多數據流的控制字密鑰儲存裝置的製作方法

2023-05-09 18:52:21

專利名稱：多數據流的控制字密鑰儲存裝置的製作方法
多數據流的控制字密鑰儲存裝置
相關申請的交叉引用
本申請涉及序列號為_(尚未獲知)的申請，其名稱為"將外部密碼
圖像與晶片上私鑰耦合的方法和裝置"，並於2006年4月7日提交(案號為
P24003);涉及序列號為_(尚未獲知)的申請，其名稱為"使用共同私
鑰組支持多個密鑰階梯"，並於2006年4月6日提交(案號為P24004);涉
及序列號為_(尚未獲知)的申請，其名稱為"保護具有共同矽製造商密
鑰的獨立供應商的加密密鑰"，並於_(尚未獲知)提交(案號為P24005)。
背景技術：
所要求保護髮明的實現例一般與對加密的媒體信息進行解密的安全方 案有關，以及更具體地與一種涉及駐留在設備中的私鑰的方案有關。
在傳統的媒體遞送方案中，媒體供應商("供應商")可以向終端用戶提 供(或使其被提供)用於將加密的媒體信息進行解碼的解碼器硬體，該加密的 媒體信息通常可以通過單一傳輸介質來發送。硬體可以由供應商通過夥伴 製造商("製造商")進行定製，製造商可以在該硬體中嵌入私鑰(其為與供 應商共享的秘密)，用於在對媒體信息進行解密的過程中使用。來自供應商 的用於接收加密的有線或衛星電視的專用機頂盒可以作為這種典型的解決 辦法的一個實例。
在一些情形下，當媒體信息包括視頻流時，供應商可以偶爾地發送一 組新的運行時密鑰用於對媒體信息進行解密或解碼。接收硬體處理包含新 密鑰的消息以便生成例如新的控制字/密鑰所需的時間可以概念化為採用新 密鑰開始解密/解碼之前的"延遲"(例如處理的"上下文"可能被"切換" 到新密鑰提供的上下文)。在解密或解碼上下文可被改變或切換至新的控制 字或密鑰的該處理延遲可以稱作"上下文切換延遲"。
最近，混合的網絡化的媒體產品已經開始出現，其可以經由各種不同 的傳輸通道和/或傳輸媒體來接收媒體信息。同時，用於使用和/或消費媒體信息的新近的"隨處提供的內容"(content everywhere)模式已經開始出現。 這種可以支持多於一個的供應商和/或經由給定供應商首選的其他通道的一 些媒體信息(例如基於網際網路的內容)可用性的新近混合設備，可能不會被典 型的媒體安全方案所很好地支持。


併入並且作為構成本說明書一部分的

了符合本發明的原理的 一個或多個實現，以及與說明一起解釋這樣的實現。該附圖並不一定是依 照比例的，相反重點是在於說明本發明的原理上。在圖中，
圖1概念地說明媒體接收系統；
圖2說明圖1的系統中的示例性安全模塊和密鑰儲存裝置；以及 圖3說明圖2的安全模塊中的示例性密碼模塊。
具體實施例方式
下列詳細說明涉及附圖。相同的參考號碼可以用於不同的圖表中來標 識相同或相似的元素。在下列描述中，出於說明而不是限制的目的，闡明 了具體細節，比如特定的結構、體系結構、接口、技術等等，以便提供所 要求保護的發明的各個方面的全面理解。但是，其對於掌握本公開的益處 的本領域技術人員來說明顯的是，所要求保護的發明各個方面的益處可以 在脫離這些具體細節的其他實例中得以實施。在某些情況下，為了不使本 發明的描述由於不必要的細節而難於理解，而省略了眾所周知的設備、電 路和方法的描述。
