(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタルコンテンツをデスクランブルするデスクランブル方法において、
暗号化された制御ワードについての帯域外の要求を送信するステップと、
デスクランブラ集積回路においてスクランブルされたデジタル信号を受信するステップと、
上記デスクランブラ集積回路において上記暗号化された制御ワードを受信するステップと、
上記デスクランブラ集積回路に保存されているキーを用いて、上記暗号化された制御ワードを復号するステップと、
上記デスクランブラ集積回路において、上記復号された制御ワードを用いて、上記スクランブルされたデジタル信号をデスクランブルするステップとを有するデスクランブル方法。
【請求項２】
上記デジタルコンテンツは、テレビジョン信号に含まれているコンテンツであることを特徴とする請求項１記載のデスクランブル方法。
【請求項３】
上記デジタルコンテンツは、インターネットからダウンロードされたコンテンツであることを特徴とする請求項１記載のデスクランブル方法。
【請求項４】
上記制御ワードは、三重ＤＥＳを用いて復号されることを特徴とする請求項１記載のデスクランブル方法。
【請求項５】
上記暗号化された制御ワードは、ネットワークを介して上記デスクランブラ集積回路に接続されている制御エンティティから供給されることを特徴とする請求項１記載のデスクランブル方法。
【請求項６】
上記制御エンティティは、ヘッドエンドサーバ、アップリンク及び放送局のいずれかであることを特徴とする請求項５記載のデスクランブル方法。
【請求項７】
上記制御エンティティは、上記デスクランブラ集積回路のレジスタ回路に保存されているキーに関連付けられたキーを用いて、上記制御ワードを暗号化することを特徴とする請求項５記載のデスクランブル方法。
【請求項８】
上記暗号化された制御ワードは、モジュールから供給されることを特徴とする請求項１記載のデスクランブル方法。
【請求項９】
上記モジュールは、ＮＲＳＳ−Ａモジュール、ＮＲＳＳ−Ｂモジュール、ＰＯＤモジュール及び他の条件付きアクセスモジュールのうちのいずれかであることを特徴とする請求項８記載のデスクランブル方法。
【請求項１０】
デジタルコンテンツをデスクランブルするデスクランブル装置において、
暗号化された制御ワードについての帯域外の要求を送信する送信手段と、
デスクランブラ集積回路においてスクランブルされたデジタル信号を受信する受信手段と、
上記デスクランブラ集積回路において上記暗号化された制御ワードを受信する受信手段と、
上記デスクランブラ集積回路に保存されているキーを用いて、上記暗号化された制御ワードを復号する復号手段と、
上記デスクランブラ集積回路において、上記復号された制御ワードを用いて、上記スクランブルされたデジタル信号をデスクランブルするデスクランブル手段とを備えるデスクランブル装置。
【請求項１１】
上記デジタルコンテンツは、テレビジョン信号に含まれているコンテンツであることを特徴とする請求項１０記載のデスクランブル装置。
【請求項１２】
上記デジタルコンテンツは、インターネットからダウンロードされたコンテンツであることを特徴とする請求項１０記載のデスクランブル装置。
【請求項１３】
上記制御ワードは、三重ＤＥＳを用いて復号されることを特徴とする請求項１０記載のデスクランブル装置。
【請求項１４】
上記暗号化された制御ワードは、ネットワークを介して上記デスクランブラ集積回路に接続されている制御エンティティから供給されることを特徴とする請求項１０記載のデスクランブル装置。
【請求項１５】
上記制御エンティティは、ヘッドエンドサーバ、アップリンク及び放送局のいずれかであることを特徴とする請求項１４記載のデスクランブル装置。
【請求項１６】
上記制御エンティティは、上記デスクランブラ集積回路のレジスタ回路に保存されているキーに関連付けられたキーを用いて、上記制御ワードを暗号化することを特徴とする請求項１４記載のデスクランブル装置。
【請求項１７】
上記暗号化された制御ワードは、モジュールから供給されることを特徴とする請求項１６記載のデスクランブル装置。
【請求項１８】
上記モジュールは、ＮＲＳＳ−Ａモジュール、ＮＲＳＳ−Ｂモジュール、ＰＯＤモジュール及び他の条件付きアクセスモジュールのうちのいずれかであることを特徴とする請求項１７記載のデスクランブル装置。
【請求項１９】
デジタルコンテンツをデスクランブルするデスクランブル装置において、
暗号化された制御ワードについての要求を帯域外で送信する送信手段と、
受信機、復号回路、及び、デスクランブラを具備するデスクランブラ集積回路と、
を備え、
上記受信機は、上記デスクランブラ集積回路においてスクランブルされたデジタル信号を受信するとともに、上記暗号化された制御ワードを受信し、
上記復号回路は、上記デスクランブラ集積回路に保存されているキーを用いて、上記暗号化された制御ワードを復号し、
上記デスクランブラ集積回路において、上記復号された制御ワードを用いて、上記スクランブルされたデジタル信号をデスクランブルすることを特徴とするデスクランブル装置。
【請求項２０】
上記デジタルコンテンツは、テレビジョン信号に含まれているコンテンツであることを特徴とする請求項１９記載のデスクランブル装置。
【請求項２１】
上記デジタルコンテンツは、インターネットからダウンロードされたコンテンツであることを特徴とする請求項１９記載のデスクランブル装置。
【請求項２２】
上記制御ワードは、三重ＤＥＳを用いて復号されることを特徴とする請求項１９記載のデスクランブル装置。
【請求項２３】
上記暗号化された制御ワードは、ネットワークを介して上記デスクランブラ集積回路に接続されている制御エンティティから供給されることを特徴とする請求項１９記載のデスクランブル装置。
【請求項２４】
上記制御エンティティは、上記デスクランブラ集積回路のレジスタ回路に保存されているキーに関連付けられたキーを用いて、上記制御ワードを暗号化することを特徴とする請求項２３記載のデスクランブル装置。
【請求項２５】
上記暗号化された制御ワードは、モジュールから供給されることを特徴とする請求項１９記載のデスクランブル装置。
【請求項２６】
