Brevet FR2663179A1 — publié le 19911213

PROCEDE ET DISPOSITIF TRANSCONTROLEURS POUR INSTALLATION DE DIFFUSION DE PROGRAMMES DE TELEVISION A ACCES CONDITIONNEL L'invention concerne la diffusion de programmes de télévision à accès conditionnel, et plus particulièrement la diffusion de programmes sous forme d'un multiplex numé- rique-analogique suivant la norme MAC-PAQUETS (qu'on dési- gnera pour simplifier par le terme MAC/P) utilisant le sys- tème d'accès Eurocrypt défini dans le document "Système d'accès conditionnel pour la famille MAC/PAQUET: Euro- crypt", mars 1989. Le système d'accès conditionnel Eurocrypt est des- tiné à réserver l'accessibilité aux programmes de télévi- sion, de radio ou de données aux usagers répondant à des conditions prédéterminées Il met en oeuvre un système d'embrouillage-désembrouillage, qui agit sur les signaux de programmes, et un système de chiffrementdéchiffrement qui traite les clés et les signaux de données nécessaires aux utilisateurs autorisés pour leur permettre d'accéder aux programmes Les composants essentiels du système Eurocrypt sont indiquées schématiquement sur la figure 1 La partie du système d'embrouillagedésembrouillage enterrée dans le codeur placé en amont d'un canal 10 de transmission ou de diffusion comprend un embrouilleur 12 et un générateur 14 de séquences pseudo-aléatoires de brouillage. L'embrouilleur 12 combine chaque composante du signal d'entrée E avec la sortie du générateur 14, par exemple par addition binaire modulo 2 Dans la partie du système équi- pant le décodeur, un désembrouilleur 16 restitue les compo- santes du signal désembrouillé S à partir du signal utile transmis et du signal de sortie d'un générateur de séquen- ces pseudo-aléatoires 18 qui, pour cela, fournit la même séquence que le générateur 14. Le système de chiffrement-déchiffrement fournit des mots de contrôle CW identiques aux générateurs 14 et 18 Le système comporte pour cela, dans le codeur et le décodeur, deux organes secrets de calcul 20 et 22, qu'on peut regar- der comme ayant chacun un processeur de sécurité et une mé- moire vive Pour que le processeur 22 puisse reconstituer le mot de contrôle CW, il doit recevoir: par le canal de transmission et de diffusion 10 un message de contrôle de titre d'accès ECM, contenant le mot de contrôle CW chiffré par une clé d'exploitation SK et indiquant les conditions d'accès au programme, modifié à fréquence relativement élevée (une fois toutes les 256 tra- mes par exemple) pour éliminer la possibilité de décrypta- ge, un message de gestion des titres et droits d'accès EMM propre à l'opérateur de diffusion ou de trans- mission, permettant de sélectionner les destinaires en droit de recevoir l'émission et modifiant périodiquement la clé. Sur le schéma de la figure 1, les messages EMM de gestion des titres et droits d'accès dans l'organe secret de calcul du décodeur sont transmis par le canal 10 Mais, dans la mesure o les droits d'accès donnés au décodeur ne changent qu'à intervalles de temps élevés, il est possible de transmettre ces messages par d'autres voies, par exemple sur le réseau téléphonique ou même sous forme d'informa- tions remises par la poste et à charger manuellement Les messages ECM peuvent appartenir à une seule série ou à deux séries différentes, affectées à des composantes différentes du signal Ils sont contenus dans le multiplex paquets et leur adresse est donnée par des paquets dans une voie d'identification de services. Au cours d'une séquence de déchiffrage, l'organe secret de calcul 22 vérifie d'abord que les paramètres de conditions d'accès au programme transmis ou diffusé ont été chargés dans sa mémoire par le message EMM, répété à inter- valles rapprochés s'il est transmis par le canal 10, puis déchiffre le mot de contrôle CW à partir du cryptogramme CW (SK) de ce mot transmis dans le signal MAC/P, à l'intérieur du message ECM, et ce à chaque apparition d'un nouveau cryptogramme Pour cela il utilise la clé d'exploitation SK propre au codeur et l'algorithme secret de calcul mémorisé. Dans certains cas, il n'y a pas transmission direc- te du programme de l'opérateur "primaire" A (diffuseur par satellite par exemple) vers un téléspectateur équipé d'un - récepteur dont le décodeur autorise l'accès conditionnel. La diffusion vers les abonnés peut être effectuée par un opérateur de service B qui souhaite n'autoriser l'accès qu'à ses propres abonnés et à ses propres conditions et aura donc des clés d'exploitation propres (l'algorithme et les conditions d'accès au programme pouvant lui