(57)【要約】      （修正有）【課題】不正コピーを防護するレンダリング装置を提供する。【解決手段】暗号化された素材を記憶する記憶媒体３００は、最初の値を記憶する記録インジケータ３１０を備えており、前記記録インジケータ３１０の現在の値が前記最初の値に対応するときに限り前記暗号化素材を生成するように復号化する復号器４３０と、前記素材をレンダリングするレンダリング器４００とを有し、前記記憶媒体に関連した使用量尺度と有効期間とに基づいて前記レンダリング器４００を制御する認証装置４５０を更に有し、前記記録インジケータの前記現在の値に基づいて固有鍵を作成する鍵生成器４１０を更に有し、前記復号器は前記現在の値に基づく前記固有鍵に基づいて前記暗号化素材を復号化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記憶媒体に記憶された暗号化された内容素材に対応した内容素材をレンダリングするレンダリング装置であって、
前記記憶媒体は、最初の値を記憶する記録インジケータを備えており、
前記記録インジケータの現在の値が上記記録インジケータの上記最初の値に対応するときに限り上記内容素材を生成するように、上記記録インジケータの上記現在の値に基づいて上記暗号化内容素材を復号化する一つ以上の復号器と、
上記内容素材をレンダリングするレンダリング器と、
を有するレンダリング装置。
【請求項２】
上記記録媒体に関連した使用量尺度と、上記内容素材に関連した有効期間とに基づいて上記レンダリング器を制御する認証装置を更に有する、
請求項１記載のレンダリング装置。
【請求項３】
上記記録インジケータの上記現在の値に基づいて固有鍵を作成する鍵生成器を更に有し、
上記一つ以上の復号器は、上記記録インジケータの上記現在の値に基づく上記固有鍵に基づいて上記暗号化内容素材を復号化する、
請求項１記載のレンダリング装置。
【請求項４】
上記一つ以上の復号器は、
一回暗号化された一重暗号化内容鍵を得るため、レンダリング装置の秘密鍵に基づいて、二回暗号化された二重暗号化内容鍵を復号化する第１の復号器と、
内容鍵を得るため、上記記録インジケータの上記現在の値に基づく上記固有鍵に基づいて、上記一重暗号化内容鍵を復号化する第２の復号器と、
上記内容素材を得るため、上記内容鍵に基づいて、上記暗号化内容素材を復号化する第３の復号器とを含む、
請求項３記載のレンダリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子セキュリティ、特に、コピー防護内容素材の暗号化及び復号化に関する。  
本願は、1999年3月25日に出願された米国仮出願第60/126,169号（代理人書類番号PHA  23,637P）に基づく優先権を主張する。
【背景技術】
【０００２】
ディジタル記録技術は、オーディオ及びビデオ記録物のようなコピー防護内容素材を記録するため一般的に使用される。このようなディジタル記録物の後のディジタル複製物は、実質的にオリジナルとの見分けがつかず、オリジナルと同じ品質を提供する。
【０００３】
コピー防護内容素材の高品質再生という不法行為が容易に行えるようになると共に、このような再生を防止する必要性が高まる。しかしながら、同時に、このようなコピー防護内容素材の合法的な購入者は、自分自身の個人用途のため内容素材の複製物を作成できることを望む。SDMI(Secure  Digital  Music  Initiative)のような多数の政策グループが、コピー防護素材の所有者若しくは販売者と、コピー防護素材の複製物の購入者の対抗した要求の間で公正な妥協点を見出すべく形成されている。これらの政策グループの活動の結果として、コピー防護素材の複製物が作成可能な回数を制限するため、複製物が再生される回数を制限するため、或いは、複製物に満了期限を設定するため多数の暗号及び復号技術が開発され、開発され続けている。