RU2496140C2

RU2496140C2 - Способы и устройства передачи зашифрованного мультимедийного контента в пакетном режиме, носитель записи для осуществления таких способов

Info

Publication number: RU2496140C2
Application number: RU2010154166/08A
Authority: RU
Inventors: Антони ШЕВАЛЬЕ; Пьер РОК
Original assignee: Виаксесс
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2009-05-04
Publication date: 2013-10-20
Also published as: FR2932042B1; WO2009144111A1; FR2932042A1; TWI388214B; PL2297950T3; IL209263A0; RU2010154166A; IL209263A; EP2297950A1; ES2558959T3; EP2297950B1; TW200950520A

Abstract

Настоящее изобретение относится к способу передачи зашифрованного мультимедийного контента в пакетном режиме, согласно которому замена (ПО; 140) текущего ключа TEK_j шифрования другим текущим ключом TEK_j+1 для шифрования сегмента Pj мультимедийного контента задерживается до некоторого наступления t_di+T_STKM либо переносится вперед к моменту t_di или к моменту ранее момента t_di, в ответ на обмен (82) синхросигналом между генератором пакетов и синхронизатором, способным заменить текущий ключ в конце каждого криптопериода, причем указанная продолжительность T_STKM не меньше промежутка времени, необходимого приемнику для дешифровки криптограммы текущего ключа, содержащейся в пакете S_j, и строго меньше выбранной продолжительности Т.5 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Изобретение относится к способам и устройствам для передачи зашифрованного мультимедийного контента в пакетном режиме, а также к носителю записи информации для реализации этих способов.

Заявителю известны способы передачи зашифрованного мультимедийного контента в пакетном режиме, такой способ содержит:

a) выбор произвольного интервала времени продолжительностью Т для последовательных криптопериодов,

b) замену посредством синхронизатора текущего шифровального ключа TEK_j новым текущим ключом TEK_j+1 в конце каждого криптопериода,

c) шифрование P_i последовательных сегментов мультимедийного контента с использованием текущего шифровального ключа, причем каждый сегмент P_i начинается в соответствующий момент времени t_di,

d) построение посредством генератора пакета S_i, длительность приема которого меньше продолжительности воспроизведения сегмента Р_i, так что пакет S_i содержит зашифрованный сегмент Р_i и криптограмму каждого текущего ключа, использованного для шифрования сегмента Р_i.

Пакеты наиболее широко известны под английским наименованием "burst" (пакет, пачка).

Мультимедийный контент представляет собой контент, содержащий аудио и/или видео материал. Например, мультимедийный контент может быть кинофильмом, аудиовизуальной программой, сигналом телевизионного канала, музыкой и т.п. Мультимедийный контент иногда именуют также «службой» ("service"). Мультимедийный контент рассчитан на воспроизведение приемником в таком виде и тогда, как он будет принят.

Продолжительностью воспроизведения сегмента контента называется промежуток времени, необходимый для воспроизведения этого сегмента с нормальной скоростью в приемнике.

Здесь термины «шифровать» ("encipher") и «скремблировать» ("scramble") считаются взаимозаменяемыми.

Передача зашифрованного мультимедийного контента в виде пакетов описана, например, в стандарте DVB-H (Цифровое видеовещание для мобильных устройств) или в аналогичных стандартах. Читатель может обратиться к этому стандарту, чтобы получить более подробную информацию о построении и передаче пакетов.

Технология передачи зашифрованного мультимедийного контента в пакетном режиме была разработана, чтобы позволить мобильному приемнику экономить энергию во время приема таких мультимедийных контентов. Таким мобильным приемником может быть, например, мобильный телефон, персональный цифровой помощник, портативный телевизор, портативный медиа-плеер (РМР) или опять-таки портативный компьютер.

При использовании таких способов передачи мультимедийный контент разбивают для получения последовательности последовательных сегментов P_i (где индекс i указывает порядковый номер сегмента в последовательности), следующих непосредственно один за другим. Каждый сегмент соответствует некоторой доле мультимедийного контента, включенной в один пакет и передаваемой в этом пакете. Пакет содержит один и только один сегмент Р_i. Пакет, содержащий сегмент P_i, обозначен как S_i.

Каждый сегмент сжимают и шифруют перед тем, как передать в составе пакета. Такое сжатие сегмента дает пакет, продолжительность приема которого меньше продолжительности воспроизведения сегмента P_i.

На практике одновременно передают несколько мультимедийных контентов. С этой целью пакеты, соответствующие разным мультимедийным контентам, мультиплексируют (уплотняют) по времени. Например, пакетам конкретного мультимедийного контента назначают временные интервалы (слоты), следующие один за другим через регулярные промежутки времени (интервала). Эти слоты, назначенные конкретному мультимедийному контенту, образуют канал.

Приемник пакетов обрабатывает только один канал за раз. Таким образом, между двумя последовательными пакетами этого канала приемник может оставаться неактивен, экономя тем самым энергию.

Управление ключами шифрования для защиты передачи рассматриваемого мультимедийного контента осуществляется посредством «системы управления ключами», являющейся частью применяемой системы защиты контента. Например, здесь дано описание со ссылками на систему управления ключами в составе системы OMA-BCAST Smartcard Profile (Открытый мобильный альянс - комплект Smartcard Profile для приема услуг вещания). Таким образом, в настоящем описании применена терминология, определяемая в этом стандарте.

В системе, соответствующей стандарту OMA-BCAST Smartcard Profile, используют ключ TEK_j (ключ шифрования трафика) для шифрования сегментов, передаваемых в данный момент из состава мультимедийного контента. Ключ TEK_j изменяется через регулярные интервалы. Эти интервалы известны под названием криптопериоды. Например, криптопериод продолжается меньше одной минуты. Обычно криптопериод продолжается от пяти до десяти секунд. Здесь каждый криптопериод обозначен T_j, где j - порядковый номер криптопериода. Во время криптопериода T_j для шифрования мультимедийного контента используется только ключ TEK_j. Затем, на протяжении следующего непосредственно за ним криптопериода T_j+1 для шифрования мультимедийного контента используется только ключ TEK_j+1 и т.д. и т.п.