上記モジュールは、ＮＲＳＳ−Ａモジュール、ＮＲＳＳ−Ｂモジュール、ＰＯＤモジュール及び他のＣＡエレメントのうちのいずれかであることを特徴とする請求項２５記載のデスクランブル装置。
【請求項２７】
上記制御エンティティは、ヘッドエンドサーバ、アップリンク及び放送局のいずれかであることを特徴とする請求項２３記載のデスクランブル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
関連出願の引用
本出願は、１９９９年３月３０日に出願された米国仮出願番号６０／１２６，８０５号「制御ワードを安全化し、セットトップボックスのコストを低減する方法（Method For Securing Control Words and Cost Reducing a Set Top Box）」に対する優先権を主張する。
【０００２】
本発明の背景技術
１．本発明の技術分野
本発明はデジタル装置に関する。詳しくは、デジタル装置におけるデジタルコンテンツの暗号を解除する装置及び方法に関する。
【０００３】
２．発明の背景
デジタル通信システムは、アナログ通信システムに代わって急速に普及しつつある。デジタルテレビジョンは、２００２年までに米国国内の全ての視聴者が利用できるようになり、２００６年までに完全に置き換えられる予定である。高精細度テレビジョン（High-definition television：ＨＤＴＶ）放送は、制限付きで多くの都市で開始されている。同様に、インターネットとワールドワイドウェブの爆発的な普及により、例えばＭＰ３フォーマットのオーディオファイルやその他のコンテンツを含むダウンロード可能なオーディオビジュアルファイルも広く普及している。
【０００４】
同時に、このようなデジタル通信システムへの急速な移行に伴い、デジタル記録装置も大きく進化している。高品質の記録及びアナログ技術において知られている世代間の劣化（すなわち、連続するコピーによりデータ品質が順次劣化していくこと）を生じることなくコピーを作成するデジタル記録装置の例として、デジタルバーサタイルディスク（Digital versatile disk：以下、ＤＶＤという）レコーダ、デジタルＶＨＳビデオテープレコーダ（以下、Ｄ−ＶＨＳ ＶＴＲという。）、ＣＤ−ＲＯＭレコーダ（例えば、ＣＤ−Ｒ及びＣＤ−ＲＷ）、ＭＰ３記録装置、及びハードディスクを利用した記録装置等が知られている。デジタル通信システム及びデジタル記録装置の普及により、例えば映像及び音楽制作業者等のコンテンツ提供業者は、著作権等により保護されるべき素材が正当な許可なく自由にコピーされてないよう工夫する必要がある。
【０００５】
これに応じて、例えば地上波放送局、ケーブル放送局及び直接放送衛星（direct broadcast satellite：以下、ＤＢＳという。）運営業者、及びダウンロード可能なコンテンツを提供するインターネットサイトを運営する企業に何らかのコピー防止策を講じさせる要求が高まっている。このようなコピー防止の手法は、データハイディングサブグループ（Data Hiding Sub Group：以下、ＤＨＳＧという。）の５Ｃグループ（５Ｃは、ソニー、日立、東芝、松下、インテルを表す。）及びデータトランスミッションディスカッショングループ（Data Transmission Discussion Group：以下、ＤＴＤＧ）から提案されている。これらは、コピー保護技術ワーキンググループ（Copy Protection Technical Working Group：ＣＰＴＷＧ）の製造業者委員会サブグループ（industry committee sub-groups）である。
【０００６】
ＣＰＴＥＧは、コンテンツ提供業者と、コンピュータ及び民生用電子機器製造業者の代表団体である。ＤＴＤＧデジタル伝送コピー保護（Digital Transmission Copy Protection：以下、ＤＴＣＰという。）は、例えば、ＩＥＥＥ１３９４シリアルバス等のデジタル伝送媒体を介して接続されたデジタル機器間で伝送される著作権保護されたデジタルコンテンツを保護することを目的とする。この手法では、機器毎に対称キー暗号化（symmetric key cryptographic techniques）技術を用い、互換性のある装置のコンポーネントを符号化する。これにより、デジタルコンテンツを送信する前に、全てのデジタル装置について、そのデジタル装置が互換性を有するか否かを判定するための認証処理を行うことができる。デジタルコンテンツ自身は、コンテンツが不正にコピーされた場合、そのコンテンツが理解できないようなフォーマットになるように符号化された後に伝送される。
【０００７】
ＤＨＳＧが提案するコンテンツの符号化の一手法は、電子透かし技術に基づくものである。ＤＨＳＧの提案の中心は、特にＤＶＤ装置に適用されるデジタル映画及び映像コンテンツのコピー保護であるが、この手法は、デジタル放送又はデジタルネットワークを介して電子的に分配されるいかなるデジタルコンテンツのコピー保護にも適用できる。ユーザが見ることのできない電子透かしは、供給されるコンテンツにマーキングされ、この電子透かしによりコンテンツがどのように符号化されているかを詳細に知ることができず、したがってコンテンツに損害を与えることなく電子透かしを除去又は変更することは極めて難しい。ＤＨＳＧでは、この技術を適用する３つの主要な検出及び制御の状況が定められている。これらは、再生、記録及びコピー生成の制御である。この電子透かし技術により、コンテンツの提供業者は、少なくとも、コンテンツを「コピー不可（copy never）」とするか、「１回のみコピー可（copy once）」とするか、「コピー自由（copy free）」とするかを特定することができる。「コピー不可」は、デジタルコンテンツのコピーが許可されていないことを示すマークを付するために使用され、「コピー自由」は、コンテンツを自由にコピーしてもよいことを示し、この情報は他の情報とともにマーキングしてもよい。これは、マーキングされていない素材とは異なるものである。「１回のみコピー可」は、デジタルコンテンツのコピーが１回だけ許可されていることを示す。コピーが作成されると、元の「１回のみコピー可」のコンテンツと、新たにコピーされたコンテンツには、「さらなるコピー不可（no more copy）」のマークが付される。もちろん、例えば、特定の時間、期間、あるいは再生又は視聴の回数等、他の種類のコピー管理コマンドによりこのようなデジタルコンテンツの再生（play）又は再現（reproduction）を制限してもよい。