同様に、複製物に適用可能なアクションのタイプを制限する暗号及び復号技術が開発されている。たとえば、複製物は、再生可能な回数とは別に、複製できる回数に制限が設けられる。「コピー１回、再生常時」権限は、無限回の再生を許可するが、１回のコピーしか許可しない。「コピー禁止、再生１０回」権限は、１０回の再生を許可し、コピーは１回も許可されない。以下、説明の便宜上、用語「レンダリング」は、記録機能又は再生機能を指定するため使用される。たとえば、レコーダは素材を記録媒体にレンダリングし、CDプレーヤは素材をオーディオシステムへレンダリングし、DVDプレーヤは素材をオーディオ・ビデオシステムにレンダリングするなどのように表現する。レンダリングの回数及びタイプを制限するだけではなく、使用量が限定された複製物を提供する装置は、ある時点で同時に利用可能なコピー防護素材の使用量制限複製物の数を制限する。すなわち、たとえば、ある時点で使用量制限複製物の数が１０件に制限されるならば、適合型レコーダは、最初の１０件の複製物の中の少なくとも１件がチェックイン（返却）され、未だマークされていない場合には期限満了のマークが付けられるまで、１１番目の複製物を提供しない。
【０００４】
限定用途複製物の典型的な一実施例において、複製物は、カウンタ、又は、許可された権利の標識を機密的に保存するチケットを格納し、適合型再生装置は、特定の許可された権利に適するようにレンダリング毎、又は、時間経過毎にカウンタを更新する。この典型的な実施例の場合に、使用量制限複製物を提供する装置、及び、素材をレンダリングする装置は、素材を不法な装置へレンダリングすることを防止するため、及び、許可パラメータの変更を防止するため、使用される暗号鍵、又は、鍵の組を共用する。典型的に、内容素材は対称鍵を使用して暗号化され、この鍵は、レンダリング装置と関連した秘密鍵に対応した非対称公開鍵を用いて暗号化された形式でレンダリング装置へ通信される。このように、意図されたレンダリング装置だけが暗号化内容素材を復号化することができる。この非対称公開鍵は、暗号化内容素材と関連した許可権利を暗号化するためにも使用される。
【０００５】
同時に許可された複製物の件数を制限することにより、複製物の適合型プロバイダは、不法な大量生産のために効果的に利用され得ない。コピー防護素材のコピーがレンダリングされる回数を制限することにより、このような使用量制限複製物の再販売価値が実質的に低下するので、これらの複製物を不法に再生し、販売する動機が失われる。同時に、内容素材のオリジナル複製物の購入者は、実質的に無制限の再生権利が与えられる。特に、失効の前に複製物がレンダリングされ得る回数が妥当な回数であり、同時に存在する複製物の件数が妥当な件数であり、かつ、再記録のために必要な労力が少ないならば、オリジナル購入複製物からの失効した複製物を再記録するユーザの負担は最小限に抑えられるとみなされる。レンダリングの回数に基づく満了の代わりに、時間的期限を使用することにより、各複製物の再販売価値が最低限に抑えられ、しかも、購入者には実質的に無制限の再生権利が許可される。しかし、実時間（クロック時間）に基づく時間ベースシステムは、コピー防護には余り有効ではない場合が多い。その理由は、殆どの不正複製物は、非常に短期間のうちに作成され、逆に、殆どの購入者は、素材がその期間中にレンダリングされたか否かとは関係しない期間制限に不満を覚えるからである。典型的に、時間ベースシステムは、実（クロック）時間ではなく、素材が実際にレンダリングされた時間の間隔に基づく。
【０００６】
