(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
データの一部または全部を第１の鍵を用いて暗号化して出力する第１の暗号化手段と、
乱数制御情報に応じて所定の規則に従い発生された乱数に基づき上記データから所定のデータを抽出するデータ抽出手段と、
上記データ抽出手段で抽出された上記所定のデータに対して所定の演算を施し演算結果データを出力する演算手段と、
上記演算結果データを第２の鍵を用いて暗号化して出力する第２の暗号化手段と、
上記第１の暗号化手段の出力に対して上記第２の暗号化手段の出力を挿入して伝送路に送出するデータ挿入手段と
を有することを特徴とする送信装置。
【請求項２】
請求の範囲１に記載の送信装置において、
上記データは、映像データであることを特徴とする送信装置。
【請求項３】
請求の範囲２に記載の送信装置において、
上記データ抽出手段は、１または複数の所定位置の画素データを上記所定のデータとして抽出することを特徴とする送信装置。
【請求項４】
請求の範囲２に記載の送信装置において、
上記データ挿入手段は、ＨＤ−ＳＤＩの規定に則ったフォーマットでデータを上記送出することを特徴とする送信装置。
【請求項５】
請求の範囲４に記載の送信装置において、
上記データ挿入手段は、上記演算結果データを上記ＨＤ−ＳＤＩフォーマットによる補助データ領域に挿入することを特徴とする送信装置。
【請求項６】
請求の範囲１に記載の送信装置において、
上記データ抽出手段は、上記データのうち上記第１の暗号化手段で暗号化するデータの中から上記所定のデータを抽出するようにしたことを特徴とする送信装置。
【請求項７】
請求の範囲１に記載の送信装置において、
上記第１および第２の鍵は同値であることを特徴とする送信装置。
【請求項８】
請求の範囲１に記載の送信装置において、
上記乱数制御情報、上記第１の鍵および上記第２の鍵は同値であることを特徴とする送信装置。
【請求項９】
データの一部または全部を第１の鍵を用いて暗号化して出力する第１の暗号化のステップと、
乱数制御情報に応じて所定の規則に従い発生された乱数に基づき上記データから所定のデータを抽出するデータ抽出のステップと、
上記データ抽出のステップにより抽出された上記所定のデータに対して所定の演算を施し演算結果データを出力する演算のステップと、
上記演算結果データを第２の鍵を用いて所定の規則に従って暗号化して出力する第２の暗号化のステップと、
上記第１の暗号化のステップによる出力に対して上記第２の暗号化のステップによる出力を挿入して伝送路に送出するデータ挿入のステップと
を有することを特徴とする送信方法。
【請求項１０】
データの一部または全部を第１の鍵を用いて所定の規則に従って暗号化して出力すると共に、乱数制御情報に応じて所定の規則に従い発生された乱数に基づき上記データから所定のデータを抽出して所定の演算を施し、該演算の結果の演算結果データを第２の鍵を用いて所定の規則に従って暗号化した暗号化された演算結果データを上記暗号化出力に対して挿入して伝送路に送出されたデータを受信する受信装置であって、
上記伝送路を介して受信されたデータから上記暗号化された演算結果データに対応するデータを抽出する第１のデータ抽出手段と、
上記第１のデータ抽出手段で抽出された上記暗号化された演算結果データを第３の鍵を用いて所定の規則に従って復号化する第１の復号化手段と、
上記受信されたデータの上記第１の鍵を用いて作成された暗号を第４の鍵を用いて所定の規則に従って復号化して出力する第２の復号化手段と、
乱数制御情報に応じて所定の規則に従い発生された乱数に基づき上記第２の復号化手段の出力から上記所定のデータに対応するデータを抽出する第２のデータ抽出手段と、
上記第２のデータ抽出手段で抽出された上記所定のデータに対応するデータに対して上記演算と同一の演算を施す演算手段と、
上記第１の復号化手段で復号化された上記演算結果データと上記演算手段による演算結果データとを比較する比較手段と、
上記比較手段の比較結果に応じて上記第２の復号化手段の出力と他の出力とを切り換える切換手段と
を有することを特徴とする受信装置。
【請求項１１】
請求の範囲１０に記載の受信装置において、
上記比較手段の比較結果に基づき、上記第１の復号化手段で復号化された上記演算結果データと上記演算手段による演算結果データとが一致していれば上記受信されたデータが改竄されていないと判断し、一致していなければ上記受信されたデータが改竄されている可能性があると判断するようにしたことを特徴とする受信装置。
【請求項１２】
請求の範囲１１に記載の受信装置において、
上記切換手段は、上記比較手段の比較結果に基づき、上記受信されたデータが改竄されていないと判断された場合には上記復号化手段の出力を選択し、上記受信されたデータが改竄されている可能性があると判断された場合には上記他の出力を選択するようにしたことを特徴とする受信装置。
【請求項１３】
請求の範囲１０に記載の受信装置において、
上記受信されたデータは、映像データであることを特徴とする受信装置。
【請求項１４】
請求の範囲１３に記載の受信装置において、
上記第２のデータ抽出手段は、１または複数の所定位置の画素データを上記所定のデータとして抽出することを特徴とする受信装置。
【請求項１５】
請求の範囲１３に記載の受信装置において、
上記受信されたデータは、ＨＤ−ＳＤＩの規定に則ったフォーマットにより送信されたことを特徴とする受信装置。
【請求項１６】
請求の範囲１５に記載の受信装置において、
上記演算結果データに対応するデータは、上記ＨＤ−ＳＤＩによる補助データ領域に挿入されて送信されたことを特徴とする受信装置。
【請求項１７】
請求の範囲１０に記載の受信装置において、
上記第３および第４の鍵は同値であることを特徴とする受信装置。
【請求項１８】
請求の範囲１７に記載の受信装置において、
上記乱数制御情報、上記第３の鍵および上記第４の鍵は同値であることを特徴とする受信装置。
【請求項１９】
請求の範囲１７に記載の受信装置において、
上記第１および第２の鍵は同値であって、上記第３および第４の鍵は該第１および第２の鍵と同値であることを特徴とする受信装置。
【請求項２０】
データの一部または全部を第１の鍵を用いて所定の規則に従って暗号化して出力すると共に、乱数制御情報に応じて所定の規則に従い発生された乱数に基づき上記データから所定のデータを抽出して所定の演算を施し、該演算の結果の演算結果データを第２の鍵を用いて所定の規則に従って暗号化した暗号化された演算結果データを上記暗号化出力に対して挿入して伝送路に送出されたデータを受信する受信方法であって、
上記伝送路を介して受信されたデータから上記暗号化された演算結果データに対応するデータを抽出する第１のデータ抽出のステップと、
上記第１のデータ抽出のステップにより抽出された上記暗号化された演算結果データを第３の鍵を用いて所定の規則に従って復号化する第１の復号化のステップと、
上記受信されたデータの上記第１の鍵を用いて作成された暗号一部または全部を第４の鍵を用いて所定の規則に従って復号化して出力する第２の復号化のステップと、
乱数制御情報に応じて所定の規則に従い発生された乱数に基づき上記第２の復号化のステップの出力から上記所定のデータに対応するデータを抽出する第２のデータ抽出のステップと、
上記第２のデータ抽出のステップにより抽出された上記所定のデータに対応するデータに対して上記演算と同一の演算を施す演算のステップと、
上記第１の復号化のステップにより復号化された上記演算結果データと上記演算のステップによる演算結果データとを比較する比較のステップと、
上記比較のステップによる比較結果に応じて上記第２の復号化のステップの出力と他の出力とを切り換える切換のステップと
を有することを特徴とする受信方法。
【請求項２１】
入力データの一部または全部を第１の鍵を用いて暗号化して出力する第１の暗号化手段と、
第１の乱数制御情報に応じて所定の規則に従い発生された乱数に基づき上記データから所定のデータを抽出する第１のデータ抽出手段と、
上記データ抽出手段で抽出された上記所定のデータに対して所定の演算を施し第１の演算結果データを出力する第１の演算手段と、
上記第１の演算結果データを第２の鍵を用いて暗号化して出力する第２の暗号化手段と、上記第１の暗号化手段の出力に対して上記第２の暗号化手段の出力を挿入して伝送路に対して送出するデータ挿入手段と
を備える送信装置と、
上記伝送路を介して受信されたデータから上記第２の暗号化手段の出力に対応するデータを抽出する第２のデータ抽出手段と、
上記第２のデータ抽出手段で抽出された上記第２の暗号化手段の出力に対応するデータを第３の鍵を用いて所定の規則に従って復号化する第１の復号化手段と、
上記受信されたデータの一部または全部を第４の鍵を用いて所定の規則に従って復号化して出力する第２の復号化手段と、
第２の乱数制御情報に応じて所定の規則に従い発生された乱数に基づき上記第２の復号化手段の出力から上記所定のデータに対応するデータを抽出する第３のデータ抽出手段と、上記第３のデータ抽出手段で抽出された上記所定のデータに対応するデータに対して上記演算に対応する演算を施し第２の演算結果データを出力する第２の演算手段と、
上記第１の復号化手段で復号化された上記第１の演算結果データと、上記第２の演算結果データとを比較する比較手段と、
上記比較手段の比較結果に応じて上記第２の復号化手段の出力と他の出力とを切り換える切換手段と
を備える受信装置と
を有することを特徴とするデータ伝送システム。
【請求項２２】
請求の範囲２１に記載のデータ伝送システムにおいて、
上記比較手段の比較結果に基づき、上記第１の復号化手段で復号化された上記第１の演算結果データと、上記第２の演算結果データとが一致していれば上記受信されたデータが改竄されていないと判断し、一致していなければ上記受信されたデータが改竄されている可能性があると判断するようにしたことを特徴とするデータ伝送システム。
【請求項２３】
請求の範囲２２に記載のデータ伝送システムにおいて、
上記切換手段は、上記比較手段の比較結果に基づき、上記受信されたデータが改竄されていないと判断された場合には上記第２の復号化手段の出力を選択し、上記受信されたデータが改竄されている可能性があると判断された場合には上記他の出力を選択するようにしたことを特徴とするデータ伝送システム。
【請求項２４】
請求の範囲２１に記載のデータ伝送システムにおいて、
上記データは、映像データであることを特徴とするデータ伝送システム。
【請求項２５】
請求の範囲２４に記載のデータ伝送システムにおいて、
上記データ抽出手段は、１または複数の所定位置の画素データを上記所定のデータとして抽出することを特徴とするデータ伝送システム。
【請求項２６】
請求の範囲２４に記載のデータ伝送システムにおいて、
上記データ挿入手段は、ＨＤ−ＳＤＩの規定に則ったフォーマットでデータを上記送出することを特徴とするデータ伝送システム。
【請求項２７】
請求の範囲２６に記載のデータ伝送システムにおいて、
上記データ挿入手段は、上記第２の暗号化手段で暗号化された上記第１の演算結果データを上記ＨＤ−ＳＤＩフォーマットによる補助データ領域に挿入することを特徴とするデータ伝送システム。
【請求項２８】
請求の範囲２１に記載のデータ伝送システムにおいて、
上記第１のデータ抽出手段は、上記データのうち上記第１の暗号化手段で暗号化するデータの中から上記所定のデータを抽出するようにしたことを特徴とする送信装置。
【請求項２９】
請求の範囲２１に記載のデータ伝送システムにおいて、
上記第１、第２、第３および第４の鍵は同値であることを特徴とするデータ伝送システム。
【請求項３０】
請求の範囲２９に記載のデータ伝送システムにおいて、
上記第１および第２の乱数制御情報は同値であって、該第１および第２の乱数制御情報はさらに上記第１、第２、第３および第４の鍵と同値であることを特徴とする送信装置。
【請求項３１】
