샘플 파일 포맷을 실행할 때 사용되는 방법을 도시한다. ATRAC3(Adaptive Transform Acoustic Coding format, version 3)는 오디오 데이터를 위한 대단히 효과적인 부호화 포맷이다. 도 5는 재생 관리 파일의 구조를 도시한다. 도 6은 ATRAC3 데이터 파일의 파일 구조를 도시한다. ATRAC3 데이터 파일은 각각의 음악 프로그램에 대한 속성 헤더 및 암호화된 음악 데이터 영역으로 구성된다. 재생 관리 파일 및 ATRAC3 속성 헤더 모두는 16 KB(하나의 블록)의 고정된 파일 길이를 갖는다.
도 5에 도시된 재생 관리 파일은 헤더, (1 바이트 코드용) 메모리 카드 이름(NM-IS), (2 바이트 코드용) 메모리 카드 이름(NM2-S), 프로그램 재생 순서 테이블(TRKTBL), 및 부가 정보 영역(INF-S)으로 구성된다. 데이터 파일의 시작 부분의 속성 헤더(도 6에 도시)는 헤더, (1 바이트 코드용) 프로그램 이름(NM1), (2 바이트 코드용) 프로그램 이름(NM2), (트랙 키 정보와 같은) 트랙 정보(TRAKINF), 부분 정보(PRTINF), 및 부가 트랙 정보 영역(INF)으로 구성된다. 이 헤더는 부분들의 전체 수의 정보, 트랙 이름, 부가 정보 영역의 크기 등을 포함한다.
속성 헤더는 ATRAC3 음악 데이터를 뒤따른다. 이 음악 데이터는 매 16 KB마다 블록-분할되어 있고, 각 블록은 헤더로 시작한다. 이 헤더는 암호화된 데이터를 복호화하기 위한 초기값을 포함한다. ATRAC3 데이터 파일의 음악 데이터만이 암호화된다. 따라서, 재생 관리 파일, 헤더 등은 암호화되지 않는다.
도 7은 재생 관리 파일의 상세한 데이터 구조를 도시하는 개략도이다. 도 8은 도 7의 헤더부 및 재생 관리 파일의 나머지 부를 도시한다. 재생 관리 파일은 32 바이트 헤더, 이름(NM1-S) 영역(256 바이트)(메모리 카드용), 이름(NM2-S) 영역(512 바이트), 컨텐트 키 영역, MAC 영역, S-YMDhms 영역, 재생 순서 관리 테이블(TRKTBL) 영역(800바이트), 메모리 카드 부가 정보(INF-S) 영역(14720 바이트), 및 잉여 헤더 정보 영역을 포함한다. 재생 관리 파일내의 이들 영역들의 각 시작 위치들은 미리 정의된다.
도 8에 도시된 바와 같이, (0x0000) 내지 (0x0010)의 처음 32 바이트는 헤더용으로 사용된다. 파일내에서, 16-바이트 영역들은 슬롯들로써 언급된다. 이 헤더는 0x000 및 0x0010에 표시된 제 1 및 제 2 슬롯들에 위치된다. "예약(Reserved)" 로 표시된 영역은 정의되지 않은 영역이다. 통상적으로, 널(null)(0x00)은 예약 영역들에 기록된다. 그러나, 데이터가 예약 영역에 기록된다하더라도, 이 데이터는 무시된다. 이 예약 영역들은 이후에 파일 포맷의 다른 수정들에 사용되도록 의도된다. 선택 영역(Option area)들이 사용되지 않을 때, 예약 영역들로서 사용된다. 또한, 재생 관리 파일 헤더는 다음에 정의된 영역들을 포함한다:
= BLKID-TL0(4 바이트)
의미: BLOCKID FILE ID
기능: 재생 관리 파일의 상단(top)을 식별함.
값: 고정된 값 = "TL = 0" (예를 들면, 0x544C2D30)
= MCode(2 바이트)
의미: MAKER CODE
기능: 레코더/플레이어의 메이커 및 모델을 식별함.
값: 상위 10 비트(메이커 코드); 하위 6비트(모델 코드)
= REVISION(4 비트)
의미: PBLIST의 재기록 시간들의 수.
기능: 재생 관리 파일이 재기록될 때마다의 증가량들.
값: 0에서 시작, 1씩 증가.
= SY1C+L(2바이트)
의미: NM1-S 영역에 기록된 메모리 카드의 이름(1 바이트 코드)의 속성.
기능: 1 바이트 코드로써 문자 코드 및 언어 코드를 나타낸다.
값: 문자 코드(C); 상위 1 바이트.
00: 비-문자 코드, 2 진수.
01: ASCII(American Standard Code for Information Interchange)
02: ASCII + KANA
03: 수정된 8859-1
81: MS-JIS
82: KS C 5601-1989
83: GB (Great Britain)2312-80
90: S-JIS(Japanese Industrial Standard)(음성용)
언어 코드(L): 하위 1 비트는 EBU Tech 3258 표준에 기초하여 언어를 식별한다.
00: 설정되지 않음.
08: 독어
09: 영어
0A: 스페인어
0F: 불어
15: 이탈리아어
1D: 네델란드어
65: 한국어
69: 일본어
75: 중국어
데이터가 기록되지 않을 때, 이 영역은 모두 0이다.
= SN2C + L(2 바이트)
의미: NM2-S 영역의 메모리 카드의 이름의 속성.
기능: 1 바이트 코드로써 문자 코드 및 언어 코드를 나타낸다.
값: SN1C+L과 동일.
= SINFSIZE(2 바이트)
의미: INF-S 영역내의 메모리 카드의 부가 정보의 전체 크기.
기능: 16 바이트의 증가량으로써 데이터 크기를 나타낸다. 데이터가 기록되지 않을 경우, 이 영역은 모두 0이다.
값: 크기: 0x0001 내지 0x39C(924)
= T-TRK(2 바이트)
의미: 전체 트랙 번호.
기능: 전체 트랙들의 번호를 나타낸다.
값: 1 내지 0x0190(최대 400 트랙들)
데이터가 기록될 때, 이 영역은 모두 0이다.
=VerNo(2 바이트)
의미: 포맷 버전 번호.
기능: 주요 버전 번호(상위 1 바이트) 및 부 버전 번호(하위 1 바이트)를 나타낸다.
값: 0x0100(ver 1.0)
0x0203(ver 2.3)
이어서, 헤더에 앞선 영역들을 설명한다.
= NM1-S
의미: 메모리 카드 이름(1 바이트 코드로서)
기능: 1 바이트 코드로서 메모리 카드의 이름을 나타낸다(최대 256). 이 영역의 단부에는, 엔드 코드(0x00)가 기록된다. 이 크기는 엔드 코드로부터 계산된다. 데이터가 기록되지 않을 때, 널(0x00)은 적어도 1 바이트로 이 영역의 시작(0x0020)으로부터 기록된다.
값: 다양한 문자 코드.
= NM2-S
의미: 메모리 카드 이름(2 바이트 코드로서).
기능: 2 바이트 코드로서 메모리 카드의 이름을 나타낸다(최대 512). 이 영역의 단부에는, 엔드 코드(0x00)가 기록된다. 이 크기는 엔드 코드로부터 계산된다. 데이터가 기록되지 않을 경우, 널(0x00)은 적어도 2 바이트로 이 영역의 시작(0x0120)부터 기록된다.
값: 다양한 문자 코드.
= CONTENTS KEY
의미: 음악 프로그램용 값. MG(M)로 보호되어 저장된다. CONTENTS KEY와 동일.
기능: S_YMD hms의 MAC 계산용으로 필요한 키로서 사용됨.
값: 0 내지 0xFFFFFFFFFFFFFFFF
= MAC
의미: 위조된 저장권 정보 체크값.
기능: S-YMDhms 및 CONTENTS KEY로 생성된 값을 나타낸다.
값: 0 내지 0xFFFFFFFFFFFFFFFF
= S-YMDhms (4 바이트)(선택적)
의미: 신뢰할 수 있는 시계를 가진 레코더/플레이어에 의해 기록된 년, 월, 일, 시, 분, 및 초.
기능: 마지막 기록된 날짜 및 시간을 식별한다. EMD의 경우, 이 영역은 준수 사양이다.
값: 비트 25 내지 31: 0년 내지 99년(1980 내지 2079)
비트 21 내지 24: 0월 내지 12월
비트 16 내지 24: 0일 내지 31일
비트 11 내지 15: 0시 내지 23시
비트 05 내지 10: 0분 내지 59분
비트 00 내지 04: 0초 내지 29초(2 초 간격)
= TRK-nnn
의미: 재생된 ATRAC3 데이터 파일의 SQN(순서)번호.
기능: TRKINF의 FN0를 나타낸다.
값: 1 내지 400(0x190)
트랙이 없을 때, 이 영역은 모두 0이다.
= INF-S
의미: 메모리 카드의 부가 정보(예를 들면, 사진들, 노래들, 가이드들 등에 관한 정보).
기능: 헤더를 갖는 가변 길이 부가 정보를 나타낸다. 복수의 부가 정보 형태들이 사용될 수 있다. 이 부가 정보의 각각의 형태들은 ID 및 데이터 크기를 갖는다. 헤더를 포함하는 각각의 부가 정보 영역은 적어도 16 바이트와 4 바이트의 배수로 구성된다. 상세한 것에 대하여, 다음 섹션을 참고하기 바란다.
값: "부가 정보의 데이터 구조" 의 섹션을 참조한다.
재생 관리 파일의 마지막 슬롯에 있어서, 헤더로부터의 BLKID-TL0, MCode 및 REVISION의 복제들은 여분으로 기록된다.
데이터가 메모리 카드로 기록되고 있는 동안, 메모리 카드가 우연히 분리되거나, 레코더/플레이어의 전원이 끊어졌을 경우, 종료 에러가 검출된다. 상술한 바와 같이, REVISION 영역은 각 블록 시작과 끝 부분에 위치한다. 데이터가 재기록될 때마다, REVISION 영역의 값은 증가된다. 종료 에러가 블록에 기록하는 중에 발생되면, 블록의 시작 부분에 REVISION 영역의 값은 블록의 끝 부분의 REVISION 영역의 값과 일치하지 않는다. 두 REVISION 영역들간의 불일치(discrepancy)는 종료 에러가 높은 가능성으로 결정되도록 한다. 이러한 비정상적인 종료가 검출되면; 에러 메시지 같은, 경고가 발생한다.
또한, 고정된 값(BLKID-TL0)이 하나의 블록(16 KB)의 시작 부분에 기록되기 때문에, 고정된 값은 데이터 복구를 위해 참조로써 사용될 수 있다. 다시 말하면, 고정된 값은 결정될 파일의 형태를 허용한다. 고정된 값(BLKID-TL0)이 헤더와 각 블록의 끝 부분에 여분으로 기록되기 때문에, 신뢰성이 보장된다. 대안으로는, 전체 재생 관리 파일은 여분으로 기록될 수 있다.
ATRAC3 데이터 파일에서 데이터량이 트랙 정보 관리 파일의 양보다 훨씬 더 크기 때문에, ATRAC3 데이터 파일들은 여분으로 기록될 수 없다. 대신에, COONUM0 및 BLOCK SERIAL 값들이 (후술될) 잃어버린 ATRAC3 데이터를 복구를 돕기 위해 사용될 수 있다. 또한, 하나의 ATRAC3 데이터 파일은 분산된 복수의 블록들로 구성될 수 있다. 동일한 파일의 블록들을 식별하기 위해, CONNUM0이 사용되고 블록들의 순서를 식별하기 위해 BLOCK SERIAL이 사용된다. 마찬가지로, 상술한 바와 같이, 메이커 코드(MCode)는 각 블록의 시작 부분과 끝 부분에 여분으로 기록되어, 적절하게 기록된 파일의 메이커를 식별하도록 한다.
도 8은 또한 부가 정보 영역의 구조를 도시한다. 부가 정보 영역은 다음 데이터, 및 부가 가변 길이 데이터로 구성된 헤더로 구성된다:
= INF
의미: FIELD ID
기능: 부가 정보(고정된 값)의 시작을 나타낸다.
값: 0x69
= ID
의미: 부가 정보 키 코드.
기능: 부가 정보의 카테고리를 나타낸다.
값: 0 내지 0xFF
= 크기
의미: 개별적인 부가 정보의 크기.