【０００８】
このように、現在でも、セットトップボックス、デジタルテレビジョン、デジタルオーディオプレイヤ、これらに類似するデジタル機器等のデジタル機器は、条件付きアクセス（conditional access：以下、ＣＡという。）、すなわち実時間視聴（real-time viewing and/or listening）のためのＣＡクリアフォーマット（CA-clear format）にコンテンツをデスクランブルするためだけの従来の機能を超えて、このようなデジタルコンテンツの記録及び再生に制約及び条件を含ませる機能を有するようになっている。現在、スクランブルされたコンテンツを後にデスクランブルして視聴するためにコピーする行為は、サービス／コンテンツ提供業者による適切な許諾又はキーをデジタル機器に与えることにより行うことができる。
【０００９】
有料テレビジョン放送のための従来の条件付きアクセスシステムは、裏チャンネルを視聴することができない単方向の放送システムによりテレビジョン放送を放送している。例えば、セットトップボックス等の条件付きアクセス装置内のスマートカード等の暗号プロセッサには、通常、番組へのアクセスを自動的に許可するための情報及び機能が備えられている。
【００１０】
例えば、有料テレビジョンアクセスアプリケーションを有するスマートカードは、通常、所定のサービスを享受する権利を与える権利管理メッセージ（Entitlement management messages：以下、ＥＭＭという。）を受け取る。通常、サービス又はグループキーは、同時に配信され、セットトップボックスがＩＰＰＶ番組を表示することが許可されている場合、クレジット及びコスト制限情報（credit and cost limit information）が送信されることもある。
【００１１】
番組を選局すると、スマートカードは、権利制御メッセージ（entitlement control messages：以下、ＥＣＭという。）を受け取る。ＥＣＭは、番組へのアクセス権を得るために、スマートカードにはどの権利が必要かを記述するメッセージである。ここで、ＥＭＭ及びＥＣＭを不正に操作して、必要な契約料金を支払うことなく番組を視聴しようとするハッカーも存在する。さらに、ＥＭＭ及びＥＣＭが不正に操作されるだけではなく、ハードウェアが攻撃されることもある。このように、ソフトウェア及びハードウェアへの攻撃を組み合わせることにより、番組の提供者からの認証無く、スマートカードを用いて、スクランブルされた番組をデスクランブルして視聴されるおそれがある。
【００１２】
スマートカードは、一旦市場に投入されると、その機能を変更することは難しい。新たなコードをスマートカードにダウンロードするメカニズムは、攻撃を受けやすい。ハッカーは、同じメカニズムを用いて、スマートカードに不正にコードをロードし、正当な権利なく番組を視聴しようとする。アクセス制御システムを「安全に」更新するには、既存のスマートカードを市場から排除し、新たなスマートカードを市場に投入するという手法もある。しかしながら、この手法は、コスト的にも、営業戦略的にも難しい。
【００１３】
発明の開示
制御ワードの安全性を確保する方法を提供する。本発明は、デスクランブラ集積回路においてスクランブルされたデジタルコンテンツを受信するステップを有する。さらに、本発明は、デスクランブラ集積回路において暗号化された制御ワードを受信するステップと、デスクランブラ集積回路に保存されているキーを用いて、暗号化された制御ワードを復号するステップと、デスクランブラ集積回路において、復号された制御ワードを用いて、スクランブルされたデジタル信号をデスクランブルするステップとを有する。
【００１４】
詳細な説明
Ｆｉｇ．１は、本発明を適用したコピー管理方法の一具体例として示す娯楽システム（entertainment system）１００の構成を示すブロック図である。娯楽システム１００は、１以上のサービス提供業者からプログラムデータを含むビットストリームを受け取るデジタル機器１１０を備える。このようなサービス又はコンテンツ提供業者としては、地上波放送局、ケーブル放送管理事業者、直接放送衛星（ＤＢＳ）運営事業者、インターネットを介してダウンロードできるコンテンツの提供業者、及び他の同様なコンテンツ及び／又はサービス提供業者が含まれる。プログラムデータには、それぞれ後に詳細に説明するシステム情報、権利制御メッセージ、権利管理メッセージ、コンテンツ及びその他のデータが含まれる。システム情報には、プログラム名、放送時刻、ソース、読込み及びデコードの方法に関する情報とともに、デジタル受信機及び他の装置に対し、プログラムデータをいつ、どのように再生し、送信し、及び／又は記録するかを示す情報を提供するコピー管理コマンドが含まれている。これらコピー管理コマンドは、権利制御メッセージ（entitlement control messages：以下、ＥＣＭという。）とともに送信され、ＥＣＭは、通常、条件付きアクセスユニットが特定のチャンネル又はサービスへのアクセスを調整するために使用される。権利管理メッセージ（Entitlement management messages：以下、ＥＭＭという。）は、デジタル受信機１１１に対し、例えば権利及びデスクランブルキー等の特権を与えるために使用される。復号キー（decryption key）は、通常、スクランブルされたデータを復元するために必要なコードであり、権利許諾の証として使用することができる。また、プログラムデータストリーム内のコンテンツは、オーディオデータ及びビデオデータを含んでいてもよく、これらはスクランブルされていてもよく、スクランブルされていなくても（clear format）よい。デジタル機器１１０は、デジタル受信機１１１を備え、デジタル受信機１１１は、供給されるビットストリームを処理し、このビットストリームからプログラムデータを抽出し、プログラムデータを視聴可能なフォーマットに変換する。