入力データの一部または全部を第１の鍵を用いて暗号化して出力する第１の暗号化のステップと、
第１の乱数制御情報に応じて所定の規則に従い発生された乱数に基づき上記データから所定のデータを抽出する第１のデータ抽出のステップと、
上記データ抽出のステップにより抽出された上記所定のデータに対して所定の演算を施し第１の演算結果データを出力する第１の演算のステップと、
上記第１の演算結果データを第２の鍵を用いて暗号化して出力する第２の暗号化のステップと、
上記第１の暗号化のステップによる出力に対して上記第２の暗号化のステップによる出力を挿入して伝送路に送出するデータ挿入のステップと、
上記伝送路を介して受信されたデータから上記第２の暗号化のステップによる出力に対応するデータを抽出する第２のデータ抽出のステップと、
上記第２のデータ抽出のステップにより抽出された上記第２の暗号化のステップによる出力に対応するデータを第３の鍵を用いて所定の規則に従って復号化する第１の復号化のステップと、
上記受信されたデータの上記第１の鍵を用いて作成された暗号を第４の鍵を用いて所定の規則に従って復号化して出力する第２の復号化のステップと、
第２の乱数制御情報に応じて所定の規則に従い発生された乱数に基づき上記第２の復号化のステップによる出力から上記所定のデータに対応するデータを抽出する第３のデータ抽出のステップと、
上記第３のデータ抽出のステップにより抽出された上記所定のデータに対応するデータに対して上記演算と同一の演算を施し第２の演算結果データを出力する第２の演算のステップと、
上記第１の復号化のステップにより復号化された上記第１の演算結果データと、上記第２の演算結果データとを比較する比較のステップと、
上記比較のステップによる比較結果に応じて上記第２の復号化のステップによる出力と他の出力とを切り換える切換のステップと
を有することを特徴とするデータ伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、伝送されたデータが伝送途中で改竄されることなく受信側に受信されたことを確認できるようにした送信装置および方法、受信装置および方法、ならびに、データ伝送システムおよびデータ伝送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ディジタルデータの窃取や改竄などの不正利用を防ぐために、伝送されるディジタルデータに対して暗号化処理を施す暗号化技術が実用化されている。第１図は、ディジタルデータの暗号化を行う一例の構成を概略的に示す。暗号化処理を施す前の元データを平文（プレーンテキスト）と称し、平文に暗号化ブロック４００で暗号化が施されて暗号文（暗号化データ）が生成される。暗号文は、暗号化ブロック４００に対応する復号化ブロック４０１により暗号を復号化され、元の平文に戻される。
【０００３】
暗号化ブロック４００に用いられる暗号化方式としては、例えばＡＥＳ（ＡｄｖａｎｃｅｄＥｎｃｒｙｐｔｉｏｎＳｔａｎｄａｒｄ）やＤＥＳ（ＤａｔａＥｎｃｒｙｐｔｉｏｎＳｔａｎｄａｒｄ）が代表的である。ＡＥＳおよびＤＥＳは、何れも秘密鍵と称される公開されない鍵を用いて平文の暗号化および暗号文の復号化を行う。例えば暗号化ブロック４００がＡＥＳにより暗号化を行う場合、暗号化ブロック４００に入力された平文に対して、秘密鍵である鍵４０２を用いて暗号化を施す。暗号化された暗号文は、伝送経路を経由して復号化ブロック４０１に供給され、暗号化の際に用いられたのと同じ鍵４０２を用いて復号化され、元の平文に戻される。これらＡＥＳやＤＥＳは、暗号化と復号化において共通の鍵を用いる共通鍵方式である。
【０００４】
暗号化ブロック４００および復号化ブロック４０１の構成としては、第２図Ａおよび第２図Ｂに一例が示されるような、暗号化回路や復号化回路としてＡＥＳやＤＥＳによる暗号器５０および復号器５１をそのまま用いる構成が考えられる。この第２図Ａおよび第２図Ｂの構成は、ＥＣＢ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｄｅｂｏｏｋｍｏｄｅ）モードと称される。第２図Ａの構成において、暗号器５０は、入力された平文Ｍｉを、鍵（Ｋ）を用いて例えばＡＥＳにより暗号化して暗号文Ｃｉを得る。暗号文Ｃｉを復号器５１に入力し鍵（Ｋ）を用いて復号化すると、暗号文Ｃｉが復号化されて元の平文Ｍｉが得られる（第２図Ｂ）。
【０００５】
この第２図Ａおよび第２図Ｂの構成では、同一の平文が連続的に入力されると、出力される暗号文も同一の値が続いてしまい、平文と暗号文とに基づく鍵（Ｋ）の解読が容易になってしまう。この問題を解決するために、様々な手法が考えられている。
【０００６】
第３図Ａおよび第３図Ｂは、暗号器の出力を入力にフィードバックさせる構成であって、ＣＢＣモード（ＣｉｐｈｅｒＢｌｏｃｋＣｈａｉｎｉｎｇｍｏｄｅ）と称する。第３図Ａに示される暗号化回路６０においては、平文ＭｉがＥＸＯＲ（排他論理和）回路６１を介して暗号器６２に入力され、鍵（Ｋ）を用いて暗号化される。暗号器６２の出力は、暗号文Ｃｉとして出力されると共に、初期値ＩＶとして遅延回路６３により所定の、例えば１ワード分の遅延を与えられてＥＸＯＲ回路６１に供給され、平文Ｍｉとの排他論理和がとられる。このＥＸＯＲ回路６１の出力が暗号器６２に入力される。
【０００７】
第３図Ｂは、対応する復号化回路６５の構成を示す。復号化の際には、暗号文Ｃｉを復号器６６に入力すると共に、初期値ＩＶ（イニシャライズベクタ）として遅延回路６７で所定の、例えば１ワード分の遅延を与えてＥＸＯＲ回路６８に供給する。暗号文Ｃｉは、復号器６６で鍵（Ｋ）を用いて暗号化され、ＥＸＯＲ回路６８により、所定に遅延された初期値ＩＶとの排他論理和をとられて元の平文Ｍｉに復号化され、出力される。
【０００８】
この第３図Ａおよび第３図Ｂに示す構成によれば、初期値ＩＶを変えることで、同一の鍵（Ｋ）を用いても、同一の平文Ｍｉから異なる暗号文Ｃｉが生成される。初期値ＩＶとして平文Ｍｉを暗号化した暗号文Ｃｉを用いているので、同一の平文Ｍｉが連続的に入力されても暗号器６２で暗号化された暗号文Ｃｉは、同一とはならず、上述のＥＣＢモードに比べて暗号文解析が難しくなる。
【０００９】
第４図Ａおよび第４図Ｂは、発生した暗号文Ｃｉの一部を暗号器の入力としてフィードバックさせる構成であって、ＣＦＢモード（ＣｉｐｈｅｒＦｅｅｄｂａｃｋｍｏｄｅ）と称する。第４図Ａに示される暗号化回路７０においては、ｊビットデータとして入力された平文ＭｉがＥＸＯＲ回路７１に供給され、暗号器７４の出力のうちｊビットと排他論理和がとられ、暗号文Ｃｉとして出力される。この出力は、ビット数をｊビットからｋビットに変換するξ回路７２を介してＤＲ回路７３に供給される。ＤＲ回路７３は、シフトレジスタを有し、入力されたｋビットのデータを入力順にシフトさせ、例えば１２８ビットのデータＸｉを発生させる。データＸｉは、暗号器７４に供給され、鍵（Ｋ）を用いて暗号化され１２８ビットのデータＹｉとされる。このデータＹｉは、擬似的な乱数列であって、入力される平文Ｍｉとで排他論理和をとることで、暗号文Ｃｉが生成される。
【００１０】
第４図Ｂは、対応する復号化回路７５の構成を示す。ｊビットデータとして入力された暗号文Ｃｉは、ξ回路７６でｋビットデータに変換されＤＲ回路７８に供給されると共に、ＥＸＯＲ回路７７に供給される。ＤＲ回路７８は、シフトレジスタを有し、供給されたｋビットのデータから例えば１２８ビットのデータＸｉを生成し、暗号器７９に供給する。データＸｉは、暗号器７９で鍵（Ｋ）を用いて暗号化され１２８ビットのデータＹｉとされる。このデータＹｉは、擬似的な乱数列であって、入力された暗号文Ｃｉとの排他論理和をとることで暗号文Ｃｉが元の平文Ｍｉに復号化される。
【００１１】
このＣＦＢモードは、入力された平文Ｍｉや暗号文Ｃｉをシフトレジスタに入力し、それを暗号器に入力して疑似乱数列を発生させるので、連続的に平文Ｍｉが入力されるストリームデータの暗号化に適している一方、暗号化回路７５から出力された暗号化データに例えば伝送系などでエラーが生ずると、シフトレジスタ（ＤＲ回路）が一巡するまでエラーから回復できないという欠点がある。
【００１２】
第５図Ａおよび第５図Ｂは、暗号器の出力だけをフィードバックして疑似乱数を発生させる構成であって、ＯＦＢモード（ＯｕｔｐｕｔＦｅｅｄｂａｃｋｍｏｄｅ）と称する。第５図Ａに示される暗号化回路８０では、暗号器８３自身の出力をシフトレジスタを有するＤＲ回路８２を介して暗号器８３に入力し、それを鍵（Ｋ）を用いて暗号化する。暗号器８３から出力されたデータＹｉは、疑似乱数列であって、このデータＹｉのうちｊビットだけをＥＸＯＲ８１回路に供給し、ｊビットデータとして入力される平文Ｍｉとの排他論理和をとることで、平文Ｍｉが暗号文Ｃｉとされ出力される。
【００１３】
第５図Ｂは、対応する復号化回路８５の構成を示す。このＯＦＢモードでは、復号化回路８５は暗号化回路８０と同一の構成とされる。すなわち、ｊビットの暗号文ＣｉがＥＸＯＲ回路８６に入力される。一方、暗号器８８自身の出力がシフトレジスタを有するＤＲ回路８７を介して暗号器８８に入力され、鍵（Ｋ）を用いて暗号化される。暗号器８８から出力されたデータＹｉは、疑似乱数列であって、このデータＹｉのうちｊビットだけをＥＸＯＲ回路８６に供給し、入力された暗号文Ｃｉとの排他論理和をとることで、暗号文Ｃｉが平文Ｍｉに復号化される。
【００１４】
このＯＦＢモードは、暗号化回路８０内および復号化回路８５内でフィードバックが完結しているため、伝送系エラーなどの影響を受けないというメリットがある。
【００１５】
第６図Ａおよび第６図Ｂは、カウンタの出力を順次カウントアップしていき、それを暗号器の入力に与える構成であって、カウンタモードと称される。すなわち、カウンタモードでは、カウンタの出力が暗号化されて用いられる。第６図Ａに示される暗号化回路９０では、１２８ビット出力のカウンタ９２が順次カウントアップされたカウント値Ｘｉが暗号器９３に入力され、鍵（Ｋ）を用いて暗号化される。暗号器９３から出力されるデータＹｉは、疑似乱数列であって、このデータＹｉのうちｊビットだけをＥＸＯＲ回路９１に供給し、ｊビットで入力された平文Ｍｉとの排他論理和をとることで、暗号文Ｃｉが生成される。
【００１６】
第６図Ｂは、対応する復号化回路９５の構成を示す。このカウンタモードでは、復号化回路９５は暗号化回路９０と同一の構成とされる。すなわち、カウンタ９７で順次カウントアップされたカウント値Ｘｉが暗号器９８に入力され、鍵（Ｋ）を用いて暗号化される。暗号器９８から出力されるデータＹｉは、疑似乱数列であって、このデータＹｉのうちｊビットだけをＥＸＯＲ回路９６に供給し、ｊビットで入力された暗号文Ｃｉとの排他論理和をとることで、暗号文Ｃｉが平文Ｍｉに復号化される。
【００１７】
上述のように、ＣＦＢモード、ＯＦＢモードおよびカウンタモードでは、暗号文Ｃｉは、暗号化を行った同一の疑似乱数と暗号文Ｃｉとの排他論理和をとることで、復号化される。
【００１８】
ところで、近年では、映画館などにおいて、例えば映像サーバに蓄積された映像データを再生し、スクリーンに投影して映画の上映を行うようにした、ディジタルシネマシステムが提案されている。このシステムによれば、例えばネットワークを介して配信された映像データや、大容量光ディスクなどの記録媒体に記録された映像データが映像サーバに供給される。そして、映像サーバからプロジェクタに対して例えば同軸ケーブルを介してこの映像データが伝送され、プロジェクタによりスクリーンに映像データに基づく映像が投影される。
【００１９】
映像データは、例えばＨＤ−ＳＤＩ（ＨｉｇｈＤｅｆｉｎｉｔｉｏｎ−ＳｅｒｉａｌＤａｔａＩｎｔｅｒｆａｃｅ）による伝送フォーマットにより、シリアルディジタルデータとして映像サーバからプロジェクタに伝送される。この映像データは、ベースバンドのビデオデータとして伝送され、その伝送レートは、例えば略１．５Ｇｂｐｓ（Ｇｉｇａｂｉｔｓｐｅｒｓｅｃｏｎｄ）とされる。