être pro- Orpres ou être communs à plusieurs opérateurs) Un trans- brouillage est alors nécessaire Ce cas est par exemple celui d'un opérateur B diffusant, sur un réseau câblé, des émissions qu'il reçoit par satellite et qui doit transbrouiller le signal reçu. Une solution qui vient immédiatement à l'esprit consiste à décoder entièrement le signal provenant de l'opérateur "primaire" et à le recoder en tête de réseau câblé Cette solution présente le grave inconvénient d'exi- ger un système très complexe étant donné que le multiplex MAC/P peut avoir jusqu'à neuf composantes qui doivent être transbrouillées séparément, quelquefois à partir de messa- ges ECM différents Au surplus, le décodage et le recodage complet du signal le dégradent Cette approche semble ce- pendant a priori nécessaire étant donné que les mots de contrôle sont remplacés à intervalles très rapprochés, et doivent être disponibles quasi-instantanément pour le transbrouillage faute de quoi il y aurait une perte d'in- formation vidéo et sonore inacceptable dans la pratique. La présente invention vise notamment à fournir un procédé et un dispositif transcontrôleurs de signal MAC/P provenant d'un premier opérateur pour diffusion par un opé- rateur de service, répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'ils mettent en oeuvre des moyens simples et altérent peu le contenu du signal Le terme "transcontrôleur" signifie qu'il y a modification de paramètres de contrôle d'accès et des clés notamment de la clé opérateur. Les messages ECM étant déchiffrés en temps réel et permettant de restituer en totalité les composantes du si- gnal MAC/P (vidéo, son et données). Pour arriver à ce résultat, l'invention propose un procédé transcontrôleur d'un signal MAC/P comprenant une composante analogique et un multiplex de paquets numériques l'un et l'autre embrouillés par une séquence déterminée par un mot de contrôle, la partie numérique contenant un messa- ge de contrôle de titre d'accès contenant le mot de contrô- le chiffré par une clé d'exploitation SK et modifié à in- tervalles de temps rapproché et éventuellement un message de gestion de titres d'accès et d'adressage EMM propre à un premier opérateur (A), de modifications périodiques des clés, caractérisé en ce qu'on détecte le multiplex paquets, on extrait la voie d'identificaton de services contenant avec anticipation les adresses des messages ECM (A) et éventuellement EMM (A) du multiplex et on l'analyse pour déterminer l'adresse des paquets contenant les messages ECM (A), et éventuellement EMM (A) à venir, présentant le chif- frage particulier au premier opérateur (A), on substitue les paquets ECM (B) et éventuellement EMM (B) présentant le chiffrage particulier à un second opérateur (B) aux ECM (A) et éventuellement EMM (A), on désembrouille les composantes du signal utile à l'aide de la clé d'exploitation SK (A) obtenue à partir des messages ECM (A) et EMM (A) et on les réembrouille à l'aide de la clé d'exploitation avant de re- constituer le signal MAC/P. L'invention propose également un dispositif trans- contrôleur pour installation de diffusion de programmes de télévision à accès conditionnel, suivant une norme MAC/PAQUETS, permettant de mettre en oeuvre le procédé ci- dessus défini, comprenant des moyens d'extraction des mes- sages ECM (A) et éventuellement EMM (A) du multiplex pa- quets, un organe de calcul permettant de déterminer le mot de contrôle nécessaire au désembrouillage du signal d'entrée en temps réel en utilisant les indications de mise à jour d'adresse et des messages de contrôle de titres d'accès en anticipation sur l'apparition desdits messages, un organe secret de calcul des messages de contrôle de titres d'accès propres à un second opérateur, des moyens d'insertion des messages de contrôle de titres d'accès pro- pres au second opérateur à la suite de l'extraction des premiers messages, un désembrouilleur utilisant le mot de contrôle propre au premier opérateur fourni par l'organe secret de calcul correspondant, et un embrouilleur utili- sant le mot de contrôle propre au second opérateur fourni par l'organe de calcul propre à ce second opérateur. