JP2000507072A - デジタルテレビジョン受信機の複号機関とシステムデコーダとの間のインタフェースを暗号によって保障する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 デジタル受信機、例えば、ＭＰＥＧ−２デジタルテレビジョン受信機の複号機関とシステムデコーダとの間のインタフェースを保障するインタフェース保障方法を提供する。システムデコーダは、暗号化されたビットストリームを受信するとともに、Ｎビットの暗号文ビットストリームにそれぞれ対応するＮ（Ｎは複数）並列ビットラインを有する第１並列データバスを通じて複号機関に供給される暗号文ビットストリームを発生させる。複号機関は、暗号文ビットストリームを複号するとともに、Ｎビットの平文ビットストリームにそれぞれ対応するＮ（Ｎは複数）並列ビットラインを有する第２並列データバスを通じてシステムデコーダに供給される平文ビットストリームを発生させる。この方法は、第１データバスのＮ並列ビットラインの各々のＮビットの暗号文ビットストリームのビットオーダをスクランブルして、Ｎビット幅のスクランブルされた暗号文ビットストリームを発生させるステップと、スクランブルされたＮビットの暗号文ビットストリームのビットオーダをスクランブル解除して、元の暗号文ビットストリームと同一のスクランブル解除された暗号文ビットストリームを発生させるステップと、複号機関を用いて前記スクランブル解除された暗号文ビットストリームを複号して、平文ビットストリームを発生させるステップと、第２データバスのＮビットラインの各々のＮビットの平文ビットストリームのビットオーダをスクランブルして、Ｎビット幅のスクランブルざれた平文ビットストリームを発生させるステップと、スクランブルされたＮビットの平文ビットストリームのビットオーダをスクランブル解除して、元の平文ビットストリームと同一のスクランブル解除された平文ビットストリームを発生させるステップとを有する。この方法を実施するデジタルレシーバも開示する。

Description

【発明の詳細な説明】 デジタルテレビジョン受信機の複号機関とシステムデコーダとの間のインタフェ ースを暗号によって保障する方法及び装置発明の背景 本発明は、一般にデジタル受信機用の保障手段に関するものであり、より詳し くは、デジタルテレビジョン受信機の複号機関とシステムデコーダとの間の暗号 によって保障するインタフェースを設けた方法及び装置に関するものである。 現在又は将来のケーブル又は衛星予約デジタルテレビジョンシステム（例えば 、ＡＴＳＣデジタルテレビジョン基準のようにＩＳＯ／ＩＥＣ １３８１８文書 に記載されたＭＰＥＧ−２デジタルビデオ圧縮基準に基づくデジタルテレビジョ ンシステム）のデジタルテレビジョン信号の侵害を防止するための種々の装置が 開発されている。一般に、デジタルテレビジョン信号は、送信前にサービスプロ バイダによって暗号化され、その後受信側で複号される。典型的には、システム 加入者には、ケーブルフィーダ又は衛星受信機と加入者のテレビジョン受像機と の間に接続した（個別のセットアップボックスに含まれた又はデジタルテレビジ ョン受像機それ自体の中に統合された）複号機関を有するデジタルテレビジョン 受信機が与えられる。Diffie-Hellman暗号アルゴリズム、ＲＳＡ(Rivest-Shamir -Adleman)暗号アルゴリズム及びＤＥＳ(Data Encryption Standard)暗号アルゴ リズムを含む、利用できる周知の暗号アルゴリズムが複数存在する。 デジタルテレビジョンシステム（及び他のタイプのデジタルデータ伝送システ ム）において、複号機関は、用いられる特定の暗号アルゴリズムに依存する公開 キー及び未知で複号機関で秘密にされた個人キーを用いるとともに対応する複号 アルゴリズムに従って、デジタルテレビジョン受信機によって受信した暗号化さ れたテレビジョン信号を複号する。このようなシステムによって与えられた保障 の完全性は、個人キーの秘密の保持状態に依存する。侵害者（アタッカ）が個人 キーを発見できる場合、熟練した侵害者（セットアップボックスのデコーダ及び 複号チップを悪用することができる個人又は会社）が他の「密造」複号チップを 製造し、それを「ブラックボックス」に組み込み、非加入者（すなわち、サービ スプロバイダに加入料を支払わない者）によるプログラミングの受信を可能にす ることが当たり前になる。 デジタルテレビジョンシステム（及び他のタイプのデジタルデータ伝送システ ム）用の暗号システムにおいて、２レベルの暗号、すなわち、公開キー暗号及び 個人キー暗号が用いられる。データの大部分は、個人キー暗号の速度に起因する ために、個人キー暗号（すなわち、ＤＥＳのようなブロック暗号）を用いて暗号 化される。