【００２０】
このとき、映像データの窃取を防ぐために、映像サーバから出力される映像データを暗号化し、暗号化された映像データを例えば同軸ケーブルに対して出力してプロジェクタに伝送する。ここで、ＨＤ−ＳＤＩのフォーマットにおいて伝送されるコードに制約が無ければ、上述した各暗号化方式を用い、ＨＤ−ＳＤＩの暗号化／復号化システムが実現できることになる。すなわち、映像サーバ側に暗号化回路を設け、出力される映像データに暗号化を施す。また、プロジェクタ側に映像サーバの暗号化回路に対応する復号化回路を持たせる。映像サーバで暗号化された映像データは、ＨＤ−ＳＤＩのフォーマットに乗せられて同軸ケーブルを介してプロジェクタに伝送され、プロジェクタの復号化回路で暗号を復号化され、ベースバンドのビデオデータに戻される。
【００２１】
しかしながら、実際には、上述のＨＤ−ＳＤＩには、ワード同期用に禁止コードが定義されている。そこで、本願発明の出願人により、この禁止コードを発生させないで暗号化を行う方式が特願２００２−１３５０３９として既に出願されている。また、当該出願の関連出願として、特願２００２−１３５０７９、特願２００２−１３５０９２、特願２００２−１７３５２３および特願２００２−３４９３７３が既に出願されている。
【００２２】
さらに、近年では、ＨＤ−ＳＤＩにおけるビデオデータの暗号化／復号化に関する標準化が進められており、暗号化方式として、第６図Ａおよび第６図Ｂを用いて説明したカウンタモードを用いることが提案されている。この提案によれば、暗号化単位の１２８ビットのデータを分割して用い、分割されたそれぞれのビットに対して下記の３種類のカウンタを適用するようにしている。
【００２３】
（１）暗号器のクロック毎にカウントアップするクロックカウンタ
（２）映像データのライン毎にカウントアップするラインカウンタ
（３）映像データのフレーム毎にカウントアップするフレームカウンタ
【００２４】
これら３種類のカウンタのうち（１）のクロックカウンタは、ラインが更新される毎にリセットされ、（２）のラインカウンタは、フレームが更新される毎にリセットされ、（３）のフレームカウンタは、映像データによる１つのプログラムの開始時に一度だけリセットされる。このように、カウント周期およびリセットタイミングが異なる複数のカウンタを組み合わせて用いることで、例えばデータの伝送系において同期外れ、データ欠落などが生じても、失われるすなわち復号できないデータは、最大で１ライン分のデータで済ませることができる。
【００２５】
また、（１）のクロックカウンタや（２）のラインカウンタによるリセットを行っても、（３）のフレームカウンタの値が更新されていくので、同一の疑似乱数列が繰り返されることが無いという利点もある。
【００２６】
【非特許文献１】
「暗号理論の基礎」（著者：ＤｏｕｇｌａｓＲ．Ｓｔｉｎｓｏｎ、監訳：櫻井幸一、発行元：共立出版株式会社、発行年度：１９９６年）
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上述のディジタルシネマシステムにおける映像データの窃取方法について考える。第７図は、この映像データ窃取を実現するための一例のシステムを概略的に示す。映像データは、映像サーバ２５０で再生されて暗号化され、暗号データとして同軸ケーブル２５１に送り出される。暗号化方式としては、伝送系のエラーに対する復元性を考慮し、上述したカウンタモードにおいて映像データのライン毎、フレーム毎、プログラムの先頭でそれぞれカウンタをリセットする方式を用いる。プロジェクタ２５４側では、本来であれば、プロジェクタ２５４に接続された同軸ケーブル２５１を介して送られてくるデータを受け取り、暗号を復号化してベースバンドの映像データとし、スクリーン２５５に映出する。
【００２８】
映像データの窃取者は、データ窃取記録／交換装置２５２、ビデオカメラ２５６およびビデオデータ記録装置２５７を用意する。データ窃取記録／交換装置２５２は、映像サーバ２５０およびプロジェクタ２５４の間に挿入する。例えば、第７図に示されるように、サーバ２５０とプロジェクタ２５４とを接続すべき同軸ケーブル２５１をデータ窃取記録／交換装置２５２に接続し、データ窃取記録／交換装置２５２の出力を同軸ケーブル２５３でプロジェクタ２５４に送る。ビデオカメラ２５６は、スクリーン２５５に投影された映像を撮影可能に配置される。ビデオカメラ２５６で撮影された映像は、ビデオデータ記録装置２５７に供給され、光ディスクや磁気テープなどの記録媒体に記録される。
【００２９】
このような構成において、窃取者は、映像サーバ２５０から出力される、映像データが暗号化された暗号化データと、映像データに付随するメタデータとをデータ窃取記録／交換装置２５２で記録する。データ窃取記録／交換装置２５２は、映像サーバ２５０から供給された暗号化データの代わりに、予め用意した所定データを、映像サーバ２５０から暗号化データに付随されて供給されたメタデータと共に出力する。このとき、メタデータには手を加えない。なお、データ窃取記録／交換装置２５２で予め用意される所定データは、例えば黒一色の画面を表示するための固定値である。すなわち、映像サーバ２５０から出力された映像データは、データ窃取記録／交換装置２５２において所定データに改竄されて出力されることになる。
【００３０】
データ窃取記録／交換装置２５２から出力された所定データとメタデータは、プロジェクタ２５４に供給される。プロジェクタ２５４では、供給された所定データを復号化する。すなわち、所定データが黒一色を表示する固定データである場合、所定データと復号化回路における疑似乱数とが排他論理和演算される。この所定データと疑似乱数とが排他論理和演算されてなる映像データがスクリーン２５５に投影される。
【００３１】
スクリーン２５５に投影される映像は、このように、例えば固定値である所定データに暗号化回路による疑似乱数を作用させたデータに基づくので、絵としては映像サーバ２５０から出力された元の映像データとは全く異なり、ノイズとしか見えないような映像となる。窃取者は、このスクリーン２５５に投影された上述の所定データによる映像をビデオカメラ２５６で撮影し、ビデオデータ記録装置２５７で記録する。このデータ窃取記録／交換装置２５２で記録された暗号化データと、ビデオデータ記録装置２５７で記録された映像データとに基づき、暗号データ化の元の映像データを復元することができる。
【００３２】
すなわち、プロジェクタ２５４の映写性能と、ビデオカメラ２５６の撮像性能とが理想的なものであれば、これら暗号化データと映像データの排他論理和をとることで、暗号化データの元の映像データを復元できることになるという問題点があった。
【００３３】
現実的には、理想的な性能を備えたプロジェクタ２５４やビデオカメラ２５６は存在しないので、上述の方法でも、正確に元の映像データを復元することはできない。しかしながら、不完全なデータを用いても、上述の演算を行うことで、高い確率で元の映像データの再現を行うことが可能である。
【００３４】
例えば、映像データの性質として、ある画素とその画素に近接した画素とでは、高い相関性があることが知られている。この近接画像の相関性を利用して、上述のような状況下において、正確に再現できなかった画素の値を求めることができる。その結果、その画素（映像データ）を暗号化した際の疑似乱数を絞り込んでいくことができてしまう。これにより、窃取者により、映像データの暗号化の際の鍵（Ｋ）を解読する大きな手がかりを得られてしまうという問題点があった。
【００３５】
このように、窃取者により所定に改竄されたデータを映像サーバ２５０から出力される映像データの代わりに用いることで、映像サーバ２５０で暗号化された映像データの暗号解読が容易になってしまう。
【００３６】
したがって、この発明の目的は、映像データの改竄による映像データの窃取を防止できるようにした送信装置および方法、受信装置および方法、ならびに、データ伝送システムおよびデータ伝送方法を提供することにある。
【００３７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上述した課題を解決するために、データの一部または全部を第１の鍵を用いて暗号化して出力する第１の暗号化手段と、乱数制御情報に応じて所定の規則に従い発生された乱数に基づきデータから所定のデータを抽出するデータ抽出手段と、データ抽出手段で抽出された所定のデータに対して所定の演算を施し演算結果データを出力する演算手段と、演算結果データを第２の鍵を用いて暗号化して出力する第２の暗号化手段と、第１の暗号化手段の出力に対して第２の暗号化手段の出力を挿入して伝送路に送出するデータ挿入手段とを有することを特徴とする送信装置である。
【００３８】
また、この発明は、データの一部または全部を第１の鍵を用いて暗号化して出力する第１の暗号化のステップと、乱数制御情報に応じて所定の規則に従い発生された乱数に基づきデータから所定のデータを抽出するデータ抽出のステップと、データ抽出のステップにより抽出された所定のデータに対して所定の演算を施し演算結果データを出力する演算のステップと、演算結果データを第２の鍵を用いて所定の規則に従って暗号化して出力する第２の暗号化のステップと、第１の暗号化のステップによる出力に対して第２の暗号化のステップによる出力を挿入して伝送路に送出するデータ挿入のステップとを有することを特徴とする送信方法である。
【００３９】
また、この発明は、データの一部または全部を第１の鍵を用いて所定の規則に従って暗号化して出力すると共に、乱数制御情報に応じて所定の規則に従い発生された乱数に基づきデータから所定のデータを抽出して所定の演算を施し、演算の結果の演算結果データを第２の鍵を用いて所定の規則に従って暗号化した暗号化された演算結果データを暗号化出力に対して挿入して伝送路に送出されたデータを受信する受信装置であって、伝送路を介して受信されたデータから暗号化された演算結果データに対応するデータを抽出する第１のデータ抽出手段と、第１のデータ抽出手段で抽出された暗号化された演算結果データを第３の鍵を用いて所定の規則に従って復号化する第１の復号化手段と、受信されたデータの第１の鍵を用いて作成された暗号を第４の鍵を用いて所定の規則に従って復号化して出力する第２の復号化手段と、乱数制御情報に応じて所定の規則に従い発生された乱数に基づき第２の復号化手段の出力から所定のデータに対応するデータを抽出する第２のデータ抽出手段と、第２のデータ抽出手段で抽出された所定のデータに対応するデータに対して演算と同一の演算を施す演算手段と、第１の復号化手段で復号化された演算結果データと演算手段による演算結果データとを比較する比較手段と、比較手段の比較結果に応じて第２の復号化手段の出力と他の出力とを切り換える切換手段とを有することを特徴とする受信装置である。
【００４０】
また、この発明は、データの一部または全部を第１の鍵を用いて所定の規則に従って暗号化して出力すると共に、乱数制御情報に応じて所定の規則に従い発生された乱数に基づきデータから所定のデータを抽出して所定の演算を施し、演算の結果の演算結果データを第２の鍵を用いて所定の規則に従って暗号化した暗号化された演算結果データを暗号化出力に対して挿入して伝送路に送出されたデータを受信する受信方法であって、伝送路を介して受信されたデータから暗号化された演算結果データに対応するデータを抽出する第１のデータ抽出のステップと、第１のデータ抽出のステップにより抽出された暗号化された演算結果データを第３の鍵を用いて所定の規則に従って復号化する第１の復号化のステップと、受信されたデータの第１の鍵を用いて作成された暗号一部または全部を第４の鍵を用いて所定の規則に従って復号化して出力する第２の復号化のステップと、乱数制御情報に応じて所定の規則に従い発生された乱数に基づき第２の復号化のステップの出力から所定のデータに対応するデータを抽出する第２のデータ抽出のステップと、第２のデータ抽出のステップにより抽出された所定のデータに対応するデータに対して演算と同一の演算を施す演算のステップと、第１の復号化のステップにより復号化された演算結果データと演算のステップによる演算結果データとを比較する比較のステップと、比較のステップによる比較結果に応じて第２の復号化のステップの出力と他の出力とを切り換える切換のステップとを有することを特徴とする受信方法である。