기능: 각 형태의 부가 정보의 크기를 나타낸다. 데이터 크기가 제한되지 않더라도, 적어도 16 바이트 및 4 바이트의 배수가 되어야 한다. 데이터의 나머지는 널(0x00)로 채워져야 한다.
값: 16 내지 14784(0x39C0)
= MCode
의미: MAKER CODE
기능: 레코더/플레이어의 메이커 및 모델을 식별한다.
값: 상위 10 비트(메이커 코드), 하위 10 비트(기계 코드)
= C + L
의미: 12 바이트로부터 시작하는 데이터 영역의 문자들의 속성.
기능: 1 바이트 코드로써 문자 코드 및 언어 코드를 나타낸다.
값: SNC + L과 동일.
= DATA
의미: 개별적인 부가 정보
기능: 가변 길이 데이터를 갖는 부가 정보의 각 형태를 나타낸다. 실제 데이터는 바이트 12로부터 항상 시작한다. 실제 데이터의 길이(크기)는 적어도 4 바이트 및 4 바이트의 배수가 되어야한다. 데이터 영역의 나머지는 널(0x00)로 채워져야 한다.
값: 부가 정보의 각 형태의 컨텐트들에 대응하여 개별적으로 정의됨.
그 다음, 도 9에 도시된, 트랙 데이터 파일들(1010 내지 1013)에 대하여 설명한다. 트랙 데이터 파일(1010)은 다섯 개의 클러스터들(CL(0), CL(1), CL(2), CL(3), CL(4))을 포함하는 하나의 부분으로 구성되어 있다. 트랙 데이터 파일(1010)을 포함하는 부분은 클러스터(CL(0))의 헤드에서 시작하여 클러스터(CL(4))의 사운드 유닛(SU(4))에서 종결된다.
각각의 트랙 데이터 파일들(1011 내지 1013)이 근본적으로 도 9에 도시된 구조와 동일하지만, 부분들의 수, 클러스터들의 수, 및 이 클러스터에 포함된 사운드 유닛들(SU)의 수는 독립적으로 결정되며, 트랙 데이터 파일들 사이에서 변할 수 있다는 것을 주의해야 한다.
이어서, 음악 프로그램들과 ATRAC3 데이터 파일들 사이의 관계가 설명된다. 하나의 트랙은 하나의 음악 프로그램에 대응한다. 또한, 하나의 음악 프로그램은 하나의 ATRAC3 데이터로 구성된다(도 6 참조). 각 클러스터는 16 KB의 용량을 갖는다. 하나의 파일만이 각 클러스터에 포함된다. 플래시 매모리(42)에 대한 데이터의 최소 소거가능 유닛은 하나의 블록이다. 하나의 블록은 하나의 클러스터 또는 하나의 섹터를 의미한다.
하나의 음악 프로그램(또는 트랙)은 트랙 데이터 파일의 하나의 부분에 일반적으로 기록된다. 그러나, 이 프로그램이 편집되는 경우, 이 음악 프로그램은 복수의 부분들로 분리될 수 있다. 단일 음악 프로그램을 포함하는 하나 이상의 부분들간의 관계는 각 음악 프로그램의 속성 헤더에 저장된 부분 정보(PRTINF)로 관리된다(도 6 참조). 부분 크기는 부분 정보(PRTINF)의 부분 크기(PRTSIZE)(4 바이트)로 나타난다. 부분 크기(PRTSIZE)의 첫 번째 2 바이트는 현재 부분에서 전체 클러스터들의 수를 나타낸다. 그 다음의 2 바이트는 제 1 및 최종 클러스터들의 시작 사운드 유닛(SU)과 종결 사운드 유닛(SU)의 위치들을 각각 나타낸다. 이러한 부분들의 마킹으로, 편집되는 동안 발생한 음악 데이터의 이동이 트래킹될 수 있다.
SU는 ATRAC3 포맷에 따라 압축된 부분의 최소 유닛이다. 하나의 SU는 44.1 kHz(1024x16 비트 x 2 채널들)에서 1024 샘플들로 구성되어, 10의 인수로 압축될 수 있다. 이것은 오디오의 약 23 msec와 일치한다. 통상적으로, 단일 부분은 수천 (SU)를 포함한다. 따라서, 42 SU로 구성된 하나의 클러스터는, 오디오를 초단위로 저장한다.
이론상으로는, 하나의 트랙을 포함하는 부분들의 최대 수는 645이다. 그러나, 임의의 주어진 트랙에서 사용 가능한 부분들의 실제 수는 헤더, 프로그램 이름, 부가 데이터, 및 부가 정보의 크기 등에 의해 한정된다.
도 10은 1 SU가 N 바이트(예를 들면, N = 384 바이트)인 경우, ATRAC3 데이터 파일 A3Dnnnn의 데이터 배열을 도시하고 있다. 도 10은 또한, 음악 데이터 파일(1 블록) 및 데이터 파일의 속성 헤더(1 블록)를 두 개의 블록들의 각 슬롯(16 x 2 = 32 킬로바이트)의 제 1 바이트(0x0000 내지 0x 7FFF)와 더불어 도시한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 속성 헤더의 처음의 32 바이트는 하나의 헤더로서 사용된다. 256 바이트는 음악 프로그램 영역(NM1)(256 바이트)으로서 사용되고, 512 바이트는 음악 프로그램 타이틀 영역(NM2)(512 바이트)으로 사용된다. ATRAC3 데이터 파일의 헤더는 다음의 영역들을 포함한다:
=BLKID-HD0(4 바이트)
의미: BLOCKID FIELD ID
기능: ATRAC3 데이터 파일의 상부를 식별한다.
값: 고정값= "HD=0" (예를 들어,0x48442D30)
=MCode(2 바이트)
의미: MAKER CODE
기능: 레코더/플레이어의 메이커와 모델을 식별한다.
값: 상위 10 비트(메이커 코드);하위 6 비트(기계 코드)
=BLOCK SERIAL(4 바이트)
의미: 트랙 시리얼 번호
기능: 0에서 개시되어 1 씩 증가한다. 음악 프로그램을 편집할지라도, 이 값은 변하지 않는다.
값: 0 내지 0XFFFFFFFF.
= NIC+L(2 바이트)
의미: 트랙의 데이터(NM1)의 속성(음악 프로그램 타이틀)을 나타낸다.
기능: NM1의 문자 코드 및 언어 코드를 1 바이트 코드로 나타낸다.
값: SN1C+L과 동일
=N2C+L(2 바이트)
의미: 트랙의 데이터(NM2)의 속성(음악 프로그램 타이틀)을 나타낸다.
기능: NM1의 문자 코드 및 언어 코드를 1 바이트 코드로 나타낸다.
값: SN1C+L과 동일
=INFSIZE(2 바이트)
의미: 현재 트랙의 부가 정보의 전체 크기.
기능: 16 바이트의 배수로서 데이터 크기를 나타낸다. 데이터가 기록되지 않을 때, 이 영역은 모두 0이 되어야 한다.
값: 0x0000 내지 0x3C6(966)
=T-PRT(2 바이트)
의미: 총 바이트 수
기능: 현재 트랙을 구성하는 부분들의 수를 나타낸다.
일반적으로, T-PRT의 값은 1이다.
값: 1 내지 285(645 십진)
=T-SU(4 바이트)
의미: 총 SU의 수.
기능: 한 트랙내의 프로그램 성능 지속 기간에 상응하는 SU의 총 수를 나타낸다.
값: 0x01 내지 0x001FFFFF
=INX(2 바이트)(옵션)
의미: INDEX의 상대적 위치
기능: 음악 프로그램의 표시 부의 상부를 나타내는 포인터로서 사용된다. INX의 값은 프로그램의 현재 위치로서 SU 수가 그 값을 4로 나눈 값을 갖도록 설계된다. 이런 INX 값은 SU 수보다 4배 큰 값과 같다.(약 93 msec)
값 : 0 내지 0xFFFF(최대, 약 6084 sec)
=XT(2 바이트)(옵션)
의미: INDEX의 재생 지속기간
기능: SU 수를 4로 나눈 값을 갖는 INX-nnn에 의해 설계된 재생 지속 기간을 설계한다. INDEX 값은 일반적인 SU 보다 4배 큰 값에 일치한다.(약 93 msec)
값: 0x0000(설정 안함);0x01 내지 0xFFFE(6084 sec까지);0xFFFF(음악 프로그램 종료시까지)
다음에, 음악 프로그램 타이틀 영역들(NM1, NM2)이 설명된다.
=NM1
의미: 음악 프로그램 타이틀의 문자열
기능: 음악 프로그램을 1 바이트 코드로서 나타낸다(256 문자들까지)(가변 길이). 타이틀 영역은 종료 코드(0x00)로 완성된다. 크기는 종료 코드로부터 계산된다. 데이터가 기록되어 있지 않을 때, 널(0x00)이 적어도 1 바이트로 영역의 시작점(0x0020)에서부터 기록되어야 한다.
값: 다양한 문자 코드들
=NM2
의미: 음악 프로그램 타이틀의 문자열
기능: 음악 프로그램 타이틀을 2 바이트 코드로서 나타낸다(512 문자들까지)(가변 길이). 타이틀 영역은 종료 코드(0x00)로 완성된다. 데이터가 기록되어 있지 않을 때, 널(0x00)이 적어도 2 바이트로 영역의 시작(0x0020)에서부터 기록되어야 한다.
값: 다양한 문자 코드들
속성 헤더의 고정된 위치(0x320)로부터 시작하는 80 바이트의 데이터는 트랙 정보 영역(TRKINF)으로서 참조된다. 이런 영역은 주로 특정 트랙의 보안 정보 및 복제 제어 정보를 총괄적으로 관리하는데 사용된다. 도 12는 (TRKINF)의 부분을 도시한다. (TRKINF) 영역은 다음의 영역들을 포함한다.
=CONTENTS KEY(8 바이트)
의미: 각각의 음악 프로그램의 값. CONTENTS KEY의 값은 메모리 카드의 보안 블록에서 보호되고 그후 저장된다.
기능: 음악 프로그램을 재생하기 위한 키로서 사용된다. MAC의 값을 계산하기 위해 사용된다.
값: 0 내지 0xFFFFFFFFFFFFFFFF
MAC(8 바이트)
의미: 위조한 저작권 정보 체크 값
기능: 컨텐트들 누적수들과 비밀 시퀀스 수를 포함하는 복수의 TRKINF 값들로 발생된 값을 나타낸다. 비밀 시퀀스수는 메모리 카드의 보안 영역에 기록된 시퀀스수이다. 저작권 비보호형 레코더는 메모리 카드의 비밀 영역으로부터 데이터를 판독할 수 없다. 반면에, 저작권 보호형 레코더와 메모리 카드로부터 데이터를 판독할 수 있는 프로그램으로 동작하는 컴퓨터는 비밀 영역에 액세스할 수 있다.
=A(1 바이트)
의미: 부분의 속성.
기능: 부분의 압축 모드로서 정보를 나타낸다.
값: 이후에 설명 참조(도 12 및 도 13 참조)
다음에, 영역(A)의 값이 설명된다. 이후의 설명에서, 단일 모드(N=0 또는 1)는 특별 접합 모드(joint mode)의 비트 7 = 1, 서브 신호 = 0, 및 주 신호 = (L+R)로서 정의된다. 저작권 보호 기능이 없는 플레이어는 정보 비트들(2, 1)을 무시할 수 있다.
영역(A)의 비트 0은 엠퍼시스의 온-오프 여부를 나타낸다. 비트 1은 개행 재생(skip reproduction) 또는 일반 재생(normal reproduction)을 나타낸다. 비트 2는 오디오 데이터, FAX 데이터 등과 같은 데이터형을 나타낸다. 비트 3은 정의되지 않는다. ATRAC3에 대한 모드 정보는 비트 4, 5, 및 6의 조합으로 도 13에 도시된 바와 같이 나타낸다. 즉, N은 모드를 나타내고, 3 비트로 표시된다. 도 13에서, 열거한 (단일(N=0 또는 1), LP(N=2), SP(N=4), EX(N=5), 및 HQ(N=7))의 모드들의 다섯 형태들에 대하여, 기록 지속 기간(64MB 메모리 카드만), 데이터 전송 속도, 및 블록 당 SU수가 제공된다. 각각의 SU의 바이트 수는 정의된 모드에 의존한다. 단일 모드에서, 1 SU는 136바이트이다. LP 모드에서, 1 SU는 192바이트이다. SP 모드에서, 1 SU는 304바이트이다. EX 모드에서, 1 SU는 384바이트이다. HQ 모드에서, 1 SU는 512바이트이다. 영역(A)의 비트 7은 ATRAC3의 모드 형태들(0:이중, 1:접합)을 나타낸다.