データ伝送のセッション（典型的には、セッションは数ミリ秒の伝送 データとなる。）は、セッションキーと呼ばれる相違する個人キーを用いること によって、ブロック暗号で暗号化される。各セッションはそれ自体の個人キーを 有する。セッションキーそれ自体は、典型的には公開キー暗号システムを用いて 暗号化され、公開キーシステムのユーザの個人キーを保持するユーザのみが複号 することができ、これによって復元が行われ、セッションキーは、伝送されたデ ータのセッションの複号に用いられる。このようなシステムによって与えられた 保障の完全性は、ユーザ個人キーの秘密の保持に主に依存し、任意のセッション キーの秘密にある程度依存する。侵害者（アタッカ）が個人キーを発見できる場 合、熟練した侵害者（セットアップボックスのデコーダ及び複号チップを悪用す ることができる個人又は会社）が他の「密造」複号チップを製造し、それを「ブ ラックボックス」に組み込み、非加入者（すなわち、サービスプロバイダに加入 料を支払わない者）によるプログラミングの受信を可能にすることが当たり前に なる。 複号機関を実現する最も保障された方法は、複号機関をシステムデコーダと同 一のダイに集積して集積回路（ＩＣ）を設けることである。例えば、ＭＰＥＧ− ２移送ストリームを処理する受信機に対して、システムデコーダは、移送ストリ ームからパケット化基本ストリーム（ＰＥＳ）にデマルチプレクサ処理する。Ｍ ＰＥＧ−２タイプのストリームにおいて、ＰＥＳパケットを取り出すとともにそ れから移送パケットを形成することができる（ａ）。この際、移送パケットを暗 号化することができる。ＰＥＳパケットを暗号化し、暗号化されたＰＥＳパケッ トから移送パケットを形成し、そのまま伝送することができる（ｂ）。最後に、 ＰＥＳパケットのデータを暗号化し、信号化されたＰＥＳデータから移送パケッ トを形成することができ、各々が暗号化された移送パケットペイロードを有する 。方法（ａ）を用いる場合、デジタル受信機は、移送パケットペイロードを最初 に複号し、その後ＰＥＳパケットを復元するのに要求されるデマルチプレクサ処 理を実行する必要がある（デマルチプレクサ処理前の複号）。方法（ｂ）を用い る場合、デジタル受信機は移送パケットをデマルチプレクサ処理して暗号化され たＰＥＳパケットを形成し、その後ＰＥＳパケットを複号する必要がある（デマ ルチプレクサ処理後の複号）。方法（ｃ）を用いる場合、マルチプレクサ前後の 複号が要求される。複号機関をシステムデコーダと同一のダイに統合すると、複 号機関の悪用が非常に困難になる特殊なマスク及び設計を用いてＩＣ内部に有線 接続することによってシステムデコーダ及び複号機関が接続される。しかしなが ら、このような有線ＩＣは、変形できないのでシステム設計者にとって柔軟性が なく、他の全てを排除するために単一の暗号形態のみをサポートする。したがっ て、互いに相違する暗号アルゴリズムをサポートするように特別に設計した個別 のＩＣを、相違する暗号アルゴリズムを用いるサービスに対して用いる必要があ る。 複号機関を実現する最も柔軟性のある方法は、相違する暗号アルゴリズムをサ ポートするソフトウェアによって再構成することができる一般的な目的のデジタ ル信号処理装置（例えば、フィールドプログラマブルゲート／論理アレイ（ＦＰ ＧＡ又はＦＰＬＡ）又はＡＳＩＣコア）を用いることである。しかしながら、こ の技術によって、システムの保障は著しく低下される。その理由は、システムが 、ソフトウェア及びハードウェアアタックに対して攻撃を受けやすいからである 。 複号機関を実現する他の方法は、複号機関及びシステムデコーダを個別のチッ プ上に実現することであり、その結果、複号機関がシステムデコーダからオフチ ップされる。このようにして、相違する複号機関を、単にチップを代用すること によって利用することができる。しかしながら、これが暗号機関を実現する特に 柔軟性のある方法であるが、外界に対してシステムデコーダと複号機関との間の 相互接続部が露出されるためにシステムの保障が危うくなり、その結果、以下の タイプのアタックに対して露出した相互接続部が攻撃を受けやすくなる。すなわ ち、アタッカが、相互接続部（例えば、第１の並列又は直列データバス）から暗 号文（すなわち、暗号化されたビットストリーム）を読み出されるとともに、相 互接続部（例えば、第２の並列又は直列データバス）から対応する平文（すなわ ち、複号されたビットストリーム）から読み出されるおそれがある。暗号文及び 平文に対してアクセスすることによって、アタッカは既知の平文を実行すること ができ、選択した暗号文は、個人キーの全て又は一部の復元を試みる際に複号機 関にアタックする。一般に、複号形態の個人キー又は権利キーを復元しようとす るアタックは解読として既知である。