專(zhuān)利名稱(chēng)：用于局部加密多媒體流的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及加密多媒體流。
II.背景技術(shù)尋求保護(hù)的多媒體流(例如按觀看次數(shù)計(jì)費(fèi)的體育比賽、電影等)可以以一種方式在發(fā)射機(jī)(口語(yǔ)稱(chēng)作“前端”)以密鑰加密，而接收電視機(jī)頂盒(STB)可以以互補(bǔ)密鑰來(lái)解密內(nèi)容用于觀看。因此，有線(xiàn)服務(wù)提供商必須依照觀眾的機(jī)頂盒的性能來(lái)使用前端條件接入(CA)設(shè)備加密多媒體流。這些性能中的許多性能(包括解密性能)都專(zhuān)屬于機(jī)頂盒的制造商。
恰好是只有很少的“現(xiàn)任的”公司出售大部分的機(jī)頂盒。因此，尋求進(jìn)入有線(xiàn)電視機(jī)頂盒市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)者必須從現(xiàn)任者獲得專(zhuān)屬密鑰的許可，通常是以高價(jià)。這減少了競(jìng)爭(zhēng)。
一種直接的替代方法，即允許競(jìng)爭(zhēng)性的STB制造商進(jìn)入市場(chǎng)而不用給現(xiàn)任者付許可費(fèi)用，應(yīng)該會(huì)促進(jìn)有線(xiàn)服務(wù)提供商在他們的前端用和機(jī)頂盒提供商一樣多的CA設(shè)備(使用各自的密鑰集)對(duì)每個(gè)流完全加密。然而，這無(wú)疑會(huì)增加傳送節(jié)目所必需的帶寬總量，這是不希望的。因此，Sony開(kāi)發(fā)了一種加密方案，通過(guò)它只有流的“關(guān)鍵”部分例如I-幀或者首部被加密，而流的剩余部分被不加密地發(fā)送，但是不能解密“關(guān)鍵”部分，它將毫無(wú)用處。這樣，只有關(guān)鍵部分需要以加密形式復(fù)制，而不是整個(gè)流。更具體地說(shuō)，只有關(guān)鍵部分由已經(jīng)存在的(“遺留”)CA設(shè)備利用現(xiàn)任者的密鑰并由次級(jí)條件接入過(guò)程利用競(jìng)爭(zhēng)者的密鑰進(jìn)行加密。序列號(hào)10/038,217、于2002年1月2日提交、并通過(guò)引用結(jié)合在此的公布的U.S.專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了這樣的方案。
正如在此理解的一樣，由現(xiàn)任的提供商制造的遺留CA組件可以由現(xiàn)任的提供商編程來(lái)檢測(cè)上面提到的過(guò)程正在進(jìn)行。從而，遺留組件可以由現(xiàn)任者編程來(lái)廢除該過(guò)程并且，由此來(lái)維持實(shí)際上的壟斷。已經(jīng)意識(shí)到這種可能，在下面提出了解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于多媒體傳輸?shù)姆椒òóa(chǎn)生多媒體流的拷貝以給出具有相同預(yù)定部分的第一和第二未加密流(clear stream)。方法還包括發(fā)送第一未加密流到第一條件接入(CA)組件，它可以是由現(xiàn)任者提供的遺留組件，來(lái)加密整個(gè)第一未加密流以給出完全加密流，而遺留組件并不了解第二未加密流。預(yù)定部分的加密版本從完全加密流獲得。第二未加密流用于利用第二CA組件來(lái)加密預(yù)定部分以給出局部加密流。然后方法預(yù)期將從完全加密流獲得的加密預(yù)定部分插入到局部加密流中用于它的傳輸。
在首選實(shí)施例中，在線(xiàn)纜上將帶有每個(gè)關(guān)鍵包的兩個(gè)加密版本的局部加密流發(fā)送到多個(gè)機(jī)頂盒。或者，可以將局部加密流無(wú)線(xiàn)廣播到多個(gè)接收機(jī)。
