(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の場所から第２の場所へ送信されたビデオ信号中のデータの真正性を保証するシステムであって、前記ビデオ信号は、複数ビットのデータと、前記ビデオ信号内で前記データに沿って特定の間隔で設けられる同期用コードとを有し、
当該システムは、
前記ビデオ信号のいくつかの部分を選択するセレクタモジュールと、
前記選択された部分に鍵を添付し、前記鍵が添付された部分を用いて認証コードを生成する認証コード生成モジュールと、
前記選択された部分に前記認証コードを添付し、前記認証コードを含む添付された部分を前記第１の場所から送信する送信部と、
を有し、
前記選択は、前記ビデオ信号内の同期用コードを識別し、前記ビデオ信号の隣接する同期用コードの間で前記部分を選択することを含むシステム。
【請求項２】
前記認証コード生成モジュールは、
第１の鍵及び第２の鍵を生成するため既知の鍵値を使用し、
前記選択された部分に前記第１の鍵を添付し、
前記第１の鍵が添付された選択された部分を用いて中間認証コードを生成し、
前記中間認証コードに前記第２の鍵を添付し、
前記第２の鍵を添付された中間認証コードを用いて前記認証コードを生成する、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記第２の場所で、前記送信された信号の部分を選択する第２のセレクタモジュールと、
前記選択された部分に鍵を添付し、前記鍵を添付された選択された部分を用いて第２の認証コードを生成する復号モジュールと、
前記第２の場所で、前記第２の認証コードが前記第１の認証コードと一致するかどうかを判定することにより、前記ビデオ信号を認証する認証モジュールと、
を更に有する請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記復号モジュールは、第１の鍵及び第２の鍵を生成するため既知の鍵値を使用し、
前記復号モジュールは、
前記受信した選択された部分に前記第１の鍵を添付し、
前記第１の鍵が添付された選択された部分を用いて中間認証コードを生成し、
前記中間認証コードに前記第２の鍵を添付し、
前記第２の鍵が添付された中間認証コードを用いて前記第２の認証コードを生成する、
請求項３記載のシステム。
【請求項５】
前記セレクタモジュールは、隣接した同期用コードの間にある前記ビデオ信号の部分を識別する、請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記セレクタモジュールは、隣接したスライスコードの間にある前記ビデオ信号の部分を識別する、請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記認証コード生成モジュールは、前記認証コードを生成するため、ハッシュ・ベースの関数を使用する、請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記ビデオ信号は、ユーザー・データ・フィールドを含むＭＰＥＧフォーマットを有する圧縮信号であり、
前記送信部は、前記信号を送信する前に、前記認証コードを前記ユーザー・データ・フィールドに収容する、請求項１記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［発明の背景］
・発明の分野
本発明は、ビデオ信号の部分を選択し、受信場所で照合するため選択された部分と共に送信される認証コードを生成することにより、送信されたビデオ信号を認証するシステムに関する。
【０００２】
・関連技術の説明
ビデオ信号の伝送は、多数の目的のため広汎に使用される。ある種の状況下では、通信のチャネルは厳重に管理され、受信信号が送信信号と正確に一致していることが合理的に推定される。しかし、殆どではないとしても多くの状況下では、通信チャネルは厳重に管理されていない。したがって、相互に通信する両当事者は、受信信号が期待される発信元からの信号であり、伝送中に改竄されていないことを保証するため、受信信号を認証する必要がある。理想的には、認証法は、受信信号が適当な発信元からの信号であること（すなわち、真正性）と、発信者によって送信された内容（すなわち、信号の完全性）を照合する。
【０００３】