コピー防護素材の期間限定若しくは使用量制限された複製物の用法に関する別の局面は、コピー防護素材の合法的な販売者が期間限定若しくは使用量制限された複製物を、無制限の再生が許可された上記の複製物よりもおそらく低価格で直接販売する場合である。たとえば、使用量制限複製物は、使用量無制限複製物を購入するオプション付きで、インターネットからのダウンロード、或いは、ケーブルテレビ若しくは衛星テレビの番組プロバイダのようなプロバイダからの放送を通じて供給される。或いは、使用量制限複製物は、限定期間内に記録物の返却を必要としないビデオ記録物のシングルユースレンタルのようなレンタル品目として供給される。コピー防護内容素材の使用量制限複製物の用法に関する上記局面及びその他の局面は、一般的になり始めていると予測される。
【０００７】
用途限定コピー防護スキームを打ち破る従来の一方法は、「リプレイ・アタック(replay  attack)」と呼ばれる。この方法では、ビット・フォー・ビット(bit-for-bit)複製物が使用量制限複製物から作成され、許可された使用量若しくは期限が完全に割り当てられ、アーカイブに蓄積される。この複製物は、典型的に、非適合型レンダリング装置では使用できない。その理由は、素材が高信頼形式で蓄積され、この複製物が最大に割り当てられた複製物のビット・フォー・ビット複製物を記録媒体上に再記録することによって、適合型装置上で使用、再生され得るからである。かくして、内容素材の使用量制限複製物の再販売価値が使用量無制限複製物の価値より低い場合であっても、偽造者は、複製物の作成が容易であり、かつ、使用量制限複製物防護スキームを容易に打ち破ることができるので、このような不法な使用量制限複製物を供給することを選択する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、使用量制限防護スキームへのリプレイ・アタックを排除する暗号方法を提供することである。  
本発明の更なる目的は、リプレイ・アタックを排除する特性を有する記録媒体を提供することである。  
本発明の更なる目的は、リプレイ・アタックを排除するコピー防護素材の使用量制限複製物を供与するシステムを提供することである。  
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の上記目的及びその他の目的は、コピー防護内容素材の複製物の記録物毎に実質的に固有である保証項目を有する暗号システムを提供することによって達成される。
【００１０】
外部装置によって読み取り可能であり、かつ、書き込み不能であるメモリ素子が記録媒体に設けられ、その内容は、素材が媒体に記録されるたびに変化する。好ましい一実施例において、このメモリ素子の内容は、固有暗号鍵を形成するため使用され、この固有暗号鍵は、内容素材を暗号化するため使用される暗号鍵を暗号化するため使用される。内容暗号鍵の固有の暗号は、さらに、予定されたレンダリング装置の秘密鍵に対応した公開鍵を使用して暗号化される。固有暗号鍵は、外付け読み出し専用メモリ素子の内容を読み出し、処理することによって判定可能であるが、内容暗号鍵を復号するためには、固有暗号鍵と、予定されたレンダリング装置の秘密鍵の両方の鍵を必要とする。固有暗号鍵は、記録媒体への記録毎に固有である読み出し専用メモリ素子の内容値に基づいているので、オリジナルの暗号化内容素材の記録媒体への後続の不正な再記録（リプイレイ・アタック）は、始めに内容暗号鍵を暗号化するため使用された固有暗号鍵と同じ固有暗号鍵を生じない。リプレイ・アタックの固有暗号鍵は、内容暗号鍵を暗号化するため使用されたオリジナルの固有暗号鍵とは異なるので、レンダリング装置は内容暗号鍵を復号化することができず、これにより、内容素材を復号化し得ず、リプレイ・アタックは失敗する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明によるリプレイ・アタックを排除するコピー防護素材の複製物を供与する暗号システムの一例のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、例示によって本発明を詳細に説明する。  
