數據傳輸裝置和數據傳輸方法
2023-05-20 22:40:51 2
專利名稱：數據傳輸裝置和數據傳輸方法
技術領域：
本發明涉及在數字音頻單元之間傳輸數字音頻數據的數據傳輸裝置及其方法。
數字音頻單元已經被廣泛用作CD播放機(從小型光碟再現數字音頻信號)、MD記錄器/播放器(記錄和再現微型光碟或磁光碟的壓縮數字音頻信號)、數字音頻磁帶錄音機(DAT)(藉助旋轉頭記錄/再現磁帶上的數字音頻信號)等。
此外，隨著通信網絡的普及，不遠的將來將提供通過ISDN(綜合業務數字網)電路和/或通信衛星向用戶終端傳輸各種音樂數據的服務。
隨著數字音頻單元的廣泛使用和計算機通信網絡的普及，在音頻單元之間傳輸數字音頻數據的數字接口變得重要起來。
迄今為止，為了連接數字音頻單元，廣泛採用的是與IEC(國際電子技術委員會)958標準的數字音頻接口(該接口以下稱為IEC958數字音頻接口)。
IEC958數字音頻接口單向傳輸PCM(脈衝編碼調製)數據。
因此在IEC958數字音頻接口下，無法實現認證和確認用加密音頻數據的雙向通信。結果是在IEC958數字音頻接口下，數字音頻數據無法得到充分的保護以免遭非法訪問或複製。
為了解決這樣的問題，需要研製新型數字音頻接口。
但是帶有符合ICE958標準光學傳輸的連接器的數字單元正變得日益普及。換句話說，與IEC958數字音頻接口的兼容性必須得到保證。
作為解決該問題的另一種方法，採用兩組接口來實現雙向數據通信。但是在這種情況下操作將變得複雜起來。此外由於需要兩條纜線，所以成本也有所增加。
因此本發明的一個目標是提供一種數據傳輸裝置和數據傳輸方法，它們與普通數字音頻接口兼容並且保護數據免遭非法訪問或複製。
本發明的數據傳輸裝置包含第一數字單元和第二數字單元，第一和第二數字單元的連接器用纜線連接，其中第一數字單元包含雙向接口裝置以通過纜線傳輸/接收數據；編碼裝置，用來將從第一數字單元向第二數字單元傳輸的報文編碼為預先確定的數據序列；解碼裝置，用來將通過雙向接口裝置接收的數據序列解碼為從第二數字單元向第一數字單元傳輸的報文；以及加密裝置，用來對從第一數字單元向第二數字單元傳輸的報文進行加密，其中第二數字單元包含雙向接口裝置以通過纜線傳輸/接收數據；編碼裝置，用來將從第二數字單元向第一數字單元傳輸的報文編碼為預先確定的數據序列；解碼裝置，用來將通過雙向接口裝置接收的數據序列解碼為從第一數字單元向第二數字單元傳輸的報文；以及解密裝置，用來對從第一數字單元接收的加密報文進行解密，並且當數位訊號從第一數字單元向第二數字單元傳輸時，包含加密信息的報文在第一數字單元與第二數字單元之間雙向交換。
通過以下結合附圖對本發明的描述可以進一步理解本發明的各種目標、特點和優點。
圖1為按照本發明的光學接口實例的透視圖；圖2為圖1所示光學接口的剖面圖；圖3為按照本發明另一光學接口實例的剖面圖；圖4為普通同軸光纜構成的接口實例的示意圖；圖5為按照本發明由雙向同軸光纜構成的接口實例連接情況的示意圖；圖6A和6B為按照本發明的數據傳輸裝置結構實例的框圖；圖7為按照本發明的數據傳輸裝置數據格式實例的示意圖；圖8為按照本發明的數據傳輸裝置的數據傳輸格式實例的示意圖；圖9為按照本發明的數據傳輸裝置的數據傳輸格式實例的示意圖；圖10為按照本發明的數據傳輸裝置的數據傳輸格式實例的表；圖11為按照本發明的數據傳輸裝置的數據傳輸格式實例的示意圖；圖12A為解釋按照本發明的數據傳輸裝置數據傳輸處理的時序圖；圖12B為解釋按照本發明的數據傳輸裝置數據傳輸處理的時序圖；圖13A為解釋按照本發明的數據傳輸裝置數據傳輸處理的時序圖；圖13B為解釋按照本發明的數據傳輸裝置數據傳輸處理的時序圖；圖14A為解釋按照本發明的數據傳輸裝置數據傳輸處理的時序圖；圖14B為解釋按照本發明的數據傳輸裝置數據傳輸處理的時序圖；圖15為解釋數據流通系統的示意圖；以及圖16為解釋本發明改進情況的透視圖。