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels: la figure 1, déjà mentionnée, est un schéma de principe montrant la séquence de traitement conduisant à l'émission d'un signal embrouillé et à la restitution d'un signal en clair, avec utilisation de messages EMM et ECM; la figure 2 est un schéma de principe d'un dispo- sitif transcontrôleur mettant en oeuvre l'invention; la figure 3 est un schéma synoptique montrant une constitution possible d'un système à dispositif transcon- trôleur suivant la figure 2. Le dispositif transbrouilleur dont le schéma de principe est montré en figure 2 peut notamment être placé en tête de réseau terrestre pour permettre à un opérateur B de diffuser vers ses abonnés un signal D 2 MAC/P, désigné par E sur la figure 2, embrouillé par un autre opérateur A. Alors que l'algorithme d'embrouillage et de désembrouillage et les conditions d'accès, fixées par les messages EMM, peuvent être communs à plusieurs opérateurs, la clé ou les clés d'exploitation SK sont, elles, spécifiques à chaque opérateur Le signal de sortie S doit contenir les compo- santes du signal D 2 MAC/P (vidéo, audio, données et éven- tuellement télétexte) dont certaines au moins sont em- brouillées avec une clé d'exploitation de l'opérateur B Le signal doit également contenir l'information (au moins les messages ECM et souvent ECM et EMM) nécessaires pour que les dispositifs d'accès conditionnel enterrés dans les dé- codeurs des abonnés autorisés ou reliés aux décodeurs puis- sent restituer le signal en clair. Le transbrouilleur assure deux fonctions: il remplace les messages ECM (A) (et éventuelle- ment EMM (A), lorsque ces derniers sont émis sur la même voie par des messages ECM (B) et EMM (B)), ce qui se tra- duit par une substitution de paquets, il effectue le transbrouillage de celles des composantes du signal utile qui doivent parvenir brouillées à l'abonné. Ces deux fonctions sont remplies la première par une unité de remplacement 30, la seconde par une unité de transbrouillage 32. L'unité de remplacement 30 comporte des moyens 34 d'extraction des paquets contenant les messages ECM (A) et éventuellement EMM (A) propres à l'opérateur A et des moyens 36 qui insèrent les nouveaux paquets contenant les messages ECM (B) et éventuellement EMM (B) propres à l'opé- rateur B. Les paquets contenant les nouveaux messages ECM (B) sont générés par un organe secret de calcul 38 propre à l'opérateur B S'ils sont prévus, les paquets représentant les messages EMM (B) propres à l'opérateur B sont générés par un organe 24 de diffusion des droits d'accès propres à l'opérateur B, et éventuellement à d'autres opérateurs. L'unité de transbrouillage 32 comporte un désem- brouilleur 40 destiné à fournir le signal utile à partir des mots de contrôle CW propres à l'opérateur A, déchiffrés par l'organe secret de calcul 42, qui est identique à l'or- gane secret de calcul destiné aux abonnés directs de l'opé- rateur A Elle comporte, en aval du désembrouilleur 40, un embrouilleur 44 qui embrouille toutes les composantes, ou uniquement celles à accès conditionnel, à partir des mots de contrôle CW (B) propres à l'opérateur B, fournis par l'organe secret de calcul 38, dans lequel sont chargées les conditions 39 d'accès au programme propres a l'opérateur b. Le transbrouillage est donc effectué sans qu'il soit nécessaire de revenir au signal d'origine en bande de base et pour toutes les composantes à la fois, ce qui ré- duit la dégradation subie par le signal et simplifie consi- dérablement les circuits. La figure 3 montre la constitution détaillée d'un dispositif transcontrôleur conforme au schéma de principe de la figure 2 ainsi que les composants d'entrée et de sortie qui interviennent avant extraction des messages et après réembrouillage Sur ce synoptique, qui correspond au traitement d'un signal conforme à la norme D 2 MAC/P, les composants du dispositif identiques à ceux qu'on trouve dans un réseau de diffusion D 2 MAC/P ne seront pas décrits. Les composants d'entrée comprennent un démulti- plexeur temporel d'entrée 46 qui reçoit le signal E em- brouillé par l'opérateur A et répartit les composantes La composante vidéo MAC (A) est émise sur une sortie 48 vers une chaine d'embrouillage et de désembrouillage comprenant un désembrouilleur 40 a et un embrouilleur 44 a Le multiplex D 2 (A) de données et de sons est émis sur une sortie vers une chaîne comprenant un désembrouilleur 40 b et un réem- brouilleur 44 b qui seront mentionnés de nouveau plus loin. Un circuit 52 de constitution classique de décodage duobinaire, de débrassage et de désentrelacement qui ex- trait la ligne 625 du signal et la fournit à un circuit de traitement 50 qui contient un compteur de trames et qui substitue, au contenu de la ligne 625 d'origine, une nou- S velle ligne 625 non chiffrée, o les paramètres d'empreinte digitale et de remplacement sont ceux de l'opérateur B A la sortie du circuit 52, les paquets d'ordre zéro