(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単位ブロックに分割され、それら単位ブロック毎に連続して入力される情報を、前記単位ブロック毎に暗号化する暗号化方法であって、
連続した所定数の前記単位ブロックを１グループとし、そのそれぞれのグループ内において時系列的に２番目以降に位置する各単位ブロックの暗号化を行なうときは、その暗号化を行なう単位ブロックの時系列的に直前に位置する単位ブロックを暗号鍵のシードとして使用し、
最初に位置するグループ、及び２番目に位置するグループ内の時系列的に先頭に位置する各単位ブロックの暗号化を行なうときは、予め定めた初期値を暗号鍵のシードとして使用し、
前記最初に位置するグループから３番目以降に位置するそれぞれのグループ内において時系列的に先頭に位置する各単位ブロックの暗号化を行なうときは、その暗号化を行なう単位ブロックが属するグループの時系列的に直前に位置するグループ内の時系列的に先頭に位置する単位ブロックを暗号鍵のシードとして使用する連鎖暗号化ステップと、
前記連鎖暗号化ステップでそれぞれ暗号化された単位ブロックを記録媒体に記録する第１の記録ステップと、
前記初期値を暗号鍵のシードとして、前記記録媒体と一体に設けられたメモリに記録する第２の記録ステップと、
を有する、
ことを特徴とする暗号化方法。
【請求項２】
請求項１記載の暗号化方法によって暗号化されて前記記録媒体に記録されている複数の単位ブロックを再生、復号化する復号化方法であって、
前記記録媒体と一体に設けられたメモリに記憶されている前記暗号鍵のシードを読み出して復号鍵を生成し、その生成した復号鍵を用いて、再生開始後最初に再生されるグループの先頭に位置する単位ブロックを復号化すると共に、前記記録媒体と一体に設けられたメモリから前記暗号鍵のシードを消去し、各グループ内のそれぞれ時系列的に２番目以降に位置する各単位ブロックの復号化を行なうときは、その復号化が行なわれる各単位ブロックの時系列的に直前に位置する既に復号化がなされた各単位ブロックを第１の復号鍵のシードとして使用し、
前記最初に再生されるグループから２番目に再生されるグループ内の時系列的に先頭に位置する単位ブロックの復号化を行なうときは、前記記録媒体と一体に設けられたメモリから読み出した前記暗号鍵のシードを第２の復号鍵のシードとして使用し、
前記最初に再生されるグループから３番目以降に再生される、各グループ内のそれぞれ時系列的に先頭に位置する各単位ブロックの復号化を行なうときは、前記復号化が行なわれる各単位ブロックが属するグループの時系列的に直前に位置する各グループ内の時系列的に先頭に位置する既に復号化がなされた単位ブロックを前記第２の復号鍵のシードとして使用する連鎖復号化ステップを有し、
前記単位ブロックの再生を停止したときは、
最後に再生、復号化した単位ブロックの時系列的に後に位置する、次の再生開始時において最初に再生される単位ブロックの復号化に用いる前記第１の復号鍵のシードと、前記最後に再生、復号化した単位ブロックが属するグループの時系列的に後に位置する、次の再生開始時において最初に再生されるグループ内の時系列的に先頭に位置する単位ブロックの復号化に用いる前記第２の復号鍵のシードとを前記記録媒体と一体に設けられたメモリに記録する、
ことを特徴とする復号化方法。
【請求項３】
複数の単位ブロックに分割され、それら単位ブロック毎に連続して入力される情報を、前記単位ブロック毎に暗号化し記録する記録装置であって、
連続した所定数の前記単位ブロックを１グループとし、そのそれぞれのグループ内において時系列的に２番目以降に位置する各単位ブロックの暗号化を行なうときは、その暗号化を行なう単位ブロックの時系列的に直前に位置する単位ブロックを暗号鍵のシードとして使用し、
最初に位置するグループ、及び２番目に位置するグループ内の時系列的に先頭に位置する各単位ブロックの暗号化を行なうときは、予め定めた初期値を暗号鍵のシードとして使用し、
前記最初に位置するグループから３番目以降に位置するそれぞれのグループ内において時系列的に先頭に位置する各単位ブロックの暗号化を行なうときは、その暗号化を行なう単位ブロックが属するグループの時系列的に直前に位置するグループ内の時系列的に先頭に位置する単位ブロックを暗号鍵のシードとして使用する連鎖暗号化手段と、
前記連鎖暗号化手段でそれぞれ暗号化された単位ブロックを記録媒体に記録する第１の記録手段と、
前記初期値を暗号鍵のシードとして、前記記録媒体と一体に設けられたメモリに記録する第２の記録手段と、
を有する、
ことを特徴とする記録装置。
【請求項４】
請求項３記載の記録装置によって暗号化されて前記記録媒体に記録されている複数の単位ブロックを再生、復号化する再生装置であって、
前記記録媒体と一体に設けられたメモリに記憶されている前記暗号鍵のシードを読み出して復号鍵を生成し、その生成した復号鍵を用いて、再生開始後最初に再生されるグループの先頭に位置する単位ブロックを復号化すると共に、前記記録媒体と一体に設けられたメモリから前記暗号鍵のシードを消去し、各グループ内のそれぞれ時系列的に２番目以降に位置する各単位ブロックの復号化を行なうときは、その復号化が行なわれる各単位ブロックの時系列的に直前に位置する既に復号化がなされた各単位ブロックを第１の復号鍵のシードとして使用し、
前記最初に再生されるグループから２番目に再生されるグループ内の時系列的に先頭に位置する単位ブロックの復号化を行なうときは、前記記録媒体と一体に設けられたメモリから読み出した前記暗号鍵のシードを第２の復号鍵のシードとして使用し、
前記最初に再生されるグループから３番目以降に再生される、各グループ内のそれぞれ時系列的に先頭に位置する各単位ブロックの復号化を行なうときは、前記復号化が行なわれる各単位ブロックが属するグループの時系列的に直前に位置する各グループ内の時系列的に先頭に位置する既に復号化がなされた単位ブロックを前記第２の復号鍵のシードとして使用する連鎖復号化手段を有し、