圖1說明媒體接收系統。該系統可以包括設備110通信地所連接到的 一個或多個網絡100-1，…，100-n(統稱為"網絡100")。設備110可以經 由任何適合的介質以及經由任何或所有的網絡100來接收加密的媒體信息， 包括但不限於各種無線/有線的傳輸和/或存儲媒體。媒體信息可以包括但不 限於視頻、音頻、軟體、圖形信息、電視、電影、音樂、金融信息、商業 信息、娛樂信息、通信或可由供應商提供並為終端用戶所消費的任何其他 媒體類型的信息。在一些實現中，媒體信息可以包括可被並行接收的多個 加密的視頻信息流。設備110可以包括一個或多個接收器120、存儲器130、處理器140、 安全模塊150和密鑰儲存裝置160。儘管為了便於說明，對設備110的部件 以分離的功能部件來進行說明，設備110的任何或所有部件可以位於一處 和/或由門和/或電晶體的共同組來實現。例如，兩個或更多個部件120 160 可以在片上系統(SOC)中實現。此外，設備110可以通過軟體、固件、硬體 或任何適合的上述的組合來實現。該實現不限於這些情形。
接收器120可以用於從各種傳輸通道接收加密的媒體信息。接收器120 可以包括，例如無線收發器(例如用於藍牙、WiFi、 WiMax或任何其他適合 的高速無線協議的)、有線收發器(例如用於乙太網、同軸電纜等等的)、光 學的收發器、衛星收發器和/或任何用於從物理傳輸介質或存儲介質提取信 號的其他已知的電路。接收器120還可以包括用於從接收信號中提取媒體 信息流的任何其他的電路。這樣的電路可以包括但不限於，例如解調器、 多調諧器、均衡器等等。
儘管為了表述方便，接收器120沒有以直接連接至處理器140來示出， 接收器120可以由處理器140控制或以其他方式被輔助。接收器120可以 將一個或多個加密媒體信息的不同的組塊或流輸出給存儲器130。
存儲器130可以用於臨時存儲加密的(或在某些實現中解密的)媒體信 息的組塊或流。存儲器130可以包括，例如半導體和/或磁存儲，並且可以 是可複寫的。在一些實現中，存儲器130可以包括不可寫存儲器，比如只 讀存儲器(ROM)(例如引導ROM)。在一些實現中，存儲器130可以包括不 可由軟體讀取的存儲器，比如由設備110的製造商設置的一個或多個硬體 私鑰。但是，在其他的實現中，這樣的私鑰可以存儲在安全模塊150中。
存儲器130也可以用於臨時存儲來自供應商的並非為嚴格的媒體信息 的信息。例如，在一些實現中，存儲器130可以存儲包括運行時密鑰或控 制字的消息(即發送自供應商並且是可更新的，而不是駐留在設備110的硬 件中)。在這種情形下，這些遞送密鑰的消息可以在邊帶中(或其他可以被稱 作"帶外"的技術)被發送至攜帶加密的媒體信息普通傳輸流(例如視頻)。 在一些實現中，存儲器130還可以臨時存儲加密產品或其他來自安全模塊 150和/或密鑰儲存裝置160的與安全有關的數據。
在一些實現中，處理器140可以使用來自密鑰儲存裝置160的控制字，在來自接收器120的加密的媒體信息被存儲到存儲器130中之前，對其進 行"即時地"(onthefly)解密。在這種實現中，存儲器130可以臨時地存儲 解密的媒體信息。在其他的實現中，加密的媒體信息可以存儲在存儲器130 中，並在其被讀出時被解密。無論什麼時候媒體信息被解密，它可以從存 儲器130被輸出到設備110的另一部分，比如硬碟、顯示緩衝器、關於媒 體特定的處理器等等(未示出)，以進行進一步的處理或重放。
處理器140可以用於控制至/從存儲器130和/或安全模塊150和/或密鑰 儲存裝置160的媒體信息的輸入和輸出。處理器140還可以在駐留在存儲 器130之前或之後，使用來自密鑰儲存裝置160的解密密鑰(或控制字)，對 加密的媒體信息進行解密。處理器140可以包括通用或專用處理器，以及 任何需要來執行各種功能輔助電路，例如採用控制字來解密信息。在一些 實施例中，處理器140可以包括多處理器，用於並行地從密鑰儲存裝置160 讀取控制字和/或並行地解密媒體信息。