【００１５】
デジタル機器１１０は、伝送媒体１２０を介して、娯楽システム１００内の他の構成機器に接続されていてもよい。伝送媒体１２０は、デジタル機器１１０と、娯楽システム１００内の他の構成機器との間の制御情報及びプログラムデータを含むデータの送受信に使用される。
【００１６】
娯楽システム１００は、伝送媒体１２０に接続されたオーディオシステム１３０を備える。また、娯楽システム１００は、伝送媒体１２０を介してデジタル機器１１０及び他の構成機器に接続されたＤ−ＶＨＳビデオテープレコーダ等のデジタルビデオテープレコーダ（以下、デジタルＶＴＲという。）１４０を備える。
【００１７】
さらに、娯楽システム１００は、伝送媒体１２０を介してデジタル機器１１０及び他の構成機器に接続されているハードディスク記録装置１５０を備える。ディスプレイ装置１６０は、高精細度テレビジョンディスプレイであってもよく、モニタ装置であってもよく、デジタルビデオ信号を処理する能力を有する他の装置であってもよい。また、伝送媒体１２０に制御装置１７０を接続してもよい。制御装置１７０は、娯楽システム１００の各構成機器又は一部の構成機器の動作を調整（coordinate）及び制御する。
【００１８】
デジタルプログラムのコンテンツは、スクランブルされた形式で伝送してもよい。条件付きアクセス装置がスクランブルされているコンテンツを復元し、ユーザがクリアな形式でコンテンツを視聴できるようにするために、条件付きアクセス装置は、スクランブルされているコンテンツに関連する必要なアクセス要求を有する必要がある。このアクセス要求は、スクランブルされているコンテンツをデコードするために条件付きアクセス装置が有さなくてはならない機能を記述するメッセージを含んでいる。例えば、コンテンツを視聴するために、キーが必要である場合がある。あるいは、所定のコンテンツプロバイダに関連付けられたサービスタグ（service tag）が要求されることもある。特定のデスクランブル法等の技術的要求が必要とされることもあり、このような要求がアクセス要求の一部として含まれることもある。特定のプログラムに関連するアクセス要求は、プログラムとともに条件付きアクセス装置に送信されてくることもある。
【００１９】
条件付きアクセス装置がスクランブルされたプログラムを受け取ると、このプログラムに関するアクセス要求と、条件付きアクセス装置が実際に有している権利（entitlements）とが比較される。条件付きアクセス装置がスクランブルされたコンテンツをクリアな形式で表示するためには、そのプログラムに対するアクセス要求と条件付きアクセス装置の権利とが一致しなくてはならない。この権利とは、条件付きアクセス装置により、例えばＨＢＯ等の所定のサービス提供業者からのコンテンツを視聴できるであってもよい。また、権利は、コンテンツをデスクランブルするために必要な１以上のキーを含んでいてもよい。さらに、権利は、条件付きアクセス装置が番組をデスクランブルできる期間を定義してもよい。アクセス要求及び権利は、このように、条件付き制御システムの一部を形成し、これにより、デコーダが特定のプログラムをデコードする権利を有しているか否かが判定される。
【００２０】
アクセス要求及び権利は、コンテンツに対する料金の支払い及びスクランブルされたコンテンツへのアクセス権を得るための様々な選択肢をユーザに提供することができる。この選択肢としては、例えばペイパープレイ（pay per play：以下、ＰＰＰという。）、ペイパービュー（pay per view：以下、ＰＰＶという。）、インパルスペイパービュー（impulse pay per view：以下、ＩＰＰＶという。）、履歴に基づく時間、ペイパータイム（pay per time：以下、ＰＰＴという。）、コピー不可能な番組の再購入、個人専用のスクランブリング、及び地域的ペイパービュー等がある。ＩＰＰＶは、セットトップボックスに事前にダウンロードされているクレジットにより、ペイパービュー番組を購入するものである。購入記録は保存され、電話回線を介して課金センタに送信される。履歴に基づく時間により、例えば、１９９７年３月〜１２月等、過去の期間に配信されたコンテンツにアクセスすることができる。アクセス要求及び権利は、スクランブルされたコンテンツを記録するための異なるオプションをユーザに提供することもできる。
【００２１】
アクセス要求は、パケット識別子（packet identifier：以下、ＰＩＤという。）を用いて、条件付きアクセス装置に配信してもよい。各ＰＩＤは、所定のサービス又は機能に関連付けられたアクセス要求を含む。条件付きアクセス装置に配信されたコンテンツは、多数のＰＩＤを含んでいてもよく、これにより、特別な料金徴収機能、技術的機能、又はローカルで実行される他の特別な機能を実現することができる。
【００２２】
ユーザは、コンテンツを受け取る前に、媒体に記録されるコンテンツにアクセスするための様々な選択肢を与えられることもある。ユーザは、コンテンツにアクセスし、視聴するために、権利を購入することを求められることもある。したがって、ユーザがコンテンツを記録し、後に再生して視聴しようとする場合、ユーザが購入したアクセス要求もコンテンツとともに記録する必要がある。
【００２３】
条件付きアクセス装置における、安全管理のためのアーキテクチャには、次のように、幾つかの種類がある。すなわち、１）組込型安全管理（embedded）、２）分離型安全管理（split security）及び３）外部安全管理（external security）である。組込型安全管理では、コンテンツのデスクランブルとキー管理は、いずれも例えばセットトップボックス等の条件付きアクセス装置内で行われる。分離型安全管理では、デスクランブルはセットトップボックス内で実行されるが、キー管理は、例えばスマートカード等の暗号プロセッサ（cryptographic processor）を用いて、セットトップボックスの外部で実行される。外部安全管理では、コンテンツのデスクランブル及びキー管理は、いずれも例えばＮＲＳＳ−Ａ及びＮＲＳＳ−Ｂ条件付きアクセス仕様書（NRSS-A and NRSS-B conditional access specifications）に基づいて、外部で行われる。オープンケーブル処理（Open Cable process）を用いるケーブル放送事業者は、ＮＲＳＳ−Ｂを修正したバージョンであるいわゆる「ポイントオブデプロイメント（Point-of-Deployment）：以下、ＰＯＤという。」モジュールを備えている。ＰＯＤモジュールは、ＮＲＳＳ−Ｂと同様の要素を有している。ＰＯＤモジュールは、帯域外チャンネル（Out-of-Band channel）においてメッセージを送受信する機能を有している。外部安全管理型は、例えばＰＣＭＣＩＡカードによりコンテンツをデスクランブルし、スマートカードによりキー管理を行う等、さらに処理を分離することもできる。