dans le multiplex de chaque trame, qui constituent la voie d'iden- tification des services (souvent dénomée voie 0) sont sé- parés des autres paquets à la sortie du décodeur par un circuit 54 d'extraction et de traitement de la voie 0 Le compteur de trames extrait de la ligne 625 permet de syn- chroniser le désembrouillage et l'embrouillage. Le circuit 54 fournit l'adresse des paquets repré- sentant les messages ECM (A) et éventuellement EMM (A) au démultiplexeur de paquets 56, lui permettant ainsi de four- nir ECM (A) et EMM (A) à l'organe secret de calcul 42, identique à celui d'un récepteur pour abonné de l'opérateur A L'organe 42 traite les messages ECM (A) et éventuelle- ment EMM (A) embrouillés par l'opérateur A et restitue le mot de contrôle CW (A) nécessaire au désembrouillage de la composante vidéo par le désembrouilleur 40 a et du multiplex paquets (son et données) par le désembrouilleur 40 b. Le multiplex numérique est reconstitué par un mul- tiplexeur 58 qui reçoit d'une part la sortie du démulti- plexeur de paquets 56, d'autre part les messages ECM (B) propres à l'opérateur B fournis par l'organe secret de cal- cul 38, et d'autre part encore (si les messages EMM sont diffusés par l'opérateur B et non pas transmis par d'autres moyens) les messages EMM (B) provenant d'un injecteur de messagerie 60 alimenté par le GTA 62. A la sortie du multiplexeur de paquets 58, le mul- tiplex numérique contient les paquets représentatifs du son et des données encore embrouillées suivant A et, en clair, les messages ECM et éventuellement EMM propres à l'opéra- teur B Le désembrouilleur 40 b est prévu pour ne pas trai- ter les messages ECM et EMM. A la sortie du désembrouilleur 40 b, le multiplex numérique est constitué entièrement de paquets en clair A la sortie de l'embrouilleur 44 b qui le suit, la totalité des paquets est embrouillée à partir des mots de contrôle CW (B) propres à l'opérateur B. Un circuit 66 d'entrelacement, de brassage et de codage duobinaire, qui constitue le dual du circuit 52, réintroduit la ligne 625 embrouillée provenant du circuit de traitement 50 et fournit en sortie l'ensemble des pa- quets à transmettre. Enfin, le multiplexeur temporel de sortie 68 cons- titue le signal embrouillé D 2 MAC/P à transmettre, à partir de la sortie du circuit 66 et de l'embrouilleur vidéo 44 a. Le signal de sortie S n'est accessible qu'aux conditions fixées par l'opérateur B, avec des composantes (vidéo, son, données et indications de service) identiques à celles du signal entrant S, exception faite de celles propres à l'opérateur B. S'il se limitait aux composantes qui viennent d'être décrites, le dispositif transcontrôleur ne pourrait fonctionner correctement car les paquets contenant les messages ECM ne seraient connus qu'au moment même o ils doivent être utilisés pour fournir le mot de contrôle: en conséquence, ce mot de contrôle ne serait pas disponible pour les premières trames suivant son apparition, d'o une dégradation de l'image Ce problème est écarté en utilisant le fait que la voie O contient des messages relatifs au contrôle des titres d'accès ACCM qui fournissent l'adresse des messages de contrôle des titres d'accès ECM Les messa- ges ACCM indiquent notamment l'adresse de paquets des ECM (A) à venir, sous forme d'un paramètre de mise à jour UPDATE ACCM Le circuit 54 d'extraction et de traitement de la voie zéro est prévu pour fournir non seulement l'adresse des paquets représentant les messages ECM (A) et éventuel- lement EMM (A) au démultiplexeur de paquets 56, mais aussi le paramètre UPDATE ACCM permettant à l'organe secret de calcul 38 de l'opérateur B de générer les paquets ECM (B) à partir des conditions d'accès propres à l'opérateur B et des adresses des voies paquets ECM (A) à venir extraites des UPDATE ACCM par le circuit d'extraction 54 Les paquets ECM (B) sont appliqués au multiplexeur de paquets 56 à travers le circuit de validation 70, qui les transmet au multiplexeur de paquets 58 à réception d'un ordre de vali- dation constitué par l'apparition effective d'un ECM (A) à la sortie dudit démultiplexeur de paquets 56. Grâce à l'anticipation autorisée par les signaux UPDATE ACCM et à cette disposition, chacun des messages ECM (A) propres à l'opérateur A peut être remplacé par le mes- sage ECM (B) propre à l'opérateur B en temps réel. L'anticipation par les UPDATE ACCM permet la prépa- ration des ECM (B) et la prise en compte du temps de calcul de l'organe secret 32. Le dispositif transcontrôleur qui vient d'être décrit impose à la composante MAC un