前記単位ブロックの再生を停止したときは、
最後に再生、復号化した単位ブロックの時系列的に後に位置する、次の再生開始時において最初に再生される単位ブロックの復号化に用いる前記第１の復号鍵のシードと、前記最後に再生、復号化した単位ブロックが属するグループの時系列的に後に位置する、次の再生開始時において最初に再生されるグループ内の時系列的に先頭に位置する単位ブロックの復号化に用いる前記第２の復号鍵のシードとを前記記録媒体と一体に設けられたメモリに記録する、
ことを特徴とする再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、視聴制限のあるコンテンツを暗号化する暗号化方法に関し、特に暗号化の際に使用される暗号鍵及び暗号鍵のシードの管理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、映像や音声等のコンテンツは、ビデオテープやオーディオテープ等のテープ状記録媒体に記録されたり、ＣＤやＤＶＤ等のディスク状記録媒体に記録されたりしているが、これらの媒体に記録されたコンテンツをダビング等の行為によって不正にコピーされることが問題となっていた。
【０００３】
また、映像や音声等のコンテンツを記録する際にデジタル方式が採用されるようになり、上述した媒体への記録の他にデータ配信などによってもコンテンツが配布されるようになり、不正なコピーの防止はより重要になってきている。
【０００４】
次に、デジタルコンテンツデータに対するコピーの制限方法について説明する。近年、上述したように映像や音声のデジタル配信が普及してきたことにより、コンテンツの配信を行うコンテンツプロバイダはデジタルコンテンツデータに「コピー禁止」や「一回コピー可」等の視聴制限をかけていた。またアナログでコピーする場合には、コンテンツの中にコピーガード信号を挿入することにより、コンテンツをコピーしようとしたときに、コピーした側のコンテンツの映像が乱れるといった効果をもたらしていた。
【０００５】
このような方法を採用したコピーガードの代表的なものとしてマクロビジョン方式（擬似シンクパルス方式、カラーストライプ方式）と呼ばれるものがある。これは、「コピー禁止」の制限がかかったコンテンツのアナログ信号の特定部分に一定の信号を組み込むことにより、このコンテンツを録画しても、録画機器が特定部分に組み込んだ信号を認識しながら録画するため、コピー後の画面を再生すると前述した信号の影響で画面が鑑賞に堪えないものとなってしまう方法である。なお、デジタル放送のＰＰＶ（Pay Per View）番組にはこの方式が採用されている。
【０００６】
しかしながら、この方式のコピーガードでは画面を乱す信号を除去するだけで正常な状態でコピーできるため、このコピーガードを回避するための機器が市販されるようなことが行われてきた。
【０００７】
また、「一回コピー可」の制限がかかったコンテンツについてはコピー世代の管理をすることによって規定回数以上のコピーを防止してきた。これの代表的なものとしては、ＣＧＭＳ（Copy Generation Management System）と呼ばれるものがある。これは、コンテンツのデジタル信号の特定の箇所に特定のデジタル信号（１．コピー不可，２．コピー一世代のみ可，３．コピー無制限の三通り）を組み込み、この信号をデジタル録画機器が識別することにより、そのコンテンツに組み込まれる特定のデジタル信号が指示するようにコピーを制限する方法である。なお、ＭＤ（ミニディスク）のコピー世代管理にもＣＧＭＳ方式が採用されている。
【０００８】
しかしながら、上述したＣＧＭＳ方式もコピー世代に関するフラグを「コピー不可」のものから「コピー可能」のものに書き換えることによってコピーガードを解除することができた。
【０００９】
このようなことを踏まえて、ＤＶＤではデジタルコンテンツデータ自体に暗号をかけて媒体に記録するようにした。従って、ＤＶＤからデータをそのまま取り出そうとしても暗号がかかっているコンテンツを取り出すことになり、しかも、暗号鍵を取り出すことは困難になっているので、実際に暗号がかかっていないデジタル信号をコピーするのは難しくなった。
【００１０】
このような暗号化の方式の一つであるＤＥＳ（Data Encryption Standard）について説明する。ＤＥＳは平文(原文）、暗号文、暗号鍵共に６４ビットのサイズを持つブロック暗号である。ただし、暗号鍵は６４ビットのサイズを持つブロック暗号である。ただし、暗号鍵は６４ビットのうち８ビットをパリティに使用しているため、実質的な暗号鍵の長さは５６ビットである。
【００１１】
ＤＥＳの基本構成を図１に示す。平文の隣り合った各ビットがほぼ３２ビット離れるようにビットの入れ替えが行われた後、１６段の同一の変換が繰り返し適用される。各段では、前段から入力される上位３２ビットのＬn-1と下位３２ビットのＲn-1をそれぞれひとまとまりとし、鍵生成部から入力される４８ビットの鍵Ｋnを用いて、それらをＬnとＲnとに変換して次段に出力する。そして、１６段目の出力のＬ16とＲ16とを入れ替えた後、ＩＰ-1により各ビットを置換することで暗号文が出力される。一方、鍵は選択置換ＰＣ−１により８ビットのパリティピットが取り除かれると共に、残りの５６ビットの入れ替えが行われる。
【００１２】
その後、上位２８ビットのＣnと下位２８ビットのＤnをそれぞれひとまとまりとしてシフトを１６段繰り返しながら、各段毎に鍵Ｋnを作成する。図１に示したＤＥＳの基本単位である１６段の変換部は各段共に図２に示す構造となっており、前段からの入力（Ｌn-1，Ｒn-1）と次段の出力（Ｌn，Ｒn）は次の関係を満たす。
Ｌn＝Ｒn-1，Ｒn＝Ｌn-1ＥＸＯＲｆ（Ｒn-1，Ｋn）
ここでは、ＥＸＯＲは排他的論理和を示しており、関数ｆ（Ｒn-1，Ｋn）は、更に図３に示す構造を有している。
【００１３】
