加密方法、解碼方法和裝置以及信息記錄介質的製作方法
2023-05-27 12:31:51
專利名稱：加密方法、解碼方法和裝置以及信息記錄介質的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種加密方法和裝置、解碼方法和裝置以及信息記錄介質，特別是涉及一種使用通過多種信息生成的密鑰進行加密的加密方法和裝置、與該加密方法相對應的解碼方法和裝置、以及記錄通過該加密方法而加密的信息的信息記錄介質。
此外，在特開平10-283268號公報中公開了這樣一種信息記錄介質，在該信息記錄介質上記錄有進行了加密處理的加密信息和用於對將該加密信息解碼為源信息的密鑰信息進行了加密的密鑰信息，在非加密的狀態下，將對上述加密信息進行解碼時的條件信息追加記錄在上述密鑰信息中。即，通過在密鑰信息的控制信息中加入設備信息或區位信息，可以在使用方將加密後的信息原封不動地複製在HDD或光碟上，從而防止非法使用。
此外，在特開平7-140896號公報中公開了這樣一種方法，將平文文件分割為在應用程式使用的存儲器的數據區和緩衝區之間可以進行數據交換的最小數據長度的平文單元，通過密鑰將上述平文單元分別加密，生成加密文數據塊，然後將生成的n個加密文數據塊連接起來，得到加密文數據文件。根據該方法，由於應用程式是以對文件能進行重寫等部分操作的最小數據長度為單位，對平文文件進行加密的，所以無論通過應用程式進行什麼操作，都可以正確地恢復到原來的平文文件。
此外，在特開平7-140896號公報所公開的方法中，將規定的單元分割而進行加密，然後可以進行部分編輯，但在提高安全性的基礎上還有改進的餘地。
本發明就是為了解決上述問題而提出的，其目的是提供一種與現有技術相比可以提高安全性的加密方法和裝置以及對應的解碼方法和裝置。
為了實現上述目的，本發明的技術方案1提供一種加密方法，利用使用多個信息生成的密鑰，對平常信息進行加密，生成加密信息，其特徵在於，以每個規定的單位對上述加密信息進行單元分割，在每個單元內保存指定作為密鑰的源信息的上述多個信息的加密控制信息。
本發明的技術方案2提供一種解碼方法，將以每個規定的單位被單元分割的加密信息解碼為平常信息，其特徵在於，利用保存在各個被單元分割的加密信息的單元內的、指定作為密鑰的源信息的多個信息的加密控制信息，指定作為該單元的密鑰的源信息的信息，從而根據作為該單元的密鑰的源信息的信息生成密鑰，將上述加密信息解碼為平常信息。
本發明的技術方案3提供一種加密裝置，利用使用多個信息生成的密鑰，對平常信息進行加密，生成加密信息，其特徵在於，以每個規定的單位對上述加密信息進行單元分割，在每個單元內保存指定作為密鑰的源信息的上述多個信息的加密控制信息。
本發明的技術方案4提供一種解碼裝置，將以每個規定的單位被單元分割的加密信息解碼為平常信息，其特徵在於，包括以下裝置密鑰生成器，利用保存在各個被單元分割的加密信息的單元內的、指定作為密鑰的源信息的多個信息的加密控制信息，指定作為該單元的密鑰的源信息的信息，從而根據作為該單元的密鑰的源信息的信息生成密鑰；以及解碼器，利用通過該密鑰生成器所生成的密鑰，將上述加密信息解碼為平常信息。
本發明的技術方案5提供一種信息記錄介質，其特徵在於，記錄以每個規定的單位被單元分割的加密信息，在每個單元內記錄指定生成密鑰所必需的多個信息的加密控制信息。
圖2是表示在記錄介質中記錄庫信息時的文件結構的圖。
圖3是表示如圖2所示的文件內部結構的圖。
圖4是表示如圖3所示的結構的低位結構的圖。
圖5是表示記錄介質上的數據格式的圖。
圖6是表示加密控制信息的格式示例的圖。
圖7是用於說明根據加密控制信息生成密鑰的順序的圖。
圖8是表示加密控制信息的格式示例的圖。
圖9是表示加密控制信息的格式示例的圖。
圖10是表示加密控制信息的格式示例的圖。
圖11是用於說明根據加密控制信息生成初始值的順序的圖。