以下藉助附圖描述本發明的實施例。在按照本發明的數字音頻系統中，採用的是對應IEC958標準的光纜。
利用光纜可以雙向傳輸數據。由於數據是雙向傳輸的，所以可以按照下列方式完成加密過程。例如，第一單元向第二單元傳輸一公開密鑰。第二單元向第一單元傳輸經公開密鑰加密的公共密鑰。第一單元對接收的公共密鑰解密，用解密的公共密鑰對數字音頻信號加密，並向第二單元傳輸加密的數字音頻信號。這樣，被傳輸的數字音頻信號可以得到足夠的保護以防止非法訪問或複製。
圖1示出了傳輸數字音頻數據的接口結構實例。在圖1中，標號1為光纜。光纜1為符合IEC95標準的光纜。
如圖2所示，光纖2放置於光纜1的中央。數字數據通過光纖2作為光學信號傳輸。
插頭3A和3B分別位於光纜1的兩端。插頭3A和3B分別包括裝配部分4A和4B。裝配部分4A和4B的外圍呈正方形。
向光纜1的光纖傳輸光學信號的光導部分5A和5B分別放置於裝配部分4A和4B的中央。
標號6A和6B為連接器。連接器6A和6B分別放置於傳輸數字音頻信號的主側音頻單元11和接收數字音頻信號的另一音頻單元12處。連接器6A和6B分別包含與裝配部分4A和4B配合的凹角部分7A和7B。
如圖2所示，連接器6A具有光反射裝置8A，光接收裝置9A，半反射鏡10A，同樣，連接器6B具有光發射裝置8B，光接收裝置9B和半反射鏡10B。
如圖2所示，當光纜1的插頭3A與音頻單元11的連接器6A相連時，插頭3A的裝配部分4A與連接器6A的凹口部分7A配合。當光纜1的插頭3B與音頻單元12的連接器6B相連時，插頭3B的裝配部分4B與連接器6B的凹口部分7B配合。
利用時分多路復用方法，數據在音頻單元11與音頻數據12之間雙向通信。
當數據從音頻單元11向音頻單元12傳輸時，光學信號從連接器6A的光發射裝置8A傳輸出去。該信號通過半反射鏡10A從連接連接器6A的插頭3A的光導部分5A輸入。
隨後，光學信號通過光纜1的光纖2傳輸至插頭3B。插頭3B光導部分5B的輸出信號被連接器6B的半反射鏡10B反射並由光接收裝置9B接收。
數據由此從音頻單元11傳輸至音頻單元12。
當數據從音頻單元12向音頻單元11傳輸時，光學信號從連接器6B的光發射裝置8B傳輸出去。
該信號通過半反射鏡10B從連接連接器6B的插頭3B的光導部分5B輸入並通過光纜1的光纖2送至插頭3A。插頭3A光導部分5A的輸出信號被連接器6A的半反射鏡10A反射。該反射信號由光接收裝置9A接收。數據由此從音頻單元12傳輸至音頻單元11。
由於光發射裝置8A和8B以及光接收裝置9A和9B分別放置於連接器6A和6B側，所以數據可以時分方式通過符合IEC958標準的光纜1雙向傳輸。
在上述實施例中，光發射裝置8A和8B、光接收裝置9A和9B以及半反射鏡10A和10B放置於連接器6A和6B側面。如圖3所示，光發射裝置8A和8B以及光接收裝置9A和9B可以靠近放置於連接器6A和6B側面。
換句話說，如圖3所示，光發射裝置8A和8B以及光接收裝置9A和9B分別靠近放置。當數據從音頻單元11向音頻單元12傳輸時，連接器7A的光發射裝置8A發射的光學信號從插頭3A的光導部分5A輸入。隨後光學信號通過光纜1的光纖2被送至插頭3B。
插頭3B的光導部分5B的輸出信號由光接收裝置9B接收。數據由此從音頻單元11傳輸至音頻單元12。
當數據從音頻單元12向音頻單元11傳輸時，連接器7B的光發射裝置8B發射的光學信號從插頭3B的光導部分5B輸入。隨後光學信號通過光纜1的光纖2被送至插頭3A。