【００２４】
さらに、条件付きアクセスのためにデスクランブルされたトランスポートストリームにコピー防止処理を適用してもよい。コピー防止処理されたコンテンツは、条件付きアクセス装置（NRSS-A, NRSS-B or POD）インターフェイスからホスト装置間で再スクランブルしてもよい。条件付きアセス装置及びホスト装置は、このコンテンツの再暗号化に使用するキーに関する共通の知識を有する必要がある。一具体例においては、インターフェイスの両側で様々なパラメータが共有され、これにより同じコピー防止キーが両パーティに配信される。条件付きアクセス装置は、自らのキーを取り出して、ホスト装置内のデスクランブラ集積回路（descrambler integrated circuit）に固有のキーにより、コピー防止キーを暗号化する。条件付きアクセス装置は、ＥＭＭ、あるいは例えば所定の業者からのロード処理（factory load procedure）等の他の手法により、このデスクランブラ集積回路に固有のキーを受け取る。
【００２５】
ＦＩＧ．２に示すように、本発明に基づくコピー管理装置を有するデジタル受信機１１１は、スマートカードインターフェイス４２０を備える。スマートカードインターフェイス４２０は、デジタル受信機１１１内に組み込んでもよいが、デジタル受信機１１１に例えばＰＣＭＣＩＡスロット又はユニバーサルシリアルバス（Universal Services Bus：ＵＳＢ）スロット等の拡張スロットを設け、インターフェイス４２０を含むカード又は装置を挿入して使用するようにしてもよい。さらに、この具体例に示すデジタル受信機１１１は、ＣＰＵ４３０とデスクランブラ集積回路４４０とを備える。
【００２６】
スマートカードインターフェイス４２０には、スクランブルされた番組コンテンツをデスクランブルするための暗号化された制御ワードが記憶されたスマートカード４１０が挿入される。スマートカード４１０は、スマートカードインターフェイス４２０に暗号化された制御ワードを供給する。コンテンツがキーに加えて制御ワードを用いてスクランブルされている場合、スマートカード４１０は、条件付きアクセス装置４０１に固有の暗号制御キーを用いて、制御ワードを暗号化してもよい。条件付きアクセス装置４０１は、制御ワードを復号（デクリプト：decrypt）し、復号した制御ワードを用いて番組コンテンツをデスクランブルする。
【００２７】
このように、ＦＩＧ．２は、分離型安全管理アーキテクチャ及び外部安全管理アーキテクチャの具体例を示している。分離型安全管理アーキテクチャにおいては、条件付きアクセス装置４０１は、セットトップボックス又はＦＩＧ．１に示す装置１１０等の他の装置である。外部安全管理アーキテクチャにおいては、条件付きアクセス装置４０１はＮＲＳＳ−Ｂ型の条件付きアクセス装置である。外部暗号プロセッサである、例えばＩＳＯ７８１６に準拠するスマートカード４１０は、番組をデスクランブルするために必要な制御ワード（control word：ＣＷ）を受け取る。スマートカード４１０は、暗号化ブロック４１４において、トランスポートデスクランブラ集積回路（integrated circuit：ＩＣ）４４０に固有のキーにより、ＣＷを暗号化する。
【００２８】
スマートカード４１０は、インターフェイス４２０を介して、暗号化されたＣＷをセットトップＣＰＵ４３０に供給する。セットトップボックス４０１内のトランスポートデスクランブラ集積回路４４０は、レジスタ４５０に記憶されているデスクランブラ集積回路４４０に固有のキーを用いて、ＣＷを復号する。暗号復号ブロック４６０は、トランスポートデスクランブラ集積回路４４０内に設けられているデスクランブラ４７０の奇数及び偶数キーレジスタに復号されたＣＷを交互に書き込む。デスクランブラ４７０は、奇数／偶数ＣＷをスクランブルされたコンテンツ４８０に適用し、デスクランブルされた番組コンテンツ４９０を出力する。
【００２９】
このように、制御ワードは暗号化された形式で転送されるため、スマートカード４１０からセットトップボックス４０１への制御ワードの転送は安全である。さらに、制御ワードは、安全性が確保されていないプロセッサ（non secure processor：以下、インセキュアプロセッサという。）４３０が復号されないため、安全である。すなわち、制御ワードは、実際に制御ワードを使用するデスクランブラＩＣ４４０においてのみ復号され、したがって、制御ワードは外部に漏洩せず、ハッカーは制御ワードを入手することができない。
【００３０】
さらに、制御ワードを復号するキーは、デスクランブラＩＣ４４０内のレジスタ４５０に記憶されている。このレジスタ４５０は、シリコンを検査し、レジスタを破壊しなければハッキングすることができない。このようにデスクランブラＩＣ４４０内のレジスタ４５０に格納されているキーを解読することは極めて困難である。さらに、キーが十分に大きければ、攻撃はほとんど不可能である。さらに、このキーは、特定の条件付きアクセス装置４０１に対してのみ有効であり、すなわち、制御ワードは、スマートカード４１０により、関連する条件付きアクセス装置４０１に固有のキーを用いて暗号化されており、したがって、このキーを用いて他の条件付きアクセス装置において制御ワードを復号することはできない。したがって、スマートカード４１０から条件付きアクセス装置４０１への暗号化された制御ワードの転送は安全であり、制御ワードは、ハッカーにより不正に解読されることはない。