예를 들어, SP 모드에 사용되는 64MB 메모리 카드가 설명된다. 64MB 메모리 카드는 3968 블록들을 가진다. SP 모드에서, 1 SU는 304바이트이기 때문에, 블록은 53 SU들을 포함한다. 여기서, 1 SU는 (1024/44100)초에 상응한다. 그러므로, 64MB 메모리 카드는 (1024/44100)x53x(3968-10) = 4863 초 = 81 분을 저장한다. 전송 속도는 (44100/1024)x304x8 = 104737bps이다.
도 12를 참조하여, TRKINF의 영역들의 나머지들이 설명된다.
=LT(1 바이트)
의미: 재생 제한 플래그(비트 7 및 비트 6)와 보안 부분(비트 5 내지 0).
기능: 현재 트랙의 제한을 나타낸다.
값: 비트 7: 0=무제한, 1=제한
비트 6: 0=유효, 1=만료
비트 5 내지 0: 보안 부분(0이상에서 재생 금지)
=FNo(2 바이트)
의미: 파일 번호.
기능: 메모리 카드의 비밀 영역에 기록된 MAC 계산값의 위치를 설계하는 초기에 기록된 트랙 번호를 나타낸다.
값: 1 내지 0x190(400)
=MG(D) SERIAL-nnn(16 바이트)
의미: 레코더/플레이어의 비밀 블록(보안 IC(20))의 시리얼 번호를 나타낸다.
기능: 각각의 레코더/플레이어의 유일한 값
값: 0 내지 0xFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF
=CONNUM(4 바이트)
의미: 컨텐트들 누적 번호
기능: 각각의 음악 프로그램에 대해 누적된 유일 값을 나타낸다. 상기 값은 레코더/플레이어의 보안 블록에 의해 관리된다. 상한값은 232, 즉 4,200,000,000이다. 기록된 프로그램을 식별하기 위해 사용된다.
값: 0 내지 0xFFFFFFFF
=YMDhms-S(4 바이트)(옵션)
의미: 재생 제한을 가진 트랙의 재생 개시 날짜와 시간
기능: EMD와 함께 데이터 재생이 허용되는 날짜와 시간을 나타낸다.
값: 다른 영역들의 날짜와 시간의 표시법과 동일함
= YMDhms-E(4 바이트)(옵션)
의미: 재생 제한을 가진 트랙의 재생 종료 날짜와 시간
기능: EMD와 함께 데이터 재생이 만료되는 날짜와 시간을 나타낸다.
값: 다른 영역들의 날짜와 시간 표시법과 동일함
=MT(1 바이트)(옵션)
의미: 허용되는 재생 횟수들의 최대값
기능: EMD에 의해 설계된 재생 횟수들의 최대수를 나타낸다.
값: 1 내지 0xFF. 사용되지 않을 때, 영역(MT)의 값은 00이다.
=CT(1 바이트)(옵션)
의미: 재생 횟수
기능: 허용되는 재생 횟수 중에서 현재 재생 횟수를 나타낸다. 데이터가 재생될 때마다, 영역(CT)의 값은 감소된다.
값: 0x00 내지 0xFF. 사용되지 않을 때, 영역(CT)의 값은 0x00이다. 영역(LT)의 비트7이 1이고 영역(CT)의 값이 00일 때, 데이터는 재생이 금지된다.
=CC(1 바이트)
의미: COPY CONTROL
기능: 복제 동작을 제어한다.
값: (도 14 참조)비트 6과 비트 7은 복제 제어 정보를 나타낸다. 비트 4와 비트 5는 고속 디지털 복제 동작에 대한 복제 제어 정보를 나타낸다. 비트 2와 비트 3은 보안 블록 인증 레벨(security block authentication level)을 나타낸다. 비트 0과 비트 1은 정의되지 않는다.
CC의 예:
(비트 7과 비트 6)
11: 무제한 복제 동작 허용
01: 복제 금지
00: 1회 복제 동작 허용
(비트 3과 비트 2)
00: 아날로그/디지털 입력 기록
MG 인증 레벨이 0이다. CD로부터 데이터를 사용하여 디지털 기록 동작을 수행할 때, (비트 7과 비트 6):00 및 (비트 3과 비트 2):00이다.
=CN(1 바이트)(옵션)
의미: 고속 시리얼 복제 관리 시스템에서 허용 복제 횟수들
기능: 허용 복제 횟수를 1회로 제한하지 않고, 복제 횟수를 늘리거나 무제한 허용한다. 1 세대 복제에서만 유효. 영역(CN)의 값은 복제 동작이 수행될 때마다 감소한다.
값:
00: 복제 금지
01 내지 0xFF: 횟수
0xFF: 횟수 무제한
도 10을 다시 한번 참조하면, 트랙 정보 영역(TRKINF) 이후에, 0x370 부터 개시되는 24 바이트 부분 관리 정보 영역(PRIINF)이 후속된다. 트랙이 복수의 부분들으로 구성되고, 각각의 부분들의 어드레스들은 (PRTINF)에 연속적으로 배치된다. 도 15는 (PRTINF) 영역의 부를 도시한다. 다음에, 상기 (PRTINF) 영역이 배열 순서대로 설명된다.
=PRTIN(4 바이트)
의미: 부분 크기
기능: 부분의 크기를 나타낸다. 클러스터: 2 바이트(최상위 위치), 개시 SU: 1 바이트(상부), 종료 SU: 1 바이트(최하부 위치).
값: 클러스터: 1 내지 0x1F40(8000)
개시 SU: 0 내지 0xA0(160)
종료 SU: 0 내지 0xA0(16)(SU는 0으로부터 시작됨을 주의하라)
=PRTKEY(8 바이트)
의미: 부분 암호화 값
기능: 부분을 암호화한다. 초기값 = 0이다. 편집 규칙이 적용되는 것을 주의한다.
값: 0 내지 0xFFFFFFFFFFFFFFFF
=CONNUM0(4 바이트)
의미: 초기에 발생된 컨텐트들 누적 번호 키
기능: 컨텐트들의 ID를 유일하게 설계한다.
값: 컨텐트들 누적수 초기 값 키의 값과 동일한 값
도 10에서 도시된 바와 같이, ATRAC3 데이터 파일의 속성 헤더는 부가 정보 (INF) 영역을 포함한다. 상기 부가 정보는 개시 위치가 고정되어 있지 않다는 점을 제외하면 재생 관리 파일의 부가 정보 INF-S 영역(도 7 및 도 8 참조)과 동일하다. 하나 이상의 복수의 부분들의 종료 지점인 마지막 바이트 위치(4 바이트의 배수)가 부가 정보(INF) 영역에 의해 후속된다.
=INF
의미: 트랙에 대한 부가 정보
기능: 헤더에 가변 길이 부가 정보를 나타낸다. 부가 정보의 복수의 다양한 형태들이 배열될 수 있다. 각각의 부가 정보 영역들은 ID와 데이터 크기를 갖는다. 각각의 부가 정보 영역은 적어도 16 바이트이고 4 바이트의 배수로 구성된다.
값: 재생 관리 파일의 부가 정보(INF-S)와 동일한 값
상술된 속성 헤더는 복수의 데이터 블록들에 의해 후속된다. 각각의 데이터 블록에 대해 헤더가 부가된다. 다음에, 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 부가된 헤더의 각각의 블록이 도시된다.
=BLKID-A3D(4 바이트)
의미: BLOCKID FILE ID
기능: ATRAC3 데이터 파일의 상위를 식별한다.
값: 고정값 = "A3D = 0" (예를 들어, 0x41334420)
=MCode(2 바이트)
의미: MAKER CODE
기능: 레코더/플레이어의 메이커와 모델을 식별한다.
값: 상위 10 비트(메이커 코드);하위 6 비트(모델 코드)
=CONNUM0(4 바이트)
의미: 초기에 생성된 컨텐트들의 누적수
기능: 컨텐트들에 대한 유일한 ID를 나타낸다. 컨텐트들을 편집할지라도, CONNUMO 영역의 값은 변하지 않는다.
값: 컨텐트들 누적수 초기 키와 동일
=BLOCK SERIAL(4 바이트)
의미: 각각의 트랙에 할당된 시리얼 번호
기능: 0부터 개시되어 1씩 증가한다. 컨텐트들을 편집할지라도, BLOCK SERIAL 영역의 값은 변하지 않는다.
값: 0 내지 0XFFFFFFFF.
=BLOCK-SEED(8 바이트)
의미: 한 블록 암호화를 위한 키
기능: 블록의 개시값은 레코더/플레이어의 보안 블록에 의해 생성된 난수이다. 난수는 1씩 증가하는 값으로 수행된다. BLOCK-SEED 영역의 값이 손실되면, 1 블록에 상응하는 약 1초 동안 사운드가 발생하지 않으므로, 동일한 데이터가 헤더와 블록의 마지막에 기록된다. 컨텐트들이 편집될 때에도, BLOCK-SEED 영역의 값은 변하지 않는다.
값: 초기에 8 비트 난수
=INITIALIZATION VECTOR(8 바이트)
의미: ATRAC3 데이터를 암호화/복호화 하는데 필요한 값
기능: 각각의 블록을 위한 ATRAC3 데이터를 암호화 및 복호화하는데 필요한 초기값을 나타낸다. 블록은 0부터 개시된다. 다음의 블록은 마지막 SU에서 마지막 암호화된 8 비트 값으로부터 개시된다. 블록을 분할할 때, 개시 SU 바로 전에 마지막 8 바이트가 사용된다. 컨텐트들이 편집될 때에도, INITIALIZATION VECTOR 영역의 값은 변하지 않는다.
값: 0 내지 0xFFFFFFFFFFFFFFFF
=SU-nnn
의미: 사운드 유닛의 데이터
기능: 1024 샘플들로부터 압축된 데이터를 나타낸다. 출력 데이터의 바이트들의 수는 압축 모드에 의존한다. 컨텐트들이 편집될 때에도, SU-nnn 영역의 값은 변하지 않는다. 예를 들면, SP 모드에서, N=384 바이트이다.
값: ATRAC3의 데이터 값
도 10에서, N=384이므로, 42개 SU들이 한 블록에 기록된다. 블록의 첫 두 슬롯들(4 바이트)은 헤더로 사용된다. 마지막 슬롯(2 바이트)에서, BLKID-A3D, Mcode, CONNUM0, 및 BLOCK SERIAL은 덧붙여져서 기록된다. 그러므로, 한 블록의 남은 영역의 M 바이트는 (16,384-384x42-16x3=208) 바이트이다. 상술된 바와 같이, 8 바이트 BLOCK SEED 영역이 또한 덧붙여져서 기록된다.
또한, 사운드 유닛들(SU(0) 내지 SU(101))은 도 2에 도시된 암호화/복호화 유닛(64)에서 CBC(cipher block chaining) 모드로 64 비트(8 바이트) 암호 블록들의 유닛들에서 암호화에 의해 생성된 각각 8 바이트 암호문 Ci으로 각각 구성된다. 본 실시예에서, 사운드 유닛(SU)의 바이트수(예를 들면, 160 바이트)는 암호 블록의 바이트수(예를 들면, 8 바이트) 즉, 암호화의 단위의 전체 배수로 나타난다. 즉, 한 사운드 유닛(SU)은 예를 들어, 20 개의 암호문들(Ci)로 구성된다. 각각의 암호문(Ci)은 사운드 유닛(SU)내에 있고, 암호문(Ci)은 절대 복수의 사운드 유닛들(SUs)을 스트래들링하지 않는다.