安全模塊150可以用於存儲一個或多個至少對安全模塊150或設備110 的製造商來說是秘密的私鑰。安全模塊150中的一個或多個私鑰可以是在 製造商與數個不同的供應商的任何之一之間共享的秘密。除了不同的、基 於硬體的私鑰，安全模塊150可以包括數個不同的密碼模塊，使得可以為 可以通過數個不同的數據通道提供加密的媒體的數個不同的供應商提供媒 體解密、加密和/或媒體安全。
密鑰儲存裝置160可以用於接收並存儲相對較多數量的由安全模塊150 生成(例如由其中的私鑰所保護)的控制字(或"控制密鑰")。密鑰儲存裝置 160可以被安排使得其可以由安全模塊150並行地寫入和/或由處理器140 並行地讀取。在一些實現中，密鑰儲存裝置160可以存儲並非由安全模塊 150生成的控制字/密鑰，而是在來自供應商的消息中直接到達。密鑰儲存 裝置160的大小可以調整，使得其能夠保存足夠的控制字來為相對較多數 量的媒體信息流(例如5個、10個、20個或更多的流)提供無延遲的上下文 切換。
圖2說明安全模塊150和密鑰儲存裝置160的示例性實現。模塊150 可以包括私鑰210、運行時密鑰220、第一密碼模塊230、第二密碼模塊240、 其他密碼模塊(未示出)以及第n密碼模塊290。儘管私鑰210和各種密碼模塊230 290可以被類似地說明，但它們可以被不同地實現，而且它們的細 節可以由不同的供應商(有時被稱為條件接收(CA)供應商)來定義。
私鑰210可以駐留在模塊150內的外部不可讀的(即安全的)電路位置 中，並且可以是在設備210(或至少包含安全模塊150的一個部分)的製造商 與一個或更多個供應商之間共享的秘密。儘管只示出了一個私鑰210，其他 的也可以存在，可能地包括用於將它們遞送到密碼模塊230 290的復用器。 只有安全模塊150的製造商需要成為每個私鑰210的秘密的參加方，因為 其可能被永久地形成或嵌入在模塊150中。除了他們自己的，供應商不需 要了解任何其他的私鑰210。同樣，私鑰210可以只對於製造商是秘密。
第一密碼模塊230可以接收私鑰210，並使用這個密鑰210來在模塊 230內對某些數據進行加密。在一些實現中，這個另外的由私鑰210加密(或 保護)的數據可以包括由與第一個模塊230相關聯的供應商發送(以及可能 地有時的更新)的一個或多個運行時密鑰220。然而，在一些實現中，運行 時密鑰220可能不被提供，並且模塊230可以採用它的私鑰210對在其內 部某些預定義的數據(例如製造商標識符等等)進行加密。此外，模塊230可 以在 些實現中採用兩個或更多個私鑰210進行加密。第一密碼模塊230 nj—以在例如對加密的媒體信息進行解密的過程中，輸出由處理器140使用 的結果。
圖3說明第一密碼模塊230和運行時密鑰220的示例性實現。第一密 碼模塊230可以包括密碼操作塊(cipher block) 310 330，並且運行時密鑰 220可以包括加密的主密鑰340、控制密鑰350和控制字360。在這樣的實 現中，模塊230和密鑰220可以被稱為"分層的密鑰階梯(key ladder)",因 為密碼操作塊310 330執行的連續加密的"階梯"。