最好，方法包括利用來(lái)自至少一個(gè)包標(biāo)識(shí)符(PID)的相應(yīng)的偏移量來(lái)確定預(yù)定部分的位置。偏移量可以是來(lái)自至少一個(gè)PID的整數(shù)數(shù)量個(gè)包。在首選實(shí)施例中，偏移量用于識(shí)別完全加密流中的加密預(yù)定部分的位置，用以獲得它們并且將它們插入到局部加密流中，例如與由第二CA組件產(chǎn)生的預(yù)定部分相鄰。
在另一方面，一種用于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流的雙重局部加密的系統(tǒng)包括用于拷貝流以給出第一和第二流的裝置；和用于只加密第一流的關(guān)鍵部分來(lái)給出局部加密流的第一條件接入(CA)裝置。遺留CA裝置加密整個(gè)第二流來(lái)給出基本完全加密流。提供了用于僅將來(lái)自完全加密流的關(guān)鍵部分與局部加密流組合的裝置。
在又一方面，一種用于具有遺留條件接入(CA)設(shè)備的數(shù)字流發(fā)射機(jī)前端的系統(tǒng)包括系統(tǒng)CA設(shè)備，它至少加密流的第一版本的預(yù)定部分，并且最好只加密預(yù)定部分。重組組件將來(lái)自于系統(tǒng)CA設(shè)備的預(yù)定部分與從由遺留CA設(shè)備產(chǎn)生的流的第二個(gè)版本的完全加密獲得的預(yù)定部分組合到流例如流的第一版本中。
關(guān)于本發(fā)明結(jié)構(gòu)和操作的詳細(xì)內(nèi)容，可以通過(guò)附圖得到最好的理解，圖中相似的參考標(biāo)記是指相似的部分，以及圖中


圖1是體系結(jié)構(gòu)框圖；以及圖2是本邏輯的流程圖。
具體實(shí)施例方式
最開(kāi)始參考圖1，示出系統(tǒng)，一般標(biāo)示10，它包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流源12，例如多媒體流。將這些流發(fā)送到關(guān)鍵包定位器和偏移量檢測(cè)器14，它確定流中哪些包是“關(guān)鍵的”。關(guān)鍵包定位器和偏移量檢測(cè)器14還確定每個(gè)關(guān)鍵包離基準(zhǔn)包例如幀包的起始的偏移量(是來(lái)自一個(gè)或更多包標(biāo)識(shí)符(PID)的整數(shù)數(shù)量個(gè)包)。上面引用的專(zhuān)利申請(qǐng)討論了關(guān)鍵包的選擇。為了明白和完整，關(guān)鍵包可以是MPEG流中的信息幀(“I-幀”)、或者打包基本流(PES)首部、或者視頻的“作用區(qū)”、或者其他包含成功恢復(fù)圖像和/或音頻數(shù)據(jù)所必需的信息的主要包。最好，包含對(duì)圖像數(shù)據(jù)中節(jié)目時(shí)鐘基準(zhǔn)(PCR)的引用的包(包括顯示時(shí)間標(biāo)記(PTS)和解碼時(shí)間標(biāo)記(DTS)信息)從不被標(biāo)示為“關(guān)鍵”包。
如圖1示，關(guān)鍵包的偏移量存儲(chǔ)在關(guān)鍵包的偏移量表16或者其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。此外，將流從定位器14發(fā)送到拷貝數(shù)據(jù)流的流拷貝器18。應(yīng)該理解，可以在識(shí)別關(guān)鍵包及其偏移量之前拷貝流。
如參考圖1可以理解的，將流的一個(gè)版本發(fā)送到遺留條件接入(CA)設(shè)備20。遺留CA設(shè)備20可以被認(rèn)為是由現(xiàn)任者提供的、依照現(xiàn)任者的專(zhuān)屬CA方案、可以通過(guò)例如以加密密鑰編碼流來(lái)處理流的設(shè)備。遺留CA設(shè)備20依照常規(guī)的現(xiàn)任者的CA原則對(duì)流進(jìn)行完全加密來(lái)給出完全加密流。