伝送中に信号を認証する多数の方式が提案されている。暗号化アルゴリズムは、リモート・キーレス・エントリー・システムやビデオシステムなどの多様な分野で利用されている。ビデオシステム認証法の一例は、米国特許第5,499,294号明細書に記載されている。このシステムの場合、デジタルカメラプロセッサは、プロセッサに埋め込まれた秘密鍵を備えている。秘密鍵に対応する公開鍵を有するデジタルカメラは、プロセッサから情報を受信し、公知の方式を使用して、受信信号が適当な発信元からの信号であるかどうかを判定することができる。
【０００４】
現在までに提案されているシステムに対する一つの制約は、大量のビデオデータを効率的に取り扱うことができない点である。別の制約は、多数の提案では、耐タンパー性の効果が十分に得られる安全なシステムを実現できない点である。そのため、多数のビデオデータを効率的に取り扱い、かつ、十分に安全な結果物が得られるシステムが要求される。本発明は、一方の場所から別の場所へ送信されたビデオ信号を認証する独特の解決法を提供することにより、上記の要求を満たすことを目的とする。
【０００５】
［発明の概要］
本発明は、第１の場所から第２の場所へ送信されたビデオ信号を認証するために役立つ。本発明に従って設計されたシステムは、ビデオ信号の部分を識別し、各部分に対し認証コードを付与し、この認証コードは、受信場所で認証目的のため使用される。
【０００６】
本発明に従って設計された、第１の場所から第２の場所へ送信されたビデオ信号中のデータを確実に認証するシステムは、幾つかの部品を含む。セレクタモジュールは、ビデオ信号の少なくとも一つの部分を選択する。認証コード生成モジュールは、鍵を選択された部分に添付し、鍵が添付された部分を用いて認証コードを生成する。送信部は、認証コードをビデオ信号の選択された部分に添付し、認証コードを含む添付された部分を第１の場所から送信する。
【０００７】
最も好ましい実施例によれば、セレクタモジュールは、ビデオ信号中の同期用コードの位置を見つけ、隣接した同期用コードの間のデータを選択された部分として選ぶことにより、ビデオ信号の部分を識別する。好ましくは、ビデオ信号全体が処理され、ビデオ信号が第１の場所から第２の場所へ送信されるとき、隣接した同期用コードの間の複数の部分毎に、固有の認証コードが付帯させられる。第２の場所で、第２のセレクタモジュールは、送信された信号の各部分を識別する。復号モジュールは、第１の場所で使用された鍵と同じ鍵を、選択された部分に添付し、鍵が添付された部分を使用して第２の認証コードを生成する。認証モジュールは、第２の認証コードが、送信されたビデオ信号の部分と共に送られた認証コードと一致するかどうかを判定することにより、第２の場所でビデオ信号を認証する。
【０００８】
本発明による方法は、幾つかの基本的な手順を含む。第一に、ビデオ信号の部分が選択される。好ましくは、ビデオ信号の部分は、ビデオ信号に付帯した同期用コードの間のデータとして選択される。鍵が少なくとも一つの選択された部分に添付される。認証コードは、鍵を添付された選択された部分を使用して生成される。次に、認証コードが選択された部分に添付され、認証コード及び選択された部分が共に第１の場所から第２の場所へ送信される。第２の場所では、第１の場所で使用された鍵と同じ鍵を使用して関連した第２の認証コードを生成するため、受信された信号の部分が利用される。第２の認証コードは、送信された信号の真正性を確認するため、第１の場所から受信された認証コードと比較される。
【０００９】
本発明に従って設計された、第１の場所から第２の場所へ送信されたビデオ信号の真正性を保証するコンピュータで実行可能な複数の命令を含むコンピュータ読取可能な記録媒体は、幾つかの基本的な命令を含む。第１の命令は、コンピュータにビデオ信号の部分を選択させる。第２の命令は、コンピュータに鍵を選択された部分へ添付させる。第３の命令は、コンピュータに鍵が添付された選択された部分を使用して認証コードを生成させる。第４の命令は、ビデオ信号と認証コードの両方が第１の場所から第２の場所へ送信されるように、コンピュータに認証コードをビデオ信号の選択された部分へ添付させる。
【００１０】
本発明の様々な特徴及び利点は、現時点での好ましい実施例の詳細な説明に基づいて当業者に理解されるであろう。
【００１１】
［好ましい実施例の詳細な説明］