ｆ関数への入力Ｒn-1は３２ビットからなるが、拡大置換Ｅにより、４８ビットに拡大される。次に、その４８ビットとＫnとをビット単位で排他的論理和を取った後、６ビット単位の８個に分割され、それぞれがＳ1〜Ｓ8のＳボックスに入力される。各Ｓボックスでは６ビットの入力が４ビットの出力に非線形変換される。最後に、その出力の４ビットを８個合わせた３２ビットが、置換Ｐによりビット位置が入れ替えられ、ｆ（Ｒn-1，Ｋn）の出力となる。
【００１４】
ＤＥＳの基本変換である式
Ｌn＝Ｒn-1，Ｒn＝Ｌn-1ＥＸＯＲｆ（Ｒn-1，Ｋn）
を解いて、（Ｌn-1，Ｒn-1）を（Ｌn，Ｒn）で表すと次式となる。
Ｒn-1＝Ｌn，Ｌn-1＝ＲnＥＸＯＲｆ（Ｒn-1，Ｋn）＝ＲnＥＸＯＲｆ（Ｌn，Ｋn）
これによって（Ｒn，Ｌn）から（Ｒn-1，Ｌn-1）を求める操作は、（Ｌn-1，Ｒn-1）から（Ｌn，Ｒn）を求める操作を同じ構造になっていることが分かる。この性質は、復号を暗号化と同じ変換で行うことができることを意味している。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えばデジタル放送のＰＰＶ番組では「コピー禁止」の制限がかかっているため、そのコンテンツを一回だけ視聴することができるが、視聴者はＰＰＶ番組が放送されている決まった時間帯に見なければいけなかった。このように、「コピー禁止」のコンテンツについては、その著作権者がコンテンツの視聴を一回だけ許可する意図であったとしても、実際には視聴する時間帯を限定してしまうことになっていた。また、「コピー禁止」のコンテンツを記録媒体に記録して一回だけ視聴を許可する場合も、一回コンテンツを視聴したらコンテンツの再生を不可能とする方式が確立されていなかった。更に、これを実現するために、コンテンツを再生しながら見終わった部分のデータを消去するというのは処理が難しく実現が困難であった。例えば、パーソナルコンピュータ等でハードディスク上のデータを削除するのはファイルシステムのＦＡＴを消去しているだけなので、実際にデータを消去しているわけではなかった。
【００１６】
一方、「一回コピー可」のコンテンツは、例えばＶＴＲとＨＤＤ（ハードディスクドライブ）とを組み合わせた記録再生装置で記録する場合でも一回どちらかの媒体に記録したらそれ以上の記録は二回目のコピーとなってしまうためできなかった。従って、一度視聴した後に所望の番組だけを保存用の媒体に改めて記録することはできなかった。このように、「一回コピー可」のコンテンツについては、その著作権者がコンテンツが記録される媒体は一つに限定するという意図であったとしても、実際には一度記録したコンテンツを別の媒体に記録して元の記録媒体の記録部分を消去する、いわゆるコンテンツの移動が許可されていなかった。
【００１７】
また、暗号化に関しても、コンピュータの性能の向上によって暗号鍵を知ることが容易となった。そして、一つのコンテンツに固定の鍵を使用することは、その鍵を知ることができたらそのコンテンツ全てが解読されたことになり、その結果、デジタルコンテンツが違法にコピーされることが予想される。そこで、これを回避するために鍵を時間毎に変化させるという方法がある。これによってコンテンツの一部の暗号化に使用された鍵が知られても、コンテンツ全体が解読されたことにはならず、固定の鍵を使用する場合に比べて安全性は増す。また、復号時に複数の鍵を生成する際に暗号化に使用した鍵を計算するが、その鍵又はその鍵のシードを別に記憶しておく必要があるが、この方法ではその記憶量が複数個の鍵の個数に比例して大きくなるという欠点がある。ここで「鍵のシード」とは鍵の生成の基になる情報を表している。
【００１８】
更に、暗号化に関しては特開平９−１０７５３６号公報に記載されているように、ブロック連鎖法における暗号化処理として、Ｐ１を暗号鍵Ｋ及び初期値ＩＶに依存させて、暗号化関数Ｅ１を用いて暗号化し、Ｐｉ（２≦ｉ≦ｎ）は、暗号鍵Ｋ及び（Ｐｉ−１）に依存させて、暗号化関数Ｅ２を用いて順次暗号化し、暗号化されたデータブロック（Ｃ１，Ｃ２，…，Ｃｎ）を生成する方法が開示されている。しかしながら、この場合には、暗号鍵Ｋが固定であるため、暗号化が解かれる危険性が高いという問題があった。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明は以下の方法、装置を提供するものである。
（１）複数の単位ブロックに分割され、それら単位ブロック毎に連続して入力される情報を、前記単位ブロック毎に暗号化する暗号化方法であって、
連続した所定数の前記単位ブロックを１グループとし、そのそれぞれのグループ内において時系列的に２番目以降に位置する各単位ブロックの暗号化を行なうときは、その暗号化を行なう単位ブロックの時系列的に直前に位置する単位ブロックを暗号鍵のシードとして使用し、
最初に位置するグループ、及び２番目に位置するグループ内の時系列的に先頭に位置する各単位ブロックの暗号化を行なうときは、予め定めた初期値を暗号鍵のシードとして使用し、
前記最初に位置するグループから３番目以降に位置するそれぞれのグループ内において時系列的に先頭に位置する各単位ブロックの暗号化を行なうときは、その暗号化を行なう単位ブロックが属するグループの時系列的に直前に位置するグループ内の時系列的に先頭に位置する単位ブロックを暗号鍵のシードとして使用する連鎖暗号化ステップと、
前記連鎖暗号化ステップでそれぞれ暗号化された単位ブロックを記録媒体に記録する第１の記録ステップと、
前記初期値を暗号鍵のシードとして、前記記録媒体と一体に設けられたメモリに記録する第２の記録ステップと、
を有する、
ことを特徴とする暗号化方法。
（２）上記（１）記載の暗号化方法によって暗号化されて前記記録媒体に記録されている複数の単位ブロックを再生、復号化する復号化方法であって、