圖12是表示加密控制信息的格式示例的圖。
圖13是表示加密控制信息的格式示例的圖。
圖14是表示本發明另一個實施方式的信息接收發送裝置的構成的方框圖。
圖1是表示本發明一個實施例所涉及的信息記錄裝置的構成的方框圖。該裝置包括MPEG編碼器22，將模擬輸入圖像信號和聲音信號轉換為符合MPEG(Motion Picture Expert Group)標準的數位訊號；單元分割器23，將從MPEG編碼器22輸出的數位訊號進行單元分割；加密控制信息記錄器24，將加密控制信息追加到單元分割後的數字信息；密鑰生成器27，生成加密用的密鑰；加密器25，使用密鑰生成器27所生成的密鑰，對從加密控制信息記錄器24輸入的信息進行加密；記錄控制器26，進行記錄時的控制；用戶界面21，由用戶輸入操作指令；庫信息管理器20，在記錄時將節目的標題、記錄開始時間等庫信息格式化為規定的結構；庫信息讀寫器19，進行庫信息的讀寫；內含信息讀寫器11，對記錄介質1進行內含信息的寫入以及寫入的內含信息的讀出；加密控制信息重放器12，從讀出的信息中取出加密控制信息；密鑰生成器13，生成解碼用的密鑰；解碼器14，使用密鑰生成器13所生成的密鑰，對讀出的信息進行解碼；反單元分割器15，將單元分割後的數據恢復原狀；重放控制器16，重放時，對內含信息讀寫器11進行控制；MPEG解碼器17，將重放的數位訊號轉換為模擬圖像信號和模擬聲音信號，輸出到監視器18。
接下來，對如圖1所述的裝置進行重放時的動作進行說明。
當從用戶界面21輸入察看規定節目的詳細信息的命令時，圖中未示出的控制用CPU通過內含信息讀寫器11從記錄介質1中讀取對內含的屬性和說明進行格式化記錄的庫信息。如圖2所示，該庫信息的文件名為SIDE.ifo，其結構如圖3和圖4所示。後面對該結構進行詳細說明。在該庫信息中記錄有節目單位的信息以及以規定的時間段將節目分割開的各個單位(索引)的信息。其中至少記錄有與該數據對應的內含說明的信息。庫信息管理器20對庫信息進行解析，預先以特定用戶易於理解的節目信息顯示格式填入庫信息畫面，然後進行布局，把圖像數據傳送到監視器18。
用戶通過監視器18獲得節目的詳細信息，決定通過用戶界面21欲察看的節目，然後通過遙控器輸入欲察看的節目的編號，按下重放開始的按鈕。當重放開始的按鈕被按下時，控制用CPU將重放開始信號作為控制信號向重放控制器16傳送。重放控制器16向內含信息讀寫器11傳送重放開始信號。內含信息讀寫器11從記錄介質1讀取與節目對應的音頻或視頻信息，傳送到加密控制信息重放器12。加密控制信息重放器檢測出後述的圖6所示的單元復位標識符和指定密鑰的源信息的加密控制信息，並傳送到密鑰生成器13。在密鑰生成器13中指定作為密鑰的源信息，並以此為基礎生成密鑰，然後將生成的密鑰傳送到解碼器14。在解碼器14中根據被輸入的密鑰和加密內含信息，進行內含信息的解碼，然後通過重放控制器16向MPEG解碼器17傳送。音頻或視頻的信息數據以後述的如圖5所述的結構被記錄在記錄介質1上。把通過MPEG解碼器17被解碼的聲音和圖像信號轉換為規定的顯示格式，然後向監視器18傳送。通過監視器18進行該節目的聲音輸出和圖像顯示。另一方面，對於從MPEG解碼器17輸出的信號，通過重放控制器16，管理現在重放中的圖像從節目開始的幀數，當重放控制器16檢測到結束點時，將結束重放的控制信號向內含信息讀寫器11傳送，從而結束數據讀取。
以下對如圖1所示的裝置進行記錄時的動作進行簡要說明。
用戶通過按下記錄開始按鈕，在用戶界面21中進行對來自例如播放的輸入圖像進行記錄的指示。當記錄開始按鈕被按下時，未圖示的控制用CPU將控制信號傳送到記錄控制器26。另一方面，通過用戶界面21，被記錄的內含節目的標題等信息被輸入，該信息被傳送到庫信息管理器20。庫信息管理器20將節目標題等信息和記錄開始日期時間的信息等格式化為後述的表1、2和3的格式，然後將給格式化後的信息傳送到庫信息讀寫器19。庫信息讀寫器19將上述信息以後述的圖2、圖3和圖4的結構記錄在記錄介質1上。