플래시 메모리(34)에 저장된 오디오 데이터는 다음과 같이 압축된다. 압축 유닛은 사운드 유닛(SU)이다. 따라서, 오디오 데이터가 휴대용 기억 장치(3)로부터 휴대용 플레이어(4)로 판독될 때, 최소 판독가능한 유닛은 사운드 유닛(SU)이다. 이 때문에, 암호화 블록들 사이에 틈이 없게 되고, 플래시 메모리(34)에 저장된 암호화된 오디오 데이터에 액세스할 때 데이터에 액세스하기 위한 프로세싱 부하가 그것에 의해 감소된다. 각각의 클러스터에 포함된 사운드 유닛들(SU)의 수는 1 내지 102 사이가 될 수 있다는 것을 주의하라. 또한, 오디오 데이터를 압축하는 방법은 ATRAC3 또는 다른 CODEC 방법이 될 수 있다.
블록 시드 데이터(BS)는 각각의 클러스터마다 난수들을 발생시켜 생성될 수 있으며, 다음에 언급된 것처럼, 휴대용 플레이어(4)에서 블럭마다 블록 키 데이터(BK)를 생성할 때 사용된다. 블럭 시드 데이터(BS)는 오차들에 대한 대책으로서 각 블록에서 두 개의 위치들에 저장된다. 또한, 각각의 클러스터들의 사운드 유닛들은 암호화의 순서로 플래시 메모리(34)의 연속적인 어드레스들에 저장된다. 그러므로, 암호화 블록들은 연속적으로 플래시 메모리(34)에 암화화의 순서대로 저장된다.
플래시 메모리 관리 모듈(35)
플래시 메모리 관리 모듈(35)은 플래시 메모리(34)에 데이터를 기록하고 플래시 메모리(34)로부터 데이터를 판독 등을 위해 제어를 수행한다.
휴대용 플레이어(4)
도 2에 도시된 바와 같이, 휴대용 플레이어(4)는 주 제어 모듈(41), 통신 인터페이스(42), 제어 모듈(43), 편집 모듈(44), 압축/신장 모듈(45), 스피커(46), D/A 변환기(47), 및 A/C 변환기(48)로 구성된다.
주 제어 모듈(41)
주 제어 모듈(41)은 휴대용 플레이어(4)에 의한 처리를 중앙 집중적으로 제어한다.
제어 모듈(43)
제어 모듈(43)은 난수 생성 유닛(60), 기억 유닛(61), 키 생성/키 처리 유닛(62), 상호 식별 유닛(63), 암호화/복호화 유닛(64), 및 제어 유닛(65)을 포함한다.
제어 모듈(43)은 암호화에만 사용되는 제어 모듈(33)과 유사한 다층 구조를 가진 단일 칩 집적 회로로 구성될 수 있다. 내부 메모리 셀들은 (알루미늄 층들과 같은) 더미 층들 사이에 개재된다. 또한, 제어 모듈(43)은 좁은 동작 전압 또는 좁은 동작 주파수의 범위를 가지며, 외부로부터 데이터가 불법적으로 판독되는 것을 방지하기 위해 변형 억제한다.
난수 생성 유닛(60)은 난수 생성 명령을 수신시 64 비트(8 바이트)의 난수를 생성한다.
기억 유닛(61)은 식별에 요구되는 다양한 데이터를 저장한다. 도 17에 도시된 바와 같이, 기억 유닛(61)은 마스터 키 데이터(MK0 내지 MK31) 및 식별 데이터(IDm)를 저장한다.
이하의 식(1)은 마스터 키 데이터(MK0 내지 MK31), 식별 키들(IK0 내지 IK31), 및 장치 식별 데이터(IDm) 사이의 관계를 나타낸다. 다음의 식에서, f(a,b)는 인수들(a, b)로부터 값을 유도하는 함수이다.
IKj = f(MKj, IDm) (1)
여기서, j는 0≤j≤31을 만족시키는 정수이다.
기억 유닛(61)에서 식별 키들(IK0 내지 IK31)의 저장 어드레스들은 5 비트로 표현된다. 그들은 기억 유닛(51)에서 대응하는 저장 어드레스들을 마스터 키 데이터(MK0 내지 MK31)에 대한 것들로 할당된다.
키 생성/키 처리 유닛(62)은 다양한 동작들을 수행하여 키 데이터를 생성한다(예를 들어, ISO/IEC9797에 정의된 MAC 동작). 이 때에, FIPS PUB 46-2에서 규정된 DES 는 "블록 암호 알고리즘" 으로서 사용된다.
상호 식별 유닛(63)은 컴퓨터(2)에서 휴대용 기억 장치(3)로의 오디오 데이터의 전송 전에 휴대용 기억 장치(3)와 함께 상호 식별 처리를 수행한다. 상호 식별 유닛(63)은 또한 휴대용 기억 장치(3)로부터 오디오 데이터의 수신 전에 휴대용 기억 장치(3)와 함께 상호 식별 처리를 실행한다. 또한, 상호 식별 유닛(63)은 상호 식별 처리 동안에 MAC 동작을 실행하고, 기억 유닛(61)에 저장된 데이터를 사용한다. 상호 식별 유닛(63)은 오디오 데이터가 기억 유닛에 입출력되기 전에 컴퓨터(2) 또는 네트워크(5)상의 컴퓨터와 함께 상호 식별 처리를 수행한다.
암호화/복호화 유닛(64)은 FIPS PUB(81)에서 설명된 ECB 모드 또는 CBC 모드를 선택적으로 사용하여 블록 암호화를 수행한다. 암호화/복호화 유닛(64)은 아래의 식(2)에 기초한 64 비트로 구성된 암호 블록들의 유닛들에서, 컴퓨터(2) 또는 CD 플레이어(7)로부터 오디오 데이터(평문) 입력을 암호화하기 위해 CBC 모드의 56 비트 키(k)를 선택적으로 사용하여, 암호화된 오디오 데이터(암호문)를 생성한다.
CBC 모드에서, 이전의 것은 다음의 데이터 그룹을 암호화하기 위해 사용된다. 그러므로, 식별 데이터가 입력될 때만 다른 암호문이 출력된다. 이것은 복호화를 어렵게 한다.
Ci=Ek(Pi XOR Ci-1) (2)
여기서,
i: 1 이상의 정수
Pi: 평문(64 비트)
Ci: 암호문(64 비트)
XOR: 배타적 논리합, 및
Ek: 56 비트 키 데이터 k를 사용하는 DES 시스템에 의한 암호화
식(2)의 동작은 도 18을 참조로 하여 설명될 것이다. "IV" 는 블록 암호화 초기값(64 비트)이고, 휴대용 기억 장치(3)의 플래시 메모리(34)에서 클러스터(CL)내의 사운드 유닛(SU(0)) 바로 이전에 저장된다.
ATRAC는 MiniDisk 에 사용된 부호화 및 압축 방법이며, 288 kbit/s 441 kHz 샘플 스테레오 신호가 대역 분할과 MDCT(modified discrete cosine transform)를 이용하여 부호화된다. 먼저, 데이터는 대역 분할 필터에 의해, 1/4, 1/4, 및 1/2 로 세 개의 대역으로 분할되고, 밴드들의 신호들은 다운-샘플링되고 MDCT에 의해 주파수 도메인으로 변환되며, MDCT의 계수는 적응 비트 분할에 의해 단계적으로 양자화된다.
암호화/복호화 유닛(64)은 FIPS81 모드들 사이로부터 ECB 모드 및 CBC 모드(15)를 사용하여 선택적으로 복호화를 실행한다. 암호화/복호화 유닛(64)은 이하에 도시된, 식(3)에 따라 56 비트 키(k)를 사용하여 암호 블록들의 유닛들에서 암호문을 복호화함에 의하여 평문를 생성한다.
Pi= Ci-1 XOR Dk (Ci) (3)
여기서,
i: 1 이상의 정수
Pi: 평문(64 비트)
Ci: 암호문(64 비트)
XOR: 배타적 논리합, 및
Dk: 56 비트 키 데이터 k를 사용하는 DES 시스템에 의한 암호화
식(3)의 연산은 도 19를 참조로 하여 설명될 것이다. 도 19에서, "IV" 는 블록 암호화 초기값(64 비트)이고, 휴대용 기억 장치(3)의 플래시 메모리(34)에서 클러스터(CL)내의 사운드 유닛(SU(0)) 바로 이전에 저장된다.
제어 유닛(65)은 난수 생성 유닛(60), 기억 유닛(61), 키 생성/처리 유닛(62), 상호 식별 유닛(63), 및 암호화/복호화 유닛(64)의 처리를 중앙 집중적으로 제어한다.
편집 모듈(44)
편집 모듈(44)은 사용자로부터 명령에 기초하여 새로운 트랙 파일을 생성하기 위해 휴대용 기억 장치(3)의 플래시 메모리(34)에 저장된 트랙 데이터 파일들(1010 내지 1013)(도 4 참조)을 편집한다. 이 편집 동작은 한 트랙 데이터 파일이 두 트랙 데이터 파일들로 나누어지는 분할 편집, 및 두 트랙 데이터 파일들이 한 트랙 데이터 파일로 병합되는 결합 편집을 포함할 수 있다. 이런 편집의 결과로서, 재생 관리 파일(100) 및 트랙 데이터 파일들(1010 내지 1013)이 필요에 따라 재기록된다.
압축/신장 모듈(45)
암호화된 오디오 데이터를 재생하는 처리의 부분으로서, 압축/신장 모듈(45)은 압축된 ATRAC3 오디오 데이터를 압축 해제하여, 그것을 D/A 변환기(47)로 출력한다. 또한, 모듈(45)은 오디오 데이터 입력을 CD 플레이어(7) 또는 컴퓨터(2)로부터 CD 휴대용 기억 장치(3)에 저장할 때 ATRAC3 포맷을 사용하여 오디오 데이터를 압축한다.
D/A 변환기(47)
D/A 변환기(47)는 디지털 오디오 데이터 입력을 압축/신장 모듈(45)로부터 스피커(46)에 출력되는 아날로그 오디오 데이터로 변환한다.
스피커(46)
스피커(46)는 D/A 변환기(47)로부터 오디오 데이터 입력에 따라 사운드를 출력한다.
A/D 변환기(48)
A/D 변환기(48)는 압축/신장 모듈(45)에 출력하기 위해 CD 플레이어(7)로부터의 아날로그 오디오 데이터 입력을 디지털 데이터로 변환한다.
휴대용 기억 장치(3)에 대한 기록 동작
도 20은 휴대용 플레이어(4)에서 휴대용 기억 장치(3)로 데이터를 기록하는 동작을 설명하는 순서도이다.
단계 S1 : 기록 요청 신호가 휴대용 플레이어(4)로부터 휴대용 기억 장치(3)로 전송된다.
단계 S2 : 휴대용 기억 장치(3)와 휴대용 플레이어(4) 사이의 상호 식별에 사용되는 식별 키 데이터(IKj)가 선택된다. 이 단계의 처리는 이하에서 더 상세히 설명된다.
단계 S3 : 상호 식별 처리는 휴대용 기억 장치(3)와 휴대용 플레이어(4) 사이에서 행해진다. 이 단계에서의 처리는 이하에서 더 상세히 설명된다.
단계 S4 : 휴대용 기억 장치(3)와 휴대용 플레이어(4)는 다른 상대방이 단계 S3의 상호 식별 처리에 따라 정당한 것으로 각각 인정될 때, 제어는 단계 S5로 간다. 그렇지 않으면, 처리는 종결된다.
단계 S5 : 세션 키 데이터(Sek)가 휴대용 기억 장치(3)와 휴대용 플레이어(4) 양자에서 생성된다. 이 단계에서의 처리는 이하에서 더 상세히 설명한다.
단계 S6 : 암호화된 오디오 데이터가 출력되어 통신 인터페이스들(32, 42)을 통해서 휴대용 플레이어(4)로부터 휴대용 기억 장치(3)로 기록된다. 이 단계에서의 처리는 이하에서 더 상세히 설명된다.
이러한 방식으로, 상호 식별 처리가 휴대용 기억 장치(3)와 휴대용 플레이어(4) 사이에서 행해지고, 다른 상대방이 정당한 것으로 각각 인정될 경우에만 암호화된 오디오 데이터가 휴대용 플레이어(4)로부터 휴대용 기억 장치(3)로 기록된다. 이러한 방법에 의해, 오디오 데이터의 불법 복제를 용이하게 피할 수 있다.