插頭3A的光導部分5A的輸出信號由光接收裝置9A接收。數據由此從音頻單元12傳輸至音頻單元11。
在上述實例中採用的是光纜1。不同的是可以採用同軸電纜來傳輸數據。
換句話說，當採用符合IEC958標準的同軸電纜傳輸數據時，如圖4所示，插頭22A和22B被放置於同軸電纜21的兩側。同軸電纜21的阻抗例如為75歐姆。
數據傳輸側音頻單元41的輸出數據經緩衝器24A、電容25A和變壓器26A被送至插頭22A。
隨後，數據經同軸電纜21被送至數據接收側的音頻單元42的插頭22B。插頭22B的輸出數據經電容27B和緩衝器28B和29B傳送。
當採用這種同軸電纜雙向傳輸數據時，如圖5所示，在傳輸側的音頻單元41中，數據經緩衝器24A、電容25A和變壓器26A傳輸。此外，數據經電容27A和緩衝器28A和29A接收。
在接收側的音頻單元42中，數據經電容27B和緩衝器28B與29B接收。此外，數據經緩衝器24A和電容25B和26B傳輸。
以下描述利用上述雙向接口傳輸數字音頻數據的結構。
圖6A和6B為結構框圖，其中主側音頻單元11和接收數字音頻數據的音頻單元12通過符合IEC958標準的雙向接口連接。
在圖6A和6B中，主機側數字音頻單元11包括接口51、發送器52和接收器53。接口51允許光信號雙向傳輸。接收器接收來自接口51的數據。接口51為符合IEC958標準的雙向接口。
數據的發送時序和接收時序由時序發生電路60控制。被發送的數據具有預先確定的格式。報文被加入數據。
被送至接收側的報文由報文編碼器54編碼。同樣，從傳輸側接收的報文由報文解碼器55解碼。
被發送的數字音頻數據從音頻數據輸出電路56送出。
當數字音頻數據從音頻單元11向音頻單元12傳輸時，例如採用ATRAC(自適應變換聲編碼)方法壓縮音頻數據。此外，為了保護數字音頻數據不受非法訪問或複製，音頻數據在編碼之後傳輸。
為了完成這種加密過程，音頻單元11包括公開密鑰加密/解密電路57和公共密鑰加密電路58。音頻單元11的所有處理由控制器59控制。
另一方面，從主機側數字音頻單元11接收數字音頻數據的數字音頻單元12包括接口71、發送器72和接收器73。接口71完成光學信號的雙向數據通信。發送器72向接口71發送光學信號。接收器73從接口71接收數據。接口71為符合IEC958標準的雙向接口。
數據的發送時序和接收時序由時序發生電路80控制。被傳輸的數據具有預先確定的格式。報文被加入數據。
被送至主側音頻單元11的報文由報文編碼器74編碼。從主機側音頻單元11接收的報文由報文解碼器75解碼。
從主機側數字音頻單元11接收的數字音頻數據被解密並由數據記錄電路76將其記錄在記錄介質上。
當數字音頻數據從音頻單元11向音頻單元12傳輸時，數字音頻數據被加密。為了完成這種加密過程，音頻單元12包括公開密鑰加密電路77和公共密鑰解密/解密電路78。音頻單元12的所有處理由控制器79控制。
以下描述音頻單元11與音頻單元12交換報文的操作和音頻單元11向音頻單元12傳輸數字音頻數據的操作。
當報文從音頻單元11傳輸至音頻單元12時，音頻單元11的報文編碼器54生成從控制器59接收的命令相對應的報文。該報文從發送器52經接口51發送。此後，報文經光纜1被傳輸至接收側音頻單元12的接口71。
接口71的輸出數據被送至接收器73。接收器73的輸出數據被送至報文解碼器75。報文解碼器75解碼報文。報文解碼器75的輸出數據被送至控制器79。
當音頻單元12向音頻單元11返回報文時，音頻單元12的報文編碼器74生成與接收自控制器79的命令一致的報文。該報文從發送器72經接口71發送。此後，報文經光纜1被傳輸至音頻單元11的接口51。