【００４１】
また、この発明は、入力データの一部または全部を第１の鍵を用いて暗号化して出力する第１の暗号化手段と、第１の乱数制御情報に応じて所定の規則に従い発生された乱数に基づきデータから所定のデータを抽出する第１のデータ抽出手段と、データ抽出手段で抽出された所定のデータに対して所定の演算を施し第１の演算結果データを出力する第１の演算手段と、第１の演算結果データを第２の鍵を用いて暗号化して出力する第２の暗号化手段と、第１の暗号化手段の出力に対して第２の暗号化手段の出力を挿入して伝送路に対して送出するデータ挿入手段とを備える送信装置と、伝送路を介して受信されたデータから第２の暗号化手段の出力に対応するデータを抽出する第２のデータ抽出手段と、第２のデータ抽出手段で抽出された第２の暗号化手段の出力に対応するデータを第３の鍵を用いて所定の規則に従って復号化する第１の復号化手段と、受信されたデータの一部または全部を第４の鍵を用いて所定の規則に従って復号化して出力する第２の復号化手段と、第２の乱数制御情報に応じて所定の規則に従い発生された乱数に基づき第２の復号化手段の出力から所定のデータに対応するデータを抽出する第３のデータ抽出手段と、第３のデータ抽出手段で抽出された所定のデータに対応するデータに対して演算に対応する演算を施し第２の演算結果データを出力する第２の演算手段と、第１の復号化手段で復号化された第１の演算結果データと、第２の演算結果データとを比較する比較手段と、比較手段の比較結果に応じて第２の復号化手段の出力と他の出力とを切り換える切換手段とを備える受信装置とを有することを特徴とするデータ伝送システムである。
【００４２】
また、この発明は、入力データの一部または全部を第１の鍵を用いて暗号化して出力する第１の暗号化のステップと、第１の乱数制御情報に応じて所定の規則に従い発生された乱数に基づきデータから所定のデータを抽出する第１のデータ抽出のステップと、データ抽出のステップにより抽出された所定のデータに対して所定の演算を施し第１の演算結果データを出力する第１の演算のステップと、第１の演算結果データを第２の鍵を用いて暗号化して出力する第２の暗号化のステップと、第１の暗号化のステップによる出力に対して第２の暗号化のステップによる出力を挿入して伝送路に送出するデータ挿入のステップと、伝送路を介して受信されたデータから第２の暗号化のステップによる出力に対応するデータを抽出する第２のデータ抽出のステップと、第２のデータ抽出のステップにより抽出された第２の暗号化のステップによる出力に対応するデータを第３の鍵を用いて所定の規則に従って復号化する第１の復号化のステップと、受信されたデータの第１の鍵を用いて作成された暗号を第４の鍵を用いて所定の規則に従って復号化して出力する第２の復号化のステップと、第２の乱数制御情報に応じて所定の規則に従い発生された乱数に基づき第２の復号化のステップによる出力から所定のデータに対応するデータを抽出する第３のデータ抽出のステップと、第３のデータ抽出のステップにより抽出された所定のデータに対応するデータに対して演算と同一の演算を施し第２の演算結果データを出力する第２の演算のステップと、第１の復号化のステップにより復号化された第１の演算結果データと、第２の演算結果データとを比較する比較のステップと、比較のステップによる比較結果に応じて第２の復号化のステップによる出力と他の出力とを切り換える切換のステップとを有することを特徴とするデータ伝送方法である。
【００４３】
上述したように、この発明は、データの一部または全部を第１の鍵を用いて暗号化して出力すると共に、乱数制御情報に応じて所定の規則に従い発生された乱数に基づきデータから所定のデータを抽出して所定の演算を施し演算結果データを得、演算結果を第２の鍵を用いて暗号化して出力し、第１の鍵を用いて暗号化した暗号化データに対して第２の鍵を用いて暗号化した演算結果を挿入して伝送路に送出するようにしているため、受信装置側において、暗号化データを復号化して得られたデータから、送信装置側と同様にして乱数制御情報に応じて所定の規則に従い発生された乱数に基づき所定のデータを抽出し、抽出された所定のデータに対して送信装置側の所定の演算と同一の演算を施した演算結果データと、暗号化データに挿入された暗号化された演算データを復号化して得られたデータとを比較することで、伝送されたデータが改竄されている可能性があるか否かを判断することができ、さらに、送信装置側で、演算結果データを得るための所定のデータを乱数制御情報に応じて発生された乱数に基づき抽出すると共に、得られた演算結果データを第２の鍵を用いて暗号化して伝送するようにしているため、送信装置側で得られる演算結果データを容易に推測することができない。
【００４４】
また、この発明は、データの一部または全部を第１の鍵を用いて所定の規則に従って暗号化して出力すると共に、乱数制御情報に応じて所定の規則に従い発生された乱数に基づきデータから所定のデータを抽出して所定の演算を施し、演算の結果の演算結果データを第２の鍵を用いて所定の規則に従って暗号化した暗号化された演算結果データを暗号化出力に対して挿入して伝送路に送出されたデータを受信し、受信されたデータのうち暗号化データを復号化して得られたデータから、送信装置側と同様にして乱数制御情報に応じて所定の規則に従い発生された乱数に基づき所定のデータを抽出し、抽出された所定のデータに対して送信装置側の所定の演算と同一の演算を施した演算結果データと、暗号化データに挿入された暗号化された演算データを復号化して得られたデータとを比較することで、伝送されたデータが改竄されている可能性があるか否かを判断することができ、さらに、送信装置側で、演算結果データを得るための所定のデータを乱数制御情報に応じて発生された乱数に基づき抽出すると共に、得られた演算結果データを第２の鍵を用いて暗号化して伝送するようにしているため、送信装置側で得られる演算結果データを容易に推測することができず、さらにまた、比較結果に応じて暗号化データを復号化した出力と他の出力とを切り換えて出力するようにしているため、データが改竄されている可能性があると判断された場合に、暗号化データを復号化したデータを出力せずに、他のデータを出力することができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の第１の形態について説明する。この発明では、ディジタルデータの伝送元において、伝送するデータ本体から所定に抽出されたデータに基づき証明用データＤｓを作成する。証明用データＤｓは、データ本体と共に伝送路に対して送信される。伝送先では、受信されたデータから伝送元で作成され送信された証明用データＤｓを抽出すると共に、受信されたデータの本体データから伝送元と同様にして所定のデータを抽出して証明用データＤｒを作成する。そして、受信側において、受信された証明用データＤｓと、受信された本体データを用いて伝送元と同様にして作成した証明用データＤｒとを比較する。比較の結果、証明用データＤｓと証明用データＤｒとが一致すれば、伝送されたデータは改竄されておらず、一致しなければ、伝送されたデータは改竄されている可能性があると判断することができる。
【００４６】
さらに、データが改竄されていると判断された場合、伝送されたデータとは異なるデータを出力することで、データの改竄を利用したデータ窃取を防止することができる。
【００４７】
一例として、伝送元を、ディジタル映像データを暗号化して伝送路に対して送信する映像サーバとし、伝送先を、伝送路を介して伝送された、暗号化されたディジタル映像データを受信して暗号を復号化し、元のディジタル映像データを復元して映出させるプロジェクタだとした場合、映像サーバ側で、映像データの一部または全部から証明用データＤｓを作成し暗号化を行い、暗号化された映像データと共に証明用データＤｓを伝送する。
【００４８】
プロジェクタ側では、受信された、暗号化された映像データの暗号を復号化した映像データに基づき、映像サーバ側と同様の方法により証明用データＤｒを作成する。プロジェクタ側では、暗号化された映像データと共に伝送されてきた証明用データＤｓと、プロジェクタ側で作成された証明用データＤｒとを比較し、改竄の検出を行う。比較の結果、証明用データＤｓと証明用データＤｒとが一致せず、伝送された映像データが改竄されていると判断された場合には、プロジェクタ側において出力の停止や出力される映像の変更を行う。これにより、背景技術で説明したような、映像データを所定データに改竄しての暗号解読が困難となる。
【００４９】
なお、証明用データＤｓと証明用データＤｒとが一致しない場合、上述したデータ改竄の可能性の他にも、データ伝送上のエラーの可能性などを考慮することが好ましい。
【００５０】
第８図は、この発明の実施の第１の形態によるデータ伝送システムの一例の構成を概略的に示す。送信装置１００に対して入力された入力データ１１０がデータ抽出器１１１に供給される。データ抽出器１１１は、供給された入力データ１１０の一部または全部を抽出して暗号器１１２に供給する。暗号器１１２は、供給されたデータに対して所定の規則に従って暗号化処理を施し、暗号化データを出力する。暗号化データは、データ挿入器１１４の一方の入力端に入力される。
【００５１】
また、データ抽出器１１１は、供給された入力データ１１０から所定のデータを抽出して演算器１１３に供給する。所定のデータは、例えば、入力データ１１０内での位置が予め分かっているデータを用いることができる。演算器１１３は、供給されたデータに対して所定の演算を施して出力する。演算器１１３による演算は、例えば、異なる値を用いて演算を行ったときに同一の演算結果が出力される可能性が極めて低く、且つ、入力から演算結果を予測することが困難な演算が好ましい。この演算器１１３による演算結果データは、伝送されたデータが改竄されたか否かを受信装置１３０側で判断するために用いられる証明用データＤｓである。
【００５２】
データ挿入器１１４は、暗号器１１２から供給された暗号化データに対して演算器１１３から供給された演算結果データを挿入し、出力データ１１５として出力する。出力データ１１５は、伝送路１２０に対して送信される。
【００５３】
送信装置１００から出力された出力データ１１５は、伝送路１２０を介して受信装置１３０に入力され、受信装置１３０の入力データ１４０として受信装置１３０に入力され、データ抽出器１４４に供給される。データ抽出器１４４は、入力データ１４０から、送信装置１００において暗号器１１２で暗号化されたデータを抽出し、復号器１４１に供給する。それと共に、データ抽出器１４４は、入力データ１４０から、送信装置１００においてデータ挿入器１１４により暗号化データに対して挿入された、演算器１１３による演算結果データを抽出する。抽出されたデータは、比較器１４５の一方の入力端に入力される。復号器１４１は、供給されたデータを所定の規則に従って復号化し、復号データとする。復号データは、データ抽出器１４２を介してセレクタ１４７の一方の入力端に入力される。データ抽出器１４２は、復号データから、送信装置１００において演算器１１３に入力された所定のデータに対応するデータを抽出する。データ抽出器１４２で抽出されたこのデータは、演算器１４３に供給される。演算器１４３は、供給されたデータに対して、送信装置１００の演算器１１３と同一の演算を施す。この演算器１４３の演算結果データは、上述の証明用データＤｓと比較することで伝送されたデータが改竄されたか否かを判断するための証明用データＤｒである。演算器１４３の演算結果データは、比較器１４５の他方の入力端に入力される。