前記記録媒体と一体に設けられたメモリに記憶されている前記暗号鍵のシードを読み出して復号鍵を生成し、その生成した復号鍵を用いて、再生開始後最初に再生されるグループの先頭に位置する単位ブロックを復号化すると共に、前記記録媒体と一体に設けられたメモリから前記暗号鍵のシードを消去し、各グループ内のそれぞれ時系列的に２番目以降に位置する各単位ブロックの復号化を行なうときは、その復号化が行なわれる各単位ブロックの時系列的に直前に位置する既に復号化がなされた各単位ブロックを第１の復号鍵のシードとして使用し、
前記最初に再生されるグループから２番目に再生されるグループ内の時系列的に先頭に位置する単位ブロックの復号化を行なうときは、前記記録媒体と一体に設けられたメモリから読み出した前記暗号鍵のシードを第２の復号鍵のシードとして使用し、
前記最初に再生されるグループから３番目以降に再生される、各グループ内のそれぞれ時系列的に先頭に位置する各単位ブロックの復号化を行なうときは、前記復号化が行なわれる各単位ブロックが属するグループの時系列的に直前に位置する各グループ内の時系列的に先頭に位置する既に復号化がなされた単位ブロックを前記第２の復号鍵のシードとして使用する連鎖復号化ステップを有し、
前記単位ブロックの再生を停止したときは、
最後に再生、復号化した単位ブロックの時系列的に後に位置する、次の再生開始時において最初に再生される単位ブロックの復号化に用いる前記第１の復号鍵のシードと、前記最後に再生、復号化した単位ブロックが属するグループの時系列的に後に位置する、次の再生開始時において最初に再生されるグループ内の時系列的に先頭に位置する単位ブロックの復号化に用いる前記第２の復号鍵のシードとを前記記録媒体と一体に設けられたメモリに記録する、
ことを特徴とする復号化方法。
（３）複数の単位ブロックに分割され、それら単位ブロック毎に連続して入力される情報を、前記単位ブロック毎に暗号化し記録する記録装置であって、
連続した所定数の前記単位ブロックを１グループとし、そのそれぞれのグループ内において時系列的に２番目以降に位置する各単位ブロックの暗号化を行なうときは、その暗号化を行なう単位ブロックの時系列的に直前に位置する単位ブロックを暗号鍵のシードとして使用し、
最初に位置するグループ、及び２番目に位置するグループ内の時系列的に先頭に位置する各単位ブロックの暗号化を行なうときは、予め定めた初期値を暗号鍵のシードとして使用し、
前記最初に位置するグループから３番目以降に位置するそれぞれのグループ内において時系列的に先頭に位置する各単位ブロックの暗号化を行なうときは、その暗号化を行なう単位ブロックが属するグループの時系列的に直前に位置するグループ内の時系列的に先頭に位置する単位ブロックを暗号鍵のシードとして使用する連鎖暗号化手段と、
前記連鎖暗号化手段でそれぞれ暗号化された単位ブロックを記録媒体に記録する第１の記録手段と、
前記初期値を暗号鍵のシードとして、前記記録媒体と一体に設けられたメモリに記録する第２の記録手段と、
を有する、
ことを特徴とする記録装置。
（４）上記（３）記載の記録装置によって暗号化されて前記記録媒体に記録されている複数の単位ブロックを再生、復号化する再生装置であって、
前記記録媒体と一体に設けられたメモリに記憶されている前記暗号鍵のシードを読み出して復号鍵を生成し、その生成した復号鍵を用いて、再生開始後最初に再生されるグループの先頭に位置する単位ブロックを復号化すると共に、前記記録媒体と一体に設けられたメモリから前記暗号鍵のシードを消去し、各グループ内のそれぞれ時系列的に２番目以降に位置する各単位ブロックの復号化を行なうときは、その復号化が行なわれる各単位ブロックの時系列的に直前に位置する既に復号化がなされた各単位ブロックを第１の復号鍵のシードとして使用し、
前記最初に再生されるグループから２番目に再生されるグループ内の時系列的に先頭に位置する単位ブロックの復号化を行なうときは、前記記録媒体と一体に設けられたメモリから読み出した前記暗号鍵のシードを第２の復号鍵のシードとして使用し、
前記最初に再生されるグループから３番目以降に再生される、各グループ内のそれぞれ時系列的に先頭に位置する各単位ブロックの復号化を行なうときは、前記復号化が行なわれる各単位ブロックが属するグループの時系列的に直前に位置する各グループ内の時系列的に先頭に位置する既に復号化がなされた単位ブロックを前記第２の復号鍵のシードとして使用する連鎖復号化手段を有し、
前記単位ブロックの再生を停止したときは、
最後に再生、復号化した単位ブロックの時系列的に後に位置する、次の再生開始時において最初に再生される単位ブロックの復号化に用いる前記第１の復号鍵のシードと、前記最後に再生、復号化した単位ブロックが属するグループの時系列的に後に位置する、次の再生開始時において最初に再生されるグループ内の時系列的に先頭に位置する単位ブロックの復号化に用いる前記第２の復号鍵のシードとを前記記録媒体と一体に設けられたメモリに記録する、
ことを特徴とする再生装置。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る暗号化方法の一実施例について図面を参照して説明する。デジタルコンテンツデータが放送局から送られてくるＡＶデータであり、「コピー禁止」である場合、放送が行われた時間帯以降の任意の時間にその番組を一回だけ視聴できる記録再生装置としてデジタルＶＴＲを例に説明する。
【００２３】
本実施例では、「コピー禁止」のコンテンツについて、一回のみ視聴可能とすることでこのようなデジタルＶＴＲを実現している。ビデオテープにはＭＰＥＧ（Motion Picture Expert Group）のトランスポートストリーム（ＴＳ）を記録する。なお、暗号化／復号化にはＤＥＳを使用する。
【００２４】
図４は本発明に係る暗号化方法を適用した暗号化部を内蔵したデジタルＶＴＲの記録部を示す図である。チューナー１や外部信号入力部２によってＭＰＥＧのＴＳが入力されて、スイッチ回路部３へ送られる。ここでユーザーインターフェース２００によって出された指示に従って、チューナー１又は外部信号入力部２から記録信号処理部４に信号が送られる。記録信号処理部４に送られた信号に対してそこでタイムコード、絶対トラック番号などが生成される。その後、信号は暗号化部５に送られてデータの暗号化が行われる。そして、記録部６においてテープ１００に記録される。なお、テープ１００には、映像信号、音声信号の他にタイムコードなどが例えばサブコードエリアに記録される。また、テープに付属するメモリには、暗号化部５で生成された暗号鍵又は暗号鍵のシードなどが記録される。