식별 키 데이터 IK j 의 선택(도 20의 단계 S2)
도 21은 도 20의 단계 S2에서 원래부터 나타나 있었던 식별 키 데이터(IKj)의 선택을 설명한다. 64 비트 난수(Rj)가 도 2에 도시된 휴대용 플레이어(4)의 난수 생성 유닛(60)에 의해 생성된다. 난수(Rj)는 휴대용 플레이어(4)로부터 휴대용 기억 장치(3)로 출력된다. 휴대용 기억 장치(3)의 상호 식별 유닛(53)은 64 비트 난수(Rj)의 하위 5 비트를 사용하여 식별 키 데이터(IKj)(여기서 j는 0≤j≤31를 만족시키는 정수)를 미리 저장된 식별 키 데이터(IK0)에서 기억 유닛(51)에 저장된 (IK31)로 지정한다. 장치 식별 데이터(IDm)는 마찬가지로 휴대용 기억 장치(3)의 기억 유닛(51)으로부터 판독되어 휴대용 플레이어(4)로 출력된다. 휴대용 플레이어(4)의 상호 식별 유닛(63)은 난수(Rj)의 하위 5 비트를 사용하여 미리 저장된 마스터 키 데이터(MKO 내지 MK31)로부터 마스터 키 데이터(MKj)를 지정한다.
키 생성/키 처리 유닛(62)은 지정된 마스터 키 데이터(MKj) 및 장치 식별 데이터(IDm)를 사용하여, 하기에 나타낸 식(4)에 기초하여 식별 키 데이터(IKj)를 생성한다. f(a, b)는 예를 들면, 변수들(a, b)로부터 값을 구하기 위한 임의의 함수임을 주의하라.
IKj = f(MKj, IDm) (4)
휴대용 기억 장치(3) 및 휴대용 플레이어(4)가 식별 키 데이터(IK0 내지 IK31)를 가지고 마스터 키 데이터(MK0 내지 MK31)이 식(4)에 도시된 관계를 가지면, 동일한 식별 키 데이터(IKj)가 도 21에 도시된 처리에 의해 선택된다.
선택된 식별 키 데이터(IKj)는 이하에 기술될 것과 같이, 상호 식별 처리에서 비밀 키로서 사용된다. 도 21에 도시된 처리가 행해질 때마다, 식별 키 데이터가 32개의 식별 키 데이터(IKj) 중에서부터 난수(Rj)에 따라 임의로 선택된다. 이것은 단지 하나의 식별 키 데이터가 사용되는 경우의 1/32로 성공적으로 불법 식별을 꾸밀 가능성을 감소시켜, 불법 식별을 피할 수 있는 높은 가능성을 제공한다.
상기한 실시예에 있어서, 식별 키 데이터는 난수를 사용하여 선택된다. 그러나 휴대용 기억 장치(3) 및 휴대용 플레이어(4)의 외부로부터 키 지정 신호 입력에 기초하여 식별 키 데이터를 결정하는 것도 또한 가능하다.
휴대용 기억 장치(3) 및 휴대용 플레이어(4) 사이의 상호 식별(도 20의 단계 S3)
도 22는 휴대용 기억 장치(3) 및 휴대용 플레이어(4) 사이에서 수행되는 상호 식별 처리를 설명하는 도면이다. 상호 식별 처리를 개시하기 전에, 도 21에 도시된 식별 키 데이터(IKj)의 선택이 완료되고 휴대용 플레이어(4)의 상호 식별 유닛(53)이 선택된 식별 키 데이터(IKj)와 장치 식별 데이터(IDm)를 가진다. 또한, 휴대용 기억 장치(3)의 상호 식별 유닛(63)은 선택된 식별 키 데이터(IKj)와 휴대용 기억 장치(3)의 장치 식별 데이터(IDm)를 가진다. 상호 식별은 다음과 같이 진행한다.
단계 S10 : 휴대용 기억 장치(3)의 난수 생성 유닛(50)은 64 비트 난수(Rms)를 생성하고 그것을 휴대용 플레이어(4)에 출력한다.
단계 S11 : 휴대용 플레이어(4)의 난수 생성 유닛(60)은 64 비트 난수들(Rd, Sd)을 생성한다.
단계 S12 : 휴대용 플레이어(4)의 상호 식별 유닛(63)은 도 20에 나타낸 단계 S2에서 얻어진 식별 키 데이터(IKj)와 "Rd∥Rms∥IDm" 를 사용하여 아래에 나타낸 것과 같은 식(5)에 기초한 MAC 연산을 행하여, MACA을 찾는다. 여기서, A∥B는 A와 B의 결합을 나타낸다(n 비트 A의 끝으로의 m 비트 B의 결합은 (n+m) 비트를 만든다).
MACA=MAC(IKj, Rd∥Rms∥IDm) (5)
단계 S13 : 휴대용 플레이어(4)는 "Rd∥Sd∥MACA∥j" 를 휴대용 기억 장치(3)에 출력한다.
단계 S14 : 휴대용 기억 장치(3)의 상호 식별 유닛(53)은 도 20에 나타낸 단계 S20에서 얻어진 식별 키 데이터(IKj)와 Rd∥Rms∥IDm을 사용하여 아래에 나타낸 것과 같은 식(6)에 기초하여 MAC 연산을 행하여, MACB을 찾는다.
MACB = MAC(IKj, Rd∥Rms∥IDm) (6)
단계 S15 : 휴대용 기억 장치(3)의 상호 식별 유닛(53)은 단계 S14에서 발견된 MACB와 단계 S13에서 MACA 입력을 비교한다. 이들이 일치하면, 휴대용 플레이어(4)는 적당한 식별 키 데이터(IKj)를 가지므로, 휴대용 기억 장치(3)는 적법한 상대방으로서 적당한 식별 키 데이터를 식별한다.
단계 S16 : 휴대용 기억 장치(3)의 상호 식별(53)은 도 20에 나타낸 단계 S2에서 얻어진 식별 키 데이터(IKj)와 "Rms∥Rd" 를 사용하여 식(7)에 기초한 MAC 연산을 행하고, MACC를 찾는다.
MACC = MAC(IKj, Rms∥Rd) (7)
단계 S17 : 휴대용 기억 장치(3)의 난수 생성 유닛(50)은 64 비트 난수(Sms)를 생성한다.
단계 S18 : "Sms∥MACC" 는 휴대용 기억 장치(3)로부터 휴대용 플레이어(4)로 출력된다.
단계 S19 : 휴대용 플레이어(4)의 상호 식별 유닛(63)은 식(8)에 기초한 MAC 연산을 행하여 MACd를 찾는다.
MACd = MAC(IKj, Rms∥Rd) (8)
단계 S20 : 휴대용 플레이어(4)의 상호 식별 유닛(63)은 단계 S19에서 발견된 MACd와 단계 S18에서 MACc 입력을 비교한다. 이들이 일치하면, 휴대용 기억 장치(3)는 적당한 식별 키 데이터(IKj)를 가지므로, 휴대용 플레이어(4)는 그것을 적법한 상대방으로 식별한다.
상기한 것에 따라, 휴대용 기억 장치(3)와 휴대용 플레이어(4) 사이의 상호 식별이 달성된다.
세션 키 데이터(Sek)의 생성(도 20의 단계 S5)
도 23은 세션 키 데이터(Sek)의 생성을 설명한다. 세션 키 데이터(Sek)의 생성을 시작하기 전에, 도 21에 나타낸 식별 키 데이터(IKj)의 선택과 도 22에 나타낸 상호 식별 처리가 완료된다. 양 휴대용 기억 장치(3)와 휴대용 플레이어(4)는 선택된 식별 키 데이터(IKj)와 난수들(Sd, Sms)을 갖는다. 세션 키 데이터(Sek)의 생성은 다음과 같이 진행한다.
단계 S30 : 휴대용 플레이어(4)의 상호 식별 유닛(63)은 선택된 식별 키 데이터(IKj)와 "Sd∥Sms" 를 사용하여 식(9)에 기초한 MAC 연산을 행하여 세션 키 데이터(Sek)를 생성한다.
Sek = MAC(IKj, Sd∥Sms) (9)
단계 S31 : 휴대용 기억 장치(3)의 상호 식별 유닛(53)은 선택된 식별 키 데이터(IKj)와 "Sd∥Sms" 를 사용하여 식(10)에 기초한 MAC 연산을 행하여 세션 키 데이터(Sek)를 생성한다.
Sek = MAC(IKj, Sd∥Sms) (10)
휴대용 기억 장치(3)에서 생성된 세션 키 데이터(Sek)는 상대방 모두가 적법한 것이라면 휴대용 플레이어(4)에서 생성된 세션 키 데이터(Sek)와 동일하다.
휴대용 기억 장치(3)로의 오디오 데이터의 기록(도 20의 단계 S6)
도 24는 휴대용 플레이어(4)로부터 휴대용 기억 장치(3)로의 오디오 데이터의 기록 처리를 설명한다. 기록 처리를 시작하기 전에, 도 23에 도시된 세션 키 데이터(Sek)의 생성 처리가 완료되고 휴대용 기억 장치(3)와 휴대용 플레이어(4)는 동일한 세션 키 데이터(Sek)를 갖는다. 휴대용 기억 장치(3)로의 오디오 데이터의 기록은 다음과 같이 진행한다.
단계 S40 : 휴대용 플레이어(4)는 난수 생성 유닛(60)을 요구하여 각 트랙에 대한 난수를 생성하고 각 난수에 따라 대응하는 컨텐트 키 데이터(CK)를 생성한다.
단계 S41 : 휴대용 플레이어(4)는 세션 키 데이터(Sek)를 사용하여 암호화/복호화 유닛(64)에서의 단계 S40에서 생성된 컨텐트 키 데이터(CK)를 암호화한다.
단계 S42 : 휴대용 플레이어(4)는 단계 S41에서 암호화된 컨텐트 키 데이터(CK)를 휴대용 기억 장치(3)로 출력한다.
단계 S43 : 휴대용 기억 장치(3)는 암호화/복호화 유닛(4)에서의 단계 S42에서 입력한 암호화된 컨텐트 키 데이터(CK)를 복호화한다.
단계 S44 : 휴대용 기억 장치(3)는 기억 유닛(51)으로부터 판독된 기억용 키 데이터(Skm)를 사용하여 암호화/복호화 유닛(54)에서 단계 S43에서 복호화된 컨텐트 키 데이터(CK)를 암호화한다.
단계 S45 : 휴대용 기억 장치(3)는 암호화된 (CK)를 휴대용 플레이어(4)에 출력한다.
단계 S46 : 휴대용 플레이어(4)는 관련 암호화된 컨텐트 키 데이터(CK)를 트랙 데이터 파일(l0ln)의 (TRKINF)에 설정한다.
단계 S47 : 난수 생성 유닛(60)은 트랙 데이터 파일의 각 부분에 대해 난수를 생성시키고 이 난수에 따라 파트 키 데이터(PK)를 생성한다. 생성된 파트 키 데이터(PK)는 트랙 데이터 파일(l0ln)의 관리 데이터(PRTINF)에 설정된다.
단계 S48 : 단계 S45에서 생성된 파트 키 데이터(PK)의 XOR과 컨텐트 키 데이터(CK)는 하기 식(11)으로 나타낸 것과 같이 트랙 데이터 파일의 각 부분에 대한 키 생성/처리 유닛(62)에서 얻어진다. 처리 결과는 임시 키 데이터(TMK)의 발생이다. 임시 키 데이터(TMK)의 생성은 XOR 함수를 사용하는 것에 제한되지 않는다. 그것은 다른 함수 연산자들, 예를 들면 단순한 AND 연산자를 사용할 수 있다.
TMK = PK XOR CK (11)
단계 S49 : 난수 생성 유닛(60)은 각 블록에 대해 난수를 생성시키고 이 난수에 따라 블록 시드 데이터(BS)를 생성한다. 또, 휴대용 플레이어(4)는 생성된 블록 시드 데이터(BS)를 각 대응하는 블록의 적당한 위치에 설정한다.
단계 S50 : 키 생성/키 처리 유닛(62)은 단계 S46에서 생성된 임시 키 데이터(TMK)와 식(12)의 단계 S47에서 생성된 블록 시드 데이터(BS)를 사용하여 MAC 연산을 수행하고 각 블록에 대한 블록 키 데이터(BK)를 생성한다.