解読の特別のサブセットは、差分(differe ntial)解読と呼ばれ、ＤＥＳ暗号化／復号形態において有効である。露出したイ ンタフェースを用いると、アタッカは選択した暗号文アタックを用いることがで き、その結果、差分解読を復号機関で実行することができ、これによって権利キ ーを復元する。さらに、露出したインタフェースによって、アタッカは、困難な く平文に対応する暗号文及び手段を発生させるラボラトリー装置を用いることが できる。このような状況下で、アタッカは、用いられる暗号化形態と、サービス プロバイダ及び／又はクライアント（加入者）の公開キーを知るだけでよい。 さらに、データ伝送サービスが対話式である場合、すなわち、双方向通信リン クを通じて加入者がフィードバックできる場合、個別の加入者のセットトップボ ックスに復号機関及び送信機が設けられ、その結果、加入者は、伝送前に個人キ ーを用いて認証に対する暗号化及び「符号化」を行うデータを（例えば、キーボ ードを通じて）入力することができる。したがって、個人キーをあばくアタッカ は、個人キーを用いて本当の加入者のまねをすることもできる。 これまで説明したことに基づいて、現在利用できる技術を用いて最も強固なデ ジタルテレビジョン受信機の復号機関とシステムデコーダとの間の暗号によって 保障されたインタフェースを設けた方法及び装置が従来から必要であることが理 解することができ、これによって、システムに入り込もうとする任意のアタッカ に対して非常に高いコスト対報酬比となる。 これに関して、デジタルテレビジョン受信機又は他の任意のタイプのデジタル データ受信機（すなわち、より広く言えばデジタル受信機）の復号機関とシステ ムデコーダとの間に露出した相互接続部からアタッカが十分な情報を得ることが 非常に困難（又は不可能）となる方法及び装置が従来必要であった。本発明は、 従来のこの要求を満足する。 発明の要約 本発明は、デジタル受信機、例えば、ＭＰＥＧ−２デジタルテレビジョン受信 機の復号機関とシステムデコーダとの間を保障するインタフェースを設けた方法 を含む。システムデコーダは、暗号化されたビットストリームを受信するととも に、Ｎビットの暗号文ビットストリームにそれぞれ対応するＮ（Ｎは複数）並列 ビットラインを有する第１並列データバスを通じて複号機関に供給される暗号文 ビットストリームを発生させる。複号機関は、暗号文ビットストリームを複号す るとともに、Ｎビットの平文ビットストリームにそれぞれ対応するＮ（Ｎは複数 ）並列ビットラインを有する第２並列データバスを通じてシステムデコーダに供 給される平文ビットストリームを発生させる。 この方法は、第１データバスのＮ並列ビットラインの各々のＮビットの暗号文 ビットストリームのビットオーダをスクランブルして、Ｎビット幅のスクランブ ルされた暗号文ビットストリームを発生させるステップと、スクランブルされた Ｎビットの暗号文ビットストリームのビットオーダをスクランブル解除して、元 の暗号文ビットストリームと同一のスクランブル解除された暗号文ビットストリ ームを発生させるステップと、複号機関を用いて前記スクランブル解除された暗 号文ビットストリームを複号して、平文ビットストリームを発生させるステップ と、第２データバスのＮビットラインの各々のＮビットの平文ビットストリーム のビットオーダをスクランブルして、Ｎビット幅のスクランブルされた平文ビッ トストリームを発生させるステップと、スクランブルされたＮビットの平文ビッ トストリームのビットオーダをスクランブル解除して、元の平文ビットストリー ムと同一のスクランブル解除された平文ビットストリームを発生させるステップ とを有する。 前記Ｎビットの暗号文ビットストリームのビットオーダをスクランブルするス テップを、第１ビットスクランブルアルゴリズムに従って実行し、前記Ｎビット の平文ビットストリームのビットオーダをスクランブルするステップを、第２ビ ットスクランブルアルゴリズムに従って実行する。第１及び第２ビットスクラン ブルアルゴリズムを同一しても互いに相違するようにしてもよい。 本発明の好適例において、前記第１ビットスクランブルアルゴリズムを、前記 デジタル受信機の複数の連続的なパワーアップサイクルの各々のに対する互いに 相違する複数のあり得る第１ビットスクランブルアルゴリズムのうちの一つとし 、前記第２ビットスクランブルアルゴリズムを、前記デジタル受信機の複数の連 続的なパワーアップサイクルの各々のに対する互いに相違する複数のあり得る第 ２ビットスクランブルアルゴリズムのうちの一つとする。 Ｎビットのスクランブルされた暗号文ビットストリームのビットオーダのスク ランブル解除ステップを、第１ビットスクランブルアルゴリズムとは逆の第１ビ ットスクランブル解除アルゴリズムに従って実行し、Ｎビットのスクランブルさ れた平文ビットストリームのビットオーダのスクランブル解除ステップを、第２ ビットスクランブルアルゴリズムの逆である第２ビットスクランブル解除アルゴ リズムに従って実行する。 