図１は、本発明によるリプレイ・アタックを排除する記録媒体３００にコピー防護素材の複製物を設ける暗号システム１００の一例のブロック図である。暗号システム１００は、内容プロバイダ２００と、記録媒体３００と、レンダリング装置４００とを含む。内容プロバイダ２００は、暗号化内容素材と、関連した情報を記録媒体３００に記録し、レンダリング装置４００は記録された暗号化内容素材をレンダリングする。従来の多数の記録技術で、媒体３００の形式及び構造に応じた記録技術を利用することが可能である。理解を助けるために、媒体３００に読み書きするため利用されるコンポーネントは、図１の内容プロバイダ２００及びレンダリング装置４００の一例のブロック図には図示されない。
【００１３】
本発明によれば、記録媒体３００は、固有番号Ｕを収容する記録インジケータ３１０を含む。新しい番号Ｕは、暗号化内容素材２２１が媒体３００のメモリ領域３２０へ格納されるときに作成される。この固有番号Ｕを簡単に作成するため、任意の技術が使用される。固体媒体３００の簡単な一実施例の場合、記録インジケータ３１０は、メモリ３２０への書き込みアクセス２９９で変更器３１５によってインクリメントされるカウンタを含む。より複雑な実施例の場合、変更器３１５は、メモリ３２０への書き込みアクセス２９９に応じて、新しい乱数を記録インジケータ３１０へ与える乱数発生器を有する。データタイムスタンプを使用するなどの他の技術に置き換えてもよい。
【００１４】
本発明の好ましい一実施例において、記録インジケータ３１０は、一般的にコンピュータメモリ装置内のメモリのセクタと関連付けられた「ディスク・セクタ・タグ」として実現される。対応したタグは、コンピュータメモリの場合に類似した高信頼ディスクドライブを介して光ディスク又は磁気ディスクに書き込まれる。すなわち、暗号化内容素材２２１がメモリ領域３２０の各セクタに書き込まれるとき、変更器３１５は、書き込まれた各セクタのディスク・セクタ・タグを変更する。変更された一つ以上のディスク・セクタ・タグは、固有番号Ｕを形成する。記録インジケータ３１０を特定のセクタと関連付けることにより、媒体３００内の他のセクタへの書き込みは、暗号化内容素材３２０を格納するメモリブロック３２０を形成するため使用されたセクタと関連付けられたタグに影響を与えない。このように、メモリ書き込み動作は、媒体３００が図１に示されるような別個のメモリブロック３１０、３２０、３４０、３５０に物理的に分離されていない場合でも、識別可能である。
【００１５】
番号Ｕは、メモリ全体の全てのタグの集合でも構わないことに注意すべきであり、この場合、媒体の内容全体に対して一つの鍵ＫＵが作成される。或いは、番号Ｕ及び対応した鍵ＫＵが単一のディスク・セクタに対応してもよく、この場合、媒体の各セクションが媒体の他のセクションに影響を与えることなく、別々に再書き込みされる。
【００１６】
リプレイ・アタックを阻止するため、記録インジケータ３１０は、外部から読み出し可能であり、かつ、外部から制御できないように構成される。すなわち、メモリ３２０への書き込みアクセスの発生毎に、内容記録インジケータ３１０は、外部から制御不能な形で変化する。かくして、媒体３００内の合法的な内容がアーカイブにコピーされ、次に、アーカイブから媒体３００へ再記録されたとき、記録インジケータ３１０は、変更器３１５を介して、合法的な内容が媒体３００に格納されたときに記録インジケータ３１０に存在した値Ｕとは異なる値Ｕ’（図示されない）を格納する。この記録インジケータ３１０内の値Ｕ’は、元の値Ｕの複製物を含む媒体３００の総ビット・フォー・ビットコピーが保管されたかどうかとは無関係に、元の値Ｕとは異なる。すなわち、記録インジケータ３１０は、外部から制御不可能であるため、元の値Ｕは、記録インジケータ３１０に書き込まれない。このように、媒体３００の元の内容の複製物は、オリジナル値Ｕを複製された新しい値Ｕ’と比較することにより、元の内容と区別することができるので、リプレイ・アタックが阻止され得る。