接口51的輸出數據被送至接收器53。接收器53的輸出數據被送至報文解碼器55。報文解碼器55解碼報文。報文解碼器55的輸出數據被送至控制器59。
當音頻單元11向音頻單元12傳輸音頻數據時，音頻數據輸出部分56輸出經例如ATRC方法壓縮的數字音頻數據。數字音頻數據被送至加密電路58。隨後用接收自公開密鑰加密/解碼電路57的公共密鑰Key2解密數字音頻數據。
加密的音頻數據被送至報文編碼器54。報文編碼器54以預先確定的格式排列解密的音頻數據。此時，報文可以加入到數字音頻數據。最終的數字音頻數據從發送器52經接口51發送。隨後數字音頻數據經光纜1傳輸至接收側的音頻單元12的接口71。
接口71的輸出數據被送至接收器73。接收器73的輸出數據被送至報文解碼器75。報文解碼器75解密報文。
報文解碼器75的輸出數據被送至公共密鑰解密/解密電路78。公共密鑰Key2從控制器79送至公共密鑰解密/解密電路78。公共密鑰解密/解密電路78利用公共密鑰Key2解密被加密的數字音頻數據公共密鑰解密/解密電路78的輸出數據被送至記錄/再現電路76。
當數字音頻數據從音頻單元11傳輸至音頻單元12時，加密數字音頻數據。因此可以保護數字音頻數據不受非法訪問或複製。
當完成這種加密過程時，以下述方式傳輸加密密鑰。
公開密鑰Key1從音頻單元11經報文編碼器電路54、發送器電路52和接口51傳輸至音頻單元12。
音頻單元12的公開密鑰加密電路77用公開密鑰Key1解密公共密鑰Key2。
由公開密鑰Key1加密的公共密鑰Key2從音頻單元12經報文編碼器電路74、發送器電路72和接口71傳輸至音頻單元11。
音頻單元11的公開密鑰加密/解密電路57用接收自音頻單元12的公開密鑰Key1和接收自控制器59的秘密密鑰解密公共密鑰Key2。
音頻單元11用公共密鑰Key2加密數字音頻數據。
音頻單元11的控制器59生成公開密鑰Key1。公開密鑰Key1被送至報文編碼器54。報文編碼器54將公開密鑰Key1按照預先確定的格式排列。加密密鑰Key1從發送器52經接口51發送。隨後加密密鑰Key1經光纜1被送至接收側音頻單元12的接口71。
接口71的輸出數據被送至接收器73。接收器73的輸出數據被送至報文解碼器75。報文解碼器75向公開密鑰加密電路77傳送公開密鑰Key1。
控制器79生成公共密鑰Key2。公共密鑰Key2被送至公開密鑰加電路77。公開密鑰加密電路77用公開密鑰Key1加密公共密鑰Key2。經過公開密鑰Key1加密的公共密鑰Key2送至報文編碼器74。
報文編碼器74將經過公開密鑰Key1加密的公共密鑰Key2排列為預先確定的格式。經公開密鑰Key1加密的公共密鑰Key1從發射器72經接口71發送。隨後，公共密鑰Key2經光纜1向音頻單元11的接口51發送。
接口51的輸出數據送至接收器53。接收器53的輸出數據送至報文解碼器55。報文解碼器55對經過公共密鑰Key1解密的公共密鑰Key2解密。報文解碼器55的輸出數據送至公開解密電路57。公開密鑰解密電路57用公開密鑰Key1和接收自控制器59的秘密密鑰解密公共密鑰Key2。
當數字音頻數據從音頻單元11向音頻單元12傳輸時，公共密鑰Key2被送至公共密鑰加密電路58。公共密鑰加密電路58用公共密鑰Key2加密來自音頻數據輸出電路56的數字音頻數據。
以下描述在音頻單元11與音頻單元12之間進行數據交換的數據傳輸格式和從音頻單元11向音頻單元12傳輸數字音頻數據的數據傳輸格式。