【００３１】
安全なチップ（secure chip：以下、セキュアチップという。）４４０は、制御ワードに関する安全管理処理の全てを行う。セキュアチップ４４０は、ＣＰＵも、ファームウェアも、ソフトウェアも備えていない。キーに関する複雑な階層構造もない。ＣＰＵを用いないデスクランブラチップは、暗号化された制御ワードを受け取り、この制御ワードに固有のキーを適用して、制御ワードを復号する。この復号ブロック４６０には、コードも、ハッシュも、ソフトウェアもロードされない。復号処理は、単一のキー機能のみを用いて、ハードウェア回路において行われる。
【００３２】
固有のキーは、製造時にレジスタ４５０にプログラミングしてもよい。例えば、一具体例において、デスクランブラＩＣは、一度しか書込みができない、不揮発性の固有のキーレジスタ４５０を備える。この固有のキーは、セットトップボックス、ＴＶ、ＮＲＳＳ−Ｂ４０１を製造する際にプログラミングされる。この具体例では、レジスタ４５０にロードされたオリジナルのキーは、読み出すことも上書きすることもできない。ホスト装置（４０１）のシリアル番号と、ホスト装置のデスクランブラＩＣにロードされた固有のキーとの関係を記録しておいてもよい。
【００３３】
セットトップボックス４０１が製造され、スマートカード４１０がインストールされると、対応関係を決定する処理時（the time of pairing）において、スマートカード４１０は、セットトップボックス４０１に関連付けられた固有のキーを受け取る。この後、スマートカードは、特定のホスト装置４０１に「対応（paired）」することとなる。この後、スマートカード４１０が新たなホスト装置に再挿入又は移動させられると、スマートカードは、例えば権利管理メッセージ（Entitlement Management Message：ＥＭＭ）によりデスクランブラＩＣ固有のキーを受け取る。あるいは、固有のキーが既にプログラミングされている新たなスマートカードをユーザに配布してもよい。
【００３４】
ＣＷをスマートカードから条件付きアクセス装置に転送する処理の手順をＦＩＧ．３に示す。ステップ４０において、スマートカード内において、制御ワードは、スマートカード内のレジスタ回路に格納されているキーを用いて暗号化される。スマートカードのレジスタ回路に格納されているキーは、デスクランブラ集積回路のレジスタ回路に格納されているキーに関連付けられている。ステップ４１において、スマートカードから暗号化された制御ワードを受け取る。さらに、デスクランブラ集積回路は、ステップ４２において、番組データを含むデジタルビットストリームを受け取る。なお、番組データには、システム情報及びスクランブルされたデジタルコンテンツが含まれている。デスクランブラ集積回路は、ステップ４４において、デスクランブラ集積回路のレジスタ回路内に記憶されているキーを用いて、暗号化された制御ワードを復号する。デスクランブラ集積回路は、ステップ４５において、復号された制御ワードを用いて、スクランブルされたデジタルコンテンツをデスクランブルし、ステップ４６において、デスクランブルされたコンテンツを出力する。
【００３５】
暗号化ブロック４１４及び復号ブロック４６０により実行される暗号化処理及び復号処理の具体例をＦＩＧ．４〜ＦＩＧ．６を用いて説明する。これらの処理により、レジスタ回路４１２，４５０に記憶されている固有キーに基づいて制御ワードが変形される。ここでは、データ暗号化規格に準拠した暗号化（Data Encryption Standard：以下、ＤＥＳという。）、Ｍ６、又はＤＶＢ共通スクランブリングアルゴリズム（DVB Common Scrambling Algorithm）等を使用してもよい。ＦＩＧ．４〜ＦＩＧ．６に示す具体例では、三重ＤＥＳ（Triple DES）を使用している。ＦＩＧ．６に示すように、デスクランブラＩＣ４４０は、復号ブロック４６０において、三重ＤＥＳを用いて、制御ワードを復号する。デスクランブラ４７０は、この復号された制御ワードを用いて、番組コンテンツ４８０を復号し、復号された番組コンテンツ４９０を出力する。制御ワードの暗号化及び復号は、セットトップボックスにおいてローカルに実行されるため、よりロバストな暗号化の展開（deployment）も可能である。例えば、最初に、単ＤＥＳ（single DES）を展開し、続いて、既に市販されているセットトップボックス及びスマートカードの対に影響を及ぼすことなく、二重又は三重ＤＥＳを行うこともできる。固有キーの長さは、ハッカーによる固有キーへの攻撃の可能性を減じるために、少なくともデスクランブル用制御ワードと同じ長さとする。
【００３６】
ＦＩＧ．７に示す変形例においては、スマートカードを単方向又は双方向ネットワーク７２０のヘッドエンド７１０に置き換えている。ヘッドエンド７１０は、ローカルの暗号プロセッサに代わって、デコーダ７０１へのアクセス権を維持している。ヘッドエンド７１０は、デスクランブラＩＣ７４０に記憶されている固有キーに基づいて、サービスキーを配信することができる。暗号化されたサービスキーは、ホスト装置７０１にローカルに保存してもよく、これにより、あるチャンネルから他のチャンネルへの移行が容易になる。キーは、暗号化された形式で記憶されており、必要に応じてデスクランブラＩＣ７４０にロードされる。キーは、レジスタ回路７５０に記憶されている固有キーを用いて、デスクランブラＩＣ７４０内においてのみ復号される。一具体例においては、サービスキーを制御ワードとして用いて、コンテンツを直接復号する。他の具体例においては、サービスキーを用いて、コンテンツと共に帯域内で受信された制御ワードを復号する。
【００３７】
サービスキーは、ＦＩＧ．２、ＦＩＧ．４、ＦＩＧ．５、ＦＩＧ．６を用いて上述した、制御ワードに対するアルゴリズムを用いて暗号化又は復号してもよい。サービスキーを暗号化及び復号するために使用するアルゴリズムは、番組コンテンツをスクランブル及びデスクランブルするために使用するアルゴリズムと異なるものであってもよい。例えば、Ｍ６は、スマートカード又はヘッドエンドキーサーバのいずれかにおいて、ソフトウェアにより実行した方が容易である場合がある。また、各サービスキーは、異なる公開暗号アルゴリズム又は専用暗号アルゴリズム（different public and proprietary encryption algorithm）を用いて暗号化してもよい。これらの異なる専用アルゴリズムは、不正に複製されたハードウェアの海賊版の目印（any-piracy measures）とみなすことができる。