【００５４】
比較器１４５は、一方の入力端に入力された、演算器１４３による演算結果データと、他方の入力端に入力された、データ抽出器１４４により抽出された、送信装置１００の演算器１１３による演算結果データとを比較する。比較器１４５により、一方の入力端に入力されたデータと他方の入力端に入力されたデータとが一致するか否かを検出することで、送信装置１００から伝送されたデータが改竄された可能性があるか否かを判断することができる。
【００５５】
例えば、若し、送信装置１００から送信されたデータが例えば伝送路１２０上で改竄されていれば、受信装置１３０側の演算器１４３は、送信装置１００側の演算器１１３とは異なるデータに対して演算を行うことになる。したがって、比較器１４５の一方および他方の入力端に入力されたデータは、一致しないことになる。一方、データの改竄が行われていなければ、演算器１４３と演算器１１３とは、対応するデータに対して同一の演算を行うことになる。したがって、比較器１４５の一方および他方の入力に入力されたデータは、一致することになる。
【００５６】
セレクタ１４７の一方の入力端には、上述したように、復号器１４１から出力された復号データがデータ抽出器１４２を介して供給される。一方、セレクタ１４７の他方の入力端には、別出力発生器１４６の出力が入力される。別出力発生器１４６は、入力データ１４０の暗号を復号化したデータとは異なる他のデータを出力する。
【００５７】
セレクタ１４７は、比較器１４５の比較結果に応じて、一方および他方の入力端を選択し、選択した側の入力端に入力されたデータを出力データ１４８として出力する。すなわち、比較器１４５において一方および他方の入力端に入力されたデータが一致し、伝送路１２０を介して伝送されたデータが改竄されていないと判断されれば、セレクタ１４７において一方の入力端が選択され、復号器１４１から出力された復号データがセレクタ１４７の出力データ１４８として出力される。一方、比較器１４５において一方および他方の入力端に入力されたデータが一致せず、伝送路１２０を介して伝送されたデータが改竄されている可能性があると判断されれば、セレクタ１４７において他方の入力端が選択され、別出力発生器１４６から出力された他のデータがセレクタ１４７の出力データ１４８として出力される。
【００５８】
この発明の実施の第１の形態では、上述のように構成されているため、送信装置１００から送信されたデータが例えば伝送路１２０上などで改竄された場合、受信装置１３０側でデータ抽出器１４２で抽出されたデータに基づき演算器１４３で演算された演算結果と、送信装置１００で演算器１１３で演算された演算結果とが異なることになる。そのため、比較器１４５による比較結果に基づきセレクタ１４７において別出力発生器１４６側が選択され、受信装置１３０に対する入力データ１４０とは異なるデータが出力データ１４８として出力されることになる。そのため、改竄データを利用したデータ窃取を防止できる。
【００５９】
次に、この発明の実施の第２の形態について説明する。この実施の第２の形態は、上述した実施の第１の形態によるデータ伝送システムに対して、入力データから抽出するデータを、所定に発生された乱数に基づき決めると共に、抽出されたデータを演算した演算結果データを暗号化して伝送するようにしている。
【００６０】
第９図Ａおよび第９図Ｂは、この発明の実施の第２の形態によるデータ伝送システムの一例の構成を概略的に示す。送信装置１５０に対して入力データ１５１が入力され、データ抽出器１５５に供給される。一方、乱数発生器１５６に対して、乱数制御データ１５３が入力される。乱数発生器１５６は、入力された乱数制御データ１５３に基づき、所定の規則に従い乱数データ１５７を生成する。乱数発生器１５６は、例えば、与えられた乱数制御データ１５３に基づく疑似乱数列を生成する。乱数データ１５７は、データ抽出器１５５に供給される。
【００６１】
データ抽出器１５５は、入力データ１５１から所定のデータを抽出する。このとき、データ抽出器１５５は、供給された乱数データ１５７により、抽出すべきデータの入力データ１５１中の位置や抽出個数が制御される。データ抽出器１５５で入力データ１５１から抽出されたデータが演算器１５８に供給される。
【００６２】
また、データ抽出器１５５は、供給された入力データ１５１から一部または全部を抽出し、請求の範囲２５における第１の暗号化手段である暗号器１６１に供給する。暗号器１６１は、供給されたデータに対して第１の鍵である鍵１５２を用いて所定の規則に従い暗号化を施して暗号化データを生成する。この暗号化データは、データ挿入器１６３の一方の入力端に入力される。
【００６３】
データ演算器１５８は、供給されたデータに対して所定の演算を施して出力する。演算器１５８による演算結果データ１５９は、伝送されたデータが改竄された可能性があるか否かを受信装置１８０側で判断するための証明用データＤｓである。演算器１５８による演算は、例えば、異なる値を用いて演算を行ったときに同一の演算結果が出力される可能性が極めて低く、且つ、入力から演算結果を予測することが困難である演算が好ましい。また、データ抽出器１５５で抽出するデータ個数をより多くすることで、演算結果の予測をより困難にすることができる。
【００６４】
演算器１５８による演算結果データ１５９は、請求の範囲２５における第２の暗号化手段である暗号器１６０に供給され、第２の鍵である鍵１５４を用いて所定の規則に従い暗号化される。暗号器１６０で演算結果データ１５９が暗号化された暗号化データ１６２は、データ挿入器１６３の他方の入力端に入力される。
【００６５】
データ挿入器１６３は、暗号器１６１から供給された暗号化データに対して暗号器１６０から供給された暗号化データ１６２を挿入し、出力データ１６４として出力する。出力データ１６４は、伝送路１７０に対して送信される。
【００６６】
出力データ１６４は、伝送路１７０を介して受信装置１８０に受信され、受信装置１８０の入力データ１８１として受信装置１８０に入力される。入力データ１８１は、請求の範囲３４における第２の復号化手段である復号器１８５に供給されると共に、データ抽出器１８７に供給される。復号器１８５は、第４の鍵である鍵１８２を用いて供給されたデータの暗号を復号化する。鍵１８２は、例えば送信装置１５０で用いられる鍵１５２と同値の鍵である。復号器１８５の出力は、セレクタ１９５の一方の入力端に入力されると共に、データ抽出器１８６に供給される。
【００６７】
一方、乱数発生器１８８に対して、送信装置１５０で乱数発生器１５６に与えられる乱数制御データ１５３と同値の乱数制御データ１８３が入力される。乱数発生器１８８は、入力された乱数制御データ１８３に基づく乱数データ１８９を生成する。この乱数発生器１８８は、例えば、与えられた乱数制御データ１８３に基づく疑似乱数列を、上述した送信装置１５０が有する乱数発生器１５６と同様の規則により出力するようにされている。乱数発生器１８８で発生された乱数データ１８９は、データ抽出器１８６に供給される。
【００６８】
データ抽出器１８６は、復号器１８５から供給された復号データから所定のデータを抽出する。このとき、送信装置１５０内のデータ抽出器１５５と同様にして、供給された乱数データ１８９により抽出すべきデータの復号データ中の位置や抽出個数が制御されて、所定のデータが抽出される。すなわち、データ抽出器１８６で抽出されるデータは、送信装置１５０でデータ抽出器１５５により抽出されたデータと対応するデータである。データ抽出器１８６で抽出されたこの所定のデータは、演算器１９０に供給される。
【００６９】
演算器１９０は、供給されたデータに対して、送信装置１５０の演算器１５８と同一の演算を施し、演算結果データ１９１を得る。この演算結果データ１９１は、上述の証明用データＤｓと比較することで伝送されたデータが改竄された可能性があるか否かを判断するための証明用データＤｒである。演算結果データ１９１は、比較器１９２の一方の入力端に入力される。
【００７０】
一方、データ抽出器１８７は、供給された入力データ１８１から、送信装置１５０において演算器１５８の演算結果データ１５９が暗号器１６０で鍵１５４を用いて暗号化された暗号化データ１６２を抽出する。抽出されたデータは、請求の範囲３４における第１の復号化手段である復号器１９３に供給され、第３の鍵である鍵１８４を用いて、暗号器１６０に対応する規則に従い暗号が復号化される。鍵１８４は、例えば上述した鍵１５４と同値の鍵１８４である。復号器１９３で復号化されたデータは、比較器１９２の他方の入力端に入力される。
【００７１】
比較器１９２は、一方の入力端に入力された、演算器１９０による演算結果データ１９１と、他方の入力端に入力された、データ抽出器１８７で抽出され復号器１９３で復号化されたデータ、すなわち、送信装置１５０の演算器１５８による演算結果データ１５９とを比較する。比較器１９２において、一方の入力端に入力されたデータと他方の入力端に入力されたデータとが一致するか否かを検出することで、送信装置１５０から送信されたデータが改竄された可能性があるか否かを判断することができる。すなわち、上述した実施の第１の形態の説明で既に述べたように、比較器１９２の一方および他方の入力端に入力されたデータが一致すれば、伝送路１７０上でデータの改竄が行われていないことが証明される。
【００７２】
セレクタ１９５の一方の入力端には、上述したように、復号器１８５から出力された復号データが供給される。一方、セレクタ１９５の他方の入力端には、別出力発生器１９４の出力が入力される。別出力発生器１９４は、入力データ１８１の暗号を復号化したデータとは異なる他のデータを出力する。
【００７３】
セレクタ１９５は、比較器１９２の比較結果に応じて、一方および他方の入力端を選択し、選択した側の入力端に入力されたデータを出力データ１９６として出力する。すなわち、比較器１９２の一方および他方の入力端に入力されたデータが一致し、伝送路１７０を介して伝送されたデータが改竄されていないと判断された場合には、セレクタ１９５において一方の入力端が選択され、復号器１８５から出力された復号データがセレクタ１９５の出力データ１９６として出力される。一方、比較器の一方および他方の入力端に入力されたデータが一致せず、伝送路１７０を介して伝送されたデータが改竄されている可能性があると判断された場合には、セレクタ１９５において他方の入力端が選択され、別出力発生器１９４から出力された他のデータセレクタ１９５の出力データ１９６として出力される。
【００７４】
この発明の実施の第２の形態では、上述のように構成されているため、送信装置１５０から送信されたデータが伝送路１７０上などで改竄された場合、受信装置１８０側でデータ抽出器１８６で抽出されたデータに基づき演算器１９０で演算された演算結果と、送信装置１５０において演算器１５８で演算された演算結果とが異なることになる。そのため、比較器１９２による比較結果に基づき伝送路１７０上でデータが改竄されたことが証明され、セレクタ１９５において別出力発生器１９４の出力が出力データ１９６として選択される。そのため、改竄データを利用したデータ窃取を防止できる。
【００７５】
さらに、この実施の第２の形態では、送信装置１５０において、入力データ１５１を鍵１５２を用いて暗号化すると共に、演算器１５８による演算結果データ１５９を鍵１５４を用いて暗号化し、入力データ１５１が暗号化されたデータに挿入して伝送路１７０に対して送信している。そのため、伝送データの窃取に伴う演算結果データの改竄が防止される。
【００７６】
次に、この発明の実施の第２の形態の変形例について説明する。上述の実施の第２の形態では、本体データを暗号化する暗号器１６１で用いる鍵１５２と、演算結果データ１５９を暗号化する暗号器１６０で用いる鍵１５４とをそれぞれ用意し、さらに、乱数発生器１５６で用いる乱数制御データ１５３をこれら鍵１５２および１５４とは別途に用意していた。この発明の実施の第２の形態の変形例では、これら鍵１５２および１５４、ならびに、乱数制御データ１５３を、共通のデータとしている。