В каждый пакет включено по меньшей мере одно сообщение STKM_j (Сообщение о кратковременном ключе), что позволяет дешифровать сегмент P_i, содержащийся в этом пакете. Каждое сообщение STKMj содержит криптограмму с ключом TEK_j. Согласно стандарту OMA-BCAST Smartcard Profile сообщение STKM может содержать только одну криптограмму с ключом ТЕК. Сообщение STKM часто содержит также условия доступа к мультимедийному контенту, которые следует сравнивать с правами доступа, предварительно записанными в памяти приемника, чтобы разрешить или, напротив, запретить дешифровку мультимедийного контента.

При приеме пакета мобильный приемник должен дешифровать криптограмму ключа TEK_j, содержащуюся в сообщении STKM_j, прежде чем этот приемник сможет дешифровать сегмент P_i, содержащийся в этом пакете. Дешифровка криптограммы ключа TEK_j занимает некоторое время, обозначаемое T_STKM. Таким образом, когда пользователь изменяет принимаемый канал, т.е. когда он переключает канал или пытается включить свой приемник, дешифровка сегмента P_i, инкапсулированного в первый принятый пакет S_i, может начаться самое раннее через промежуток времени T_STKM после начала приема этого пакета.

Более того, при изменении канала может возникнуть и другая проблема. Для пояснения этого обратимся к фиг.1 и 2. Фиг.1 представляет последовательность последовательных сегментов P_i мультимедийного контента, воспроизводимых с нормальной скоростью. Каждый сегмент P_i начинается в момент t_di. Этот момент t_dj отмечен на временной оси 2.

Вторая временная ось 4 представляет криптопериоды на той же шкале. Здесь показаны два криптопериода T_j и T_j+1. Во время криптопериода T_j сегменты зашифрованы посредством ключа TEK_j. Этот криптопериод T_j завершается в момент, когда начинается следующий криптопериод T_j+1, т.е. в момент t_ej+1. Во время криптопериода T_j+1 сегменты мультимедийного контента зашифрованы посредством ключа TEK_j+1.

В частном случае, показанном на фиг.1, изменение криптопериода происходит между моментами t_di и t_di+T_STKM. Поэтому начало сегмента P_i сначала зашифровано с использованием ключа TEK_j вплоть до момента t_ej+1. Затем окончание рассматриваемого сегмента зашифровано с применением ключа TEK_j+1. Пакет S_i, содержащий сегмент P_i, должен поэтому содержать два ключа TEK_j и TEK_j+1, чтобы можно было дешифровать сегмент P_i. Для этого в соответствии со стандартом OMA-BCAST Smartcard Profile такой пакет S_j содержит два сообщения STKM_j и STKM_j+1 соответственно, содержащие криптограммы с ключами TEK_j и TEK_j+1.

Предположим теперь, что пользователь только что сменил каналы и переключился в канал, соответствующий пакету S_j, так что приемник еще не имеет какой-либо информации об этом канале. В этих условиях приемник ожидает приема первого полного пакета в этом канале. Предположим также, что этим первым пакетом является пакет S_j, содержащий сегмент P_i. Пакет S_j принимается в момент времени t_si, показанный на временной оси 6 на фиг.2.

После приема пакета S_j приемник дешифрует криптограмму ключа TEK_j, что занимает период времени T_STKM. Вследствие этого, до момента времени t_si+T_STKM приемник не может воспроизводить принятый мультимедийный контент в незашифрованном виде. Это соответствует периоду времени 8 на фиг.2. Например, в течение периода 8 приемник показывает только черный экран или не воспроизводит звук.

Термин воспроизводить в «незашифрованном виде» означает воспроизведение мультимедийного контента после его дешифровки. Таким образом, мультимедийный контент в незашифрованном виде соответствует изображениям или звукам, непосредственно воспринимаемым пользователем приемника и понятным ему.

Начиная с момента t_Si+T_STKM, приемник начинает отображать начало сегмента P_i в ясном виде.

С момента t_Si+T_STKM до момента t_Si+T_STKM+t_ej+1-t_di происходит отображение начала сегмента P_i в незашифрованном виде. Этот период обозначен поз.10 на фиг.2.

Кроме того, параллельно и начиная с момента t_Si+T_STKM, приемник дешифрует криптограмму ключа TEK_j+1. Следовательно, отображение в незашифрованном виде конца сегмента P_i может начаться самое раннее только с момента t_Si+2T_STKM.

Итак, в данном случае момент времени t_Si+Т_SТКМ+t_ej+1-t_di наступает раньше момента t_Si+2T_STKM. Поэтому ключ TEK_j+1 еще недоступен в конце отображения начала сегмента P_i. Таким образом, приемник снова показывает черный экран до момента t_Si+2T_STKM. Этот второй период отображения черного экрана на фиг.2 обозначен поз.12.

Начиная с момент t_Si+2T_STKM, приемник отображает окончание сегмента P_i (период 14) в незашифрованном виде.

Отображение черного экрана во время периода 12 после периода отображения мультимедийного контента в незашифрованном виде неприятно пользователю.

Естественно, одно из решений для недопущения этого явления должно заключаться в том, чтобы подождать наступления момент t_Si+2T_STKM, прежде чем начать отображение сегмента P_i в незашифрованном виде. Однако это решение неприемлемо увеличивает промежуток времени, необходимый для начала отображения мультимедийного контента в незашифрованном виде после смены каналов.

Для преодоления этого недостатка настоящее изобретение предлагает способ передачи мультимедийного контента в пакетном режиме таким образом, чтобы исключить появление черного экрана во время периода 12.

Поэтому целью настоящего изобретения является создание способа передачи зашифрованного мультимедийного контента в пакетном режиме, в котором замена текущего ключа TEK_j текущим ключом TEK_j+1 для шифрования сегмента P_i задерживается до момента времени t_di+T_STKM либо переносится вперед к моменту t_di или ранее этого момента t_di в ответ на синхросигнал, которым обмениваются генератор и синхронизатор, причем продолжительность промежутка времени T_STKM больше или равна промежутку времени, необходимому приемнику для дешифровки криптограммы текущего ключа, содержащейся в пакете S_i, но строго меньше выбранной продолжительности Т.