【００３８】
ヘッドエンド７１０は、チャンネル又はＥＭＭサービスに基づく階層（tier）にサービスキーを配信する。サービスキーは、暗号化され、デコーダ４０１においてローカルに記憶され、異なるチャンネルへの選局が必要となったとき、インセキュアプロセッサ７３０により使用される。セットトップボックスは、ヘッドエンドに比べて、広く市販されており、セットトップボックスから例えばスマートカード等の暗号化プロセッサを省略することにより、ネットワーク内に有料テレビジョンシステムを実現するコストが大幅に削減される。
【００３９】
この具体例は、単方向の（非ＩＰＰＶ）放送ネットワークにおいて使用されているが、本発明は、双方向のインタラクティブネットワークにおいても機能し、この場合、特定のサービス用のキーは、例えばＩＰＰＶ又はＶＯＤ購入（IPPV or VOD purchases）又はその他の非加入サービス（non-subscription service）等により要求される。新たなサービスにアクセスする権利の認証は、ローカル制御の暗号プロセッサではなく、ヘッドエンド７１０により実行されるので、応答チャンネル（return channel）７２１は、キーを要求する。
【００４０】
ヘッドエンドにおいて、同時に発生した多数のＩＰＰＶ番組のインパルス購入によって引き起こるオーバーロードの問題を回避するために、フリープレビュー期間（Free Preview period）を定めることもでき、ＩＰＰＶ番組は、実際の視聴より先に販売することもできる。この具体例においては、個別のショー又は映画用のサービスキーは、セットトップボックス７０１により要求され、放送に先立って配信される。例えば、ＤＯＣＳＩＳモデム又は帯域外（Out-of-Band）送受信機等、裏チャンネル７２１を有するケーブルシステム等の対話型ネットワークでは、セットトップボックス７０１からヘッドエンド７１０に要求を送信することができる。これに代えて、セットトップボックス７０１は、アクセスされた各番組用の現在の復号サービスキーを要求してもよい。
【００４１】
ネットワークヘッドエンドサーバ７１０のコントローラは、この番組キー要求（Request for Program Key：ＲＰＫ）を処理する。要求は、デコーダのユニットアドレス及び視聴すべきチャンネルを識別する情報を含んでいてもよい（これらは、ＭＰＥＧシステム及びインセキュアプロセッサにより既に処理された番組情報から得ることもできる）。要求は、例えばＩＰＰＶ又はＶＯＤ要求等、サービス攻撃に対する拒絶及び防御のために、必要に応じて暗号化してもよい。
【００４２】
メッセージを受信すると、キーサーバ７１０は、アクセス制御リスト（各ユニット権利をリストしている）においてデコーダ７０１を検索し、デコーダ７０１の権利を確認する。デコーダ７０１が認証されている場合、コントローラは、サービスキー（デスクランブラＩＣ内にあるデコーダ固有のキーにより暗号化されている。）をデコーダ７０１に送信する。ＦＩＧ．８は、サービスキーを要求及び受け取るデコーダ７０１の変形例を示す図である。
【００４３】
この具体例においては、サービスキーは、所定の期間有効とされる。デコーダ７０１は、他のサービスにアクセスするたびにキーを保存してもよく、これにより、デコーダ７０１は、キーを再び要求することなく、有効性が継続されているキーを用いて以前にアクセスしたサービスに再アクセスすることができる。この具体例においては、キーは、ユニット固有に暗号化された形式（ネットワークを介してキーサーバから送信されてくる）で、インセキュアプロセッサ７３０（デコーダを制御する）のメモリ７３５内に記憶されている。
【００４４】
メモリ７３５及び汎用ホストプロセッサであって分離された特別な暗号化プロセッサではないインセキュアプロセッサ７３０の処理能力を使用することにより、大幅にコストを削減することができる。これにより、暗号化プロセッサを省略できるだけでなく、暗号化プロセッサとの通信を扱うホストプロセッサの一部におけるオーバーヘッドも軽減できる。
【００４５】
サービスキーは、番組の放送機関又は例えば６時間等の所定の期間有効としてもよい。長い有効期間を有するキーを用いることにより、キーを一旦デコーダ７０１に保存すると、デコーダ７０１は、そのキーをデコーダ７０１自身のメモリから読み出して使用することができるため、デコーダ７０１及びヘッドエンド７１０間のトランザクションの数を減らすことができる。現在のサービスキーの期間に応じて、次のキーを現在のキーと共に配信してもよい。これに代えて、デコーダは、現在のサービスキーの有効期間の終了を検出した後に次のサービスキーを要求してもよい。一具体例においては、サービスキーは、ユーザの契約期間を通して有効としてもよい。
【００４６】
サービスキーは、選局されているチャンネルに適用できるように、正しく識別する必要がある。セットトップボックス７０１があるチャンネルを選局すると、セットトップボックス７０１は、メモリ７３５から適切な暗号化されたサービスキーを検索し、このサービスキーをデスクランブラＩＣ７４０の奇数／偶数ＭＰＥＧキーレジスタに書き込む。ＦＩＧ．２に示す具体例で説明したように、デコーダ７０１の製造時に秘密の固有キー情報をデスクランブラＩＣ７４０にプログラミングしてもよい。
【００４７】
一具体例において、サービスキーは、５６ビット、１１２ビット又は１６８ビットから構成される。異なるサイズのキーのストレージ要求を表１に示す。
【００４８】
【表１】
0004991051.tif 000002
【００４９】
サービスは、単独に選択できるように（a-la-carte）販売してもよく、ブーケ（bouquet）又はパッケージとして販売してもよい。例えば、ＦＩＧ．９に示すように、サービスに関する基本層（basic tier）と、さらなるサービスを提供する中間層と、異なるプレミアサービス（premium services）を提供する上位層（advanced tiers）とを設けてもよい。この具体例においては、サービスの層が変わる毎に、それぞれ別個のキーを用いてもよい。