此外，將流的版本從流拷貝器發(fā)送到緩沖區(qū)，最好是循環(huán)的先進(jìn)先出(FIFO)緩沖區(qū)22。由于遺留CA設(shè)備20依照下面討論的原則的處理時(shí)間而引起的延遲，緩沖區(qū)22的長(zhǎng)度應(yīng)該足夠得長(zhǎng)(潛在的固定長(zhǎng)度)。出于管理目的，F(xiàn)IFO緩沖區(qū)22的長(zhǎng)度可以按照幀/圖像或者序列/GOP的增加來(lái)建立。
圖1示出次級(jí)CA和重組設(shè)備24從FIFO緩沖區(qū)接收未加密流，并且從遺留CA設(shè)備20接收完全加密流。次級(jí)CA和重組設(shè)備24包括CA組件，它只加密從緩沖區(qū)22接收的未加密流中的關(guān)鍵包，留下流的其余部分不加密來(lái)給出局部加密流。次級(jí)CA設(shè)備24使用不同于遺留CA設(shè)備20所用的加密密鑰。如果是希望的，通過(guò)次級(jí)CA設(shè)備24的通道(pass)可以受遺留CA設(shè)備20輸出的新PCR值控制，從而由次級(jí)CA設(shè)備24產(chǎn)生的結(jié)果對(duì)應(yīng)值不同，相差固定的偏移量。
此外，次級(jí)CA和重組設(shè)備24包括重組組件，它拷貝或者剝離或者以另外的方式獲得來(lái)自從遺留CA設(shè)備20接收的完全加密流的只是現(xiàn)在加密的關(guān)鍵包，并且依照下面的原則將包插入到局部加密流中。局部加密流，現(xiàn)在帶有每個(gè)關(guān)鍵包的兩個(gè)加密版本(一個(gè)由遺留CA設(shè)備20產(chǎn)生，而一個(gè)由次級(jí)CA設(shè)備24產(chǎn)生)，可以由傳輸系統(tǒng)26在例如線(xiàn)纜、地面廣播或者衛(wèi)星廣播上傳輸。
應(yīng)該理解，次級(jí)CA和重組設(shè)備24的功能可以由分立組件承擔(dān)。還應(yīng)該理解，組件16、18、22和24的功能可以由單一的次級(jí)CA計(jì)算設(shè)備或者系統(tǒng)或者分立設(shè)備/系統(tǒng)執(zhí)行，并且在此闡明的原則適用于可以有多個(gè)次級(jí)CA系統(tǒng)的總體系統(tǒng)10。
可以在圖2中看到圖1所示系統(tǒng)10所實(shí)現(xiàn)的邏輯。開(kāi)始于塊28，依照上面闡明的原則識(shí)別流中的關(guān)鍵包及其離一個(gè)或多個(gè)預(yù)定包的偏移量。在塊30存儲(chǔ)偏移量(例如在偏移量表16中)，并且在塊32由流拷貝器18拷貝流。
在塊34將流的第一未加密(clear)版本發(fā)送到遺留CA設(shè)備20。在塊36，遺留CA設(shè)備20依照現(xiàn)任的CA原則完全加密流。并行地，在塊38，對(duì)流的第二未加密版本進(jìn)行緩沖，并且然后在塊40由次級(jí)CA設(shè)備24局部加密。如上提及，次級(jí)CA設(shè)備24只加密關(guān)鍵包。
塊42表示重組功能。通過(guò)訪問(wèn)關(guān)鍵包偏移量表16、獲得偏移量以及利用來(lái)自一個(gè)或者多個(gè)基準(zhǔn)PID的偏移量遍歷完全加密流來(lái)計(jì)數(shù)，獲得來(lái)自遺留CA設(shè)備20的加密關(guān)鍵包。在每個(gè)標(biāo)明的關(guān)鍵包的偏移量位置上，那個(gè)位置上的加密包通過(guò)例如從流中拷貝包來(lái)獲得。然后將關(guān)鍵包插入到局部加密流中，直接緊鄰流中由次級(jí)CA設(shè)備24產(chǎn)生的相應(yīng)的預(yù)先存在的關(guān)鍵包。在塊44，傳輸帶有每個(gè)關(guān)鍵包的兩個(gè)加密版本(一個(gè)來(lái)自遺留CA設(shè)備20而一個(gè)來(lái)自次級(jí)CA設(shè)備24)的局部加密流。