Согласно указанному выше способу замена ключа TEK_j ключом TEK_j+1 задерживается или переносится вперед таким образом, чтобы не допустить попадание конца криптопериода в промежуток между моментами t_di и t_di+T_STKM. Другими словами, продолжительность Т криптопериода T_i увеличивают или уменьшают динамически во время шифрования мультимедийного контента таким образом, чтобы момент t_ej+1 не попадал в интервал ]t_di; t_di+T_STKM[сегмента P_i. Это означает, что ситуация, описанная со ссылками на фиг.1 и 2, более произойти не может, что предотвращает появление черного экрана в промежуток времени 12. Кроме того, такой способ можно использовать для разрешения проблем, когда продолжительность уже выбрана. В частности, нет необходимости выбирать продолжительность Т в виде целого кратного минимальной длительности Т_А воспроизведения рассматриваемых сегментов.

Варианты такого способа могут обладать одной или несколькими из следующих характеристик.

- Способ содержит:

- перед шифрованием нового сегмента P_i сравнение текущего момента t_C, установленного на основе синхросигнала, с теоретическим моментом tt_ej+1 окончания текущего криптопериода, вычисляемым на основе момента t_ej и выбранной продолжительности Т, причем момент t_ej является моментом начала текущего криптопериода, и - если момент t_C наступает раньше момента tt_ej+1, шифрование всего сегмента P_i с использованием текущего ключа TEK_j, даже если окончание криптопериода T_j наступает во время сегмента P_i, и

- если момент t_C наступает позже момента tt_ej+1, шифрование всего сегмента P_i целиком с использованием нового текущего ключа TEK_j+1.

- Способ содержит:

- перед шифрованием нового сегмента P_i, во время которого наступает момент tt_ej+1 окончания текущего криптопериода, вычисляемый на основе момента t_ej начала текущего криптопериода и выбранной продолжительности Т, сравнение момента tt_ej+i с интервалом ]t_di; t_di+T_STKM[, устанавливаемым по синхросигналу, и

- только если момент tt_ej+1попадает в интервал ]t_di; t_di+T_STKM[, замену (140, 142) текущего ключа TEK_j текущим ключом TEK_j+1 для шифрования сегмента P_i задерживают до момента времени после момента t_di+T_STKM или сдвигают вперед к моменту t_di или к моменту времени ранее момента t_di.

Кроме того, эти варианты имеют следующие преимущества:

- сравнение моментов t_C и tt_ej+1 облегчает реализацию такого способа, поскольку нет более необходимости оценивать момент t_di+1 начала сегмента P_i+1;

- активизация замены ключа TEK_j ключом TEK_j+1 только если момент tt_ej+1 оказывается вне интервала ]t_di+1; t_di+1+T_STKM[, разрешает проблему и при этом позволяет заменять в то же время ключи во время сегмента.

сравнение моментов t_C и tt_ej+1 облегчает реализацию такого способа, поскольку нет более необходимости оценивать момент t_di+1 начала сегмента P_i+1;

активизация замены ключа TEK_j ключом TEK_j+i только если момент tt_ej+1 оказывается вне интервала ]t_di+1; t_di+1+T_STKM[, разрешает указанную проблему и в то же время делает возможной смену ключей во время сегмента.

Целью настоящего изобретения является также создание другого способа передачи зашифрованного мультимедийного контента в пакетном режиме, этот способ содержит:

a) выбор продолжительности Т для последовательных криптопериодов,

b) немедленная замена текущего шифровального ключа TEK_j новым шифровальным ключом TEK_j+1 в конце каждого криптоперитода,

c) шифрование последовательных сегментов P_i мультимедийного контента посредством текущего шифровального ключа, при этом каждый сегмент P_i начинается в соответствующий момент времени t_di и имеет постоянную минимальную продолжительность Т_в воспроизведения,

d) построение пакета S_i, продолжительность приема которого меньше продолжительности воспроизведения сегмента P_i, при этом пакет S_i содержит зашифрованный сегмент P_i и криптограмму для каждого текущего ключа, использованного для шифрования сегмента P_i, причем продолжительность воспроизведения каждого сегмента не меньше минимальной продолжительности Т_в, общей для всех сегментов.

Кроме того, согласно рассматриваемому способу продолжительность Т выбирают так, чтобы соблюдались следующие условия:

Т/Т_в=r/q, где r и q - ненулевые натуральные числа, являющиеся при этом взаимно простыми числами, и

1/q≥T_STKM/T_B, где продолжительность T_STKM больше или равна промежутку времени, необходимому для того, чтобы приемник дешифровал криптограмму текущего ключа, содержащуюся в пакете S_i, и при этом строго меньше выбранной продолжительности Т.

Согласно описанному выше способу первоначально выбираемая продолжительность Т не является какой-то неопределенной величиной. Напротив, в качестве этой продолжительности Т выбирают рациональное число r/q, удовлетворяющее двум приведенным выше условиям. Если величина Т удовлетворяет этим двум условиям, это гарантирует, что момент t_ej+1 никогда не попадет во временной интервал]t_di; t_di+T_STKM[. Следовательно, при использовании описанного выше способа продолжительность Т является константой, и при этом нет необходимости динамически увеличивать или уменьшать эту продолжительность, чтобы предотвратить попадание момента t_ej+1 на временной интервал]t_di; t_di+T_STKM[. Однако свобода выбора продолжительности Т ограничена.

Варианты способа могут иметь следующий признак:

продолжительность воспроизведения каждого сегмента P_i равна продолжительности Т_в.

Эти варианты способствуют реализации способа.

Целью настоящего изобретения является также создание носителя для записи информации, содержащего команды для осуществления обработки в соответствии с одним из указанных выше способов, когда эти команды выполняет электронный компьютер.