【００７７】
第１０図Ａおよび第１０図Ｂは、この実施の第２の形態の変形例によるデータ伝送システムの一例の構成を概略的に示す。なお、この第１０図Ａおよび第１０図Ｂにおいて、上述の第９図Ａおよび第９図Ｂと共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。送信装置１５０’において、乱数発生器１５６、暗号器１６１および暗号器１６０に対して、共通の鍵２００がそれぞれ供給される。乱数発生器１５６は、共通鍵２００を乱数制御データとして用いて乱数データ１５７を所定に発生する。また、暗号器１６０および１６１は、それぞれ鍵２００を用いて、供給されたデータに対して暗号化処理を施す。
【００７８】
同様に、受信装置１８０’において、乱数発生器１８８、復号器１８５および復号器１９３に対して、共通の鍵２００’がそれぞれ供給される。共通鍵２００’は、例えば送信装置１５０’側で用いられる共通鍵２００と同値の鍵である。乱数発生器１８８は、鍵２００’を乱数制御データとして用いて乱数データ１８９を所定に発生する。また、復号器１８５および１９３は、それぞれ鍵２００’を用いて、供給されたデータに対して復号化処理を施す。
【００７９】
この実施の第２の形態の変形例では、このように、送信装置１５０’において乱数発生器１５６、暗号器１６０および暗号器１６１で用いる鍵を共通の鍵２００とし、受信装置１８０’においても同様に、乱数発生器１８８、復号器１８５および得復号器１９３で用いる鍵を共通の鍵２００’としている。そのため、上述の実施の第２の形態に比べ、鍵の管理が容易である。
【００８０】
次に、この発明の実施の第３の形態について説明する。この実施の第３の形態では、上述した実施の第２の形態の変形例を、映像サーバからプロジェクタに対して、映像データをＨＤ−ＳＤＩのストリームによって一方向的に伝送する映像データ伝送システムに適用した例である。
【００８１】
第１１図は、この発明の実施の第３の形態に適用可能な映像投影システムの一例の構成を概略的に示す。この映像投影システムは、ディジタルデータとして提供された映像データを映画館などで上映する際に用いて好適なものである。ビデオデコーダ１０は、例えば図示されない映像サーバからネットワークなどを介して供給された、圧縮符号化された映像データをデコードし、ベースバンドのビデオデータとする。このビデオデータは、例えばＨＤ−ＳＤＩのフォーマットに乗せられ、伝送レートが略１．５Ｇｂｐｓのシリアルディジタルデータとして出力される。
【００８２】
なお、ビデオデコーダ１０は、例えば大容量の光ディスクといった記録媒体に圧縮符号化されて記録された映像データをビデオデコーダ１０で再生し、デコードして出力するようにしてもよい。
【００８３】
ビデオデコーダ１０から出力されたデータは、同軸ケーブル１１を介してＨＤ−ＳＤＩ暗号化装置１２に供給される。ＨＤ−ＳＤＩ暗号化装置１２は、供給されたデータから映像データを抽出して暗号化を施し、暗号化ビデオデータとし、この暗号化ビデオデータを再びＨＤ−ＳＤＩのフォーマットに乗せて出力する。暗号化の際の鍵（Ｋ）は、例えば、ＲＳ２３２Ｃなどのインターフェイスを介して接続されたコンピュータ装置（ＰＣ）から供給される。ＨＤ−ＳＤＩ暗号化装置１２から出力されたデータは、同軸ケーブル１３を介してプロジェクタ１６側に伝送され、ＨＤ−ＳＤＩ復号化装置１４に供給される。
【００８４】
ＨＤ−ＳＤＩ復号化装置１４は、ＨＤ−ＳＤＩフォーマットのディジタルデータから暗号化ビデオデータを抽出して暗号を復号化し、元のベースバンドのビデオデータに戻す。復号化の際の鍵（Ｋ）は、ＨＤ−ＳＤＩ暗号化装置１２において暗号化の際に用いられた鍵（Ｋ）と共通の鍵が用いられ、例えば、ＲＳ−２３２Ｃなどのインターフェイスを介して接続されたコンピュータ装置から供給される。
【００８５】
ＨＤ−ＳＤＩ復号化装置１４で復元されたベースバンドのビデオデータは、同軸ケーブル１５を介してプロジェクタ１６に供給され、プロジェクタ１６により図示されないスクリーンに投影される。
【００８６】
なお、上述では、ビデオデコーダ１０とＨＤ−ＳＤＩ暗号化装置１２とが別個の装置であるように説明したが、実際には、ＨＤ−ＳＤＩ暗号化装置１２は、ビデオデコーダ１０に組み込まれて用いられる。この場合には、ビデオデコーダ１０とＨＤ−ＳＤＩ暗号化装置１２とを接続する同軸ケーブル１１を省略することができ、また、ビデオデコーダ１０から出力されるビデオデータをＨＤ−ＳＤＩのフォーマットに乗せずに、例えばパラレルのディジタルデータとして扱うことができる。ＨＤ−ＳＤＩ復号装置１４も同様にして、プロジェクタ１６に組み込まれて用いられる。この場合にも同様に、同軸ケーブル１５を省略することができると共に、ＨＤ−ＳＤＩ復号装置１４からパラレルディジタルデータとしてビデオデータを出力することができる。
【００８７】
第１２図は、ＨＤ−ＳＤＩ暗号化装置１２の一例の構成を示す。ＨＤ−ＳＤＩ暗号化装置１２は、概略的には、ＨＤ−ＳＤＩシリアル／パラレル変換回路ブロック２０、暗号回路ブロック３０およびＨＤ−ＳＤＩパラレル／シリアル変換回路ブロック４０から構成される。
【００８８】
ＨＤ−ＳＤＩフォーマットに乗せられ、同軸ケーブル１１を介して伝送されたディジタルデータは、ＨＤ−ＳＤＩシリアル／パラレル変換回路ブロック２０に供給されてパラレルのディジタルデータに変換され、ビデオデータ、オーディオデータおよびメタデータが取り出される。オーディオデータおよびメタデータは、ＨＤ−ＳＤＩパラレル／シリアル変換回路ブロック４０に供給され、ビデオデータは、暗号化回路ブロック３０で暗号化されてＨＤ−ＳＤＩパラレル／シリアル変換回路ブロック４０に供給される。ＨＤ−ＳＤＩパラレル／シリアル変換回路ブロック４０では、オーディオデータおよびメタデータと、暗号化された暗号化ビデオデータとを重畳し、ＨＤ−ＳＤＩフォーマットに準じたシリアルディジタルデータに変換して出力する。
【００８９】
ＨＤ−ＳＤＩシリアル／パラレル変換回路ブロック２０において、入力されたＨＤ−ＳＤＩフォーマットのシリアルディジタルデータは、ケーブルイコライザ（ＥＱ）／クロック復元回路２１で、伝送時に同軸ケーブル１１により劣化した周波数特性が補正されると共に、クロックが抽出される。ディジタルデータは、受信時に信号が反転しても受信可能なように、ＮＲＺＩ符号化されて信号の方向性が除去されている。ケーブルイコライザ／クロック復元回路２１から出力されたディジタルデータは、ＮＲＺＩ回路２２に供給され、送信時に施されたＮＲＺＩ符号が復号化される。ＮＲＺＩ回路２２の出力は、デスクランブラ２３でデータの送信時にＤＣ成分を除去するために施されたスクランブル処理が解除され、シンク検出回路２４でワード同期が検出され、検出されたワード同期に基づきシリアル／パラレル変換回路２５でパラレルのディジタルデータに変換される。
【００９０】
シリアル／パラレル変換回路２５の出力は、デマルチプレクサ２６に供給され、多重化されているビデオデータ、オーディオデータおよびメタデータなどが分離される。デマルチプレクサ２６で分離されたオーディオデータおよびメタデータは、ＨＤ−ＳＤＩパラレル／シリアル変換回路ブロック４０のマルチプレクサ／フォーマッタ４１に供給される。
【００９１】
一方、デマルチプレクサ２６で分離されたビデオデータは、暗号回路ブロック３０に供給され、暗号化回路３１で暗号化される。暗号回路ブロック３０は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）３２を有し、例えばＲＳ−２３２Ｃといった所定のインターフェイスを介して外部のコンピュータ装置と通信を行うことができる。暗号化回路３１において暗号化の際に用いられる鍵（Ｋ）は、外部のコンピュータ装置から所定のインターフェイスを介して供給され、ＣＰＵ３２を介して暗号化回路３１に与えられる。暗号化回路３１で暗号化された暗号化ビデオデータは、ＨＤ−ＳＤＩパラレル／シリアル変換回路ブロック４０のマルチプレクサ／フォーマッタ４１に供給される。
【００９２】
ＨＤ−ＳＤＩパラレル／シリアル変換回路ブロック４０において、マルチプレクサ／フォーマッタ４１は、供給されたオーディオデータ、メタデータおよび暗号化ビデオデータを多重化し、ＨＤ−ＳＤＩフォーマットにマッピングする。マルチプレクサ／フォーマッタ４１の出力は、パラレル／シリアル変換回路４２でシリアルディジタルデータに変換され、スクランブラ４３でスクランブル処理されＤＣ成分を除去され、ＮＲＺＩ回路４４で上述したＮＲＺＩ符号化される。ＮＲＺＩ回路４４の出力は、ケーブルドライバ４５で伝送レベルまで増幅され、同軸ケーブル１３に対して送り出される。
【００９３】
なお、ＨＤ−ＳＤＩ復号化装置１４は、このＨＤ−ＳＤＩ暗号化装置１２におけるＨＤ−ＳＤＩシリアル／パラレル変換回路ブロック２０と同様の回路（ＨＤ−ＳＤＩシリアル／パラレル変換回路ブロック２０’とする）と、暗号回路ブロック３０に対応する復号回路ブロックとを有する。同軸ケーブル１３を介して供給されたＨＤ−ＳＤＩフォーマットのディジタルデータは、ＨＤ−ＳＤＩシリアル／パラレル変換回路ブロック２０’において上述のＨＤ−ＳＤＩシリアル／パラレル変換回路ブロック２０と同様の処理がなされ、暗号化ビデオデータ、オーディオデータおよびメタデータが取り出される。暗号化ビデオデータは、復号回路ブロックに供給され外部のコンピュータ装置から供給された鍵（Ｋ）を用いて復号化され、ベースバンドのビデオデータが復元される。復元されたデータのうち、ビデオデータおよびメタデータは、プロジェクタ１６に供給される。また、オーディオデータは、図示されないオーディオシステムに供給される。
【００９４】
上述した実施の第２の形態の変形例における送信装置１５０’（第１０図Ａおよび第１０図Ｂ参照）は、第１２図における暗号化回路３１に対応させることができる。同様に、実施の第２の形態の変形例における受信装置１８０’は、図示されない復号回路ブロック内の復号回路に対応させることができる。なお、以下では便宜上、ビデオデコーダ１０、同軸ケーブル１１およびＨＤ−ＳＤＩ暗号化装置１２からなる構成を映像サーバと称し、ＨＤ−ＳＤＩ復号化装置１４、同軸ケーブル１５およびプロジェクタ１６からなる構成をプロジェクタと称する。
【００９５】
第１３図Ａおよび第１３図Ｂは、この発明の実施の第３の形態による処理を概略的に示す。映像サーバ側では、第１３図Ａおよび第１３図Ｂに一例が示されるように、ＨＤ−ＳＤＩフォーマットにおけるアクティブビデオエリアの所定位置から画像データを抽出し、抽出された画像データに対してチェックサム演算などの所定の演算を行い証明用データＤｓを得る。この証明用データＤｓは、暗号器１６０により共通鍵２００を用いて暗号化され、暗号化された証明用データＥとされ、ＨＤ−ＳＤＩストリームの例えば補助データ領域に、メタデータとして挿入される。証明用データＥが挿入されたＨＤ−ＳＤＩストリームは、伝送路１７０に対して送信される。
【００９６】
プロジェクタ側では、第１３図Ａおよび第１３図Ｂに一例が示されるように、伝送路１７０を介して伝送されたＨＤ−ＳＤＩストリームを受信し、アクティブビデオエリア上の、映像サーバ側でデータ抽出された位置と同位置の画像データを抽出し、抽出されたデータに対して映像サーバ側で行われたのと同一の演算を施し、証明用データＤｒを得る。また、プロジェクタ側では、さらに、映像サーバ側でＨＤ−ＳＤＩストリームの補助データ領域に挿入された、暗号化された証明用データＥを抽出して暗号を復号化し、証明用データＤｓを得る。そして、プロジェクタ側で演算された証明用データＤｒと、映像サーバ側で演算されＨＤ−ＳＤＩストリームに挿入されてプロジェクタ側に伝送された証明用データＤｓとを比較する。比較の結果、証明用データＤｒと証明用データＤｓとが一致すれば、伝送路１７０で伝送されたＨＤ−ＳＤＩストリームに対する改竄がなかったと判断され、一致しなければ、改竄があったと判断される。