另一方而，輸入信號接收來自記錄控制器26的記錄開始信號，通過MPEG編碼器22被編碼，然後向單元分割器23傳送。在單元分割器23中，如圖5所示，按照規定的數量對MPEG的傳輸流數據包進行單元分割，在先頭數據包的頭部確保TS單元頭區，在其中記錄指定作為如圖6所示的密鑰的基礎的信息的加密控制信息，然後傳送到加密器25。
用戶在用戶界面21上設定例如數據安全性的級別。未圖示的控制用CPU將上述信息作為加密控制信息向密鑰生成器27傳送。在密鑰生成器27中，根據加密控制信息，通過後述的方法，指定作為密鑰的基礎的信息，生成密鑰。該密鑰被傳送到加密器25。同時，加密控制信息被向加密控制信息記錄器24傳送。在加密器25中，利用從密鑰生成器27輸入的密鑰，對除了TS單元頭以外的部分進行加密，然後傳送到記錄控制器26。在記錄控制器26中，當寫入的數據被存儲到規定單位的存儲器時，根據未圖示的控制用CPU的指令，將記錄信息向內含信息讀寫器11傳送，在內含信息讀寫器11中，將內含的被加密的壓縮數據以如圖5所示的結構記錄在記錄介質1中。
以下參照圖2、圖3和圖4以及表1、表2和表3，對記錄在記錄介質1中的輔助信息(庫信息)的格式進行說明。在記錄介質1中，如圖2所示，在ROOT下作成文件名為TAPE_LIB的文件夾，其下記錄有多個與節目相關的文件名為從SIDE0.ifo到SIDEn.ifo的輔助信息。
如圖3所示，SIDEj.ifo(j＝1～n)的格式具有分層結構。在最高位(層)定義為TOTAL_MANGER_IFO，其中具有GENERAL_IFO和CN_TNT_IFO。GENERAL_IFO中記錄有與該信息組整體相關的參數。其詳細結構為如表1所示的句法結構。
〔表1〕
表1中的System_ID是表示該格式所涉及的信息主體的ID。Version表示版本號。Character Set表示記述後述的節目的字符信息的字符代碼。Num of CNTNT_IFO是後述的PR IFO的個數。Start Adrs ofCNTNT_IFO是記錄PR_IFO_0的開頭地址。
CNTNT IFO(圖3)中記錄有作為多個節目的信息的從PR_IFO_0到PR_IFO_n。其詳細內容如表2所示。
〔表2)
表2的End Adrs of PR IFO是PR IFO的結束地址。PR number是本身的節目編號。PIayback Time是該節目的重放時間。Num ofINDEX是將該節目進一步分割為多個片斷(INDEX)的數目。Rec Date是記錄該節目的日期、Rec Time是記錄時刻。PR text information size是對隨後的節目進行簡單說明時的正文信息的字節數。PR textinformation是正文信息。Content nibble是節目的種類信息。V_ATR是視頻的像素大小或位速率、與壓縮參數相關的信息。A ATR是與音頻相關的位速率、頻道數等信息。
此外，在低位(層)中具有可以將節目的一部分作為索引而登錄的結構INDEX_IFO。該結構的格式如圖4所示。INDEx_IFO的句法如表3所示。
〔表3〕
表3的End adrs ofINDEX_IFO是INDEX_IFO的結束地址。INDEXnumber是節目的索引編號。Playback Time是INDEX的重放時間。Startframe of INDEX是INDEX的起始幀編號。End frame of INDEX是INDEX的結束幀編號。