Целью настоящего изобретения является также создание устройства для передачи зашифрованного мультимедийного контента в пакетном режиме, при этом устройство содержит:

a) память, в которой записана продолжительность Т для последовательных криптопериодов,

b) синхронизатор, способный заменить текущий шифровальный ключ TEK_j новым текущим ключом TEK_j+1 в конце каждого криптопериода,

c) скремблер, способный шифровать последовательные сегменты P_i мультимедийного контента с использованием текущего шифровального ключа, причем каждый сегмент Р_i начинается в соответствующий момент времени t_di,

d) генератор пакета S_i, продолжительность приема которого меньше продолжительности воспроизведения указанного сегмента P_i, при этом пакет S_i содержит зашифрованный сегмент P_i и криптограмму каждого текущего ключа, использованного для шифрования сегмента P_i.

Кроме того, генератор и синхронизатор способны обмениваться синхросигналом с целью задержать замену текущего ключа TEK_j новым текущим ключом TEK_j+1 до момента времени после момента t_di+T_STKM, либо сместить эту замену вперед до момента t_di или раньше этого момента t_di.

Наконец, целью настоящего изобретения является также создание другого устройства для передачи зашифрованного мультимедийного контента в пакетном режиме, такое устройство содержит:

b) синхронизатор, способный немедленно заменять текущий шифровальный ключ TEK_j новым текущим ключом TEK_j+1 в конце каждого криптопериода,

c) скремблер, способный шифровать последовательные сегменты P_i мультимедийного контента с использованием текущего шифровального ключа, причем каждый сегмент P_i начинается в соответствующий момент времени t_di и имеет продолжительность воспроизведения не меньше минимальной продолжительности Т_в, общей для всех сегментов,

d) генератор пакета S_i, продолжительность приема которого меньше продолжительности воспроизведения указанного сегмента P_i, при этом пакет S_i содержит зашифрованный сегмент Р_i и криптограмму каждого текущего ключа, использованного для шифрования этого сегмента P_i.

Кроме того, в этом передающем устройстве выбранная продолжительность Т, записанная в память, удовлетворяет следующим условиям:

T/T_B=r/q, где r и q - ненулевые натуральные числа, являющиеся при этом взаимно простыми числами, и

l/q≥T_STKM/T_B

Варианты этого передающего устройства могут иметь следующий признак:

передающее устройство способно ограничить выбор продолжительности Т величиной Т, удовлетворяющей обоим условиям.

Настоящее изобретение будет понятно более ясно из следующего описания, данного только посредством неисчерпывающего примера и со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 представляет схему, иллюстрирующую посредством временных диаграмм конкретный вариант синхронизации между сегментами P_i и сменой криптопериодов,

фиг.2 представляет временную диаграмму, схематично иллюстрирующую проблемы известных способов,

фиг.3 представляет схематичную иллюстрацию структуры системы передачи зашифрованных мультимедийных контентов с использованием устройства для передачи в пакетном режиме,

фиг.4 представляет логическую схему способа передачи мультимедийного контента в пакетном режиме посредством передающего устройства, показанного на фиг.3,

фиг.5 представляет временную диаграмму, иллюстрирующую синхронизацию сегментов P_i со сменами криптопериодов, реализованную посредством способа, показанного на фиг.4,

фиг.6 и 7 представляют логические схемы других вариантов способов передачи зашифрованного мультимедийного контента в пакетном режиме.

На этих чертежах одинаковые позиции используются для обозначения одних и тех же элементов.

В приведенном ниже описании характеристики и функции, хорошо известные специалистам в данной области, подробно не рассматриваются.

Фиг.3 представляет систему 20 передачи мультимедийных контентов в пакетном режиме. Эта система 20 содержит передатчик 22 для передачи мультимедийного контента в пакетном режиме мобильным приемникам. Для упрощения иллюстрации показаны только три мобильных приемника 24-26. Эти мобильные приемники 24-26 связаны с передатчиком 22 посредством сети 28 передачи информации. Приемники 24-26 связаны с сетью 28 соответственно посредством линий радиосвязи 30-32, что позволяет приемникам перемещаться.

Каждый приемник 24-26 оснащен экраном 34 и по меньшей мере одним громкоговорителем 36, так что он может отображать принимаемый мультимедийный контент в воспринимаемом пользователем и понятном ему виде. Эти приемники 24-26 могут быть, например, мобильными телефонами.

Сеть 28 может быть, например, сетью мобильной телефонной связи.

Передатчик 22 содержит порт 40, через который он получает мультимедийный контент в незашифрованном виде для передачи в зашифрованной форме. Этот порт 40 соединен с входом модуля 42 сжатия мультимедийного контента. Один выход модуля 42 соединен с входом скремблера 44, способного шифровать сжатый мультимедийный контент. Для этого скремблер 44 использует текущий ключ TEK_j, содержащийся в памяти 46. Выход скремблера 44 соединен с входом генератора 48 пакетов. Этот генератор 48 пакетов имеет также буферную память 49, в которой записывают сегмент P_i зашифрованного мультимедийного контента, равно как и другие элементы информации для передачи в виде одного пакета. Указанные другие элементы информации, включенные в пакет, содержат, в частности, по меньшей мере одно сообщение STKM_j и, возможно, другие элементы информации, такие как идентификаторы пакета, каналов и т.п. Один выход генератора 48 соединен с входом передающего модуля 50, способного в режиме широкого вещания передавать пакеты, формируемые генератором 48, в сеть 28.

Передатчик 22 содержит также генератор 52 ключей, способный генерировать новый ключ TEK_j для каждого нового криптопериода. Один выход генератора 52 соединен с одним из входов синхронизатора 54 и с одним из входов формирователя 56 сообщений STKM_j. Формирователь 56 способен формировать сообщение STKM_j, содержащее криптограмму ключа TEK_j. Один выход формирователя 56 соединен с одним из входов синхронизатора 54.

Синхронизатор 54 способен заменить ключ TEK_j, записанный в данный момент в регистре памяти 46, новым ключом TEK_j+1 в подходящий момент времени.

Синхронизатор 54 может также передать генератору 48 сообщение STKM_j, соответствующее ключу TEK_j, используемому в данный момент скремблером 44, для шифрования текущего сегмента мультимедийного контента.