如圖7所示，與CD-ROM格式一樣，一次傳輸13.3毫秒的數據。換句話說，在CD-ROM中，一個扇區由98幀組成。一幀包含24個數據字節。因此一個扇區為(24×98＝2352位元組)一個扇區的時間間隔為13.3毫秒。與CD-ROM的一個扇區一樣，一次傳輸13.3毫秒的數據。
一個扇區由同步信號部分(sync)和數據部分組成。同步信號部分與數據部分被前同步信號部分和後同步信號部分包圍。
在音頻單元11與音頻單元12之間交換的數據以圖8所示格式傳輸。
在圖8中，在每個扇區(2352位元組＝13.3毫秒)起始處設置具有預先確定模式的前同步信號。一個扇區(2352位元組)的數據區域設置在前同步信號與後同步信號之間。數據區域由d0，d1，d2，...，和d2351表示的2352個字節組成。
具有預先確定模式的sync設置為數據區域開始處從d1-d11位元組的位置。在該sync中，第一字節d0為「00h」(這裡h表示十六進位)。d1-d10的字節為「FFh」。最後一個字節d11為「00h」。
d12和d13位元組為識別報文的報文ID。d14位元組為報文碼。
d15位元組為「FFh」。d16-d2351位元組為數據。
數字音頻數據如圖9所示以簇的形式(一簇由32個扇區組成)從音頻單元11向音頻單元12傳輸。在每個簇的起始處，設置具有預先確定模式的前同步信號。在每個簇的結束處，設置具有預先確定模式的後同步信號。
在每個扇區數據區域的起始處，設置具有預先確定模式的前同步信號。在該sync中，第一字節d0為「00h」。d1-d10的字節為「FFh」。最後一個字節d11為「00h」。
d12-d13位元組為報文ID。d14位元組為簇號。每個簇具有依次增一的唯一簇號。
d15位元組為「FFh」。d16-d2351位元組為ATRAC方法壓縮的數字音頻數據。被ATRAC方法壓縮為每個扇區2332位元組的數字音頻數據由此發送。
以下描述在音頻單元11與音頻單元12之間交換的報文。
如圖8所示，報文碼設置在d14位元組上。圖10示出了在音頻單元11與音頻單元12之間交換的報文碼，圖11示出了設置在一個扇區內的附加數據。
如圖10所示，報文碼分類為確認報文F0、響應報文F1、信息報文FF。確認報文F0周期性地從發送側發送。響應報文F1是回應從發送側接收的報文的響應報文。信息報文FF表示與發送的數字音頻數據有關的信息。
如圖10所示，確認報文F0包括連接確認命令、記錄剩餘時間確認命令和數據發送通知命令。
非確認/確認數據和公開密鑰Key1作為附加數據加入連接確認命令。如圖11所示，非確認/確認數據設置在d29位元組處。公開密鑰Key1設置在從d30-d34位元組上。
公開密鑰Key1、待連接單元標識碼、模型碼和序列號作為附加數據加入記錄剩餘時間確認命令。如圖11所示，標識碼設置在d43位元組上。模型碼設置在d44位元組上。序列號設置在d45-d47位元組上。被公共密鑰加密的數據設置在d41位元組之後。
響應報文F1包括連接通知和單元信息命令、剩餘時間通知命令、準備狀態通知命令、接收狀態通知命令以及再發送請求命令。
標識碼、模型碼、序列號和公共密鑰Key2作為附加數據加入到連接通知和單元信息命令。
如圖11所示，標識碼設置在d43位元組上。模型碼設置在d44位元組上。序列號設置在d45-d47位元組上。公共密鑰Key2設置在d48-d52位元組上。被公共密鑰加密的數據設置在d41位元組之後。
與音頻數據有關的信息報文FF包括編碼模式、剩餘數據量、軌跡變化、軌跡名、藝術家姓名、版權、時間印記等。