以下對本實施方式中密鑰生成方法和指定密鑰的源信息的加密控制信息進行說明。如圖6所示，單元復位標識符和指定密鑰的源信息的加密控制信息被記錄在前述的TS單元頭中。單元復位標識符具有以2位表示是否已加密的位，以及指示是否進行後述的密鑰初始值的復位的位。指定密鑰的源信息的加密控制信息分割為8位，分別作為指示已使用作為密鑰的源信息的信息(1)，或者未使用(0)的位而進行記錄。作為密鑰的源信息的信息，使用例如節目編號或與定義了國家、地區、空間的區域相關的信息、與個人標識ID相關的信息、與識別多人的組的標識ID相關的信息、與收視率相關的信息、與設備生產商的標識ID相關的信息、與內含提供者的標識ID相關的信息、與時間相關的信息、與內含製作者相關的信息、重放內含的重放設備的固有ID相關的信息、與連接設備的固有ID相關的信息、與記錄內含的介質的固有ID相關的信息、與對內含進行識別的ID相關的信息、與費用相關的信息等。其中，可以選擇8個實際使用的密鑰的源信息(啟動源)。如圖7所示，通過啟動源選擇器選擇與1位被激活時相對應的啟動源，然後分別輸入散列函數(使數值與字符串相對應的函數)，由此計算出規定位數的密鑰。這裡使用的加密方法只要是使用密鑰的方法，可以是被公開的任何加密方法。例如通過DES(DataEncryption Standard)方法，可以設計散列函數，以輸出56位的密鑰。
此外如圖8所示，預先設定所使用的啟動源的組，使得可以記錄4個組，以4位構成指定密鑰的源信息的加密控制信息。在這種情況下，由於可以縮短指定密鑰的源信息的加密控制信息的位長，所以可以獲得減少數據量的效果。此外，如圖9所示，可以對上述4個組的編號對應賦值0至3，記錄識別該組的2位的標識符。在這種情況下同樣也可以縮短指定密鑰的源信息的加密控制信息的位長，獲得減少數據量的效果。
此外，加密控制信息不僅指定密鑰的源信息，而且可以具有與包含密碼初始值信息的加密相關的參數信息。例如在DES中有進行密碼的塊單位連結模式(CBC模式等)，因此可以設定連結最初的初始值。可以在單元復位標識符中設定指示是否進行復位的位，使得初始值可以在規定的時間內有效。該初始值也可以作為依投入來決定提高加密系統的安全性的方法而使用。利用本實施方式的方法，在例如初期預備多個信息，使用其中哪些來構成初始值，可以通過加密控制信息位來指示。例如圖8所示，將加密控制信息分割為8位，分別記錄作為指示已使用該初始值信息(1)或者未使用(0)的位。作為初始值信息，也可以使用上述例如節目編號或與定義了國家、地區、空間的區域相關的信息、與個人標識ID相關的信息、與識別多人的組的標識ID相關的信息、與收視率相關的信息、與設備生產商的標識ID相關的信息、與內含提供者的標識ID相關的信息、與時間相關的信息、與內含製作者相關的信息、重放內含的重放設備的固有ID相關的信息、與連接設備的固有ID相關的信息、與記錄內含的介質的固有ID相關的信息、與對內含進行識別的ID相關的信息、與費用相關的信息等。其中，可以選擇8個實際使用的初始值信息。如圖11所示，通過初始值選擇器選擇與1位被激活時相對應的初始值，分別輸入XOR函數(進行邏輯異或運算的函數)，計算規定位數的初始值。該加密方法只要是利用初始值的方法，可以是任何公知的加密方法。例如利用DES方法的CBC模式，可以設計XOR函數，輸出64位的塊初始值，同時可以調整位長。
此外，如圖12所示，預先設定所使用的初始值的組，使得可以記錄4個組，以4位構成指定初始值信息的加密控制信息。在這種情況下，由於可以縮短指定初始值信息的加密控制信息的位長，所以可以獲得減少數據量的效果。此外，如圖13所示，可以對上述4個組的編號對應賦值0至3，記錄識別該組的2位的標識符。在這種情況下同樣也可以縮短指定初始值信息的加密控制信息的位長，獲得減少數據量的效果。
在上述實施方式中，表示了把本發明適用於信息記錄重放裝置的例子，它也適用於如圖14所示的信息通信裝置。如圖14所示的裝置用內含信息MUX/DEMUX器33替換圖1的內含信息讀寫器11，通過發送/接收控制器32和天線31來接收發送內含信息。除了上述構成要素，該裝置與圖1的裝置相同。