В этом варианте генератор 48 также может передавать синхросигнал синхронизатору 54. Этот синхросигнал, например, сообщает синхронизатору об окончании процесса подготовки пакета и начале подготовки следующего пакета.

Например, передатчик 22 построен из одного или нескольких электронных компьютеров, способных выполнять команды, записанные на носителе записи информации. Например, синхронизатор 54 и генератор 48 выполнены на основе соответствующих электронных компьютеров, способных работать параллельно. Для этого передатчик 22 соединен здесь с памятью 60, содержащей команды и информацию, необходимые для реализации по меньшей одного из способов передачи, описанных со ссылками на фиг.4, 7 и 8.

Работа передатчика 22 будет теперь описана более подробно с использованием способа, показанного на фиг.4, и временной диаграммы, изображенной на фиг.5.

Сначала, перед любой передачей на этапе 80 мультимедийного контента выбирают продолжительность Т криптопериодов и затем, например, записывают ее в память 60. В этом первом варианте выбранная продолжительность Т может иметь любую не определенную специально величину. Другими словами, здесь нет ограничений на выбор продолжительности Т за исключением того, что она должна быть больше, чем T_STKM.

Затем, во время передачи зашифрованного мультимедийного контента на этапе 82 генератор 48 передает синхросигнал синхронизатору 54 для сообщения ему, что он должен начать подготовку нового пакета. Например, генератор 48 передает такие сигналы, когда он закончил генерацию предшествующего пакета и перед генерацией следующего пакета.

Далее, на этапе 86 идет подготовка следующего пакета для передачи в режиме вещания. На этапе 86, например, модуль 42 сжимает текущий сегмент P_i мультимедийного контента, и затем скремблер 44 шифрует этот сжатый сегмент, используя для этого ключ, записанный в данный момент в памяти 46. Зашифрованный сегмент записывают в буферной памяти 49.

Затем, на этапе 90, когда количество элементов информации, записанных в памяти 49, становится выше предварительно заданного порога, генератор 48 начинает построение пакета S_i, содержащего сегмент P_i. В частности, на этапе 90 генератор 48 собирает в одном и том же пакете следующее:

сжатый и зашифрованный сегмент P_i,

идентификатор пакета,

сообщение STKM_j, если сегмент P_i был зашифрован с использованием только одного ключа ТЕК_j или два сообщений STKM_j и STKM_j+1, если сегмент P_i был последовательно зашифрован с применением ключа TEK_j и ключа TEK_j+1.

По завершении подготовки пакета S_i его передают на вход передающего модуля 50, который на этапе 92 передает этот пакет в режиме широкого вещания всем приемникам, связанным с передатчиком 22 посредством сети 28.

Далее этапы с 82 по 92 повторяют циклически для каждого сегмента P_i мультимедийного контента, который нужно передать.

Параллельно с этапами 82-92 синхронизатор 54 управляет сменой криптопериода. Например, в начале каждого криптопериода T_j, на этапе 100, синхронизатор 54 записывает момент t_ej начала этого криптопериода.

Затем, на этапе 102 генератор 52 формирует ключ TEK_j+1, который необходимо использовать в следующем криптопериоде T_j+1. На этом этапе 102 сразу же после генерации ключа TEK_j+1 формирователь 56 формирует сообщение STKM_j+1, содержащее криптограмму TEK_j+1* ключа TEK_j+1. Этот ключ TEK_j+1 и сообщение STKM_j+1 передают синхронизатору 54.

Далее, генератор 48 передает синхронизатору 54 синхросигнал. В ответ синхронизатор 54 сразу же выполняет этап 104 для вычисления разности Δt. Эту разность Δt вычисляют по следующей формуле:

Δt=t_C-t_ej,

где момент t_C представляет собой текущий момент контента, т.е. накопленная продолжительность воспроизведения сегментов или частей сегментов контента, которые уже зашифрованы, в момент, когда синхронизатор 54 принимает синхросигнал от генератора 48.

Затем, на этапе 106 синхронизатор 54 сравнивает разность Δt с выбранной продолжительностью Т криптопериодов. Этот этап представляет собой частный вариант сравнения между текущим моментом t_C и теоретическим моментом tt_ej+1 окончания текущего криптопериода T_j, который может быть вычислен на основе момента t_ej начала криптопериода T_j и выбранной продолжительности Т.

Если разность Δt строго меньше продолжительности Т, это означает, что окончание рассматриваемого криптопериода еще не достигнуто. В этом случае на этапе 108 синхронизатор 54 запрещает любую замену ключа TEK_j, записанного в памяти 46, вплоть до получения от генератора 48 следующего индикаторного сигнала, указывающего, что скоро начнется подготовка нового пакета. Работая таким образом, синхронизатор 54 предотвращает любую замену ключа, записанного в памяти 46, во время шифрования сегмента. Таким образом, синхронизатор 54 обеспечивает невозможность изменений ключа TEK_j во время шифрования сегмента P_i. Следовательно, это может привести к увеличению продолжительности криптопериода T_j при необходимости.

В конце этапа 108 рассматриваемый способ возвращается в состояние ожидания нового синхронизационного сообщения от генератора 48.

Если нет, т.е. если разность Δt больше или равна продолжительности Т, это означает, что криптопериод T_j подходит к концу или почти подошел к концу. В этом случае на этапе 110 синхронизатор 54 заменяет ключ TEK_j в памяти 46 ключом TEK_j+1, перед тем как начать шифровать сегмент P_i+1. На этом этапе 110 синхронизатор 54 передает также сообщение STKM_j+1 генератору 48.

Затем, на этапе 112 синхронизатор 54 запрещает любые новые изменения ключа, записанного в памяти 46, до прихода следующего синхросигнала. В конце этапа 112 способ возвращается к этапу 100, чтобы запомнить момент t_ej+1, в который синхронизатор 54 заменил ключ в памяти 46, в качестве нового момента начала текущего криптопериода T_j+1.