【００２５】
また、図５は本発明に係る暗号化方法によって暗号化された信号を復号化する復号化装置を内蔵したデジタルＶＴＲの再生部を示す図である。まず、再生部１０によってテープ１００の信号を読み取る。同時にメモリ読み出し部１４によって、カセットテープに付属するメモリに記録されている暗号鍵又は暗号鍵のシードを読み取る。それらの読み取った信号は復号化部９に送られる。そこでデータの復号化が行われた後、再生信号処理部８に送られ、エラー訂正等が行われた後、外部信号出力部７を介してモニタ３００に出力される。
【００２６】
このように図４及び図５に示す構成のデジタルＶＴＲにおいて、「コピー禁止」のデジタルコンテンツデータを記録する場合には、「コピー禁止」を示す信号が前述したＣＧＭＳによって記録されている。例えば、デジタル放送では、ＴＳにdigital copy control descriptorという記述子があり、更にその中にdigital recording control data（デジタルコピー制御情報）という２ビットのフィールドがある。そのフィールドの中に例えば「コピー可」＝００、「一回コピー可」＝１０、「コピー禁止」＝１１というように記述されている。入力された信号に対して、デジタルＶＴＲが「１１」という２ビットを検知すると、同一コンテンツでは一定のＣｏｎｓｔiを初期ベクトル生成関数ｈiの入力として初期値ＩＶ＝ｈi（Ｃｏｎｓｔi）を計算する。
【００２７】
初期値ＩＶは、入力されたコンテンツの最初の単位ブロックを暗号化する際の鍵のシードとなるものである。従って初期値ＩＶが簡単に知られてしまうと暗号化されたコンテンツが解読される恐れがあるので、初期値ＩＶは解析が困難な媒体に記録する。媒体としては、例えば、ビデオテープに付属するメモリを使用する。
【００２８】
具体的なビデオテープの構成を図６に示す。図のようにテープ１１の筐体内に非接触型のメモリチップ１２を備える。このメモリチップは、不揮発性メモリとその制御回路などからなる。不揮発性メモリを備えることによって、テープをビデオデッキに挿入しているときならいつでも、そのメモリの情報を読み取ることができるようになる。従って、テープの現在位置がどこにあっても、初期値ＩＶを読み取ることができる。また、メモリが非接触型であることから、インターフェースとのデータのやり取りためのアンテナ１３が設けられている。更に、メモリに再生を許可された部分の先頭アドレスを記録することによって、テープの現在位置が再生の許可がされていない部分であった場合、再生を許可された部分の先頭アドレスまでテープを早送り又は巻き戻しすることができるようになる。
【００２９】
非接触型メモリチップの内部構成を図７に示す。図のように、パワー回路１４、ＲＦ処理部１５、コントローラ１６、ＲＯＭ１７からなる。電源は、アンテナ経由で外部から供給される。そして、パワー回路に送られた電源は、ＲＦ処理部１５、コントローラ１６、ＲＯＭ１７に供給される。ＲＦ処理部１５は、受信された信号の復調などを行うところである。コントローラ１６は、受信された信号のデコードやＲＯＭ１７に対する書き込みの制御などを行う。また、非接触型でなくて接触型の不揮発性メモリを持つことによっても、実現できる。実際に、テープにメモリを付属して、データ管理する方法は、特開２０００−１７３２３７に開示されている。
【００３０】
まず、単位ブロックを１８４バイトとして考えると、初期値ＩＶを鍵生成関数ｇの入力として鍵Ｋ1＝ｇ（ＩＶ，Ｃｏｎｓｔ）を計算する。以後、Ｋiは、ｉ番目のブロックを暗号化／復号化する際に使う鍵を表すものとする。また、Ｃｏｎｓｔは鍵生成の基になるその他の情報を表すものとする。ここで、Ｃｏｎｓｔの情報が同一コンテンツ内で時間と共に変化するものと仮定すると、Ｃｏｎｓｔの情報を記憶しておかなければならない。また、それらの情報が時間と共に変化するものである場合、変化した全ての情報を記憶しておくための大容量のメモリを使用しなければならなくなるので、Ｃｏｎｓｔは例えばビデオデッキ固有のＩＤなど同一のコンテンツ内で一定のパラメータからなるものとする。なお、暗号化／復号化にはＤＥＳを使用しているので、鍵Ｋiが５６ビットである必要がある。よって、初期値ＩＶとＣｏｎｓｔとのビット数の合計が５６ビット以上になる方が好ましい。なぜならば、鍵生成関数ｇが１対１関数であると鍵Ｋiから初期値ＩＶやＣｏｎｓｔが推測し易くなるからである。従って、鍵生成関数ｇがｎ（ｎ≧２）対１関数となるようにする。
【００３１】
次に図８を用いて本発明に係る暗号化方法について説明する。１ＴＳパケットの１８８バイトのうち、ヘッダの４バイトを除いた単位ブロックの１８４バイトという値は、ＡＶデータが記録されている領域のバイト数である。ＴＳパケットＰ（１）のＡＶデータである１８４バイトの中にＤＥＳの暗号化ブロック６４ビットが２３ブロック分ある。そして、この２３ブロックに対してそれぞれＴＳパケットＰ（１）の暗号鍵Ｋ1で暗号化する。なお、暗号化されたＰ（１）はＣ（１）と記載する。なお、ＴＳパケットＰ（２），Ｐ（３），…に関しても同様の操作を行う。
【００３２】
次に、Ｐ（２）の暗号化に使用する鍵Ｋ2の作成方法を説明する。鍵Ｋ2＝ｇ（Ｓ1，Ｃｏｎｓｔ）と定義する。ここで、Ｓ1とは鍵シード生成関数をｈとするとＳi＝ｈ（Ｐ（i））で定義されるものとする。すなわち、一つ前の単位ブロックの平文を鍵のシードとする。これによって鍵は１単位ブロック毎に可変になり、たとえ一つの鍵が分かっても全ての平文を解読するのは困難である。また、このほかにも鍵のシードを複数用意することによって鍵を可変にする方法があるが、全ての鍵のシードを別に記憶しておく必要があった。しかし、本発明の方法を採用すると、鍵のシードの可変部分はハードディスク上に記録している暗号文を復号化した平文であるから、解析することも困難で別の領域に記憶しておく必要もない。Ｋ3以降もＫ3＝ｇ（Ｓ2，Ｃｏｎｓｔ），Ｋ4＝ｇ（Ｓ3，Ｃｏｎｓｔ），…となる。