さらに、Ｎビットの暗号文ビットストリームのビットオーダをスクランブルす るステップは、Ｎビットのスクランブルされた暗号文ビットストリームのビット オーダをスクランブル解除するステップと同期をとり、Ｎビットの平文ビットス トリームのビットオーダをスクランブルするステップは、Ｎビットのスクランブ ルされた平文ビットストリームのビットオーダをスクランブル解除するステップ と同期をとる。 本発明は、暗号化されたビットストリームを受信するとともに暗号文ビットス トリームを発生させるシステムデコーダと、暗号文ビットストリームを復号する とともに平文ビットストリームを発生させる復号機関と、システムデコーダの並 列出力ポートと復号機関の並列入力ポートとの間に結合したＮ（Ｎは複数）並列 ビットラインを有する第１並列データバスと、復号機関の並列出力ポートとシス テムデコーダの並列入力ポートとの間に結合したＮ（Ｎは複数）並列ビットライ ンを有する第２並列データバスとを有するデジタル受信機も含む。 システムデコーダは、第１データバスのＮビットライン上でＮビットの平文ビ ットストリームのビットオーダをスクランブルして、第１並列データバスを通じ て復号機関の並列入力ポリシリコン−とに供給されるＮビット幅のスクランブル された暗号文ビットストリームを発生させる暗号文スクランブルモジュールを有 する。 復号機関は、Ｎビットのスクランブルされた暗号文ビットストリームのビット オーダをスクランブル解除して、元の暗号文ビットストリームと同一のスクラン ブル解除された平文ビットストリームを発生させる平文スクランブル解除モジュ ールを有する。復号機関は、第２データバスのＮビットライン上でＮビットの平 文ビットストリームのビットオーダをスクランブルして、第２並列データバスを 通じてシステムデコーダの並列入力ポートに供給されるＮビット幅のスクランブ ルされた平文ビットストリームを発生させる平文スクランブルモジュールを更に 有する。システムデコーダは、Ｎビットのスクランブルされた平文ビットストリ ームのビットオーダをスクランブル解除して、元の平文ビットストリームと同一 のスクランブル解除された平文ビットストリームを発生させる平文スクランブル 解除モジュールを更に有する。 好適例において、第１及び第２並列データバスは、少なくとも部分的に外界に 露出され、システムデコーダ及び復号機関を個別の第１及び第２チップ上で実現 する。さらに、暗号文スクランブルモジュール及び暗号文スクランブル解除モジ ュールを、好適には相補的な第１及び第２状態マシン（例えば、線形フィードバ ックシフトレジスタの組合せ）として実現し、平文スクランブルモジュール及び 平文スクランブル解除モジュールを、好適には相補的な第３及び第４状態マシン として実現する。 さらに、システムデコーダ及び復号機関を、好適には共通電源に結合するとと もに、互いにパワーサイクルして、第１及び第２状態マシンは、複数の連続的な パワーアップサイクルに亘って相補的な第１及び第２状態のシーケンスをそれぞ れ同期をとって繰り返し、第３及び第４状態マシンは、複数の連続的なパワーア ップサイクルに亘って相補的な第３及び第４状態のシーケンスをそれぞれ同期を とって繰り返す。 本発明は、後に詳細に説明する情報デジタル受信機及び方法の他の変形例も含 む。 図面の簡単な説明 本発明のこれら及び他の種々の形態及び態様を、添付図面に関連して以下詳細 に説明する。 図１は、デジタルテレビジョン受信機の復号機関とシステムデコーダとの間で 暗号による保障された相互接続部を提供する本発明の好適な実施の形態による装 置を有するデジタルテレビジョン受信機の一部のブロック図である。 発明の詳細な説明 ここで図１を参照すると、本発明の好適な実施の形態によるデジタルテレビジ ョン受信機の複号機関とシステムデコーダとの間を暗号によって保障するインタ フェースを設けた方法及び装置を示す。より詳細には、デジタル受信機、例えば 、ＭＰＥＧ−２デジタルテレビジョン受信機は、データバス１６，１８、例えば 、１６ビット幅の並列データバスを通じて互いに通信する複号機関１２及びシス テムデコーダ１４を有し、これらは共に複号機関１２とシステムデコーダ１４と の間の相互接続部を有する。本発明によれば、システムデコーダ１４は、通常の デコーダ回路に加えて、暗号文スクランブル回路又はモジュール２０と、平文ス クランブル回路又はモジュール２２とを有し、複号機関１２は、通常の複号回路 に加えて、暗号文スクランブル解除回路又はモジュール２４と、平文スクランブ ル回路又はモジュール２６とを有する。