【００１７】
このリプレイ防御を容易にするため、オリジナル値Ｕは、信頼できる必要があり、かつ、この防御を実施するレンダリング装置４００へ機密的に通信されるべきである。オリジナル値Ｕを安全に通信するため、任意の技術を利用することが可能である。たとえば、（図示されないが）オリジナル値Ｕは、内容プロバイダ２００によってディジタル署名され、このディジタル署名付き情報が媒体３００に格納される。適合型レンダリング装置４００は、ディジタル署名付き情報が認証されたかどうかを照合し、次に、ディジタル署名付きのオリジナル値を、記録インジケータ３１０内の値Ｕの現在値と比較する。現在値Ｕがディジタル署名付きの値Ｕと一致したとき、レンダリング装置４００は、メモリ３２０からの暗号化内容素材３２１がメモリ３２０に始めに格納されていた暗号化内容素材２２１であることが保証される。現在値Ｕがディジタル署名された値Ｕと一致しないとき、レンダリング装置４００は、リプレイ・アタックの試みであることを認識し、内容素材のレンダリングを妨げる。
【００１８】
好ましい一実施例において、図１に示されるように、値Ｕ  ３１１は、暗号化内容素材２２１が最初に記録されたとき、その項目を暗号化するため内容プロバイダ２００によって使用され、次に、値Ｕ  ３１２がその項目を復号化するためレンダリング装置４００によって使用される。暗号化内容素材２２１が原始的に記録されたときと、レンダリング装置が現在値Ｕ  ３１２を読み出したときの間で、値Ｕ  ３１１が変化したならば、レンダリング装置４００は、オリジナル値Ｕ  ３１１に基づいて暗号化された項目を適切に復号化し得ない。これに対し、内容プロバイダ２００によって使用された値Ｕ  ３１１が、レンダリング装置４００によって使用された値Ｕ  ３１２と同じである場合、レンダリング装置４００は、値Ｕ  ３１２に基づいて暗号化された項目を適切に復号化する。図１の例の場合に、値Ｕ  ３１１に基づいて暗号化された項目は内容鍵２０２であり、この内容鍵２０２は、内容素材を暗号化し、次に、暗号化内容素材２２１を復号化するため使用される。
【００１９】
図１の実施例において，図示された暗号器２２０は、鍵ＫＣに基づく暗号化内容素材ＥＫＣ（ＣＭ）  ２２１を生ずる。鍵生成器２１０は、典型的にハッシュ関数を用いて、値Ｕ  ３１１から鍵ＫＵ  ２１２を作成する。好ましい一実施例では、記録インジケータ３１０は、書き込まれたセクタ毎にディスクセクタタグ内に実現され、鍵生成器２１０は、暗号化内容素材メモリ３２０に対応した各ディスクセクタタグ内の固有値を反復的にハッシュ処理することにより、かつ、オプション的に、レンダリング権メモリ３５０に対応した各ディスクセクタタグ内の固有値を反復的にハッシュ処理することにより、鍵ＫＵ  ２１２を作成する。
【００２０】
暗号器２３０は、暗号化内容鍵ＥＫＵ（ＫＣ）  ２３１を得るべく内容鍵ＫＣ  ２０２を暗号化するため、鍵ＫＵ  ２１２を使用する。レンダリング装置４００で、この暗号化内容鍵ＥＫＵ（ＫＣ）は、参照項目４３１として表される。鍵生成器４１０は、鍵生成器２１０と類似し、媒体３００がレンダリング装置４００によって読まれるときの記録インジケータ３１０の値Ｕ  ３１２に基づいて、鍵ＫＵ  ４１２を生成するため使用される。復号器４３０は、この鍵ＫＵ  ４１２を用いて暗号化内容鍵ＥＫＵ（ＫＣ）  ４３１を復号化する。値Ｕ  ３１２が内容鍵ＫＣ  ２０２の暗号化に使用されたオリジナル値Ｕ  ３１１に対応する場合、復号器４３０は、内容鍵ＫＣ  ２０２と一致した内容鍵ＫＣ  ４０２を生ずる。復号器４２０は、媒体３００のメモリ３２０からの暗号化内容素材ＥＫＵ（ＣＭ）  ３２１を復号化するため、復号化内容鍵ＫＣ  ４０２を使用する。値Ｕ  ３１２がオリジナル値Ｕ  ３１１に対応しないとき、レンダリング装置鍵ＫＵ  ４１２はオリジナル鍵ＫＵ  ２１２と一致せず、復号化内容鍵ＫＣ  ４０２はオリジナル内容鍵２０２と一致せず、復号化内容素材ＣＭ  ４０１は、オリジナル内容素材２０１と一致しないので、実質的にレンダリング不可能である。