【００３３】
一方、再生する際にはメモリ上の初期値ＩＶを読んで鍵Ｋ1を生成し、Ｐ（１）を暗号化する。その際、Ｐ（１）からＳ1も同時に生成しておく。次に、そのＳ1から鍵Ｋ2を生成し、Ｐ（２）を暗号化する。暗号化と復号化の概略を図９に示す。また、上述した実施例では、一つ前の単位ブロックから暗号鍵のシードを生成していたが、単位ブロックの暗号鍵のシードを過去の任意の一つの単位ブロックから生成しても良く、例えば二つ前の単位ブロックを使用しても良い。
【００３４】
次に、「コピー禁止」のコンテンツを途中まで再生したときに、一度再生した部分が見られないようにする方法について説明する。図１０に示すようにＴＳパケットＣ（１）からＣ（４）までを再生するものとする。上述した説明のように、まず初期値ＩＶを読んでＣ（１）から復号化を開始する。そして、Ｃ（４）の復号化を終了した時点で再生を終了する。ここで、次回にＣ（１）からＣ（４）までのデータを再生できないようにするために、メモリに記録されていた初期値ＩＶを消去する。これによってＣ（１）を復号化するための鍵Ｋ1を生成することができなくなる。しかし、次回、Ｃ（５）から再生を開始するためにはＣ（５）を復号するための鍵Ｋ5のシードＳ4を記録しておかなければならない。従って、再生を開始した時点で初期値ＩＶをメモリから消去、又は、その後必要な場合はバッファに移動する。そして、再生を終了した時点でＳ4をメモリに記録する。これにより、次回はＣ（１）からＣ（４）が復号できないことにより再生ができなくなる。一方、メモリにＳ4と共にＰ（５）の先頭アドレス等を記録しておくことによって次回からＣ（５）以降の再生が可能になる。この例では、ＳiはＣ（ｉ＋１）の復号化に使用する鍵Ｋi+1のシードとなっているが、二つの初期値ＩＶ1とＩＶ2とを持つことによってＳiをＣ（ｉ＋２）の復号化に使用する鍵Ｋi+2のシードにしても良い。同様に、初期値ＩＶを三つ、四つ、…と持つことによって、Ｓiを三つ、四つ先の単位ブロックを復号化するためのシードとして使用可能である。また、Ｋi+2のシードをＳiとＳi+1のように複数にする、すなわち過去の二つ以上の平文を元に鍵を生成しても良い。このようにＳiがＫi+1、Ｓi+1がＫi+2、…のシードになっていることを以後、「連鎖している」と呼ぶこととする。
【００３５】
元々、「コピー禁止」のコンテンツは放送時に一度だけ視聴することができるという趣旨で放送されているものである。従って、一度再生した部分を巻戻して視聴するのは著作権者の意図に反する可能性が高いので許可されないことがある。しかし、現行の「コピー禁止」のコンテンツは巻戻して視聴することができないのは当然であるが、途中から視聴することは可能である。よって、「コピー禁止」のコンテンツの場合、早送りのみは許可される可能性はある。そこで、上述した方法で早送りを行うと、ランダムアクセス可能なハードディスクや光ディスクに記録した場合でも、必ずＣ（１）から復号していかなければならない。従って、コンテンツの後半の方から視聴するようなことがあると、そこまでアクセスするのに非常に時間がかかってしまう。そこで、以下のような構成が考えられる。
【００３６】
図１１にその概略を示す。図中の矢印は矢印の始点にある情報が指している情報を暗号化するための鍵のシードになることを示す。隣のブロックの連鎖をこまめにリセットして、その代わりにリセットがかかった次にＰ（２−１）というブロックを設ける。Ｐ（２−１）は、初期値ＩＶをシードにした鍵で暗号化される。そして、Ｐ（２−１）はＰ（２−２）とＰ（３−１）の暗号化鍵のシードとなる。このような構成により、例えばＰ（３−４）にアクセスしたい場合は、初期値ＩＶ→Ｐ（２−１）→Ｐ（３−１）→Ｐ（３−２）→Ｐ（３−３）→Ｐ（３−４）という順序で復号化していけば短い時間でアクセスすることが可能となる。このような構成を以後二つの「階層」と呼ぶことにする。そして、Ｐ（２−１），Ｐ（３−１），Ｐ（４−１），…のことを「第二階層」と呼ぶことにする。なお、上述した実施例では、この階層の数が二つの場合を説明したが、階層の数を三つ以上にしても良い。しかし、階層の数を三つ以上にするとランダムアクセスにかかる時間が短縮されるという利点があるものの、暗号化／復号化の方法が複雑になるという欠点がある。なお、ここからは、第１階層の単位ブロックを暗号化／復号化する鍵のシードを生成する関数をｈ1、第二階層の単位ブロックを暗号化／復号化する鍵のシードを生成する関数をｈ2、…と記述する。また、第二階層のＰ（２−１）によって生成される鍵Ｋ3-1のシードをＴ2-1、Ｐ（３−１）によって生成される鍵Ｋ4-1のシードをＴ3-1、…とする。
【００３７】
次に、複数の階層になっている場合に、コンテンツの一度再生した部分を視聴不可能とする方法について説明する。図１２に示すように、ＴＳパケットＣ（１−１）からＣ（２−３）までを再生するものとする。再生開始時には、メモリには初期値ＩＶが記録されている。そして、再生を開始した時点で初期値ＩＶをメモリから消去、又は、その後必要なときにはバッファに移動して、Ｃ（２−３）まで再生が終了した時点でＴ2-1とＳ2-3をメモリに記録する。Ｓ2-3を記録する理由は複数の階層を持たなかったときと同様にＫ2-4を生成するため、すなわちＣ（２−４）から再生できるようにするためである。一方、Ｃ（２−３）まで再生を終了して、次回、Ｃ（４−１）から再生したい場合には、第二階層のＣ（４−１）にできるだけ速くランダムアクセスするために、Ｔ2-1→Ｃ（３−１）→Ｃ（４−１）と進むのが最も速い。従って、ランダムアクセスのためにＴ2-1もメモリに記録している。更に、Ｃ（２−４）からの再生とランダムアクセスが可能になる。