図１は、第１の場所から第２の場所へビデオ信号を通信するシステム２０を概略的に示す図である。送信機２２は、通信リンク２４を介してビデオ信号を第２の場所へ送信する。通信リンク２４は、光ファイバー、伝送線、インターネット、衛星リンク、或いは、ビデオ信号を伝送するため好適なその他の通信媒体などにより実現される。第１の場所において、送信機２２は、ビデオデータ処理モジュール３０及び認証コード生成モジュール３２から情報（すなわち、ビデオデータ）が供給される。ビデオデータ処理モジュール３０は、好ましくは、圧縮形式のビデオデータを処理する。ビデオデータ処理モジュール３０は、好ましくは、本発明の認証法と共に使用されるビデオ信号の少なくとも一つの部分を識別する。より好ましくは、ビデオ信号の各部分は、伝送情報全体の真正性が確認できるように本発明に従って認証される。
【００１２】
認証コード生成モジュール３２は、好ましくは、ビデオデータの選択された部分を取得し、認証コードを生成するため予め選択された鍵を使用して、以下で詳述する認証コード生成法を取得された部分に適用する。復号モジュール３４は、好ましくは、認証コード生成モジュール３２で使用された鍵と同じ鍵と、ビデオ信号の選択された部分とを利用し、第２の認証コードを生成する。第２の認証コードは、ビデオ信号の受信された部分の真正性及び完全性を確認するため、送信機２２によって送信された認証コードと比較される。ビデオデータ処理モジュール３６は、好ましくは、必要に応じて（すなわち、受信された信号を表示するため、或いは、受信された信号をメモリに記憶するため）、ビデオ信号中の認証された部分だけを利用する。
【００１３】
個々のモジュール又は部分は図１に概略的に示されているが、本発明に従って設計されたシステムは、必ずしも同数の独立した部品を具備しなくてもよいことに注意する必要がある。各部によって実行される機能は、たとえば、１台のコンピュータに統合してもよい。同様に、図１に概略的に示されているモジュール又は部分よりも多数の独立した部品又は装置を利用しても構わない。また、送信機２２及び受信機２６は別々に設けられているが、送信機と受信機はトランシーバーによって置き換えることが可能であり、これにより、第１の場所と第２の場所の各場所で、双方向通信を実現できるようになる。
【００１４】
図２は、本発明による方法を説明するフローチャート４０である。ステップ４２において、ビデオ信号の少なくとも一部分が選択される。次に、ステップ４４において、鍵が選択された部分（選択部分）に添付される。鍵は、好ましくは、秘密鍵であり、送信機２２と受信機２６で共有される。次に、ステップ４６において、認証コードが、鍵を添付された選択部分を使用して生成される。得られた認証コードは、ビデオ信号を送信する前に、ステップ４８において、ビデオ信号の選択部分に添付される。
【００１５】
図３は、圧縮ビデオ信号ストリーム５０を概略的に示す図である。圧縮ビデオ信号は、データの複数のビット、たとえば、ビット５２及びビット５４を含む。ビデオデータのストリームに沿って特定の間隔で、同期用マーカー、すなわち、同期用コードが通常の形式で設けられる。図３には、同期用コード５６、５８及び６０が概略的に示されている。同期用コードは、従来技術において、再同期マーカー、再同期用コード、スライスコード、スライスマーカー、或いは、その他の名称でも知られている。本願明細書では、このような標識を表すために一般的に「同期用コード」という名称を利用する。同期用コードは、ビデオ伝送システムにおいてよく知られた目的のため利用されているので、本願明細書ではこれ以上の説明を加えない。
【００１６】
本発明によれば、隣接した同期用コード間のデータを識別し、そのデータを、認証されるビデオ信号の部分として選択する。
【００１７】
たとえば、同期用コード５６、５８及び６０は、ビデオ信号情報のストリームに沿って間隔を空けて設けられる。ビデオ信号の第１の部分６２は、同期用コード５６と５８の間にある。ビデオ信号の第２の部分６４は、隣接した同期用コード５８と６０の間にある。好ましい実施例において、ビデオ信号のあらゆる部分が、好ましくは、識別され、以下に説明する認証法の適用を受ける。或いは、必ずしも全ての部分を認証目的のため使用しなくても構わない。本発明による方法は、ビデオ信号の全ての部分が、好ましくは、本発明の認証法と共に利用される場合でも十分に有効である。
【００１８】
図４は、図２に示されたステップ４４及び４６について説明するより詳細なフローチャート７０である。好ましい構成によれば、第１の場所及び第２の場所でわかっている秘密鍵値が予め選択される。予め選択された秘密鍵値は、選択された関数を使用して、第１の鍵及び第２の鍵を生成するため使用される。
【００１９】