【００２１】
また、図１の実施例に示されるように、内容プロバイダ２００は、レンダリング装置４００と関連した公開鍵ＫＰ  ２０４を使用して、暗号化内容鍵ＥＫＵ（ＫＣ）  ２３１を更に暗号化するオプショナル暗号器２４０を含む。このように、暗号化内容鍵ＥＫＵ（ＫＣ）  ２３１は、予定された受信装置４００以外の装置によって復号化不可能であり、他の装置による内容素材２０１のレンダリングを防止する。この二重暗号化鍵ＥＫＰ（ＥＫＵ（ＫＣ））  ２４１は、媒体３００のメモリ３４０に収容される。対応したレンダリング装置４００は、メモリ３４０からの二重暗号化鍵ＥＫＰ（ＥＫＵ（ＫＣ））  ３４１を、公開・秘密鍵ペアの公開鍵ＫＰ  ２０４に対応した秘密鍵ＫＰ  ４０４を用いて復号化する復号器４４０を含む。この復号器４４０は、上記の暗号化内容鍵ＥＫＵ（ＫＣ）  ４３１を生ずる。
【００２２】
完全性のため、図１には、本発明の背景に関して説明した制限レンダリング権を実施するレンダリング装置４００の認証モジュール４５０が示されている。参考のため引用された同時係属中のMichael  Epsteinによる米国特許出願"Usage  Dependet  Ticket  to  Protect  Copy-protected  Material"（出願番号  、年  月  日出願、代理人書類番号PHA  （情報開示700657））は、限定された権利を、記録媒体に格納された暗号化内容素材に割り付け、実施する方法及びシステムを提案する。本発明に適用された場合、内容プロバイダ２００は、割り付けられた権利２５１を記録媒体３００に格納する権利割り付け器２５０を含む。これらの割り付けられた権利は、暗号化内容素材２２１が媒体３００へ記録されたときの媒体３００の使用量パラメータ３５２に基づいている。この権利２５１は、たとえば、媒体がレンダリング装置４００からアクセス４９９されるときに変更器３５５によって「穴あけされた」チケットとして符号化され、或いは、デクリメントされるカウンタなどとして符号化される。本発明の他の局面によれば、記録インジケータ３１０は、権利を収容したメモリ領域３５０が、内容プロバイダ２００のような外部ソースから書き込まれたときに、或いは、内容プロバイダ２００によって収容された権利を変更しようとする不正な行為によって、格納された値Ｕを変更するよう構成される。上述の通り、獲得された値Ｕ  ３１２がオリジナル値Ｕ  ３１１とは異なる場合、復号化内容素材４０１はオリジナル内容素材２０１と一致せず、実質的にレンダリング不可能である。メモリ３５０内の権利と、メモリ３２０内の暗号化内容素材４０１とが外部から変更されていない場合、復号化内容素材４０１はオリジナル内容素材２０１と一致し、レンダリング可能である。認証モジュール４５０は、媒体３００の使用量３５３が媒体３００に割り付けられた権利を超過する場合、ゲート４９０を介してレンダリング４０１’を阻止する。レンダリングモジュール４８０は、復号化内容素材４０１をレンダリングするコンポーネント、たとえば、オーディオシステム、オーディオ・ビデオシステム、コンピュータシステムなどを表す。ゲート４９０は、認証モジュール４５０によって内容素材４０１からのレンダリングされた素材４０１’の生成を阻止するため一般的に利用可能な多数の手段を表す。
【００２３】
以上の通り、本発明の原理が例示的に説明された。当業者は、以上の説明では明示的に記載、或いは、図示されていないが、本発明の原理を実現し、請求項に記載された事項の精神及び範囲を逸脱しない種々の構成を想到し得ることが認められる。
【符号の説明】
【００２４】
１００：暗号システム
２００：内容プロバイダ
３００：記録媒体
４００：レンダリング装置
【図１】
2011091800.tif 000003