【００３８】
以上、デジタルＶＴＲで「コピー禁止」のデジタルコンテンツを記録する際の説明を行ってきた。なお、本実施例ではＭＰＥＧのＴＳパケットのデジタルコンテンツデータに相当する１８４バイトを単位ブロックのサイズとして取ってきたが、これはアプリケーションに応じてさまざまなサイズを取ることが可能である。図９や図１１のような連鎖を一つのコンテンツを通して行った場合、途中でデータを誤って読み取ったり、誤って記録したりすることで正しく再生できなくなることがある。この場合、一箇所の誤りがその後も連鎖するために起きるものなので、これを防止するために初期値ＩＶから始まる連鎖を同一コンテンツ内で複数回リセットするという方法を取ることもできる。例えば図１３に示すように初期値ＩＶを複数用意することによって連鎖が複数回リセットされることになるので、誤りの伝播を防止することができる。
【００３９】
なお、本実施例ではデジタルＶＴＲについてのみ説明してきたが、「コピー禁止」のコンテンツの場合には、ハードディスクレコーダーや光ディスクレコーダーなどでも実現可能である。
【００４０】
これまでは「コピー禁止」のコンテンツの場合について説明してきたが、以下、放送局から送られてくるデジタルコンテンツデータが「一回コピー可」である場合に、その番組を一つの別媒体にのみ記録することができる記録再生装置の例としてハードディスクレコーダーとデジタルＶＴＲを組み合わせた記録再生装置について説明する。本発明の実施の形態では、「一回コピー可」のコンテンツについては、一回のみ別媒体に記録可能とすることで、このようなハードディスクレコーダーとデジタルＶＴＲとを組み合わせた記録再生装置を実現した。ハードディスクレコーダーのハードディスクとＶＴＲのビデオテープにはＭＰＥＧのＴＳを記録する。そして、暗号化／復号化にはＤＥＳを使用する。
【００４１】
図１４は、本発明の一実施例であるハードディスクレコーダーとデジタルＶＴＲとを組み合わせた記録再生装置の記録部のブロック図である。同図において、チューナー１や外部信号入力部２によってＭＰＥＧのＴＳパケットが入力されて、スイッチ回路部３に送られる。ここで、ユーザーインターフェース２００から出された指示に従って、テープ記録信号処理部１２又はディスク記録信号処理部１４に信号が送られる。テープ記録信号処理部１２に送られた信号に対してはタイムコードや絶対トラック番号等が生成される。その後、テープ記録部１３に送られてテープ３００にデジタル記録される。テープ３００には映像信号、音声信号の他にタイムコード、絶対トラック番号等が例えばサブコードエリアに記録される。また、ディスク記録信号処理部１４に送られた信号に対してタイムコード等が生成される。その後、ディスク記録部１５に送られてディスク１００にデジタル記録される。そして、ハードディスクにもテープ同様に映像信号、音声信号の他にタイムコードや絶対トラック番号等が記録される。テープ再生信号処理部１８は、デジタルＶＴＲにて記録された信号を再生するもので、この再生信号をディスク記録信号処理部１４へ送ることでデータのコピーを行うことができる
【００４２】
図１５は本発明におけるデジタル信号記録再生装置の再生部のブロック図である。テープ再生時には、テープ再生部１９によってテープ３００の信号を読み取る。そして、その信号はテープ再生信号処理部１８に送られ、そこでエラー訂正等が行われた後、スイッチ回路部３とディスク記録信号処理部１４に送られる。また、ディスク再生時には、ディスク再生部２１によってディスク１００の信号を読み取る。そして、その信号はディスク再生信号処理部２０に送られ、そこでエラー訂正等が行われた後、スイッチ回路部３へ送られる。そして、ユーザーインターフェース２００によって出された指示に従って、テープ３００の再生信号又はディスク１００の再生信号を外部信号出力部１６を介してモニタ４００に出力する。
【００４３】
次に、図１４、図１５に示す構成のハードディスクレコーダーとデジタルＶＴＲとを組み合わせた記録再生装置によって、「一回コピー可」のデジタルコンテンツデータを記録する際の説明を行う。「一回コピー可」を示す信号は、「コピー禁止」を示す信号と同様にＣＧＭＳによって記録される。例えば、デジタル放送ではＴＳにdigital copy control descriptorという記述子があり、更にその中にdigital recording control data（デジタルコピー制御情報）という２ビットのフィールドがある。そのフィールド中で例えば「コピー可」＝００、「一回コピー可」＝１０、「コピー禁止」＝１１というように記述される。入力された信号に対して、記録再生装置がその「１０」という２ビットを検知すると、同一コンテンツでは一定のＣｏｎｓｔiを初期ベクトル生成関数ｈiの入力とし、初期値ＩＶ＝ｈi（Ｃｏｎｓｔi）として計算する。以下、「コピー禁止」の場合と同様に暗号化を行う。また、「一回コピー可」のコンテンツは「コピー禁止」のコンテンツと異なり、再生に関しては何度行っても良いので、「一回コピー可」のコンテンツは別媒体に記録を行う際に限って鍵を消去することとする。例えば、図１０に示すように、テープに記録されたＣ（１）からＣ（４）までをハードディスクに記録し始めたらメモリから初期値ＩＶを消去して、Ｃ（４）までの記録が終了したらシードＳ4をメモリに記録する。従って、再生の際には、メモリの初期値ＩＶは参照をするが、メモリに対しての記録や消去は行わない。そして、途中位置でテープを取り出す場合は、次回挿入したときにその位置から見られるように、該当する暗号鍵のシードをメモリに記録しておく必要がある。
【００４４】