這個密鑰階梯的方案可以包括作為與媒體信息的供應商共享的秘密的 私鑰。供應商還可以提供由共享的秘密的私鑰通過密碼操作塊340 360加 密的運行時密鑰340 360。運行時密鑰220可以由處理器140解密並存儲 在模塊150中，使得有效的運行時密鑰340 360在安全模塊150之外(例如 "晶片外")是不可見的。運行時密鑰加密過程可以包括多於一層的加密層 和多於一個的外部提供的值。
對於圖3中說明的3層的實例，控制字360 CWx可以由密碼操作塊330採用控制字密鑰350 CKy來加密，從而創建外部值EncCW = E(CWx， CKy)。 密碼操作塊330 (以及其他的密碼操作塊310和320)可以使用數個基於硬體 的加密方案中的任何一個，比如DES(數據加密標準)、AES(高級加密標準) 等等。密碼操作塊310 330不需要都使用相同的加密算法、密鑰長度等等， 儘管它們可以這樣做。這個外部值EncCW可以是模塊230的輸出。同樣， CKy 350可以利用主密鑰340 MKz由密碼操作塊320進行加密，從而創建 外部值EncCK = E(CKy, MKz)。類似地，MKz 340可以利用私鑰210 PKa 來加密，來創建外部值EncMKz-E(MKz，PKa)。由私鑰210保護的控制密 鑰(例如密碼操作塊330生成的EncCW)可以由第一密碼模塊230輸出至密 鑰儲存裝置160。
雖然在圖3中沒有明確地說明，除了控制字以外的其他兩個外部值， EncCK禾口/或EncMKz，還可以被存儲在密鑰儲存裝置160中，或除了模塊 150以外另外被使用。這種類型的分層的密鑰階梯的實現可以提供多個級別 的迂迴以及對於攻擊的保護。
返回圖2，在一些實現中，第二密碼模塊240可以與密碼模塊230相同 並可以使用與第一模塊230所使用的私鑰相同的私鑰210。在這種實現中， 例如，第二模塊240可以與一組運行時密鑰220相關聯。這樣可以使第二 模塊240能夠與第一模塊230生成其控制密鑰大約同時生成受類似保護的 控制密鑰。這種由模塊230和240提供的並行密鑰生成能力可以較少或消 除在同一個媒體信息流中進行上下文切換時的延遲。
在符合MPEG-2的傳輸流中(以及在使用相同的上下文切換方案的符合 視頻標準的其他流中)，例如，存在一標誌來指示使用偶數密鑰或者奇數密 鑰來進行解密。該標誌允許具有新的偶數或奇數密鑰的消息提前於標誌改 變被發送，使得當標誌在流中改變狀態時消息會被處理並且新的偶數/奇數 密鑰會可用。類似配置的控制模塊240的存在可以使得能夠生成媒體信息 流的下一個偶數或奇數控制密鑰，而不必等待控制模塊230來完成生成其 偶數或奇數控制密鑰。
沿著這些線，另外的類似配置的模塊250、 260等(未示出)可以助於不 同流的控制密鑰(例如，來自系統供應商的)的並行生成。多個類似配置的密 碼模塊(例如230、 240等)的存在可以允許供應商同時發送成組的運行時密鑰220,來生成相同流或不同流的多個控制密鑰，待存儲在密鑰儲存裝置 160中。
同樣，密碼模塊，例如第n密碼模塊290(n為大於或等於2的整數)， 可以為來自媒體信息的不同的供應商的另一私鑰210進行不同的配置。在 這種模塊290中的密鑰階梯的深度可以與其他模塊230、 240等中的密鑰階 梯不同。這種"第二類型"的密碼模塊290可以在安全模塊150中被複製， 來允許對例如偶數/奇數控制密鑰進行並行處理。這還可以助於在不同的供 應商之間進行無延遲的控制密鑰生成，這些供應商不協調它們的運行時密 鑰消息，這些消息可能同時到達。密碼模塊290還可以將其生成的控制密 鑰寫入到密鑰儲存裝置160。