Временная диаграмма на фиг.5 позволяет уяснить действие и последствия этих действий способа, представленного на фиг.4, более подробно. На фиг.5 показана временная ось 120, на которой отмечены моменты t_di начала каждого сегмента P_i. В контенте, воспроизводимом в приемнике с нормальной скоростью, эти сегменты P_i следуют сразу же один за другим, так что момент окончания воспроизведения одного сегмента соответствует моменту начала воспроизведения следующего сегмента. Следует отметить, что на передающей стороне совсем не обязательно имеет место такая же ситуация, так что процессы шифрования последовательных сегментов могут быть разделены временными интервалами достаточной протяженности, чтобы можно было заменить шифровальный ключ в памяти 46. Скремблер 44 также может быть способен, по меньшей мере в течение некоторого периода времени, шифровать два канала мультимедийного контента параллельно с использованием соответственно ключей TEK_j и TEK_j+1. В этом случае текущий ключ заменяют путем передачи одного и того же мультимедийного контента по этим двум каналам и затем посредством переключения из одного канала в другой, чтобы мгновенно перейти от криптопериода T_j к криптопериоду T_j+1 без прерывания потока мультимедийного контента. Здесь также возможны и другие подходы.

На другой временной оси 122, построенной в том же масштабе, показаны момент t_j+1 и теоретический момент tt_ej+1 окончания криптопериода T_j.

Момент tt_ej+1 соответствует теоретическому моменту окончания криптопериода T_j, вычисленному путем добавления продолжительности Т, выбранной на этапе 80, к моменту t_ej начала этого криптопериода T_j.

Наконец, моменты t_C1 и t_C2, представленные на оси 120, соответствуют двум последовательным текущим моментам, в которые генератор 48 передает синхросигнал синхронизатору 54. Для лучшей читаемости чертежей моменты t_C1 и t_C2 представлены наступающими прежде моментов t_di и t_di+1 соответственно.

На фиг.5 момент t_C1 происходит прежде момента tt_ej+1. В таком контексте на этапе 106 синхронизатор 54 определяет то, что разность Δt строго меньше продолжительности Т. Таким образом, это предотвращает любые новые изменения ключа в памяти 46, пока не наступит следующий момент t_C2. Этот момент t_C2 происходит после момента tt_ej+1. Следовательно, синхронизатор 54 определяет то, что разность Δt строго больше продолжительности Т. Поэтому синхронизатор заменяет ключ TEK_j ключом TEK_j+1 в конце шифрования сегмента Р_i и до начала шифрования следующего сегмента P_i+1.

Поэтому должно быть понятно, что следующий сегмент, т.е. сегмент P_i+1, оказывается полностью зашифрован с использованием ключа TEK_j+1. Можно также видеть, что хотя замена ключа TEK_j должна происходить во время сегмента P_i, реально эта замена происходит только в конце этого сегмента P_i. Это соответствует увеличению продолжительности криптопериода T_j. Такое увеличение продолжительности криптопериода T_j происходит в ответ на синхросигнал. Более конкретно, такое увеличение продолжительности криптопериода T_j происходит только в том случае, когда момент tt_ej+1 наступает во время сегмента. В противном случае, продолжительность криптопериода равна выбранной продолжительности Т. Такие действия обеспечивают, что какую бы продолжительность Т ни выбрать, замена ключа TEK_j на интервале ]t_di; t_di+T_STKM[ произойти не может.

На фиг.5 представлена также временная ось 124, построенная в том же масштабе. На этой оси показаны моменты t_Si начала приема пакетов S_i.

Фиг.6 представляет другой вариант способа передачи шифрованного мультимедийного контента в пакетном режиме. Сначала, на этапе 130, еще до начала передачи мультимедийного контента выбирают некоторую произвольную продолжительность Т для криптопериодов.

Затем циклически повторяют этапы 82-92 для передачи мультимедийного контента в пакетном режиме. В то же время синхронизатор 54 управляет заменой ключа, записанного в памяти 46, новым ключом. Например, на этапе 132 синхронизатор 54 записывает момент t_ej, в который начался текущий криптопериод T_j. На этом этапе 132 синхронизатор 54 вычисляет также момент tt_ej+1 окончания текущего криптопериода T_j. Для этих вычислений синхронизатор использует, например, указанный момент t_ej, а также продолжительность Т, выбранную на этапе 130.

Далее, после начала каждого криптопериода, на этапе 134, генератор 52 и формирователь 56 генерируют соответственно ключ TEK_j+1 и сообщение STKM_j+1.

Параллельно этапу 134, на этапе 136, всякий раз, когда генератор 48 передает синхронизатору 54 синхросигнал, этот синхронизатор 54 устанавливает момент t_di, когда должен начаться следующий сегмент, содержащийся в пакете, который должен быть подготовлен. Например, синхросигнал передают в каждый момент t_di начала сегмента P_i. Таким образом, здесь синхросигнал обозначает начало каждого сегмента.

Теперь синхронизатор 54 переходит к этапу 138, на котором он проверяет выполнение следующего условия:

|t_di - tt_ej+1| >T_STKM,

где t_di - начальный момент, записанный на этапе 136.

Этап 138, таким образом, состоит в сопоставлении момента tt_ej+1 с интервалом ]t_di; t_di+T_STKM[, установленным от момента появления синхросигнала.

Если это условие выполняется, синхронизатор 54 сразу же переходит к этапу 140 для замены ключа TEK_j новым ключом TEK_j+1, не дожидаясь шифрования конца текущего сегмента P_i.

В противном случае синхронизатор 54 на этапе 142 задерживает замену ключа TEK_j. Например, на этапе 142 синхронизатор 54 вводит задержку строго больше величины t_di+T_STKM-tt_ej+1. После введения такой задержки на этапе 142 синхронизатор переходит к этапу 140. В конце этапа 140 способ возвращается к этапу 132.

Таким образом, при использовании этого способа в отличие от способа, показанного на фиг.4, смена криптопериода может происходить во время сегмента. Однако синхронизатор 54 может увеличить продолжительность криптопериода T_j, если момент tt_ej+1 попадает на интервал ]t_di; t_di+T_STKM[.