BK = MAC(TMK, BS) (12)
블록 키 데이터(BK)를 생성하기 위해 SHA-1(secure Hash algorithm), RIPEMD-160, 또는 다른 일방향 해시 함수의 입력에 대해 비밀 키를 사용하여 MAC 연산하는 것 이외의 처리를 수행할 수 있다. 여기서, 일방향 함수 f는 x로부터 y = f(x)로 계산하기는 쉽지만, y로부터 x를 찾는 것은 어려운 함수로 정의한다. 일방향 해시 함수는 문헌 "응용 암호문의 입문, CRC 출판(Handbook of Applied Cryptography, CRC Press)" 에 상세히 기술되어 있다.
단계 S51 : 휴대용 플레이어(4)는 압축/신장 모듈(45)의 ATRAC3 포맷에 따라 컴퓨터(2) 또는 휴대용 플레이어(4)로부터 오디오 데이터 입력을 압축한다. 이후, 암호화/복호화 유닛(64)은 단계 S50에서 생성된 블록 키 데이터(BK)를 사용하여 CBC 모드로 압축된 오디오 데이터를 암호화한다.
단계 S52 : 휴대용 플레이어(4)는 헤더들을 단계 S51에서 암호화된 오디오 데이터에 가하여 이들을 통신 인터페이스들(32, 42)을 통해 휴대용 기억 장치(3)에 출력한다.
단계 S53 : 휴대용 기억 장치(3)는 암호화된 오디오 데이터 및 헤더를 플래시 메모리(34)에 기록한다.
이 때, 휴대용 플레이어(4)로부터 휴대용 플레이어(4)로의 오디오 데이터의 기록이 종료된다. 상기 설명은 단지 기록 트랙 데이터 파일들(1010 내지 1013)을 설명하였지만, 휴대용 플레이어(4)도 또한 이러한 식으로 재생 관리 파일(100)을 기록한다.
휴대용 기억 장치(3)로부터의 판독
도 25는 휴대용 기억 장치(3)로부터 휴대용 플레이어(4)로의 데이터를 판독하는 판독 동작을 설명하는 순서도이다.
단계 S61 : 원하는 트랙 데이터(튠(tune))를 지정하는 판독 요구 신호가 휴대용 플레이어(4)로부터 휴대용 기억 장치(3)로 전송된다.
단계 S2 : 휴대용 기억 장치(3)와 휴대용 플레이어(4) 사이의 상호 식별을 수행할 때 사용되는 식별 키 데이터(IKj)는 상기와 같은 방식으로 선택된다.
단계 S3 : 상호 식별 처리는 휴대용 기억 장치(3)와 휴대용 플레이어(4) 사이에서 상기와 같은 방식으로 수행된다.
단계 S4 : 휴대용 기억 장치(3)와 휴대용 플레이어(4) 양자가 서로 적법한 것으로서 식별되는 경우에, 이 처리는 진행한다. 그렇지 않으면, 처리는 종료된다.
단계 S5 : 세션 키 데이터(Sek)는 휴대용 기억 장치(3)와 휴대용 플레이어(4)에서 상기와 같은 방식으로 생성된다.
단계 S63 : 암호화된 오디오 데이터는 통신 인터페이스들(32, 42)을 통해 휴대용 기억 장치(3)로부터 휴대용 플레이어(4)로 판독된다. 이 처리는 이하에서 상세히 설명된다.
상호 식별은 휴대용 기억 장치(3)와 휴대용 플레이어(4) 사이에서 행해진다. 두 상대방들이 서로 적법한 것으로 식별될 경우에만 암호화된 컨텐트 키 데이터가 적당한 세션 키 데이터(Sek)를 사용하여 복호화될 수 있다. 그러므로, 오디오 데이터의 불법 사용이 용이하게 회피될 수 있다.
휴대용 기억 장치(3)로부터의 오디오 데이터의 판독(도 25의 단계 S63)
도 26은 휴대용 기억 장치(3)로부터 휴대용 플레이어(4)로의 오디오 데이터의 판독을 설명한다. 이러한 판독 단계는 상기 설명된 방법에 의해 기록될 데이터를 필요로 한다. 트랙 데이터 파일들(1010 내지 1013)의 기록은 (TRKINF)의 컨텐트 키 데이터(CK), (PRTINF)의 파트 키 데이터(PK), 및 각 클러스터(CL)의 블록 시드 데이터(BS)를 설정하는 기준이다. 단계 S5의 처리가 종료하기 때문에, 휴대용 기억 장치(3)와 휴대용 플레이어(4)는 동일한 세션 키 데이터를 가진다. 휴대용 기억 장치(3)로부터의 오디오 데이터의 판독은 다음과 같이 진행한다.
단계 S71 : 휴대용 기억 장치(3)는 판독 요구 신호에 대응하는 트랙 데이터 파일을 지정하고 지정된 트랙 데이터를 포함하는 클러스터로부터 사운드 유닛들(SUs)의 오디오 데이터를 출력한다. 휴대용 기억 장치(3)는 또한 오디오 데이터의 대응하는 속성 헤더를 판독하고 그것을 휴대용 플레이어(4)에 출력한다.
단계 S72 : 휴대용 플레이어(4)는 입력 속성 헤더에서 (TRKINF)로부터 (CK)를 꺼내어 휴대용 기억 장치(3)에 출력한다.
단계 S73 : 휴대용 기억 장치(3)의 암호화/복호화 유닛(54)은 기억 유닛(51)에 저장된 기억용 키 데이터(Skm)를 사용하여 단계 S72에서 컨텐트 키 데이터(CK) 입력을 복호화한다.
단계 S74 : 휴대용 기억 장치(3)의 암호화/복호화 유닛(54)은 도 25에 도시된 단계 S5에서 얻어진 세션 키 데이터(Sek)를 사용하여 단계 S73에서 복호화된 컨텐트 키 데이터(CK)를 암호화한다.
단계 S75 : 휴대용 기억 장치(3)는 단계 S74에서 암호화된 컨텐트 키 데이터(CK)를 휴대용 플레이어(4)로 출력한다.
단계 S76 : 휴대용 플레이어(4)의 암호화/복호화 유닛(64)은 세션 키 데이터(Sek)를 사용하여 단계 S73에서 휴대용 기억 장치(3)로부터 입력한 컨텐트 키 데이터(CK)를 복호화한다.
단계 S77 : 휴대용 플레이어(4)의 키 생성/처리 유닛(62)은 단계 S76에서 복호화된 컨텐트 키 데이터(CK)의 XOR과 단계 S71에서 입력되는 속성 헤더의 (PRTINF)로부터 파트 키 데이터(PK)를 얻으며, 처리 결과를 식(13)에 따라 임시 키 데이터(TMK)로서 정의한다.
TMK = PK XOR CK (13)
단계 S78 : 휴대용 플레이어(4)의 키 생성/키 처리 유닛(62)은 S77에서 생성된 임시 키 데이터(TMK)와 단계 S71에서 입력된 트랙 데이터 파일의 블록 시드 데이터(BS)를 사용하여 다음 식(14)에 나타낸 MAC 연산을 수행하고 처리 결과를 블록 키 데이터(BK)로서 정의한다. 블록 키 데이터(BK)는 다음과 같은 모든 클러스터(블록)에 대해 발견된다.
BK = MAC(TMK, BS) (14)
단계 S79 : 휴대용 플레이어(4)는 단계 S78에서 생성된 블록 키 데이터(BK)를 사용하여 암호화/복호화 유닛(64)의 단계 S71에서의 오디오 데이터 입력을 복호화한다.
이 때, 오디오 데이터는 개별적으로 발견된 블록 키 데이터(BK)를 사용하여 모든 클러스터(블록)에 대해 복호화된다. 또한, 복호화는 암호화에 사용된 것과 동일한 8 바이트 블록들로 실행된다.
단계 S80 : 휴대용 플레이어(4)는 압축/신장 모듈(45)의 ATRAC3 시스템에 의해 단계 S79에서 복호화된 오디오 데이터를 확장하여 확장된 오디오 데이터를 스피커(46)로 출력하기 위해 D/A 컨버터(47)에서 디지털 포맷으로 변환한다.
단계 S78에서 복호화된 오디오 데이터는 음성 유닛들(SUs)에서 확장된다.
트랙 데이터 파일의 분할 편집
전술한 바와 같이, 휴대용 플레이어(4)의 편집 모듈(44)은 두 개의 트랙 데이터 파일들을 생성하기 위한 하나의 트랙 데이터 파일을 분할하는 분할 편집과 하나의 트랙 데이터 파일을 생성하기 위한 두 개의 트랙 데이터 파일들을 결합하는 결합 편집을 수행하도록 되어 있다.
먼저, 분할 편집을 설명한다. 도 27은 휴대용 플레이어(4)의 편집 모듈(44)에 의한 트랙 데이터 파일의 분할 편집을 설명한다. 예로서, 편집 모듈(44)은 도 27의 (a)에 도시된 트랙 데이터 파일(1)을 도 27의 (b)에 나타낸 새로운 트랙 데이터 파일(1)과 도 27의 (c)에 나타낸 트랙 데이터 파일(2)로 분할한다. 최소 분할 단위는 음성 유닛(SU)이다. 이 예에 있어서, 클러스터(CL(2))의 음성 유닛(SU(3), SU(4))은 도 27의 (b)에 도시된 것과 같이 분할된다.
분할 후, 트랙 데이터 파일(1)의 클러스터(CL(2))는 도 28에 도시된 것과 같고, 새로 생성된 데이터 파일(2)의 클러스터(CL(0))는 도 29에 도시된 것과 같다. 분할전 트랙 데이터 파일(1)에서 클러스터(2)의 음성 유닛(SU(4))은 트랙 데이터 파일(2)에서 클러스터(CL(0))의 음성 유닛(SU(0))으로 된다. 마찬가지로, 분할전 트랙 데이터 파일(1)의 클러스터(2)의 음성 유닛(SU(5))은 트랙 데이터 파일(2)의 클러스터(CL(0))의 음성 유닛(SU(1))으로 된다.
또한, 트랙 데이터 파일(2)의 클러스터(CL(0))의 블록 암호화 초기값(IV)은 도 27의 (a) 및 (b)에 나타낸 트랙 데이터 파일(1)의 클러스터(CL(2))의 음성 유닛(SU(3))의 최후 8 바이트와 동일하게 설정된다. 상기한 바와 같이, 각 클러스터에 있어서 블록 암호화 초기값(IV)은 제 1 음성 유닛(SU(0)) 직전의 8 바이트로서 배열된다. 따라서, 각 분할된 클러스터는 그 자신의 암호화 정보를 포함하므로, 후속 분할에 관계없이, 데이터는 용이하게 재생될 수 있다.
분할 전, 트랙 데이터 파일(1)의 컨텐트 키 데이터, 파트 키 데이터, 및 블록 키 데이터는 (CK-1), (PK-1), 및 (BK-1)이다. 또한, 분할 후, 트랙 데이터 파일(1)의 컨텐트 키 데이터, 파트 키 데이터, 및 블록 키 데이터는 (CK-1´), (PK-1´), 및 (BK-1)이다. 또, 트랙 데이터 파일(2)의 컨텐트 키 데이터, 파트 키 데이터, 및 블록 키 데이터는 (CK-2), (PK-2), 및 (BK-1)이다.
도 30은 휴대용 플레이어(4)의 편집 모듈(44)에서 새로운 트랙 데이터 파일(2)의 파트 키 데이터와 컨텐트 키 데이터의 생성을 설명하는 순서도이다. 분할에 의해 생성된 새로운 트랙 데이터 파일(2)은 트랙 데이터 파일(1)로부터 분리된 새로운 컨텐트 키 데이터(CK-2)를 가진다. 이하에 나타낸 것과 같은 파트 키 데이터(PK-2)를 계산함으로써, 블록 키 데이터(BK-1)는 분할 전과 동일하다. 이 처리는 다음과 같이 계속된다.
단계 S90 : 제어가 단계 S91로 가는 분할 명령을 수신할 때까지 편집 모듈(44)은 대기한다.
단계 S91 : 난수 생성 유닛(60)은 난수를 생성시키고 이 생성된 난수에 따라 새로운 컨텐트 키 데이터(CK-2)를 생성한다.
단계 S92 : 휴대용 기억 장치(3)의 암호화/복호화 유닛(54)은 기억 유닛(51)에 저장된 기억용 키 데이터(Skm)를 사용하여 단계 S91에서 생성된 컨텐트 키 데이터(CK-2)를 암호화한다.