【００５０】
上述の表１から、例えばユーザが２０個の異なる種類のサービス層と契約を望む場合、ＩＤストレージのための６０バイトと、現在有効なキー用のストレージのための３２０バイトと、次の期間（又は、課金期間）に有効なサービスキーのための３２０バイトとからなる、合計７００バイトが必要となる。
【００５１】
ＥＣＭは、通常、チャンネル又はサービスＩＤ情報及び制御ワード（キー）情報とともに、チャンネルへのアクセスに必要なアクセス条件に関する情報を伝送する。この具体例においては、ＥＣＭを単純化することができる。すなわち、ＥＣＭには、チャンネル又はサービスＩＤ情報、及びＩＰＰＶ又はＶＯＤ番組の場合、可能なプログラムＩＤのみをＥＣＭに含めればよい。これは、メモリに格納されている暗号化された適切なキーを識別し、この識別したキーをデスクランブラＩＣの適切なレジスタに書き込む以外のＥＣＭ処理が不要となるためである。
【００５２】
ＦＩＧ．１０は、サービスキーを要求及び受信する処理の具体例を説明するフローチャートである。番組情報は、ステップ１０１０及びステップ１０１５において、ヘッドエンドからデコーダに継続的に送信される。視聴者は、ステップ１０２０において、視聴すべきチャンネルを選択する。デコーダは、ステップ１０２５において、ヘッドエンドからサービスキーを要求する。ヘッドエンドは、ステップ１０３０において、デコーダの契約情報を確認する。デコーダが所定の契約をしている場合、ヘッドエンドは、ステップ１０５５において、サービスキーをデコーダに供給する。一方、デコーダが所定の契約をしていない場合、デコーダは、ステップ１０３５において、視聴者に契約に関する質問を行う。視聴者は、ステップ１０４０において、契約を決定する。デコーダは、ステップ１０４５において、ヘッドエンドに対し、購入に関する要求を送信する。これに応じて、ヘッドエンドは、ステップ１０５０において、暗号化されたサービスキーをデコーダに供給する。
【００５３】
この具体例においては、デコーダは、固有のキーを有するデスクランブラＩＣを備えている。サービスキーはデコーダに供給され、デスクランブラＩＣ固有のキーにより暗号化され、デコーダ内において、暗号化された形式で記憶される。これに代えて、デコーダは、サービスキーをローカルに保存することなく、デコーダがチャンネルを選局するたびに、関連するサービスキーを要求するようにしてもよい。安全な暗号化プロセッサにより維持される権利は、例えば、ヘッドエンド内のキーサーバ等、制御オーソリティ（controlling authority）により保持される。デコーダ７０１内のインセキュアプロセッサ７３０は、メッセージ（例えば、ＥＣＭ又はＥＭＭ）を受け取る。このメッセージは、デスクランブルの認証に関する情報を含み、これにより、デコーダ７０１は、視聴者に対し視聴に関するオプションを適切に表示する。続いて、プロセッサ７３０は、選択されたチャンネル用のサービスキーを要求する。この具体例では、「安全な」ファームウェア又はソフトウェアは組み込まれていない。上述のようにハードウェア暗号回路を用いることにより、暗号機能を実行する組み込まれたＣＰＵコア又はファームウェアは不要となる。これにより、インセキュアプロセッサにダウンロードできる複数の条件付きアクセスアプリケーションを使用することができる。サービスキーはユニットキーにより暗号化されている。ユニットキーは、公開非対称キー（public asymmetric key）であってもよく、秘密対称キー（secret symmetric key）であってもよい。
【００５４】
さらに、ＩＣにハードワイヤされた固有キーを有するデスクランブラＩＣを備えるデコーダにより、暗号プロセッサを使用することなく、有料テレビジョンアプリケーションにおいてさらなる効果が得られる。デコーダは、ネットワークプロバイダからサービスキー又は制御ワードを要求することができる。重要な「安全」機能は、デスクランブラＩＣにおいて分離されているので、ローカルのアクセス制御は、インセキュアプロセッサにより実行することができる。
【００５５】
以上、特定の例示的な具体例を参照して、本発明を説明した。しかしながら、添付の請求の範囲に示す本発明の範囲から逸脱することなく、上述の実施の形態を様々に修正及び変形できることは、明らかである。すなわち、本発明の説明及び図面は例示的なものであり、本発明を限定するために示したものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ＦＩＧ．１は、本発明を適用したデジタル装置を含む娯楽システムの構成を示す図である。
【図２】  ＦＩＧ．２は、スマートカードを有する条件付きアクセス装置の具体例を示す図である。
【図３】  ＦＩＧ．３は、スマートカードから条件付きアクセス装置に制御ワードを転送する処理を説明するフローチャートである。
【図４】  ＦＩＧ．４は、データを暗号化及び復号する処理を説明する図である。
【図５】  ＦＩＧ．５は、データを暗号化及び復号する処理を説明する図である。
【図６】  ＦＩＧ．６は、デスクランブラ集積回路の具体例を示すブロック図である。
【図７】  ＦＩＧ．７は、ネットワーク接続されたヘッドエンドサーバ及びデコーダの具体例を示すブロック図である。
【図８】  ＦＩＧ．８は、デコーダの他の具体襟を示す図である。
【図９】  ＦＩＧ．９は、デコーダ又は条件付きアクセス装置に配信されるサービスの具体例を示す図である。
【図１０】  ＦＩＧ．１０は、制御ワード又はサービスキーを要求及び受信する処理の手順を示すフローチャートである。
【図１】
0004991051.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0004991051.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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