Фиг.7 иллюстрирует также другой возможный вариант способа. До начала передачи мультимедийного контента, на этапе 150, продолжительность Т криптопериода выбирают так, чтобы выполнялись следующие соотношения:

Т/Т_в=r/q и

l/q≥T_STKM/T_B,

где:

r и q - натуральные ненулевые и взаимно простые целые числа, и

Т_в - минимальная продолжительность, меньшая или равная наименьшей продолжительности воспроизведения сегмента мультимедийного контента.

Продолжительность Т_в является, таким образом, минорантной независимо от индекса i, что уменьшает продолжительность всех сегментов P_i мультимедийного контента. Здесь предполагается, что продолжительность воспроизведения каждого сегмента P_i равна продолжительности Т_в. Эта продолжительность Т_в больше величины T_STKM.

Такой выбор продолжительности Т обеспечивает, что на интервале ]t_di; t_di+T_STKM[ не может произойти смена криптопериода.

Например, на этапе 150 передатчик 22 ограничивает выбор продолжительности Т исключительно диапазоном величин, соответствующих приведенным выше соотношениям. Например, на этом этапе 150 графический интерфейс позволяет только одному оператору выбирать продолжительность Т, обеспечивая, чтобы указанные соотношения были представлены оператору передатчика 22. Генерация этого графического интерфейса осуществляется синхронизатором 54.

Затем, в ходе передачи мультимедийного контента каждый пакет готовят на этапе 152. Этот этап 152 идентичен, например, этапу 86.

Далее, когда пакет подготовлен, его передают в режиме широкого вещания на этапе 154, идентичном, например, этапу 92.

Указанные этапы 152 и 154 повторяют циклически для передачи мультимедийного контента в пакетном режиме.

В то же время на этапе 156 в начале каждого криптопериода генератор 52 и формирователь 56 предоставляют соответственно новый ключ TEK_j+1 и новое сообщение STKM_j+1.

Далее, как только наступает момент tt_ej+1, синхронизатор 54 сразу же, на этапе 158, заменяет ключ TEK_j в памяти 46 ключом TEK_j+1. На этапе 158 синхронизатор 54 передает также генератору 48 новое сообщение STKM_j+1, соответствующее ключу TEK_j+1.

Этапы 156 и 158 повторяют циклически. При использовании этого способа за счет определенного выбора продолжительности Т генератору 48 более нет необходимости информировать синхронизатор 54 о начале подготовки нового пакета. Более того, при использовании способа, показанного на фиг.7, синхронизатор 54 более не имеет функции увеличения или, напротив, уменьшения продолжительности криптопериода. Напротив, в этом варианте продолжительность Т криптопериода является постоянной. Другими словами, в этом варианте синхронизатор 54 служит исключительно для:

- ограничения выбора продолжительности Т и

- замены ключей в памяти 46 и в то же время передачи новых сообщений STKM_j генератору 48.

Возможны также много других вариантов. Например, криптограмма ключа TEK_j, содержащаяся в сообщении STKM_j, может быть ссылкой на зашифрованный ключ, предварительно записанный в памяти приемника. В более общем смысле термин «криптограмма ключа TEK_j» обозначает здесь всю информацию, необходимую, но саму по себе недостаточную для восстановления ключа TEK_j.

Генератор 48 и синхронизатор 54 могут быть созданы посредством электронных схем, специально предназначенных для выполнения заданных функций. Таким образом, эти схемы не обязательно обращаются к командам, записанным на носителе записи информации.

В другом варианте для разрешения проблем, описанных со ссылками на фиг.1 и 2, можно также модифицировать приемники, чтобы каждый приемник мог параллельно обрабатывать два сообщения STKM_j и STKM_j+1. Таким образом, в конце интервала Т_STKM эти приемники имеют в своем распоряжении оба ключа - ключ TEK_j и ключ TEK_j+1. Благодаря такой модификации приемников можно предотвратить повторное появление черного экрана во время периода 12.

Когда продолжительность Т_в воспроизведения известна и постоянна, можно также узнать заранее, расчетным путем, должен ли момент tt_ej+1 начала следующего криптопериода T_j+1 попасть на интервал ]t_di; t_di+T_STKM[. Если этот расчет выполнить в достаточной степени заранее, можно уменьшить продолжительность текущего криптопериода T_j, чтобы инициировать замену ключа в памяти 46 не во время этого интервала, а раньше момента t_di. B этом случае продолжительность криптопериода T_j уменьшается.

Когда момент замены ключа TEK_j ключом TEK_j+1 сдвинут вперед или задержан, эта замена сдвигается вперед или задерживается таким образом, чтобы не попасть на интервал ]t_di; t_di+T_STKM[ предшествующего или последующего сегмента.

На указанном этапе 150 передатчику 22 нет необходимости ограничивать возможный выбор рассматриваемой продолжительности Т. Сохранение в передатчике удовлетворительной величины продолжительности Т осуществляется в этом случае исключительно по команде оператора.

В качестве одного из вариантов продолжительность Т выбирают в виде целого кратного продолжительности Т_в. В этом случае первоначально моменты начала первого криптопериода и первого сегмента синхронизируют так, чтобы конец криптопериода никогда не попадал на интервал ]t_di; t_di+T_STKM[ сегмента. При таком подходе продолжительность криптопериодов остается постоянной.

Claims

1. Способ передачи зашифрованного мультимедийного контента в пакетном режиме, содержащий этапы, на которых:
выбирают (80) произвольную продолжительность Т для последовательных криптопериодов,
заменяют (110; 140) посредством синхронизатора текущий ключ TEK_j шифрования новым текущим ключом TEK_j+1 в конце каждого криптопериода,
зашифровывают (88) последовательные сегменты Р_i мультимедийного контента посредством текущего ключа шифрования, при этом каждый сегмент Р_i начинается в соответствующий момент t_di,
формируют (90) посредством генератора пакет S_i, продолжительность приема которого меньше продолжительности воспроизведения сегмента P_i, при этом пакет S_i содержит зашифрованный сегмент P_i и криптограмму каждого текущего ключа, использованного для шифрования сегмента P_i,
при этом этап замены (110; 140) текущего ключа TEK_j текущим ключом TEK_j+1 для шифрования сегмента P_i задерживают до наступления момента t_di+T_STKM либо переносят вперед к моменту t_di или к моменту ранее момента t_di в ответ на обмен (82) синхросигналом между генератором и синхронизатором, причем продолжительность T_STKM больше или равна промежутку времени, необходимому приемнику для дешифровки криптограммы текущего ключа, содержащейся в пакете S_i, и строго меньше выбранной продолжительности Т.