密鑰儲存裝置160可以包括足夠的存儲空間來存儲來自密碼模塊230 290的每一個的多於一個的控制密鑰。密鑰儲存裝置160可以通過例如隨機 存取存儲器(RAM)或通過多個並行緩衝器(例如先入先出(FIFO)緩衝器)來 實現。不論密鑰儲存裝置160如何實現，其應當能夠由每個連接的密碼模 塊230 290寫入，在需要時可被同時寫入。因而，密鑰儲存裝置160可以 具有多個不同的獨立的輸入線或埠。
類似的，可能希望處理器140來同時對多於一個流進行解密和/或上下 文切換。因此，密鑰儲存裝置160可以具有多個輸出線或埠，通過該輸 出線或埠控制密鑰或控制字可以被讀取，在需要時可被同時讀取。
以上對一個或多個實現的描述提供了說明和描述，但並不是窮盡的或 要將本發明的範圍限制於所公開的精確的形式。對於上述教導的修改和變 型是可能的，或者可以從本發明的各種實現的實踐中獲得。
例如，儘管媒體信息的"供應商"用於表示提供本文所討論的私鑰， 該私鑰可替換地可由該信息的權利所有者來提供，並且該媒體信息可以實 際上由"分發商"或其他與該內容的所有者具有商業關係的其他實體來提 供。如本文所使用的，術語"供應商"是要被廣泛地適用於任何涉及分發 加密的媒體信息以及與私鑰相關聯(甚至只是附帶性的)的實體。
類似地，"製造商"是要表示與提供至少安全模塊150的相關聯的一方， 並且其為共享秘密的私鑰的一方。例如，不同的實體可以實際上製作模塊 150和設備110的其他部分。如本文所使用的，術語"製造商"可以適用於任何這些實體。
此外，圖4中至少一些動作可以以在機器可讀介質中實現的指令或指令
組來實現。
本申請的描述中所使用的任何部件、動作或指令都不應當被解釋為對 本發明是關鍵性或必須的，除非明確地這樣描述。此外，如本文所使用的， 冠詞"一"是要包括一個或多個項目。可以對上述所要求保護髮明的實現 進行變化和修改，而不實質上違背本發明的精神和原理。所有這些修改和 變化是要被包括在本公開的範圍內，並受下列權利要求保護。
權利要求
1、一種裝置，包括電路，用於保存與第一媒體信息相關聯的私鑰；密碼模塊，用於操作所述私鑰來生成多個第一控制密鑰，以用於對所述第一媒體信息進行解密；以及密鑰儲存裝置，用於保存來自所述密碼模塊的所述多個第一控制密鑰。
2、 根據權利要求1所述的裝置，其中所述第一密碼模塊包括 由兩個或更多個分層密碼操作單元構成的階梯，用於接收所述私鑰並生成所述多個第一控制密鑰。
3、 根據權利要求2所述的裝置，還包括存儲裝置，用於保存兩個或更多個運行時密鑰，所述運行時密鑰是所 述第一階梯中的兩個或更多個分層密碼操作單元的輸入。
4、 根據權利要求1所述的裝置，還包括由三個或更多個分層密碼操作單元構成的階梯，用於接收所述私鑰並 生成多個第二控制密鑰，其中所述密鑰儲存裝置用於保存所述多個第二控制密鑰。
5、 根據權利要求4所述的裝置，還包括存儲裝置，用於保存三個或更多個運行時密鑰，所述運行時密鑰是所 述第二階梯中的三個或更多個分層密碼操作單元的輸入。
6、 根據權利要求l所述的裝置，還包括處理器，用於在對所述第一媒體信息進行解密時使用所述多個第一控 制密鑰來進行上下文切換。
7、 一種裝置，包括電路，用於永久地並且不可訪問地存儲私鑰，所述私鑰是在所述電路 的製造商與加密的媒體信息流的供應商之間共享的秘密；第一密碼模塊，用於操作所述私鑰來生成第一控制密鑰，以用於將所 述加密的媒體信息流解密；第二密碼模塊，用於操作所述私鑰來生成第二控制密鑰，以用於將所 述加密的媒體信息流解密；以及密鑰儲存裝置，用於保存來自所述第一密碼模塊的所述第一控制密鑰 和來自所述第二密碼模塊的所述第二控制密鑰。