【００９７】
映像サーバ側の処理について、第１０図Ａ、第１０図Ｂ、第１４図、第１５図、第１６図、第１７図Ａおよび第１７図Ｂを参照しながら、より詳細に説明する。なお、第１４図〜第１６図、第１７図Ａおよび第１７図Ｂにおいて、第１０図Ａおよび第１０図Ｂと共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。第１４図に一例が示されるように、乱数発生器１５６に対して共通鍵２００が供給される。乱数発生器１５６は、供給された鍵２００を乱数制御データとして用い、例えば３個の乱数データ１５７を発生する。データ抽出器１５５は、発生された３個の乱数データ１５７に基づき、映像データの有効表示領域であるアクティブビデオエリア上の座標（ｘ，ｙ）と、データ個数Ｎとを求める。一例として、アクティブビデオエリアのサイズが１９２０画素×１０８０ラインであるとき、座標（ｘ，ｙ）は、（０〜１９１９）の範囲内の任意の値である値ｘと、（０〜１０７９）の範囲内の任意の値である値ｙとの組み合わせで得られる。この座標（ｘ，ｙ）を始点として、例えば左方向にデータ個数で示されるＮ個の画素データを抽出する。この座標（ｘ，ｙ）およびデータ個数Ｎの組は、複数組を求めて用いることもできる。ここでは、この座標（ｘ，ｙ）およびデータ個数Ｎの組を２組求め、それぞれ座標（ｘ１，ｙ１）および個数Ｎ１、座標（ｘ２，ｙ２）および個数Ｎ２とする。
【００９８】
座標（ｘ，ｙ）およびデータ個数Ｎの組を複数組を用いる場合、組数Ｍを予め決めておいてもよいし、動的に組数Ｍを決めるようにしてもよい。動的に組数Ｍを決める場合、乱数発生器１５６において乱数データ１５７を４個発生させ、座標（ｘ，ｙ）およびデータ個数Ｎに加え、エリア数すなわち座標（ｘ，ｙ）およびデータ個数Ｎの組の組数Ｍを求めることが考えられる。
【００９９】
なお、共通鍵２００を映像サーバ側の乱数発生器１５６とプロジェクタ側の乱数発生器１８８とにそれぞれ入力した場合に、発生される乱数データ１５７および１８９は、同一の値になる必要がある。また、ある共通鍵２００に対して発生される乱数データは、外部で簡単に値が予想できないことが必要である。映像サーバ側とプロジェクタ側とで同一の共通鍵２００を有している場合、ＡＥＳのような、共通鍵方式の暗号器を乱数発生器として用いることが可能である。すなわち、ＡＥＳの暗号器は、同一の入力データおよび同一の共通鍵に対して常に同一の暗号文が発生される。また、共通鍵が分からなければ、その共通鍵を用いて生成される暗号文を知ることは、非常に難しい。この特徴を利用することで、映像サーバおよびプロジェクタのみが知り得る座標（ｘ，ｙ）およびデータ個数Ｎを得ることができる。
【０１００】
データ抽出器１５５は、第１５図に一例が示されるように、例えば入力データ１５１のアクティブビデオエリアについて、乱数発生器１５６により発生された乱数データ１５７に基づく座標（ｘ，ｙ）およびデータ個数Ｎの組に従い、画素データを抽出する。そして、抽出された画素データに対して演算器１５８により所定の演算を行い、演算結果データ１５９を得る。例えばあるアクティブビデオエリア上の座標（ｘ１，ｙ１）を始点として左にＮ１個の画素データ３５１が抽出される。同様に、アクティブビデオエリア上の座標（ｘ２，ｙ２）を始点として左にＮ２個の画素データ３５２が抽出される。これら画素データ３５１および３５２を用いて、演算器１５８で所定の演算を行う。この例では、演算器１５８で行われる所定の演算を、画素データ３５１および３５２によるチェックサム演算としている。このチェックサム演算により得られた演算結果データ１５９は、伝送路上でデータ改竄が行われたか否かを証明するための証明用データＤｓである。
【０１０１】
チェックサム演算としては、例えば、各画素データを加算する方法や各画素データを用いてＸＯＲ（ＥｘｃｌｕｓｉｖｅＯＲ）演算を行う方法、各画素データをそのまま用いる方法などを利用することができる。また、ＨＤ−ＳＤＩによれば、画素データは、量子化数が１０ビットの輝度データＹと、量子化数が１０ビットの色差データＣｒ／Ｃｂよりなる。この画素データに対して、証明用データを求めるための演算を１０ビット単位で行ってもよいし、指定された画素に対して近傍に位置する画素のデータをさらに用いて、例えば１３０ビット単位で演算を行ってもよい。より多いビット数のデータを用いて演算を行う方が、演算の結果得られる証明用データの予測を困難にする。さらに、画素データのチェックサム演算の結果からハッシュ関数（ＳＨＡ−１など）によりダイジェストメッセージを求め、それを証明用データとして用いることも可能である。
【０１０２】
さらにまた、演算器１５８で上述の演算を行うための画素データは、１画素分の画素データのみを用いてもよいし、複数フレームにわたる画像データを用いることもできる。用いる画像データの個数をより多くすることで、証明用データの予測が困難になるため、安全性が増す。その一方で、用いる画像データの個数を増やすことで、伝送路上などにおいて発生した画像データのエラーが証明用データに影響を及ぼす確率が高まり、例えデータの改竄が行われていなくても、プロジェクタ側における比較器１９２での比較結果が一致しなくなる可能性が増すおそれがある。エラーが発生する可能性が全く無い、または、エラーが発生する可能性が極めて低いような伝送路を介してデータが伝送される場合には、１フレームを構成する全ての画像データを用いて証明用データの演算を行うようにすることができる。
【０１０３】
証明用データＤｓは、演算器１５８から暗号器１６０に供給され、第１６図に一例が示されるように、共通鍵２００を用いて暗号化される。この暗号化により得られた暗号化データ１６２は、暗号化された証明用データＥである。暗号化方式としては、例えばＡＥＳが用いられる。証明用データＤｓの暗号化は、ＡＥＳに限らず、他の方式を用いてもよい。例えば、共通鍵を用いた方式では例えばＤＥＳを３重に用いて暗号化を行うトリプルＤＥＳを用いることができる。
【０１０４】
また、共通鍵を用いた暗号化方式に限らず、公開鍵を用いるＲＳＡ（Ｒｉｖｅｓｔ−Ｓｈａｍｉｒ−Ａｄｌｅｍａｎ）暗号や、楕円暗号を用いることもできる。公開鍵暗号を用いる場合は、映像サーバ側の秘密鍵で認証用データＤｓを暗号化し暗号結果Ｅ１を得て、この暗号結果Ｅ１をプロジェクタ側の公開鍵で暗号化して得られた暗号結果Ｅ２を、プロジェクタ側に送信する。プロジェクタ側では、プロジェクタ側の秘密鍵で暗号結果Ｅ２を復号化して暗号結果Ｅ１を得て、この暗号結果Ｅ１を映像サーバ側の公開鍵を用いて復号化することで、証明用データＤｓを復元する。
【０１０５】
証明用データＤｓが暗号化された証明用データＥは、データ挿入器１６３の他方の入力端に供給され、暗号器１６１から出力された、暗号化された本体データの所定位置に挿入されて、第１７図Ａに一例が示されるように、伝送路１７０に対して送信される。
【０１０６】
なお、この例では、暗号化された証明用データＥを生成する暗号器１６０と乱数発生器１５６とで同一の共通鍵２００を用いているが、これはこの例に限定されない。すなわち、暗号器１６０と乱数発生器１５６とで異なる鍵を用いることができる。
【０１０７】
第１７図Ｂは、伝送路１７０に送信されるデータストリームをより詳細に示す。データ挿入器１６３は、第１２図におけるマルチプレクサ／フォーマッタ４１に対応させることができ、第１７図Ｂに一例が示されるように、証明用データＥをＨＤ−ＳＤＩのフォーマットに対してマッピングする。証明用データＥは、例えばＨＤ−ＳＤＩフォーマットにおける補助データ領域に、映像データに対するメタデータとして挿入される。このとき、証明用データＥを求めたアクティブビデオエリアを示す情報を証明用データＥと共に挿入することができる。証明用データＥがマッピングされたＨＤ−ＳＤＩフォーマットのデータは、データ挿入器１６３から出力データ１６４として出力され、ＨＤ−ＳＤＩストリームとされて伝送路１７０に対して送信される。
【０１０８】
第１８図Ａ、第１８図Ｂ、第１８図Ｃおよび第１８図Ｄは、証明用データＥの一例の送出タイミングを示す。第１８図Ａは、時間軸を示し、右方向に時間が経過する。データは、この時間軸に従って映像サーバから送出されるものとする。映像サーバは、映像データの各フレームやフィールドの所在位置を知っているため、第１８図Ｄに一例が示されるように、複数フレーム分の証明用データＤｓを予め計算し求めておくことができる。勿論、送出されるデータのフレーム毎に証明用データＤｓを求めるようにしてもよい。証明用データＤｓが暗号化された証明用データＥは、第１８図Ｂおよび第１８図Ｃに一例が示されるように、映像データが暗号化された暗号化映像データに対して、時間的に前に送出される。なお、第１８図Ａ、第１８図Ｂ、第１８図Ｃおよび第１８図Ｄではフレーム単位で時間軸が示されているが、これは一例であって、フィールド単位として考えてもよい。
【０１０９】
ＨＤ−ＳＤＩの例を用いてより具体的に説明する。第１９図は、ＨＤ−ＳＤＩのフォーマットの１フィールド分を概略的に示す。水平ラインの先頭にＥＡＶ（ＥｎｄｏｆＡｃｔｉｖｅＶｉｄｅｏ）およびＳＡＶ（ＳｔａｒｔｏｆＡｃｔｉｖｅＶｉｄｅｏ）が配され、その後ろにＨ−ＡＮＣ（ＨｏｒｉｚｏｎｔａｌＡｎｃｉｌｌａｒｙｄａｔａ）エリアが配される。Ｈ−ＡＮＣエリアの後ろは、アクティブビデオエリアの上側にＶ−ＡＮＣ（ＶｅｒｔｉｃａｌＡｎｃｉｌｌａｒｙｄａｔａ）エリアが配される。証明用データＥは、例えば、図中に示されるように、Ｖ−ＡＮＣエリアの最終ラインの少なくとも１ライン前の所定位置に挿入される。勿論、これに限らず、Ｖ−ＡＮＣエリアの他の位置や、Ｈ−ＡＮＣエリアに挿入することもできる。Ｖ−ＡＮＣエリアおよび／またはＨ−ＡＮＣエリアの複数ラインに挿入してもよい。この場合でも、証明用データＥは、各フレームやフィールドにおいて、上述したように、映像データの開始位置より前の位置に挿入される。プロジェクタ側の処理について、第１０図Ａおよび第１０図Ｂ、第２０図、第２１図、第２２図、第２３図、第２４図Ａ、第２４図Ｂ、第２４図Ｃおよび第２４図Ｄを参照しながら説明する。先ず、第２０図に一例が示されるように、共通鍵２００’を用いて、乱数発生器１８８により３個の乱数データ１８９を出力し、データ抽出器１８６により、３個の乱数データに基づきアクティブビデオエリア上の座標（ｘ，ｙ）およびデータ個数Ｎを求める。座標（ｘ，ｙ）およびデータ個数Ｎは、複数求めて用いることもできる。共通鍵２００’を映像サーバ側の共通鍵２００と同値とし、乱数発生器１８８を映像サーバ側の乱数発生器１５６と同等のものとすることで、映像サーバ側で得られた座標およびデータ個数Ｎと同一の座標およびデータ個数Ｎを、プロジェクタ側で得ることができる。すなわち、プロジェクタ側では、上述した映像サーバ側で得られた座標（ｘ１，ｙ１）およびデータ個数Ｎ１、座標（ｘ２，ｙ２）およびデータ個数Ｎ２と同一の座標およびデータ個数Ｎが得られる。
【０１１０】
第２１図に一例が示されるように、データ抽出器１８６は、伝送路１７０を介して伝送され復号器１８５で暗号を復号化されたビデオデータのアクティブビデオエリアについて、上述の座標（ｘ１，ｙ１）およびデータ個数Ｎ１、座標（ｘ２，ｙ２）およびデータ個数Ｎ２に従い画素データを抽出し、演算器１９０に供給する。
【０１１１】
演算器１９０は、供給された画素データ３５１’および３５２’を用いて、映像サーバ側の演算器１５８と同様にしてチェックサム演算を行い、証明用データＤｒを求める。この証明用データＤｒは、演算結果データ１９１として比較器１９２の一方の入力端に入力される。
【０１１２】