如圖11所示，數據長度設置在d29位元組上。編碼模式設置在d30-d31位元組上。軌跡變化設置在d32位元組上。版權設置在d33位元組上。時間印記的年設置在d34位元組上。時間印記的月設置在d35位元組上。時間印記的日設置在d36位元組上。時間印記的時設置在d37位元組上。時間印記的秒設置在d38位元組上。軌跡名設置在d43位元組上。藝術家姓名設置在d44位元組上。
數據以上述數據傳輸格式在音頻單元11與音頻單元12之間交換。
圖12A和12B為時序圖，它示出了用於確定音頻單元12是否與音頻單元11連接的連接確認過程。圖12A示出了從音頻單元11向音頻單元12發送的數據。圖12B示出了從音頻單元12向音頻單元11發送的數據，如上所述，數據格式化為與CD-ROM一致的每13.3毫秒的格式。
如圖12A所示，音頻單元11周期性地從音頻單元11向音頻單元12發送連接確認命令(M1，M2，...)。如上所述，連接確認命令包含在確認報文F0中。
當音頻單元12未與音頻單元11連接時，不返回針對連接確認命令(M1，M2，...)的連接通知。
當音頻單元12與音頻單元11連接時，如圖12B所示，返回針對連接確認命令(M1，M2，...)的連接通知和單元信息(M11，M12，...)。連接通知和單元信息命令包含在響應報文F1中。
音頻單元11藉助連接確認和單元信息可以確定是否連接至另一音頻單元。藉助於加入連接通知和單元信息命令的附加數據(即標識碼、模型碼、序列號和公共密鑰Key2)，音頻單元11可以獲取有關所連接音頻單元的信息。
圖13A和13B為時序圖，它示出了用於從音頻單元11向音頻單元12發送數字音頻數據的過程。圖13A示出了從音頻單元11向音頻單元12發送的數據。圖13B示出了從音頻單元12向音頻單元11發送的數據。
如圖13A所示，當數字音頻數據從音頻單元11向音頻單元12發送時，數據發送通知命令(M21)從音頻單元側11向音頻單元12發送。數據發送通知命令包含在確認報文F0中。
當音頻單元12未準備好接收數字音頻數據時，音頻單元12返回準備狀態通知(M31)，向音頻單元11表示一個等待請求。準備狀態通知包含在響應報文F1中。
當音頻單元11接收到準備狀態通知(M31)(表示一個等待請求)時，音頻單元11在預先確定的時間間隔內處於等待模式。在預先確定的時間間隔之後，音頻單元11向音頻單元12發送數據發送通知命令(M22)。
當音頻單元12準備好接收數字音頻數據時，音頻單元12向音頻單元11返回準備狀態通知(M32)(表示音頻單元12的準備狀態)。
當音頻單元11接收到準備狀態通知(M32)(表示音頻單元12的準備狀態)時，音頻單元11向音頻單元12一次發送一個簇(32個扇區)的數字音頻數據。數字音頻數據包含諸如數據長度、編碼模式、軌跡名、藝術家姓名、版權和時間印記(M23)之類的信息。
當音頻單元12接收到一個簇的數據時，音頻單元12向音頻單元11發送接收狀態通知命令(M33)。接收狀態命令包含在響應報文F1中。當音頻單元12正確接收到數字音頻數據時，接收狀態通知命令(M33)處於確認狀態。否則接收狀態通知命令(M33)處於出錯狀態。
音頻單元12確定從音頻單元11返回的命令是處於確認狀態還是出錯狀態。當命令處於確認狀態時，音頻單元11向音頻單元12發送下一簇的數字音頻數據(M24)。
當音頻單元12接收到一個簇的數據時，音頻單元12向音頻單元11發送接收狀態通知命令(M34)。當音頻單元12未正確接收到數字音頻數據時，接收狀態通知命令(M34)處於出錯狀態。
當音頻單元11返回的命令處於出錯狀態時，經過預先確定的時間間隔之後，音頻單元12向音頻單元11發送數據發送通知命令(M25)。
當音頻單元12準備接收數字音頻數據時，音頻單元12向音頻單元11返回準備狀態通知命令(表示音頻單元12的準備狀態)。