8、 根據權利要求7所述的裝置，還包括存儲器，用於保存來自所述供應商的多個運行時密鑰，所述運行時密 鑰是所述第一密碼模塊或所述第二密碼模塊的輸入。
9、 根據權利要求7所述的裝置，還包括處理器，用於使用所述第一控制密鑰和所述第二控制密鑰來將所述加 密的媒體信息流解密。
10、 根據權利要求9所述的裝置，其中所述處理器用於使用所述第一 控制密鑰將所述加密的媒體信息流的第一部分解密以及使用所述第二控制 密鑰將所述加密的媒體信息流的第二部分解密。
11、 根據權利要求7所述的裝置，其中所述密鑰儲存裝置用於同時接收所述第一控制密鑰和所述第二控制密鑰。
12、 根據權利要求7所述的裝置，其中所述密鑰儲存裝置用於同時輸 出所述第一控制密鑰和所述第二控制密鑰。
13、 根據權利要求7所述的裝置，其中所述密鑰儲存裝置包括分別與 每個密碼模塊相關聯的多個緩衝區。
14、 根據權利要求7所述的裝置，還包括第三密碼模塊，用於操作所述私鑰來生成第三控制密鑰，以用於將另 一加密的媒體信息流解密，其中所述密鑰儲存裝置用於保存來自所述第三密碼模塊的所述第三控制密鑰。
15、 一種系統，用於將媒體流解密，所述系統包括 至少一個接收器，用於接收第一加密的媒體流和第二加密的媒體流； 存儲器，用於存儲所述第一加密的媒體流和第二加密的媒體流的至少一部分；安全模塊，用於生成第一解密工具和第二解密工具，包括 電路，用於保存至少一個私鑰，第一密碼模塊，用於使用所述至少一個私鑰來生成所述第一解密 工具，以及第二密碼模塊，用於使用所述至少一個私鑰來生成所述第二解密工具；存儲單元，用於同時存儲所述第一解密工具和所述第二解密工具；以及處理器，用於使用所述第一解密工具將所述第一加密的媒體流解密以 及使用所述第二解密工具將所述第二加密的媒體流解密。
16、 根據權利要求15所述的系統，其中所述至少一個接收器包括 第一接收器，用於接收所述第一加密的媒體流，以及 第二接收器，用於與第一接收器基本上同時接收所述第二加密的媒體
17、根據權利要求15所述的系統，其中所述第一密碼模塊包括由多個密碼操作塊構成的階梯，用於使用多個運行時密鑰將所述至少個私鑰加密。
18、 根據權利要求15所述的系統，其中所述存儲單元用於存儲來自所述第一密碼模塊的多個解密工具。
19、 根據權利要求15所述的系統，其中所述存儲單元還用於存儲來自 所述第二密碼模塊的多個解密工具。
全文摘要
一種裝置可以包括電路、密碼模塊和密鑰儲存裝置。所述電路可以保存與第一媒體信息相關聯的私鑰。所述密碼模塊可以操作所述私鑰來生成多個第一控制密鑰，以用於將所述第一媒體信息解密。所述密鑰儲存裝置可以存儲來自所述密碼模塊的多個第一控制密鑰。在一些實現中，密鑰儲存裝置可以包含足夠的存儲空間來存儲來自多個不同的密碼模塊中的每一個的多於一個的控制密鑰。在一些實現中，密鑰儲存裝置可以同時或幾乎同時接收多個控制密鑰。在一些實現中，密鑰儲存裝置可以同時或幾乎同時輸出多個控制密鑰，以用於同時將多個媒體信息流解密。
文檔編號H04L9/08GK101416438SQ200780012038
公開日2009年4月22日 申請日期2007年3月30日 優先權日2006年4月6日
發明者D·巴特, D·洛基亞諾夫, P·蒙吉亞, S·J·布朗 申請人:英特爾公司