단계 S93 : 편집 모듈(44)은 암호화된 컨텐트 키 데이터(CK-2)를 대응하는 트랙 데이터 파일의 (TRKINF)에 기록한다.
단계 S94 : 편집 모듈(44)은 식(15)에 기초하여 트랙 데이터 파일(2)의 파트 키 데이터(PK-2)를 생성한다.
PK-2 = CK-1 XOR PK-1 XOR CK-2 (15)
이러한 처리는 분할전 트랙 데이터 파일(1)의 임시 키 데이터와 같은 트랙 데이터 파일(2)에 대한 임시 키 데이터(식(11)로부터), 및 블록 키(BK-1)와 같이 생성된(식 (12)로부터) 클러스터 키 데이터를 만든다. 이 때문에, 새로운 블록 키 데이터를 사용하여 다시 트랙 데이터 파일(2)에 음성 유닛들(SUs)을 암호화할 필요가 없다.
단계 S95 : 편집 모듈(44)은 단계 S94에서 생성된 파트 키 데이터(PK-2)를 대응하는 트랙 데이터 파일의 (PRTINF)에 기록한다.
따라서, 새로운 컨텐트 키 데이터(CK-2)가 새로 생성된 트랙 데이터 파일(2)의 컨텐트 키 데이터와 같을 경우에도, 식(15)에 기초하여 생성된 파트 키 데이터 (PK-2)는 임시 키 데이터가 분할전 임시 키 데이터와 같게 만들어지도록 한다. 그 결과, 블록 키 데이터는 또한 분할 전과 동일하다. 그러므로, 새로운 클러스터 키 데이터를 사용하여 다시 트랙 데이터 파일(2)의 음성 유닛(SU)을 암호화할 필요가 없다. 마찬가지로, 블록 키 데이터(BK-1)을 변경하지 않도록, 분할 후 트랙 데이터 파일(1)의 파트 키 데이터(PK-1´)는 컨텐트 키 데이터(CK-1)에 따라 결정된다. 그 결과, 새로운 블록 키 데이터를 사용하여 다시 분할 후 트랙 데이터 파일(1)의 음성 유닛들(SUs)을 암호화할 필요가 없다. 이것은 처리량의 큰 증가를 피하면서 트랙 데이터 파일의 분할 편집을 허용한다. 상기 설명은 트랙 데이터 파일(1010 내지 1013)에만 관련되어 있으나, 편집 모듈(44)은 대응하는 방식으로 재생 관리 파일을 재기록한다.
도 31은 휴대용 플레이어(4)의 편집 모듈(44)에 의한 두 개의 트랙 데이터 파일들의 결합(또는 병합)을 설명한다. 예를 들면, 편집 모듈(44)은 도 31의 (a)에 도시된 트랙 데이터 파일(1)과 도 31의 (b)에 도시된 트랙 데이터 파일(2)을 결합하여 도 31의 (c)에 도시된 트랙 데이터 파일(3)을 생성한다. 결합에 의해, 새로운 트랙 데이터 파일(3)이 결합전 트랙 데이터 파일(1)로 이루어진 부분(1)과 결합전 트랙 데이터 파일(2)로 이루어진 부분(2)을 포함하여 생성된다.
더욱이, 트랙 데이터 파일(3)을 위한 컨텐트 키 데이터(CK-3), 부분(1)을 위한 파트 키 데이터(PK-3-1) 및 부분(2)을 위한 파트 키 데이터(PK-3-2)는 이하에서 상세히 설명되는 것과 같이 새롭게 생성된다. 이 새롭게 생성된 키 데이터는 트랙 데이터 파일(3)의 (TRKINF, PRTINF)로 설정된다.
결합 전 트랙 데이터 파일(1)의 클러스터들(CL(0), CL(4))는 결합 후 트랙(3)의 부분(1)의 시작 클러스터와 종료 클러스터로 된다. 또한, 결합 전 트랙 데이터 파일(2)의 클러스터들(CL(0), CL(5))은 결합 후 트랙(3)의 시작 클러스터와 종료 클러스터로 된다.
도 32는 새롭게 생성된 트랙 데이터 파일(3)의 부분들 (1)과 (2)에 대한 파트 키 데이터의 생성을 설명하는 순서도이다. 다음의 설명에 있어서, 트랙 데이터 파일(1)은 컨텐트 키 데이터(CK-1), 파트 키 데이터(PK-1), 및 블록 키 데이터(BK-1)를 사용하고, 한편 트랙 데이터 파일(2)은 컨텐트 키 데이터(CK-2), 파트 키 데이터(PK-2) 및 블록 키 데이터(BK-2)를 사용한다. 트랙 데이터 파일(3)은 이하에서 설명하는 것과 같이 부분들 (1) 및 (2)의 파트 키 데이터를 계산함으로써 새로운 컨텐트 키 데이터(CK-3)를 획득한다. 블록 키 데이터(BK-1, BK-2)는 결합 전과 동일하게 유지한다. 결합 처리는 다음과 같이 진행한다.
삭제
단계 S100 : 편집 모듈(44)은 제어가 단계 S101로 가는 결합 명령을 받을 때까지 대기한다.
단계 S101 : 난수 생성 유닛(60)은 난수를 생성시키고 그에 따라 컨텐트 키 데이터(CK-3)를 생성한다.
단계 S102 : 휴대용 기억 장치(3)의 암호화/복호화 유닛(54)은 기억 유닛(51)에 저장된 기억용 키 데이터(Skm)를 사용하여 단계 S101에서 생성된 컨텐트 키 데이터(CK-3)를 암호화한다.
단계 S103 : 편집 모듈(44)은 암호화된 컨텐트 키 데이터(CK-3)를 트랙 데이터 파일(3)의 (TRKINF)에 기록한다.
단계 S104 : 편집 모듈(44)은 식(16)에 기초하여 트랙 데이터 파일(3)의 부분(1)에 대한 파트 키 데이터(PK-3-1)를 생성한다.
PK-3-1 = CK-1 XOR PK-1 XOR CK-3 (16)
그러므로, 부분(1)의 임시 키 데이터(식(11)으로부터)는 결합 전 트랙 데이터 파일(1)의 임시 키 데이터와 같다. 그 결과, 부분(1)의 블록 키 데이터는 또한 결합 전 트랙 데이터 파일(1)의 블록 키 데이터(BK-1)와 같다. 따라서, 새로운 블록 키 데이터를 사용하여 다시 부분(1)의 음성 유닛들(SUs)을 암호화할 필요가 없다.
단계 S105 : 편집 모듈(44)은 식(17)에 기초하여 트랙 데이터 파일(3)의 부분(2)에 대한 파트 키 데이터(PK-3-2)를 생성한다.
PK-3-2 = CK-2 XOR PK-2 XOR CK-3 (17)
그러므로, 부분(2)의 임시 키 데이터는 트랙 데이터 파일(2)의 임시 키 데이터와 같다. 그 결과, 부분(2)의 블록 키 데이터는 또한 트랙 데이터 파일(2)의 블록 키 데이터(BK-2)와 같다. 이 때문에, 새로운 블록 키 데이터를 사용하여 다시 부분(2)의 음성 유닛들(SUs)을 암호화할 필요가 없다.
단계 S106 : 편집 모듈(44)은 트랙 데이터 파일(3)의 부분(1)의 (PRINTF)에서의 단계 S104에서 생성된 파트 키 데이터(PK-3-1)를 기록한다.
단계 S107 : 편집 모듈(44)은 트랙 데이터 파일(3)의 부분(2)의 (PRINTF)에서의 단계 S105에서 생성된 파트 키 데이터(PK-3-2)를 기록한다.
따라서, 새로운 컨텐트 키 데이터(CK-3)가 새롭게 생성된 트랙 데이터 파일(3)의 컨텐트 키 데이터와 같을 때에도, 식 (16) 및 식 (17)에 기초하여 생성된 파트 키 데이터(PK-3-1, PK-3-2)는 각 부분에 대한 임시 키 데이터가 결합 전 유사 데이터에 대한 것과 동일하게 만들어지도록 한다. 그러므로, 새로운 블록 키 데이터를 사용하여 다시 부분(1) 및 부분(2)의 음성 유닛들(SUs)을 암호화할 필요는 없다. 이 때문에, 통상 결합된 편집을 수반하는 처리량의 큰 증대를 회피할 수 있다. 또한, 상기 설명은 트랙 데이터 파일(1010 내지 1013)에만 관계되어 있지만, 편집 모듈(44)은 그에 따라 재생 관리 파일(100)을 재기록한다.
본 발명은 상기 실시예들로 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 실시예들은 암호 블록(CBC 모드의 암호화 유닛)의 바이트의 전체 배수(8비트)로서 음성 유닛들(SUs)의 바이트 수(160 바이트)를 가진다. 그러나, 본 발명은 음성 유닛(SU)의 데이터 길이를 조정하기 위해 패딩(padding)을 삽입하여 전체 배수가 아닐 때에 조정될 수 있다.
또한, 상기 경우는 상호 식별 처리가 도 22에 도시된 것과 같이 수행될 때 휴대용 플레이어(4)로 휴대용 기억 장치(3)에서 생성된 난수(Rms)를 먼저 출력하는 것을 나타내었다. 그러나 휴대용 플레이어(4)에서 생성된 난수를 휴대용 기억 장치(3)에 먼저 출력하는 것도 가능하다.
또한, 32 세트들의 식별 키 데이터 및 마스터 키 데이터가 기억 유닛들(51, 61)에 저장되어 있는 경우를 나타냈으나, 식별 키 데이터가 2 이상이면 이들 세트들의 어떤 수일 수 있다.
또한, 식별 키 데이터(IK0 내지 IK31)가 휴대용 플레이어(4)의 마스터 키 데이터(MK0 내지 MK31)로부터 생성되는 경우가 주어졌지만, 또한 휴대용 기억 장치(3)에서와 같은 방식으로 휴대용 플레이어(4)의 식별 키 데이터(IK0 내지 IK31)를 저장하고 난수(Rj)에 따라 식별 키 데이터를 선택하는 것도 가능하다.
또한, 도 21에 나타낸 것과 같이, 식별 키 데이터(IKj)와 마스터 키 데이터(MKj)가 휴대용 플레이어(4)에서 생성된 난수(Rj)를 사용하여 휴대용 기억 장치(3)와 휴대용 플레이어(4)에서 선택되는 경우가 예시되었다. 그러나, 또한 휴대용 기억 장치(3)에서 생성된 난수를 사용하거나 휴대용 기억 장치(3)와 휴대용 플레이어(4) 양자에서 생성된 난수들을 사용하는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시예들은 식별 키 데이터(IKj)와 마스터 키 데이터(MKj)가 난수(Rj)에 기초하여 휴대용 기억 장치(3)와 휴대용 플레이어(4)에서 선택되는 경우를 나타내었다. 그러나 본 발명에 따르면, 외부로부터 휴대용 기억 장치(3)와 휴대용 플레어(4)에 5 비트 키 선택 명령 데이터를 입력하고 휴대용 기억 장치(3)와 휴대용 플레이어(4)에서 관련 키 선택 명령 데이터에 의해 표시된 서로에 대응하는 식별 키 데이터(IKj)와 마스터 키 데이터(MKj)를 선택하는 것도 가능하다.
또한, 트랙 데이터로서 오디오 데이터를 포함하는 데이터의 예를 들었으나, 본 발명은 또한 동화상 데이터, 정지 화상 데이터, 서류 데이터, 프로그램 데이터 및 다른 형태들의 데이터를 포함하는 트랙 데이터가 플래시 메모리(34)에 저장되어 있는 경우에 적용될 수도 있다.
상기한 설명한 예에서와 같이, 본 발명의 데이터 처리 장치, 데이터 처리 시스템 및 그 방법에 따르면, 제 1 키 데이터가 제 3 키 데이터를 사용하고 제 3 키 데이터를 기억 장치에 저장하여 트랙 데이터를 암호화한 후 변경되는 경우에도, 제 3 키 데이터는 변경되지 않으므로, 트랙 데이터를 복호화 및 재암호화할 필요가 없게 된다. 이 때문에, 제 1 키 데이터가 변경될 때 필요한 처리량이 크게 감소된다.