システムデコーダの暗号文スクランブル モジュール２０及び複号機関１２の暗号文スクランブル解除モジュール２４は、 １６ビット幅の並列バス１６を通じで通信し、複号機関１２の平文スクランブル モジュール２６及びシステムデコーダ１４の平文スクランブルモジュール２２は 、１６ビット幅の並列バス１８を通じて通信する。 本発明によれば、暗号文ビットストリームを具えるビットのビットオーダ（ビ ット位置）（すなわち、デジタルテレビジョン受信機１０によって受信した暗号 化されたデジタルテレビジョン信号）は、任意の適切なビットスクランブルアル ゴリズムによって、システムデコーダ１４の暗号文スクランブルモジュール２０ によってスクランブルされる。例えば、暗号文ビットストリームの奇数ビットを 、並列データバス１６の偶数ビットライン上に配置することができ、暗号文ビッ トストリームを、並列データバス１６の奇数ビットライン上に配置することがで きる。当然、暗号文ビットストリームのビットオーダをスクランブルするのに用 いられる特定のビットストリームアルゴリズムは、本発明を制限するものではな い。 複号機関１２の暗号文スクランブル解除モジュール２４は、ビットスクランブ ル解除アルゴリズムによって、並列データバス１６上で受信したスクランブルさ れた暗号文ビットストリームのビットオーダのスクランブル解除を行うように機 能し、このアルゴリズムは、システムデコーダ１４の暗号文スクランブルモジュ ール２０によって実行されるビットスクランブルアルゴリズムの逆である。スク ランブル解除された暗号文ビットストリームは、複号機関１２によって通常の方 法で複号され、これによって平文ビットストリームを発生させる。 本発明の他の態様によれば、複号機関１２によって発生した平文ビットストリ ームを具えるビットのビットオーダは、任意の適切なビットスクランブル形態に 応じて、複号機関１２の平文スクランブルモジュール２６によってスクランブル される。例えば、平文ビットストリームの奇数ビットを、並列データバス１８の 偶数ビットライン上に配置することができ、平文ビットストリームの偶数ビット を、並列データバス１８の奇数ビットライン上に配置することができる。当然、 平文ビットストリームのビットオーダをスクランブルするのに用いられる特定の ビットスクランブルアルゴリズムも、本発明を制限するものではない。これに関 連して、暗号文ビットストリーム及び平文ビットストリームのビットオーダをス クランブルするのに用いられるビットスクランブルアルゴリズムは、同一でも互 いに相違してもよい。 システムデコーダ１４の平文スクランブル解除モジュール２２は、ビットスク ランブル解除アルゴリズムを実行することによって並列データバス１８上で受信 したスクランブルされた平文ビットストリームのビットオーダをスクランブル解 除するように機能し、このアルゴリズムは、複号機関１２の平文スクランブルモ ジュール２６によって実行されるビットスクランブルアルゴリズムの逆であり、 これによってスクランブル解除された平文ビットストリームを発生させ、これは 、通常の方法で十分処理される。 複号機関１２とシステムデコーダ１４との間の相互接続の暗号の保障を増大さ せる本発明の他の態様によれば、デジタルテレビジョン受信機１０の各パワーア ップの際に、以前のパワーアップで用いられたものと異なるビットスクランブル 形態を、データバス１６上の暗号文ビットストリームのビットオーダとデータバ ス１８上の平文ビットストリームのビットオーダの両方をスクランブルするのに 用いることができる。例えば、複数の互いに相違するビットスクランブル形態の 任意の又は予め決定されたものを、デジタルテレビジョン受信機１０の各パワー アップの際にシステムデコーダ１４の暗号文スクランブルモジュール２０及び暗 号機関１２の平文スクランブルモジュール２６によって選択することができる。 本発明のこの実施の形態に対する要求は、常に同時に相補的なビットスクラン ブル／スクランブル解除アルゴリズムを実行するようにシステムデコーダ１２の 暗号文スクランブルモジュール２０及び複号機関１２の暗号文スクランブル解除 モジュール２４の同期をとることと、常に同時に相補的なビットスクランブル／ スクランブル解除アルゴリズムを実行するように複号機関１２の平文スクランブ ルモジュール２６及びシステムデコーダ１４の平文スクランブル解除モジュール ２２の同期をとることだけである。 本実施の形態において、これを、相補的な状態マシンのような暗号文スクラン ブルモジュール２０及び暗号文スクランブル解除モジュール２４を実現すること によって、並びに相補的な状態マシンのような平文スクランブルモジュール２６ 及び平文スクランブル解除モジュール２２を実現することによって達成される。 