一例として、第１の鍵及び第２の鍵を生成する関数は、６４バイトの文字列を作成するため、鍵値として識別されたデータの文字列に十分な数の零を付加する。６４バイトの文字列は、好ましくは、次に、ipadとして知られているデータ文字列と排他的論理和（すなわち、ＸＯＲ）演算される。一実施例において、ipadは、ブロックを埋めるため繰り返されるバイト０ｘ５Cと一致する。排他的論理和演算関数の結果として第１の鍵が得られる。
【００２０】
一実施例において、第２の鍵は、同じ６４バイト文字列（すなわち、零が付加された鍵値）を使用し、６４バイト文字列をopadとして知られているデータ文字列と排他的論理和（すなわち、ＸＯＲ）演算することにより生成される。一実施例において、opadは、ブロックを埋めるため繰り返されるバイト０ｘ３６である。好ましくは、ビット形式の排他的論理和演算関数の結果として、第１の鍵と同一の第２の鍵が得られ、第２の鍵は、好ましくは、第１の場所及び第２の場所で獲得されるので、第１の鍵及び第２の鍵は、夫々の場所で同一である。
【００２１】
第１の鍵及び第２の鍵が予め選択された鍵値から獲得された後、ビデオ信号の選択部分に、好ましくは、以下の手続が適用される。
【００２２】
ステップ７６において、第１の鍵がビデオ信号の選択部分に付加される。ステップ７８で、中間認証コードを生成するため、ハッシュ・ベースの認証コード生成関数が第１の鍵を付加された選択部分に対して実行される。ハッシュ・ベースの認証コード生成関数は、従来技術において公知であり、当業者は、本発明によって得られる結果を達成するため、ハッシュ・ベースの関数の中から一つの関数を選択し、或いは、関数を設計することができる。
【００２３】
次に、ステップ８０において、第２の鍵が中間認証コードに付加され、認証コードが生成され、この認証コードは、ビデオ信号の選択部分へ付加され、送信機２２によって送信される。中間認証コードを生成するためハッシュ関数の２段階で適用し、次に、送信される認証コードを生成するため中間認証コードを利用することにより、本発明は、非常に安全性の高い認証法を実現する。圧縮ビデオ信号がユーザー・データ・フィールドを有するMPEGフォーマットである状況下では、認証コードは、好ましくは、送信前にユーザー・データ・フィールドに収容される。
【００２４】
同期用コード間のビデオデータを利用することにより、本発明は、大量の圧縮ビデオデータを処理する非常に効率的な方法を実現し、そのデータを認証する安全な認証法を提供する。同期用コード間のビデオデータの部分を選択することにより、本発明は、計算的に実施可能な態様でビデオデータを処理する方法を提供する。この方法によれば、認証コードの生成と関連した「オーバーヘッド」が非常に大きい場合であっても、信号の伝送の速度又は性能との折り合いをつけることができる。さらに、ビデオデータの選択部分を識別することにより、送信された信号の一部に含まれるエラーが信号の他の部分から分離されるので、エラーを含む部分だけを拒否すればよい。
【００２５】
受信場所で、第１の場所で生成された第１の鍵及び第２の鍵と同じものを生成するため、同じ鍵値が使用される。第１の鍵は、受信されたビデオ信号の部分に付加され、ハッシュ・ベースの関数が第１の鍵を付加された部分に対し適用される。これにより、受信側の中間認証コードが生成される。次に、第２の鍵が受信側の中間認証コードに付加され、受信側の認証コードが生成される。受信側の認証コードは、ビデオ信号の部分と共に送信された認証コードと比較される。両方の認証コードが一致する場合、ビデオ信号の部分は真正であることが判明する。
【００２６】
以上の記述は、例示的な説明であって、本質的に本発明を制限するものではない。上記実施例に対する変更及び変形が本発明の精神を逸脱することなく、かつ、本発明に基礎を置くことは、当業者に理解されよう。本発明に与えられる法的保護範囲は、請求項に記載された事項を精査することによって決定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に従って設計されたシステムの略構成図である。
【図２】  本発明による方法を説明するフローチャートである。
【図３】  圧縮ビデオ信号ストリームの概略的な説明図である。
【図４】  図２に示されたフローチャートの一部を詳細に説明するフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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