retard différent de celui qu'il impose aux paquets En effet, le retard de la composante MAC est due au désembrouillage et à l'embrouil- lage, tandis que celui qui est apporté aux paquets résulte de plus du désentrelacement et de l'entrelacement Dans la pratique, le retard de la composante MAC sera généralement de deux lignes, tandis que celui du multiplex sera de quinze lignes, soit deux paquets Dans la pratique, le décalage temporel qui en résulte n'est pas gênant et ne dégrade pas le signal Si on le souhaite cependant, il est possible d'utiliser des circuits à retard pour remettre les composantes strictement en synchronisme. On voit que le dispositif qui vient d'être décrit permet de transférer le contrôle d'accès d'un opérateur A à un opérateur B sans qu'il soit nécessaire de revenir jusqu'au signal d'origine On peut sans difficulté consti- tuer un dispositif traitant un maximum de neuf composantes simultanées, soit une composante MAC et huit composantes dans le multiplex paquets utilisant des mots de contrôle il différents et soumises à des conditions d'accès différen- tes, en ne mettant en oeuvre que des circuits dont la rapidité est celle couramment disponible à l'heure actuel- le, avec un seul organe secret de calcul pour récepteur d'abonnés A à l'opérateur A et un seul organe secret de calcul d'émission propre à l'opérateur B même si les compo- santes utilisent des ECM différents. REVENDICATIONS 1 Procédé transcontrôleur d'un signal MAC/PAQUETS comprenant une composante analogique et un multiplex de paquets numériques l'un et l'autre embrouillés par une sé- quence déterminée par un mot de contrôle, la partie numéri- que contenant un message de contrôle de titre d'accès (ECM-A) contenant le mot de contrôle (CW) chiffré par une clé d'exploitation (SK) et modifié à intervalles de temps rapprochés et éventuellement un message de gestion de ti- tres d'accès et d'adressage (EMM-A) propres à un premier opérateur (A), de modification périodique de clé, caractérisé en ce qu'on décode le multiplex paquets du si- gnal MAC/PAQUETS, on extrait la voie d'identification de services contenant avec anticipation les adresses des mes- sages (ECM-A) et éventuellement (EMM-A) du multiplex et on l'analyse pour déterminer l'adresse des paquets contenant les messages (ECM-A), et éventuellement (EMM-A) à venir, présentant le chiffrage propre au premier opérateur (A), on substitue des paquets (ECM-B) et éventuellement (EMM-B) présentant le chiffrage particulier à un second opérateur (B) aux (ECM-A) et éventuellement (EMM-A), on désembrouille les composantes du signal utile à l'aide de la clé d'exploitation (SK-A) obtenue à partir des messages (ECM-A) et (EMM-A) et on les réembrouille à l'aide de la clé d'exploitation (SK-B) propre au second opérateur avant de reconstituer le signal MAC/PAQUETS. 2 Dispositif transcontrôleur pour installation de diffusion de programmes de télévision à accès conditionnel, suivant une des normes MAC/PAQUETS, comprenant une compo- sante analogique et un multiplex de paquets numériques l'un et l'autre embrouillés par une séquence déterminée par un mot de contrôle, la partie numérique contenant un message de contrôle de titre d'accès (ECM-A) contenant le mot de contrôle (CW) chiffré par une clé d'exploitation (SK) et modifié à intervalles de temps rapprochés et éventuellement un message de gestion de titres d'accès et d'adressage (EMM-A) propres à un premier opérateur (A), de modification périodique de clé, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'extraction des messages (ECM-A) et éventuellement (EMM-A) du multiplex paquets, un organe secret de calcul ( 42) permettant de déterminer le mot de contrôle (CW) né- cessaire au désembrouillage du signal d'entrée en temps réel en utilisant les indications de mise à jour d'adresse des messages de contrôle de titres d'accès (ECM-A) en anti- cipation sur l'apparition desdits messages, un organe se- cret de calcul ( 32) des messages de contrôle de titres d'accès (ECM-B) propres à un second opérateur en anticipa- tion en utilisant lesdites indications, des moyens ( 58) d'insertion des messages de contrôle de titres d'accès (ECM-B) propres au second opérateur à la suite de l'extrac- tion des premiers messages (ECM-A), un désembrouilleur ( 40, a,40 b) utilisant le mot de contrôle propre au premier opérateur fourni par l'organe secret de calcul correspon- dant ( 42), et un embrouilleur ( 44,44 a,44 b) utilisant le mot de contrôle propre au second opérateur, fourni par l'organe de calcul ( 38) propre à ce second opérateur.