當音頻單元11接收到準備狀態通知命令(M35)(表示準備狀態)時，音頻單元11向音頻單元12發送一個簇(32個扇區)的數字音頻數據(M26)。
圖14A和14B為時序圖，它示出了用於加密從音頻單元11向音頻單元12發送的數字音頻數據的加密過程。圖14A示出了從音頻單元11向音頻單元12發送的數據。圖14B示出了從音頻單元12向音頻單元11發送的數據。
如圖14A和14B所示，為了確認音頻單元11與音頻單元12之間的連接，音頻單元11向音頻單元12發送連接確認命令(M41)。公開密鑰Key1被加入連接確認命令(M41)。公開密鑰Key1由此從音頻單元11向音頻單元12發送。
當音頻單元11與音頻單元12連接時，音頻單元11向音頻單元12返回針對連接確認命令(M41)的連接通知和單元信息命令。公開密鑰Key1和公共密鑰Key2被加入連接通知和單元信息命令(M51)。公共密鑰Key2由此從音頻單元12向音頻單元11發送。
當數字音頻數據從音頻單元11向音頻單元12發送時，數據發送通知命令(M42)從音頻單元11向數字音頻單元12發送。
當音頻單元12準備接收數字音頻數據時，音頻單元12向音頻單元11返回準備狀態通知命令(M52)(表示音頻單元12的準備狀態)。
當音頻單元11接收到準備狀態通知(M52)(表示音頻單元12的準備狀態)時，音頻單元11向音頻單元12一次發送一個簇(32個扇區)的數字音頻數據。數字音頻數據由公共密鑰Key2加密。
當音頻單元12接收到一個簇的數據時，音頻單元12向音頻單元11發送接收狀態通知命令(M53)。
如上所述，在按照本發明的接口中，利用符合IEC958的電纜和連接器，數據可以以時分方式雙向通信。由於數據是雙向傳輸的，所以加密過程如下。第一音頻單元向第二音頻單元發送公開密鑰Key1。第二音頻單元向第一音頻單元返回經過公開密鑰Key1加密的公共密鑰Key2。第一音頻單元用公共密鑰Key2加密數字音頻數據並向第二音頻單元發送加密的數字音頻數據。這樣，利用普通符合IEC958標準的電纜和連接器就可以保護數字音頻數據免受非法訪問或複製。
本發明適於特別是通過ISDN電路和/或通信衛星發布數字音頻信號的系統。
在這種服務中，如圖15所示，在通信網絡中設置實施音樂節目發布服務的伺服器101。用戶側的機頂盒102與伺服器101例如通過衛星電路103連接。通過操作用戶側的機頂盒102，從伺服器101經過衛星電路103發布所需的音樂數據。音樂數據由MD記錄器/播放器105記錄在微型光碟上。
當用戶藉助機頂盒102從伺服器101下載所需的音樂數據時，完成適當的計費過程。此外，為了方便從伺服器101中檢索音樂數據，提供有檢索系統。而且伺服器101向用戶提供了與音樂有關的各種信息，例如點播節目信息和新音樂節目排行榜信息。
當用戶從伺服器檢索他/她喜愛的音樂數據，下載並錄製在微型光碟上時，他或她可以在網上購買音樂數據。但是在這種系統中，值得注意的是容易產生版權問題。
當本發明應用於這樣的系統時，主機側音頻單元11對應機頂盒。從主機側音頻單元11接收數字音頻數據的音頻單元12對應微型光碟記錄器/播放器。
在上述實例中，採用了符合IEC958標準的電路和連接器。數據以時分方式雙向通信。作為另一種選擇，可以採用如圖16所示的饋線和插頭。
在圖16中，端子從插頭45上凸起。端子包括導電套筒46A和46B。導電套筒46A輸入/輸出右側信道上的音頻信號。導電套筒46B輸入/輸出左邊信道上的音頻信號。饋線49包括電纜和光纖。電纜在左右信道上傳輸信號。光纖傳輸光學信號。光導部分47放置在端子中央。依靠插頭，數位訊號在光纖內傳輸。數據在用於左右信道的電纜中傳輸。數據由此可以雙向通信。