また、「コピー禁止」のコンテンツに関しては、元々デジタル放送のＰＰＶのコンテンツが一回のみ視聴可能という意図で放送されているので、途中の単位ブロックから再生した場合、それ以前のデータの再生は許可されず、そのことは考慮する必要がなかった。しかしながら、視聴者が所望の部分だけをコピーしたりすることもできる。例えば、図１６に示すように、Ｃ（２−３）以降をハードディスクにコピーして、それ以前はテープ上で再生できるようにしておくこともできる。その方法としては、まずＣ（２−３）からハードディスクにコピーを開始し、単位ブロックＣ（２−３）をコピーし終えた時点でＣ（２−３）のデータ自体を消去するかＣ（２−３）のデータを関係のないデータに書き換える。そして、メモリのデータの書き換えは行わない。これによって、コピーが終了するとＣ（２−３）はデータ自体が存在しないので復号化はできず、同時にＫ2-4も生成することができない。しかし、初期値ＩＶとＣ（２−１）が残っていることにより初期値ＩＶ→Ｃ（２−１）→Ｃ（３−１）→ということでＣ（３−１）以降は復号化が可能になる。従って、これを避けるためにＣ（３−１）までコピーが終了した時点でＣ（２−３）と同様にＣ（３−１）も消去する。これでＣ（３−２）以降は再生が不可能になる。また、例えばＣ（２−３）からＣ（３−３）までコピーする場合は、上述したものを組み合わせることによってＣ（２−３）とＣ（３−１）を消してＴ3-1とＳ3-3とをメモリに記録すれば良い。
【００４５】
以上、ハードディスクレコーダーとデジタルＶＴＲとを組み合わせた記録再生装置で「一回コピー可」のデジタルコンテンツを記録する際の説明を行った。なお、ハードディスクレコーダーとデジタルＶＴＲとを組み合わせた記録再生装置についてのみ説明してきたが、「一回コピー可」のコンテンツの場合、ハードディスクドライブ部にはあらゆる記録装置で置換可能である。
【００４６】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明に係る暗号化方法によれば、「コピー禁止」のコンテンツについて、今までは放送時のみしか視聴することができなかったが、視聴者が視聴したい時間にコンテンツを一度のみ視聴することが可能となった。また、「一回コピー可」のコンテンツも、媒体に記録した後で一度限り別の媒体にコピー及び編集することが可能となる。そして、その際にテープ上にあるデータのセキュリティに関しては暗号化されることによって保障される。更に、「コピー禁止」のコンテンツに対して途中までコンテンツを見た場合には、それまでの復号化鍵のシードを消去する方法によって途中の地点までの再生を不可能にするという機能も実現可能である。同様に、「一回コピー可」のコンテンツも別の媒体にコピーした部分は再生を不可能とすることができる。また、暗号鍵のシードが所定の単位ブロック以外の平文、もしくは、暗号文であることによって、所望のブロック以降の再生を不可能にするという機能も実現可能である。そして、連鎖する方式を取ることにより、記録しておく鍵のシード情報の容量が非常に少なくて済む。更に、テープに付属するメモリに暗号鍵又は暗号鍵のシードを記録することによって、ランダムアクセスが行えないテープ状記録媒体でもテープの特定部分を再生不可能にすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＤＥＳの基本構成を示す図である。
【図２】ＤＥＳの基本単位である１６段の変換部の構造を示す図である。
【図３】ＤＥＳで用いられる関数ｆの構造を示す図である。
【図４】本発明に係る暗号鍵管理方法を適用したデジタルＶＴＲの記録部の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明に係る暗号鍵管理方法を適用して記録した信号を再生するデジタルＶＴＲの再生部の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明に係る暗号鍵管理方法を適用して記録された、筐体内に不揮発性メモリを備えるビデオテープの構成を示す図である。
【図７】本発明に係る暗号鍵管理方法を適用して記録された、ビデオテープに設けられる非接触型メモリチップの構成を示す図である。
【図８】本発明に係る暗号化方法におけるＭＰＥＧのＴＳの構成と暗号化の概略を示す図である。
【図９】本発明に係る暗号化方法による暗号化と復号化方法及び復号化装置による復号化を示す図である。
【図１０】本発明に係る暗号化方法によって暗号化されたコンテンツの再生方法を示す図である。
【図１１】本発明に係る暗号化方法による暗号化の一例を示す図である。
【図１２】本発明に係る暗号化方法によって暗号化されたコンテンツの別の再生方法を示す図である。
【図１３】本発明に係る暗号化方法による暗号化の別の例を示す図である。
【図１４】本発明に係る暗号鍵管理方法を適用したハードディスクレコーダーとデジタルＶＴＲとを組み合わせた記録再生装置の記録部を示すブロック図である。
【図１５】本発明に係る暗号鍵管理方法を適用したハードディスクレコーダーとデジタルＶＴＲとを組み合わせた記録再生装置の再生部を示すブロック図である。
【図１６】本発明に係る暗号化方法を適用したハードディスクレコーダーとデジタルＶＴＲとを組み合わせた記録再生装置の再生方法を示す図である。
【図１】
0004183414.tif 000002
【図２】
0004183414.tif 000003
【図３】
0004183414.tif 000004
【図４】
0004183414.tif 000005
【図５】
0004183414.tif 000006
【図６】
0004183414.tif 000007
【図７】
0004183414.tif 000008
【図８】
0004183414.tif 000009
【図９】
0004183414.tif 000010
【図１０】
0004183414.tif 000011
【図１１】
0004183414.tif 000012
【図１２】
0004183414.tif 000013
【図１３】
0004183414.tif 000014
【図１４】
0004183414.tif 000015
【図１５】
0004183414.tif 000016
【図１６】
0004183414.tif 000017