盡管在此詳細(xì)示出和描述的特定的“用于局部加密多媒體流的系統(tǒng)和方法”完全可以達(dá)到上面描述的本發(fā)明的目標(biāo)，還是應(yīng)該理解，它是本發(fā)明目前的首選實(shí)施例，因此代表了本發(fā)明廣泛預(yù)期的主題。例如，在不太完善的解決方案中，次級(jí)CA設(shè)備24可以對(duì)流進(jìn)行完全加密，以及可以將來(lái)自遺留和次級(jí)CA設(shè)備的完全加密版本的關(guān)鍵包拷貝并插入到流的第三未加密版本中，其中，未加密的關(guān)鍵包已經(jīng)被刪除。本發(fā)明的范圍因此完全包含其他實(shí)施例，這對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯然的，從而本發(fā)明的范圍只由所附權(quán)利要求書(shū)限制，其中對(duì)元件的單數(shù)形式的引用不是用來(lái)意指“一個(gè)并且僅有一個(gè)”，除非明確表明是這樣，而是指“一個(gè)或更多”。將對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員是已知的或在以后會(huì)成為已知的上述首選實(shí)施例的元件的所有結(jié)構(gòu)和功能等效物通過(guò)引用明白地結(jié)合在此，并且旨在由本權(quán)利要求書(shū)所包含。而且，對(duì)于裝置或方法針對(duì)尋求由本發(fā)明解決的每個(gè)問(wèn)題是沒(méi)必要的，因?yàn)槎加杀緳?quán)利要求書(shū)所包含。無(wú)論元件、組件、或者方法步驟是否在權(quán)利要求書(shū)中顯式陳述，本公開(kāi)內(nèi)容中的元件、組件、或者方法步驟都不用來(lái)供公眾使用。在此沒(méi)有權(quán)利要求要素是根據(jù)35U.S.C.§112第六段的條款來(lái)解釋的，除非該要素是使用短語(yǔ)“裝置用于”來(lái)明白地陳述，或者在方法權(quán)利要求的情況下，要素陳述為“步驟”而不是“行為”。在此沒(méi)有詳細(xì)說(shuō)明定義的權(quán)利要求術(shù)語(yǔ)具有與本說(shuō)明書(shū)和文件歷史記錄相一致的所有通常和習(xí)慣上的意思。
權(quán)利要求
1.一種用于多媒體傳輸?shù)姆椒?，包括產(chǎn)生多媒體流的拷貝以給出具有相同預(yù)定部分的第一和第；未加密流；發(fā)送第一未加密流到第一條件接入(CA)組件(20)以加密整個(gè)第一未加密流，從而給出完全加密流；從所述完全加密流獲得所述預(yù)定部分的加密版本；使用第二未加密流、利用第二CA組件(24)加密所述預(yù)定部分以給出局部加密流；以及將從所述完全加密流獲得的加密預(yù)定部分插入到所述局部加密流中用作它的傳輸。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，包括在線(xiàn)纜上傳輸所述局部加密流到多個(gè)機(jī)頂盒。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，包括無(wú)線(xiàn)廣播所述局部加密流到多個(gè)接收機(jī)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第一CA組件(20)是由現(xiàn)任者提供的遺留組件。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，包括利用來(lái)自至少一個(gè)包標(biāo)識(shí)符(PID)的相應(yīng)的偏移量來(lái)確定至少在所述流之一中的預(yù)定部分的位置。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述偏移量是來(lái)自至少一個(gè)PID的整數(shù)數(shù)量個(gè)包。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述偏移量用于識(shí)別所述完全加密流中的加密預(yù)定部分的位置，用以獲得它們并將它們插入到所述局部加密流中。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將從所述完全加密流中獲得的加密預(yù)定部分插入到所述局部加密流中，與利用第二CA組件(24)加密的預(yù)定部分相鄰。