一方、データ抽出器１８７は、第２２図に一例が示されるように、入力データ１８１の所定位置に挿入された、暗号化された証明用データＥを抽出して復号器１９３に供給する。復号器１９３では、共通鍵２００’を用いて証明用データＥを復号化し、元の証明用データＤｓを復元する。この証明用データＤｓは、比較器１９２の他方の入力端に入力される。
【０１１３】
比較器１９２では、第２３図に一例が示されるように、プロジェクタ側でチェックサム演算により求めた証明用データＤｒと、映像サーバ側でチェックサム演算により求められプロジェクタ側に伝送され復号化された証明用データＤｓとを比較する。比較結果に基づき、証明用データＤｒと証明用データＤｓとが一致すれば、伝送路１７０を介して伝送されたデータが改竄されていないと判断され、暗号化されている映像データを復号化し、セレクタ１９５において復号器１８５の出力を選択する。
【０１１４】
一方、証明用データＤｒと証明用データＤｓとが一致しない場合、伝送路１７０を介して伝送されたデータが改竄されていると判断され、暗号化された映像データの復号化を行わず、他の信号、例えば警告用の出力データが出力される。すなわち、セレクタ１９５において別出力発生器１９４の出力が選択される。
【０１１５】
第２４図Ａ、第２４図Ｂ、第２４図Ｃおよび第２４図Ｄは、別出力発生器１９４から出力される警告用出力の例を示す。第２４図Ａは、画面全体が黒色表示となるような警告用出力の例である。これはこの例に限らず、他の単色表示としてもよいし、グラデーション表示やカラーチャート、テストパターンなどの表示でもよい。第２４図Ｂは、乱数列を警告用出力とした例である。画面全体にホワイトノイズが表示される。第２４図Ｂの例では、データ窃取者に対して偽の復号用乱数値を与えることで、データ改竄のチェックを行っていることを窃取者に気付かせないようにすることができる。第２４図Ｃは、警告を意味する文字列を画面に表示するような警告用出力の例である。第２４図Ｃの例では、文字列「Ｗａｒｎｉｎｇ」が表示されている。これはこの例に限らず、警告を意味する別の文字列でもよいし、画像でもよい。第２４図Ｄは、信号を出力しない例である。勿論、ここに示した第２４図Ａ〜第２４図Ｄの表示は例であって、警告用出力は、これらに限られるものではない。映像サーバ側での暗号器１６１による暗号化に用いられていないデータであれば、他のデータを警告用出力として用いることができる。
【０１１６】
なお、ここでは、この実施の第３の形態が上述した実施の第２の形態の変形例に適用されるように説明したが、これはこの例に限られない。この実施の第３の形態は、例えば映像サーバ側における乱数発生器１５６、暗号器１６０および暗号器１６１で用いられる鍵をそれぞれ異なるものとすることで、上述した実施の第２の形態にも適用可能なものである。この場合、上述した実施の第２の形態における送信装置１５０（第９図Ａおよび第９図Ｂ参照）は、第１２図における暗号化回路３１に対応させることができる。同様に、実施の第２の形態における受信装置１８０は、図示されない復号回路ブロック内の復号回路に対応させることができる。
【０１１７】
さらに、この実施の第３の形態は、例えば証明用データの暗号化を省略すると共に、証明用データの生成用に用いる画素データをアクティブビデオエリア上の固定的な位置の画素データとすることで、上述の実施の第１の形態にも適用可能である。この場合、上述した実施の第１の形態における送信装置１００（第８図参照）は、第１２図における暗号化回路３１に対応させることができる。同様に、実施の第１の形態における受信装置１３０は、図示されない復号回路ブロック内の復号回路に対応させることができる。
【０１１８】
なお、上述では、暗号化された証明用データＥをＨＤ−ＳＤＩのストリームに挿入し、証明用データＥと暗号化された本体データ（映像データ）とを、第２５図Ａに示されるように同一の伝送路３００によって伝送していたが、これはこの例に限定されない。例えば、第２５図Ｂに一例が示されるように、暗号化された証明用データＥを、ＨＤ−ＳＤＩのストリームが伝送される伝送路３００とは異なる伝送路３０１により伝送するようにしてもよい。証明用データＥを伝送路３０１により伝送する場合でも、証明用データＥは、第１８図Ａ、第１８図Ｂ、第１８図Ｃおよび第１８図Ｄを用いて説明したように、暗号化された本体データより時間的に前のタイミングで送出される。
【０１１９】
伝送路３０１としては、例えばイーサネット（登録商標）を用いることができる。勿論、これに限らず、伝送路３００に対してリアルタイム性が確保できれば、ワイヤレスＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）やＲＳ−２３２Ｃのようなシリアルインターフェイスなど他の伝送方式による伝送路を伝送路３０１として用いることもできる。また、暗号化された証明用データＥに対して、対応するフレームやフィールドを示す情報を付加するようにしてもよい。
【０１２０】
また、上述では、映像サーバからプロジェクタに対して、ＨＤ−ＳＤＩフォーマットにより映像データを伝送しているが、これはこの例に限られない。すなわち、この発明は、他の伝送フォーマットで映像データを伝送するようなシステムにも適用可能なものである。さらに、上述では、送信装置１５０において、データ抽出器１５５によりアクティブビデオエリアのデータを抽出して暗号器１６１に供給するように説明しているが、これはこの例に限定されない。例えば、データ抽出器１５５は、入力データ１５１を全て暗号器１６１に供給し、アクティブビデオエリアを示すイネーブル信号を暗号器１６１に適用することで、暗号器１６１がイネーブル信号で示されたアクティブビデオエリアのデータだけを暗号化するようにできる。暗号化されたデータによって、入力データ１５１の同じ位置のデータがすげ替えられる。受信装置１８０でも同様に、復号器１８５に対してアクティブビデオエリアを示すイネーブル信号を適用することで、復号器１８５がイネーブル信号で示されたアクティブビデオエリアのデータだけを復号化するようにできる。この場合でも、復号化されたデータによって、入力データ１８１の同じ位置のデータがすげ替えられる。
【０１２１】
さらにまた、上述では、証明用データＤｓが暗号化された証明用データＥを、映像データが暗号化された暗号化映像データに対して、時間的に前に送出するように説明したが、これはこの例に限定されない。復号側（プロジェクタ側）に証明用画像データを取り出したものを保存するバッファメモリが搭載されていれば、サーバ側で暗号化された証明用データＥを挿入する位置は、暗号化映像データの後ろ（例えば次フレーム）でもよい。この場合には、証明用データの比較タイミングが１フレーム分、遅れることになる。
【０１２２】
【発明の効果】
この発明によれば、データの伝送元において、伝送するデータ本体から所定に抽出されたデータに基づき証明用データを生成して本体データと共に伝送先に伝送する。伝送先では、伝送されたデータから証明用データを抽出すると共に、伝送されたデータ本体から伝送元と同様の方法により証明用データを生成し、生成された証明用データと伝送データから抽出された証明用データとを比較するようにしている。そのため、比較結果に基づき、両者が一致したら伝送データに改竄がなかったと判断し、両者が一致しなければ伝送データに改竄があったと判断することができる効果がある。
【０１２３】
また、この発明によれば、伝送先での、生成された証明用データと伝送データから抽出された証明用データとの比較結果に基づき、両者が一致せず伝送データに改竄があったと判断されたときに、偽のデータを出力するようにしている。そのため、データ改竄を利用したデータ窃取を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ディジタルデータの暗号化を行う一例の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】  ＥＣＢモードによる暗号化回路の一例の構成を示すブロック図である。
【図３】  ＣＢＣモードによる暗号化回路の一例の構成を示すブロック図である。
【図４】  ＣＦＢモードによる暗号化回路の一例の構成を示すブロック図である。
【図５】  ＯＦＢモードによる暗号化回路の一例の構成を示すブロック図である。
【図６】  カウンタモードによる暗号化回路の一例の構成を示すブロック図である。
【図７】  映像データ窃取を実現するための一例のシステムを概略的に示すブロック図である。
【図８】  この発明の実施の第１の形態によるデータ伝送システムの一例の構成を概略的に示すブロック図である。
【図９】  この発明の実施の第２の形態によるデータ伝送システムの一例の構成を概略的に示すブロック図である。
【図１０】  この発明の実施の第２の形態の変形例によるデータ伝送システムの一例の構成を概略的に示すブロック図である。
【図１１】  この発明の実施の第３の形態に適用可能な映像投影システムの一例の構成を概略的に示すブロック図である。
【図１２】  ＨＤ−ＳＤＩ暗号化装置１２の一例の構成を示すブロック図である。
【図１３】  この発明の実施の第３の形態による処理を概略的に示す略線図である。
【図１４】  映像サーバ側の乱数発生器の動作を説明するための略線図である。
【図１５】  抽出した画素データから証明用データＤｓを得る動作を説明するための略線図である。
【図１６】  証明用データＤｓを暗号化して証明用データＥを得る動作を説明するための略線図である。
【図１７】  暗号化された証明用データＥが本体データに挿入されて伝送路に対して送信されることを説明するための略線図である。
【図１８】  証明用データＥの一例の送出タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１９】  ＨＤ−ＳＤＩのフォーマットの１フィールド分を概略的に示す略線図である。
【図２０】  プロジェクタ側の乱数発生器の動作を説明するための略線図である。
【図２１】  抽出した画素データから証明用データＤｒを得る動作を説明するための略線図である。
【図２２】  暗号化された証明用データＥを復号化し元の証明用データＤｓを復元する動作を説明するための略線図である。
【図２３】  比較器の動作を説明するための略線図である。
【図２４】  別出力発生器から出力される警告用出力の例を示す略線図である。
【図２５】  証明用データＥと暗号化された本体データ（映像データ）とを異なる伝送路を用いて伝送する例を示す略線図である。
【符号の説明】
１０  ビデオデコーダ
１２  ＨＤ−ＳＤＩ暗号化装置
１３  同軸ケーブル
１４  ＨＤ−ＳＤＩ復号装置
１６  プロジェクタ
２０  ＨＤ−ＳＤＩシリアル／パラレル変換回路ブロック
２６  デマルチプレクサ
３０  暗号回路ブロック
３１  暗号化回路
３２  ＣＰＵ
４０  ＨＤ−ＳＤＩパラレル／シリアル変換回路ブロック
４１  マルチプレクサ／フォーマッタ
１００，１５０，１５０’  送信装置
１１１，１５５  データ抽出器
１１２，１６１  暗号器
１１３，１５８  演算器
１１４，１６３  データ挿入器
１２０，１７０  伝送路
１３０，１８０，１８０’  受信装置
１４１，１８５  復号器
１４２，１８６  データ抽出器
１４３，１９０  演算器
１４４，１８７  データ抽出器
１４５，１９２  比較器
１４６，１９４  別出力発生器
１４７，１９５  セレクタ
１５２，１８２  鍵
１５３  乱数制御データ
１５４，１８４  鍵
１５６  乱数発生器
１６０  暗号器
２００，２００’  鍵
【図１】
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【図７】
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【図８】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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