2. Способ по п.1, дополнительно содержащий этапы, на которых:
перед шифрованием нового сегмента Р_i сравнивают (106) текущий момент t_C, установленный на основе синхросигнала, с теоретическим моментом tt_ej+1 конца текущего криптопериода, вычисляемым на основе момента t_ej и выбранной длительности Т, причем момент t_ej представляет собой момент начала текущего криптопериода, и
если момент t_C наступает прежде момента tt_ej+1, зашифровывают (88, 108) весь сегмент Р_i с использованием текущего ключа TEK_j, даже если во время сегмента P_i заканчивается криптопериод T_j, и
если момент t_C наступает позже момента tt_ej+1, зашифровывают (88, 108) весь сегмент P_i с использованием нового текущего ключа TEK_j+1.

3. Способ по п.1, дополнительно содержащий этапы, на которых:
перед шифрованием нового сегмента P_i, на который приходится теоретический момент tt_ej+1 окончания текущего криптопериода, вычисляемый на основе момента t_ej и выбранной продолжительности Т, сравнивают момент tt_ej+1 с интервалом]t_di; t_di+T_STKM[, установленным на основе синхросигнала, и
если момент tt_ej+1 попадает в интервал]t_di; t_di+T_STKM[, этап замены (140, 142) текущего ключа TEK_j текущим ключом TEK_j+1 для шифрования сегмента P_i задерживают до наступления момента t_di+T_STKM либо переносят вперед к моменту t_di или к моменту ранее момента t_di.

4. Способ передачи зашифрованного мультимедийного контента в пакетном режиме, содержащий этапы, на которых:
выбирают (150) продолжительность Т для последовательных криптопериодов,
сразу заменяют (158) текущий ключ TEK_j шифрования новым текущим ключом TEK_j+1в конце каждого криптопериода,
зашифровывают (88) последовательные сегменты P_i мультимедийного контента с использованием текущего ключа шифрования, при этом каждый сегмент P_i начинается в соответствующий момент t_di и имеет продолжительность воспроизведения не меньше минимальной продолжительности Т_B общей для всех сегментов,
формируют (90) пакет S_i, продолжительность приема которого меньше продолжительности воспроизведения сегмента P_i, при этом пакет S_i содержит зашифрованный сегмент P_i и криптограмму каждого текущего ключа, использованного для шифрования сегмента P_i,
при этом выбранная продолжительность Т удовлетворяет следующим условиям:
Т/Т_B=r/q, где r и q - ненулевые натуральные взаимно простые целые числа, и
1/q≥T_STKM/T_B, где продолжительность T_STKM больше или равна промежутку времени, необходимому приемнику для дешифровки криптограммы текущего ключа, содержащейся в пакете S_i, и строго меньше выбранной продолжительности Т.

5. Способ по п.4, в котором продолжительность воспроизведения каждого сегмента P_i равна продолжительности Т_B.

6. Носитель записи информации, содержащий команды для реализации способа по любому из пп.1-5, путем выполнения команд электронным компьютером.

7. Передатчик зашифрованного мультимедийного контента в пакетном режиме, содержащий:
память (60), в которой записана продолжительность Т последовательных криптопериодов,
синхронизатор (54), выполненный с возможностью замены текущего ключа TEK_j шифрования новым текущим ключом TEK_j+1 в конце каждого криптопериода,
скремблер (44), выполненный с возможностью шифрования последовательных сегментов P_i мультимедийного контента с использованием текущего ключа шифрования, при этом каждый сегмент P_i начинается в соответствующий момент t_di,
генератор (48) пакета S_i, продолжительность приема которого меньше продолжительности воспроизведения сегмента P_i, при этом пакет S_i содержит зашифрованный сегмент P_i и криптограмму каждого текущего ключа, используемого для шифрования сегмента P_i.
при этом генератор (48) и синхронизатор (54) выполнены с возможностью обмена синхросигналом для задержки замены текущего ключа TEK_j текущим ключом TEK_j+1 до наступления момента t_di+T_STKM либо для переноса указанной замены вперед к моменту t_di или к моменту ранее момента t_di, причем продолжительность T_STKM больше или равна промежутку времени, необходимому приемнику для дешифровки криптограммы текущего ключа, содержащейся в пакете S_i, и строго меньше выбранной продолжительности Т.

8. Передатчик зашифрованного мультимедийного контента в пакетном режиме, содержащий:
память (60), в которой записана продолжительность Т последовательных криптопериодов,
синхронизатор (54), выполненный с возможностью немедленной замены текущего ключа TEK_j шифрования новым текущим ключом TEK_j+1 в конце каждого криптопериода,
скремблер (44), выполненный с возможностью шифрования последовательных сегментов P_i мультимедийного контента с использованием текущего ключа шифрования, при этом каждый сегмент Р_i начинается в соответствующий момент t_di и имеет продолжительность воспроизведения, большую или равную минимальной продолжительности Т_B, общей для всех сегментов,
генератор (48) пакета S_i, продолжительность приема которого меньше продолжительности воспроизведения сегмента P_i, при этом пакет S_i содержит зашифрованный сегмент P_i и криптограмму каждого текущего ключа, используемого для шифрования сегмента Р_i,
при этом выбранная продолжительность Т, содержащаяся в памяти, удовлетворяет следующим условиям:
Т/Т_B=r/q, где r и q - ненулевые натуральные взаимно простые целые числа, и
1/q≥T_STKM/T_B, где продолжительность T_STKM больше или равна промежутку времени, необходимому приемнику для дешифровки криптограммы текущего ключа, содержащейся в пакете S_i, и строго меньше выбранной продолжительности Т.

9. Передатчик по п.8, характеризующийся тем, что выполнен с возможностью ограничивать выбор продолжительности Т величиной продолжительности, удовлетворяющей обоим условиям.