在該裝置中，內含信息和庫信息通過內含信息MUX/DEMUX器33被多路復用、發送，同時接收被多路復用、發送的內含信息和庫信息，通過內含信息MUX/DEMUX器33進行分離。在此過程中，通過發送/接收控制器32進行內含信息接收發送的控制。
此外，本發明記錄信號數據的記錄介質1具有能利用加密控制信息來重放介質的數據的介質特有的效果，利用該加密控制信息重放可以提高加密安全性，實現具有高度安全性的率先錄音固定記錄介質等的商用，從而可以實現內含信息發送、通信系統。
此外，記錄介質1不僅包括狹義上的例如磁碟、磁帶、光碟等可以記錄數據的介質，而且包括用於傳送信號數據的電磁波、光等。此外，記錄在記錄介質上的信息包括處於未被記錄狀態的電子文件等的數據本身。
如上所述，根據本發明的技術方案1～3，以規定的單位對加密信息進行單元分割，在每個單元中保存有指定作為密鑰的源信息的多個信息加密控制信息，所以可以部分編輯，同時通過在單元內保存不同的加密控制信息，可以容易地改變密鑰，提高安全性。
根據本發明的技術方案4，利用記錄在被單元分割的加密信息的單元內的、指定作為密鑰的源信息的多個信息的加密控制信息，指定該單元的密鑰的源信息的信息，根據該單元的作為密鑰的源信息的信息生成密鑰，將被加密的加密信息解碼為平常信息，所以即使各個單元的密鑰改變也可以容易地對應，進行正確的解碼。
根據本發明的技術方案5，由於提供了一種以規定的單位記錄被單元分割的加密信息，在每個單元內記錄指定生成密鑰所必需的多個信息的加密控制信息的信息記錄介質，各個單元的加密控制信息都是不同的，所以即使被非法複製，也難以重放，從而可以提高安全性。
權利要求
1.一種加密方法，利用使用多個信息生成的密鑰，對平常信息進行加密，生成加密信息，其特徵在於，以每個規定的單位對上述加密信息進行單元分割，在每個單元內保存指定作為密鑰的源信息的上述多個信息的加密控制信息。
2.一種解碼方法，將以每個規定的單位被單元分割的加密信息解碼為平常信息，其特徵在於，利用保存在各個被單元分割的加密信息的單元內的、指定作為密鑰的源信息的多個信息的加密控制信息，指定作為該單元的密鑰的源信息的信息，從而根據作為該單元的密鑰的源信息的信息生成密鑰，將上述加密信息解碼為平常信息。
3.一種加密裝置，利用使用多個信息生成的密鑰，對平常信息進行加密，生成加密信息，其特徵在於，以每個規定的單位對上述加密信息進行單元分割，在每個單元內保存指定作為密鑰的源信息的上述多個信息的加密控制信息。
4.一種解碼裝置，將以每個規定的單位被單元分割的加密信息解碼為平常信息，其特徵在於，包括以下裝置密鑰生成器，利用保存在各個被單元分割的加密信息的單元內的、指定作為密鑰的源信息的多個信息的加密控制信息，指定作為該單元的密鑰的源信息的信息，從而根據作為該單元的密鑰的源信息的信息生成密鑰；以及解碼器，利用通過該密鑰生成器所生成的密鑰，將上述加密信息解碼為平常信息。
5.一種信息記錄介質，其特徵在於，記錄以每個規定的單位被單元分割的加密信息，在每個單元內記錄指定生成密鑰所必需的多個信息的加密控制信息。
全文摘要
本發明提供一種加密方法，該加密方法與現有技術相比，可以提高安全性。密鑰生成器27使用多個信息生成密鑰。單元分割器23對輸入信息進行單元分割，加密控制信息記錄器24將指定作為密鑰的源信息的多個信息的加密控制信息加入被單元分割的單元，然後由加密器25進行加密。當對被單元分割的加密信息進行解碼時，利用保存在各個單元中的加密控制信息，指定作為該單元的密鑰的源信息的信息，根據作為該單元的密鑰的源信息的信息生成密鑰，然後利用該密鑰進行解碼。
文檔編號H04L9/16GK1414482SQ0212984
公開日2003年4月30日 申請日期2002年8月15日 優先權日2001年10月22日
發明者菅原隆幸, 豬羽涉, 日暮誠司, 黑巖俊夫, 上田健二朗 申請人:日本勝利株式會社