相補的な状態マシンの対の各々は、例えば、デジタルテレビジョン受信機１０の 連続的なパワーアップサイクル上の複数の相違するビットスクランブル／スクラ ンブル解除アルゴリズムに対応する複数の互いに相違する相補的な状態を繰り返 す。例えば、状態マシンを、複数の状態を有するように形成し、その結果、これ らは、連続的なパワーアップサイクルの短い期間中に「重なり合わず」に同一パ ターンの状態を繰り返す。この理由は、一度アタッカがパターンを決定すると、 状態マシンをパワーアップして、状態マシンを必要なｘ回特定の状態にして繰り 返すことはアタッカにとって通常のこととなるからである。暗号機関１２とシス テムデコーダ１４との間の相互接続部を１対の１６ビット幅の並列データバス１ ６，１８で構成した図１に図示した実施の形態において、理論的には、１６ビッ ト幅の並列データバス１６，１８によって実行される２バイトワードのビットの オーダ（位置）をスクランブルするために発生させる２¹⁶の相違するあり得るビ ットパターン（したがって、各状態マシンの２¹⁶のあり得る状態）が存在する。 動作中、状態マシンは同一である。各状態マシンは、同一の初期化ベクトルを 有する。パワーが繰り返されると、状態マシンの次の状態が実現される。複号機 関１２及びシステムデコーダ１４を共通電源に結合するので、これらは共に給電 され、その結果、複号機関１２及びシステムデコーダ１４の各々の状態マシンは 、本来同期がとられる。（所定の入力に対する）各状態マシンの出力は、その状 態マシンの現在の状態に依存する。したがって、各状態マシンによって実行され るビットスクランブル／スクランブル解除アルゴリズムは、その現在の状態（又 はシード状態）に依存する。 したがって、常に同時に相補的にビットスクランブル／スクランブル解除アル ゴリズムを実行するように、システムデコーダ１４の暗号文スクランブルモジュ ール２０及び複号機関１２の暗号文スクランブル解除モジュール２４の同期をと るとともに、常に同時に相補的なビットスクランブル／スクランブル解除アルゴ リズムを実行するように、複号機関１２の平文スクランブルモジュール２６及び システムデコーダ１４の平文スクランブル解除モジュール２２の同期をとるとい う要求を、連続的なパワーアップサイクル中に同一回数の相補的な状態を繰り返 すように暗号文スクランブルモジュール２０の状態マシン及び暗号文スクランブ ル解除モジュール２４の状態マシンを形成し、かつ、連続的なパワーアップサイ クル中に同一回数の相補的な状態を繰り返すように平文スクランブルモジュール ２６及び平文スクランブル解除モジュール２２を形成することによって、容易に 満足させることができる。 いかなる理由であっても、複号機関１２がパワーアップするとともにシステム デコーダ１４がパワーアップせず、又は複号機関１２がパワーアップしないとと もにシステムデコーダ１４がパワーアップしない場合、これらの間のインタフェ ースは同期をとらず、これによってこれらの間の任意の通信は防止される。この ようなことが発生する場合、システム内の任意の手段（ハードウェア又はソフト ウェア）によってこのような「同期をとらない」状態が訂正可能でないことが好 ましい。その理由は、これは、システムを暗号によって保障するからである。 さらに本発明によれば、以下の四つの追加の侵害防止手段を採用して、システ ムへのアタックの困難さ及びコスト対報酬を増大させる。 （１）複号機関１２及びシステムデコーダ１４のパッケージ化に対するボール グリッドアレイ（ＢＧＡ）パッケージの使用。この理由は、ＢＧＡパッケージが ＩＣピンへのアクセスを制限するからであり、また、ＢＧＡパッケージは、一度 システムボードの表面に装着するとシステムボードから取り除くのが困難となる からである。したがって、ＢＧＡパッケージを使用することによって、アタッカ になろうとする者がピンにアクセスするためにボードからＩＣを取り除くととも にこれらをソケットに配置するのが困難になる。これによって、装置を悪用する のが著しく困難になる。 （２）基板経路をパッケージに接続する埋め込み経路の使用。これによって、 バスデータ信号へのアクセスが制限される。 （３）内側層上にトレースが見えるのを防止するための複号機関１２及びシス テムデコーダ１４の下の少なくとも一つのパワープレーン(power plane)（例え ば、多層基板中の全ての銅層）の使用。多層基板の内側層上のトレースを見るこ とを試みるために、アタッカとなる者は、パワープレーン層にドリルで孔を開け る必要がある。これによって短絡が生じ、全装置が不作動状態となり、アタック を無効にする。 （４）複号機関１２とシステムデコーダ１４の両方のＢＧＡパッケージを包む エポキシの使用。 （５）回路の悪用を困難にするためにスクランブルモジュール回路配置を曖昧 にするＡＳＩＣ技術のマスク技術と、走査電子顕微鏡を用いたＡＳＩＣ設計の検 査からの「シード状態」との利用。 