9.一種用于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流的雙重局部加密的系統(tǒng)，包括用于拷貝所述流以給出第一和第二流的裝置(18)；用于只加密第一流的關(guān)鍵部分以給出局部加密流的第一條件接入(CA)裝置(24)；用于加密整個(gè)第二流以給出基本完全加密流的遺留CA裝置(20)；以及用于僅將來(lái)自所述完全加密流的關(guān)鍵部分和所述局部加密流組合的裝置(24)。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，還包括用于傳輸所述局部加密流的裝置(26)。
11.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，包括用于在線(xiàn)纜上傳輸所述局部加密流到多個(gè)機(jī)頂盒的裝置(26)。
12.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，包括用于無(wú)線(xiàn)廣播所述局部加密流到多個(gè)接收機(jī)的裝置(26)。
13.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，包括用于利用來(lái)自至少一個(gè)包標(biāo)識(shí)符(PID)的相應(yīng)的偏移量來(lái)確定至少在所述流之一中的關(guān)鍵部分的位置的裝置(14)，。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述偏移量是來(lái)自至少一個(gè)PID的整數(shù)數(shù)量個(gè)包。
15.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述偏移量用于識(shí)別來(lái)自所述完全加密流的關(guān)鍵部分的位置。
16.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，由所述遺留CA裝置(20)產(chǎn)生的關(guān)鍵部分在所述局部加密流中與由第一CA裝置(24)產(chǎn)生的關(guān)鍵部分相鄰。
17.一種用在具有遺留條件接入(CA)設(shè)備(20)的數(shù)字流發(fā)射機(jī)前端的系統(tǒng)(10)，包括至少一個(gè)系統(tǒng)CA設(shè)備(24)至少加密流的第一版本的預(yù)定部分；重組組件(24)將來(lái)自所述系統(tǒng)CA設(shè)備(24)的預(yù)定部分和從所述流的第二版本的完全加密中獲得的預(yù)定部分組合到流中，所述完全加密流由所述遺留CA設(shè)備(20)產(chǎn)生。
全文摘要
多媒體流前端包括遺留條件接入(CA)設(shè)備(20)，它利用遺留密鑰對(duì)流進(jìn)行完全加密。將流的拷貝發(fā)送到次級(jí)CA設(shè)備(24)，它利用次級(jí)密鑰僅對(duì)流中的關(guān)鍵包進(jìn)行加密以給出局部加密流。獲得來(lái)自遺留CA設(shè)備(20)的完全加密流中的關(guān)鍵包并將其插入與局部加密流中相應(yīng)的關(guān)鍵包相鄰。這樣，只有關(guān)鍵包被加密，加密版本由遺留CA(20)和次級(jí)CA(24)兩者產(chǎn)生，而遺留CA(20)并不知道它加密的哪些包是“關(guān)鍵的”。
文檔編號(hào)H04N7/24GK1768534SQ200480008876
公開(kāi)日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2004年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月31日
發(fā)明者L·M·小佩德羅, H·德羅文西安, B·坎代洛爾 申請(qǐng)人:索尼電子有限公司