按照本發明，利用符合IEC958標準的電纜和連接器可以以時分方式實現數據的雙向通信。被發送的數據格式化與CD-ROM格式或MD格式一致的2352個字節(13.3毫秒)。這種數據格式包含報文碼區域。當數字音頻數據被發送時，公開密鑰與報文碼一起從發送單元向接收單元發送。接收單元向發送單元返回經過公開密鑰加密的公共密鑰。發送單元解密公共密鑰。發送單元用公共密鑰加密數字音頻數據。由此利用普通的電纜和連接器就可以防止數字音頻數據被非法訪問或複製。
本發明的精神和範圍由後面所附權利要求限定。
權利要求
1.一種數據傳輸裝置，其特徵在於包含第一數字單元和第二數字單元，第一和第二數字單元的連接器用纜線連接，其中第一數字單元包含雙向接口裝置以通過纜線傳輸/接收數據；編碼裝置，用來將從第一數字單元向第二數字單元傳輸的報文編碼為預先確定的數據序列；解碼裝置，用來將通過雙向接口裝置接收的數據序列解碼為從第二數字單元向第一數字單元傳輸的報文；以及加密裝置，用來對從第一數字單元向第二數字單元傳輸的報文進行加密，其中第二數字單元包含雙向接口裝置以通過纜線傳輸/接收數據；編碼裝置，用來將從第二數字單元向第一數字單元傳輸的報文編碼為預先確定的數據序列；解碼裝置，用來將通過雙向接口裝置接收的數據序列解碼為從第一數字單元向第二數字單元傳輸的報文；以及解密裝置，用來對從第一數字單元接收的報文進行解密，並且當數位訊號從第一數字單元向第二數字單元傳輸時，包含加密信息的報文在第一數字單元與第二數字單元之間雙向交換。
2.如權利要求1所述的數據傳輸裝置，其特徵在於包含加密信息的報文在第一數字單元與第二數字單元之間的交換方式為第一數字單元向第二數字單元傳輸一公開密鑰，第二數字單元向第一數字單元傳輸經公開密鑰加密的公共密鑰，第一數字單元對經過公開密鑰加密的公共密鑰進行解密並用公共密鑰對數位訊號加密。
3.如權利要求1所述的數據傳輸裝置，其特徵在於預先確定的數據序列對應CD-ROM格式的一個扇區。
4.一種利用第一數字單元和第二數字單元的數據傳輸方法，其特徵在於第一和第二數字單元的連接器用纜線連接，所述方法包括以下步驟(a)將從第一數字單元向第二數字單元傳輸的報文編碼為預先確定的數據序列；(b)將接收的數據序列解碼為從第二數字單元向第一數字單元傳輸的報文；(c)對從第一數字單元向第二數字單元傳輸的報文進行加密；(d)將從第二數字單元向第一數字單元傳輸的報文編碼為預先確定的數據序列；(e)將接收的數據序列解碼為從第一數字單元向第二數字單元傳輸的報文；以及(f)對從第一數字單元接收的報文進行解密，其中步驟(a)到(c)由第一數字單元執行，而步驟(d)到(f)由第二數字單元執行，並且當數位訊號從第一數字單元向第二數字單元傳輸時，包含加密信息的報文在第一數字單元與第二數字單元之間雙向交換。
5.如權利要求4所述的數據傳輸方法，其特徵在於包含加密信息的報文在第一數字單元與第二數字單元之間的交換方式為第一數字單元向第二數字單元傳輸一公開密鑰，第二數字單元向第一數字單元傳輸經公開密鑰加密的公共密鑰，第一數字單元對經過公開密鑰加密的公共密鑰進行解密並用公共密鑰對數位訊號加密。
6.如權利要求4所述的數據傳輸方法，其特徵在於預先確定的數據序列對應CD-ROM格式的一個扇區。
全文摘要
本發明涉及數據傳輸裝置及其方法。按照本發明,在與普通數字音頻接口兼容的前提下可以進行雙向傳輸。通過對傳輸數據的加密,可以提高數字音頻數據的安全性能。
文檔編號G06F21/00GK1208294SQ9811836
公開日1999年2月17日 申請日期1998年8月13日 優先權日1997年8月13日
發明者前田保旭, 藤家和彥 申請人:索尼株式會社