따라서, 상기한 설명으로부터 명백하게 만들어지는 것 중에서, 상기한 목적들은 효과적으로 얻어지며, 어떤 변경이라도 본 발명의 사상 및 범위를 이탈하지 않고 상기 방법 및 구성(들)에 대해 행해질 수 있기 때문에, 상기 상세한 설명에 포함되고 첨부하는 도면들에 도시된 모든 사항은 예시적인 것이며 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아님을 의미한다.
또한, 다음의 청구항들은 본 명세서에 기술된 본 발명의 일반적이고 특별한 모든 특징들 및 본원에 속할 수도 있는 본 발명의 범위의 모든 설명들을 언어로서 포함하고자 하는 것으로 이해해야 한다.
본 발명은 미리 암호화된 트랙 데이터를 편집할 때 요구되는 처리 시간을 단축할 수 있는 데이터 처리 방법 및 장치를 제공한다.
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Claims (16)

  1. 데이터 처리 장치로부터 기억 장치로 전달하기 위해 디지털 데이터를 암호화/복호화하는 데이터 처리 방법에 있어서,
    세션 키(session key)에 의해 상기 데이터 처리 장치에서 발생된 컨텐트 키를 세션 암호화하는 단계;
    상기 데이터 처리 장치로부터 상기 기억 장치로 상기 세션 암호화된 컨텐트를 전송하는 단계;
    상기 세션 암호화된 컨텐트 키를 상기 세션 키에 의해 상기 기억 장치내의 상기 컨텐트 키로 다시 세션 복호화하는 단계;
    기억용 키에 의해 상기 기억 장치내의 저장 암호화된 컨텐트 키로 상기 컨텐트 키를 저장 암호화하는 단계;
    상기 저장 암호화된 컨텐트 키를 상기 기억 장치로부터 상기 데이터 처리 장치로 전송하는 단계;
    상기 기억 장치로부터의 상기 저장 암호화된 컨텐트 키에 기초하여 상기 데이터 처리 장치 내의 상기 디지털 데이터를 데이터 암호화하는 단계;
    상기 저장 암호화된 컨텐트 키와 함께 상기 암호화된 디지털 데이터를 상기 데이터 처리 장치로부터 상기 기억 장치로 전송하는 단계; 및
    상기 암호화된 디지털 데이터와 상기 저장 암호화된 컨텐트 키를 상기 기억 장치에 저장하는 단계를 포함하는, 데이터 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 트랙은 하나 이상의 관련 모듈들로 구성되고; 각각의 상기 데이터 트랙은 대응하는 컨텐트 키를 가지고 각각의 상기 관련 모듈은 대응하는 파트 키(part key)를 가지는, 데이터 처리 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 데이터 암호화 단계는,
    상기 대응하는 파트 키와 상기 대응하는 컨텐트 키에 기초하여 각각의 상기 데이터 트랙의 각각의 상기 관련 모듈에 대응하는 임시 키를 계산하는 계산 단계로서, 상기 대응하는 파트 키는 상기 대응하는 컨텐트 키가 변경될 때 상기 임시 키가 동일하게 유지되도록 설계되는, 상기 계산 단계, 및
    상기 대응하는 임시 키에 기초하여 상기 데이터 처리 장치의 각각의 상기 관련 모듈을 암호화하는 단계를 더 포함하는, 데이터 처리 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 관련 모듈들은 하나 이상의 서브-모듈들을 포함하고 상기 데이터 암호화 단계는,
    블록 시드(block seed)를 각각의 상기 서브-모듈에 할당하는 단계;
    상기 임시 키와 상기 블록 시드에 기초하여 각각의 서브-모듈에 대해 대응하는 블록 키를 계산하는 단계; 및
    상기 대응하는 블록 키를 사용하여 상기 데이터 트랙의 상기 관련 모듈의 각각의 상기 서브-모듈을 데이터 암호화하는 단계를 더 포함하는, 데이터 처리 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 대응하는 블록 키는 상기 임시 키와 상기 블록 시드를 인수들로서 갖는 일방향 해시 함수(one-way Hash function)를 사용하여 계산되는, 데이터 처리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 데이터 처리 방법으로 진행하기 전에 정당한 파트들로서 상기 데이터 처리 장치 및 상기 기억 장치를 상호 식별하는 단계를 더 포함하는, 데이터 처리 방법.
  7. 기억 장치로부터 데이터 처리 장치로 전달하기 위한 디지털 데이터를 암호화/복호화하는 데이터 처리 방법에 있어서,
    저장 암호화된 컨텐트 키와 함께 암호화된 디지털 데이터를 상기 기억 장치로부터 상기 데이터 처리 장치로 전송하는 단계;
    세션 키를 사용하여 상기 데이터 처리 장치내의 상기 암호화된 디지털 데이터로부터 상기 저장 암호화된 컨텐트 키를 추출하는 단계;
    상기 저장 암호화된 컨텐트 키를 상기 데이터 처리 장치로부터 상기 기억 장치로 전송하는 단계;
    상기 저장 암호화된 컨텐트 키를 기억용 키를 사용하여 상기 기억 장치내의 컨텐트 키로 저장 복호화하는 단계;
    상기 컨텐트 키를 상기 세션 키에 의해 상기 기억 장치에서 세션 암호화된 컨텐트 키로 세션 암호화하는 단계;
    상기 세션 암호화된 컨텐트 키를 상기 기억 장치로부터 상기 데이터 처리 장치로 전송하는 단계;
    상기 세션 암호화된 컨텐트 키를 상기 세션 키에 의해 상기 데이터 처리 장치내의 상기 컨텐트 키로 다시 세션 복호화하는 단계;
    상기 컨텐트 키에 의해 상기 데이터 처리 장치내의 상기 암호화된 디지털 데이터를 데이터 복호화하는 단계; 및
    상기 복호화된 디지털 데이터를 스피커로 확대하여 출력하는 단계를 포함하는, 데이터 처리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 데이터 트랙은 하나 이상의 관련 모듈들로 구성되고; 각각의 상기 데이터 트랙은 대응하는 컨텐트 키를 가지며 각각의 상기 관련 모듈은 대응하는 파트 키를 가지는, 데이터 처리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 데이터 복호화 단계는,
    상기 대응하는 파트 키와 상기 대응하는 컨텐트 키에 기초하여 각각의 상기 데이터 트랙의 각각의 상기 관련 모듈에 대응하는 임시 키를 계산하는 단계로서, 상기 대응하는 파트 키는 상기 대응하는 컨텐트 키가 변경될 때 상기 임시 키가 동일하게 유지되도록 설계되는, 상기 임시 키를 계산하는 단계; 및
    상기 대응하는 임시 키에 기초하여 상기 데이터 처리 장치내의 각각의 상기 관련 모듈을 복호화하는 단계를 더 포함하는, 데이터 처리 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 관련 모듈들은 블록 시드가 각각 할당된 하나 이상의 서브-모듈들을 포함하고, 상기 데이터 복호화 단계는,
    상기 임시 키와 상기 블록 시드에 기초하여 각 서브-모듈에 대해 대응하는 블록 키를 계산하는 단계; 및
    상기 대응하는 블록 키를 사용하여 상기 데이터 트랙의 상기 관련 모듈의 각각의 서브-모듈을 데이터 복호화하는 단계를 더 포함하는, 데이터 처리 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 대응하는 블록 키는 상기 임시 키와 상기 블록 시드를 인수들로서 가지는 일방향 해시 함수를 사용하여 계산되는, 데이터 처리 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 데이터 처리 방법으로 진행하기 전에 정당한 파트들로서 상기 데이터 처리 장치 및 상기 기억 장치를 상호 식별하는 단계를 더 포함하는, 데이터 처리 방법.
  13. 데이터 처리 장치 및 기억 장치 사이에서 디지털 데이터를 입력 및 출력하기 위한 데이터 처리 방법에 있어서,
    세션 키에 의해 컨텐트 키를 암호화하는 단계;
    상기 세션 키에 의해 암호화된 상기 컨텐트 키를 상기 데이터 처리 장치로부터 상기 기억 장치로 전송하는 단계;
    상기 세션 키에 의해 상기 데이터 처리 장치로부터의 상기 컨텐트 키를 복호화하는 단계;
    상기 기억 장치의 기억용 키에 의해 상기 복호화된 컨텐트 키를 암호화하는 단계;
    상기 기억용 키에 의해 암호화된 상기 컨텐트 키를 상기 기억 장치로부터 상기 데이터 처리 장치로 전송하는 단계;
    상기 기억 장치로부터의 상기 컨텐트 키에 기초하여 상기 디지털 데이터를 암호화하는 단계;
    상기 기억용 키에 의해 암호화된 상기 컨텐트 키와 함께 상기 암호화된 디지털 데이터를 상기 데이터 처리 장치로부터 상기 기억 장치로 전송하는 단계; 및
    상기 데이터 처리 장치로부터의 상기 암호화된 디지털 데이터와 상기 컨텐트 키를 저장하는 단계를 포함하는, 데이터 처리 방법.
  14. 디지털 데이터를 암호화하는 데이터 처리 장치에 있어서,
    세션 키에 의해 컨텐트 키를 암호화하는 암호화 수단;
    상기 세션 키에 의해 암호화된 상기 컨텐트 키를 기억 장치로 출력하고 상기 기억 장치의 기억용 키에 의해 암호화된 상기 컨텐트 키를 입력하는 인터페이스 수단을 포함하고;
    상기 암호화 수단은 상기 기억용 키에 의해 암호화된 상기 컨텐트 키에 기초하여 상기 디지털 데이터를 암호화하고;
    상기 인터페이스 수단은 상기 기억용 키에 의해 암호화된 컨텐트 키와 함께 상기 암호화된 디지털 데이터를 상기 기억 장치로 출력하는, 데이터 처리 장치.
  15. 암호화된 디지털 데이터를 저장하는 데이터 기억 장치에 있어서,
    세션 키에 의해 컨텐트 키를 복호화하는 복호화 수단;
    기억용 키에 의해 상기 복호화된 컨텐트 키를 암호화하는 암호화 수단;
    데이터 처리 장치로부터 상기 세션 키에 의해 암호화된 상기 컨텐트 키를 입력하고, 상기 기억용 키에 의해 암호화된 상기 컨텐트 키를 출력하고, 상기 데이터 처리 장치로부터 상기 기억용 키로 암호화된 상기 컨텐트 키와 함께 상기 암호화된 디지털 데이터를 입력하는 인터페이스 수단; 및
    상기 데이터 처리 장치로부터 입력된 상기 암호화된 디지털 데이터 및 상기 컨텐트 키를 저장하는 메모리 수단을 포함하는, 데이터 기억 장치.
  16. 데이터 처리 장치 및 기억 장치 사이에서 디지털 데이터를 입력 및 출력하기 위한 데이터 처리 시스템에 있어서,
    상기 데이터 처리 장치는,
    세션 키에 의해 컨텐트 키를 암호화하는 제 1 암호화 수단,
    상기 세션 키에 의해 암호화된 상기 컨텐트 키를 기억 장치로 출력하고 상기 기억 장치의 기억용 키에 의해 암호화된 상기 컨텐트 키를 입력하는 제 1 인터페이스 수단을 포함하고,
    상기 제 1 암호화 수단은 상기 기억용 키에 의해 암호화된 상기 컨텐트 키에 기초하여 상기 디지털 데이터를 암호화하고,
    상기 인터페이스 수단은 상기 기억용 키에 의해 암호화된 상기 컨텐트 키와 함께 상기 암호화된 디지털 데이터를 상기 기억 장치로 출력하고,
    상기 기억 장치는,
    상기 세션 키에 의해 상기 데이터 처리 장치로부터의 컨텐트 키를 복호화하는 복호화 수단,
    상기 기억용 키에 의해 상기 복호화된 컨텐트 키를 암호화하는 제 2 암호화 수단,
    데이터 처리 장치로부터 상기 세션 키에 의해 암호화된 상기 컨텐트 키를 입력하고, 상기 기억용 키에 의해 암호화된 상기 컨텐트 키를 출력하고, 상기 데이터 처리 장치로부터 상기 기억용 키로 암호화된 상기 컨텐트 키와 함께 상기 암호화된 디지털 데이터를 입력하는 제 2 인터페이스 수단, 및
    상기 데이터 처리 장치로부터 입력된 상기 암호화된 디지털 데이터와 상기 컨텐트 키를 저장하는 메모리 수단을 포함하는, 데이터 처리 시스템.
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