本発明の好適な実施の形態をこれまで詳細に説明したが、当業者には明らかな ここで教示した基本的な発明の概念の多数の変形及び変更は、添付した請求の範 囲で規定したように本発明の精神及び範囲内にある。 例えば、本発明を、並列データバス１６及び１８で構成した相互接続部に関連 して説明したが、本発明は、直列データバスで構成した相互接続部を有するデジ タル受信機にも同様に適用することができる。さらに、本発明を、デジタルテレ ビジョン受信機１０に関連して説明したが、本発明を任意のタイプのデジタル受 信機に同様に適用することができる。さらに、ＭＰＥＧ−２仕様、例えば、ＡＴ ＳＣ基準を満足する圧縮デジタルビデオビットストリームは、ビデオ、音響、テ キスト、音声、データ、図形、画像及び他のタイプのマルチメディアデータを含 む多様なデータを含むが、これらに制限されるものではない。 システムの暗号保障を更に増強させるためにビットスクランブル／スクランブ ル解除形態を増強させることができる。例えば、並列データバス１６，１８上の ビットの位置に加えて又はその代わりに、ビットの各々を、可変時間によって（ 例えば、可変クロックサイクルによって）遅延させることができる。このタイプ のビットスクランブルは、一時ビットスクランブル(temporal bit-scrambling) として教示される。 さらに、データバス１６及び１８の並列データラインの各々に対して存在する ビットストリームの連続的なビットの順次のオーダを同様にスクランブルするこ とかできる。暗号文スクランブルモジュール２０、暗号文スクランブル解除モジ ュール２４、平文スクランブルモジュール２６及び平文スクランブル解除モジュ ール２２を状態マシンとして実現するのではなく、これらモジュールを、状態マ シンの出力を制御信号として利用できる各状態マシンの制御の下での信号処理回 路として実現することができる。例えば、状態マシンの出力を、読出し専用メモ リ（ＲＯＭ）に記憶された相違するビットパターン（ビット位置結合）をルック アップするアドレス又はビットパターンを発生させる線形フードバックシフトレ ジスタ（ＬＦＳＲ）に対するシード状態として用いることができる。また、状態 マシンの出力を、各信号処理回路によって変換して、最終ビットストリームを発 生させることができる。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 ブル解除された暗号文ビットストリームを発生させるス テップと、複号機関を用いて前記スクランブル解除され た暗号文ビットストリームを複号して、平文ビットスト リームを発生させるステップと、第２データバスのＮビ ットラインの各々のＮビットの平文ビットストリームの ビットオーダをスクランブルして、Ｎビット幅のスクラ ンブルざれた平文ビットストリームを発生させるステッ プと、スクランブルされたＮビットの平文ビットストリ ームのビットオーダをスクランブル解除して、元の平文 ビットストリームと同一のスクランブル解除された平文 ビットストリームを発生させるステップとを有する。こ の方法を実施するデジタルレシーバも開示する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．デジタル受信機の暗号機関とシステムデコーダとの間のインタフェースを保 障するインタフェース保障方法であって、このシステムデコーダが、暗号化され たビットストリームを受信するとともに暗号文ビットストリームを発生させ、こ の暗号文ビットストリームを、Ｎビットの暗号文ビットストリームにそれぞれ対 応するＮ並列ビットラインを有する第１並列データバスを通じて前記複号機関に 供給し、前記複号機関が、前記暗号文ビットストリームを複号するとともに平文 ビットストリームを発生させ、このプレーンビットストリームを、Ｎビットの平 文ビットストリームにそれぞれ対応するＮ並列ビットラインを有する第２並列デ ータバスを通じて前記システムデコーダに供給し、 前記第１データバスのＮ並列ビットラインの各々のＮビットの前記暗号文ビ ットストリームのビットオーダをスクランブルして、Ｎビット幅のスクランブル された暗号文ビットストリームを発生させるステップと、 前記スクランブルされたＮビットの暗号文ビットストリームのビットオーダ をスクランブル解除して、元の暗号文ビットストリームと同一のスクランブル解 除された暗号文ビットストリームを発生させるステップと、 前記複号機関を用いて前記スクランブル解除された暗号文ビットストリーム を複号して、前記平文ビットストリームを発生させるステップと、 前記第２データバスのＮビットラインの各々のＮビットの平文ビットストリ ームのビットオーダをスクランブルして、Ｎビット幅のスクランブルされた平文 ビットストリームを発生させるステップと、 前記スクランブルされたＮビットの平文ビットストリームのビットオーダを スクランブル解除して、元の平文ビットストリームと同一のスクランブル解除さ れた平文ビットストリームを発生させるステップとを有することを特徴とするイ ンタフェース保障方法。 ２．前記デジタル受信機をデジタルテレビジョン受信機としたことを特徴とする 請求の範囲１記載のインタフェース保障方法。 ３．前記Ｎビットの暗号文ビットストリームのビットオーダをスクランブルする ステップを、第１ビットスクランブルアルゴリズムに従って実行し、 前記Ｎビットの平文ビットストリームのビットオーダをスクランブルするス テップを、第２ビットスクランブルアルゴリズムに従って実行することを特徴と する請求の範囲１記載のインタフェース保障方法。 ４．前記第１及び第２ビットスクランブルアルゴリズムを同一にすることを特徴 とする請求の範囲３記載のインタフェース保障方法。 ５．前記第１及び第２ビットスクランブルアルゴリズムが互いに相違するように することを特徴とする請求の範囲３記載のインタフェース保障方法。 ６．前記第１ビットスクランブルアルゴリズムを、前記デジタル受信機の複数の 連続的なパワーアップサイクルの各々のに対する互いに相違する複数のあり得る 第１ビットスクランブルアルゴリズムのうちの一つとすることを特徴とする請求 の範囲３記載のインタフェー-ス保障方法。 ７．前記第２ビットスクランブルアルゴリズムを、前記デジタル受信機の複数の 連続的なパワーアップサイクルの各々のに対する互いに相違する複数のあり得る 第２ビットスクランブルアルゴリズムのうちの一つとすることを特徴とする請求 の範囲３記載のインタフェース保障方法。 ８．暗号化されたビットストリームを受信するとともに暗号文ビットストリーム を発生させるシステムデコーダと、 前記暗号文ビットストリームを複号するとともに平文ビットストリームを発 生させる複号機関と、 前記システムデコーダの並列出力ポートと前記複号機関の並列入力ポートと の間に結合したＮ（Ｎは１以上の整数）並列ビットラインを有する第１並列デー タバスと、 前記複号機関の並列出力ポートと前記システムデコーダの並列入力ポートと の間に結合したＮ並列ビットラインを有する第２並列データバスと、 前記第１データバスのＮビットラインにＮビットの暗号文ビットストリーム のビットオーダをスクランブルして、前記第１並列データバスを通じて前記複号 機関の並列入力ポートに供給されるＮビット幅のスクランブルされた暗号文ビッ トストリームを発生させる手段と、 Ｎビットのスクランブルされた暗号文ビットストリームのビットオーダをス クランブル解除して、元の暗号文ビットストリームと同一のスクランブル解除さ れた暗号文ビットストリームを発生させる手段と、 前記第２データバスのＮビットラインにＮビットの平文ビットストリームの ビットオーダをスクランブルして、前記第２並列データバスを通じて前記システ ムデコーダの並列入力ポートに供給されるＮビット幅のスクランブルされた平文 ビットストリームを発生させる手段と、 Ｎビットのスクランブルされた平文ビットストリームのビットオーダをスク ランブル解除して、元の平文ビットストリームと同一のスクランブル解除された 平文ビットストリームを発生させる手段とを具えることを特徴とするデジタル受 信機。 ９．前記デジタル受信機がデジタルテレビジョン受信機を具えることを特徴とす る請求の範囲８記載のデジタル受信機。 10．前記Ｎビットの暗号文ビットストリームのビットオーダをスクランブルする 手段が、前記システムデコーダ内に組み込まれた暗号文スクランブルモジュール を具え、 前記Ｎビットのスクランブルされた暗号ビットストリームのビットオーダを スクランブル解除する手段が、前記複号機関内に組み込まれた暗号文スクランブ ル解除モジュールを具え、 前記Ｎビットの平文ビットストリームのビットオーダをスクランブルする手 段が、前記複号機関内に組み込まれた平文スクランブルモジュールを具え、 前記Ｎビットのスクランブルされた平文ビットストリームのビットオーダを スクランブル解除する手段が、前記システムデコーダ内に組み込まれた平文スク ランブル解除モジュールを具えることを特徴とする請求の範囲８記載のデジタル 受信機。 11．前記第１及び第２並列データバスを、少なくとも部分的に外界に露出したこ とを特徴とする請求の範囲１０記載のデジタル受信機。 12．前記システムデコーダ及び複号機関を、個別の第１及び第２チップ上で実現 したことを特徴とする請求の範囲１１記載のデジタル受信機。 13．前記第１及び第２チップをパッケージする第１及び第２ボールグリッドアレ イパッケージを更に具えることを特徴とする請求の範囲１２記載のデジタル受信 機。