Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: "MÉTODO E APARELHO PARA DECRXPTOGRAFAR CONTEÚDO CRIPTOGRAFADO".
TNTRODUÇÃO A presente invenção relaciona-se com o dominio dos sistemas de acesso condicional e, mais particularmente, a métodos para decobrir a identidade de um aparelho utilizado na prática da redj stribuição não autorizada de chaves secretas de criptografia.
ESTADO DA TÉCNICA
Uma área em que a presente invenção pode ser de interesse particular está no domínio da televisão por assinatura, em que o conteúdo de transmissão de áudio / video proprietário é oferecido por um operador a uma taxa para uma pluralidade dc consumidores assinantes. Sistemas de acesso condicional são empregados para lidar com o processamento dc conteúdo de televisão por assinatura, com vista a garantir que apenas os consumidores que assinaram determinados serviços, normalmente mediante o pagamento de uma taxa para o operador ou prestador desses serviços, na verdade, tiveram acesso ao conteúdo fornecido por esses serviços. De acordo com tais sistemas de acesso condicional, o conteúdo é codificado pelo oporador sob as palavras de controle, o último sendo fornecido aos consumidores assinantes através de mensagens de segurança, que são transmitidas em um fluxo de dados, juntamente com o conteúdo ou podem ser distribuídas através de outros meios. Cada consumidor assinante é fornecido com um receptor apropriado que compreende um módulo de segurança para permitir a extração das palavras de controle a partir das mensagens de segurança e uma unidade de decodificação para decodificar o conteúdo de áudio / vídeo codificado difundido. O conteúdo do áudio / video criptografado tem valor e, como tal, os sistemas de acesso condicional têm sido alvo de ataque por terceiros mal-intencionados com a intenção de ter acesso ao conteúdo de áudio / vídeo sem assinar os serviços do operador e sem estar de posse dos equipamentos de recepção autorizados necessários. Uma prática conhecida como compartilhamento de palavra controle, em que as palavras de controle transmitidas juntamente com o conteúdo criptografado 'São extraídas por um terceiro mal-intencionado usando módulos de segurança válidos e redistribuídas livremente para outros terceiros mal-intcncionados, é uma ameaça particularmente significativa para os operadores que oferecem serviços de TV por assinatura, uma vez que os priva de receita de que teriam sido beneficiados.
Os operadores de televisão, portanto, têm um grande interesse em ser capazes de rastrear unidades receptoras que são usadas em atividades de compartilhamento de palavras de controle na medida em que isso permite que o operador tome medidas contra aqueles que estão envolvidos em tais atividades. 0 Pedido de Patente dos Estados Unidos No. 2002/0, 133701 A descreve um método para a detecção de receptores traidores em um sistema de codificação de transmissão. O método inclui o uso de uma chave falsa para codificar subconjuntos plurais que representam os receptores do sistema. Os subconjuntos são derivados de uma árvore utilizando um sistema de Subconjunto-cobertura, e o receptor traidor é associado a uma ou mais chaves comprometidas que tenham sido obtidas por um receptor pirata potencialmente clonado. Utilizando um clone do receptor de pirata, a identidade do receptor traidor é determinada. Este sistema, no entanto, tem a desvantagem de que várias codificações do mesmo conteúdo têm de ser transmitidas, tendo assim um impacto negativo na eficiência da largura de banda de transmissão.
BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Como descrito acima, a fim de combater as atividades de compartilhamento de palavras de controle, existe uma necessidade de proporcionar um método de rastreio de traidor que seja simples de implementar e que não tenha um Impacto negativo sobre a largura de banda de transmissão. Com ostc objetivo em mente, a presente invenção proporciona um método para decodificar o conLeúdo de áudio / video codificado em um decodificador, compreendendo pelo menos um desembaralhador e um módulo de segurança, a referida decodificaçâo sendo realizada pelo decodificador utilizando uma palavra de controle final, compreendendo o referido método as seguintes etapas: - receber, pelo módulo de segurança, pelo menos duas palavras de controle a partir de qualquer uma das quais a palavra de controle final é derivável; - receber, pelo decodificador, o conteúdo de áudio / vídeo codificado; - selecionar, pelo módulo de segurança, uma das pelo menos duas palavras de controle; - transferir a palavra de controle selecionada para o de desembaralhador; - converter, pelo desembaralhador, a palavra de controle selecionada para a palavra de controle final, utilizando, pelo menos, uma primeir função criptográfica, a referida função criptográfica produzindo a mesma palavra de controle final durante pelo menos duas palavras de controle diferentes; usar a palavra controle final para decifrar o conteúdo de áudio / video criptografado.
Ao criar uma relação entre uma sequência de palavras de controle selecionadas a partir do uma sequência de pares de palavras de controle, por um lado e um ponto de referência que identifica unicamente um módulo de segurança, por outro lado, o método proporciona a capacidade de identificaçâo de um módulo de segurança utilizado no compartilhamento de palavra de controle atividade. Pensando que as palavras de controle recebidas foram as palavras de controle finais, a intenção do usuário malicioso em realizar a atividade de compartilhamento de palavra de controle seria redistribuir as palavras de controle selecionadas ao invés de as palavras de controle finais. O resultado, por um lado, é que outros usuários maliciosos que recebem as palavras de controle comuns não seriam capazes de decodificar o conteúdo codificado, e, por outro lado, o usuário mal intencionado, instigador da atividade de compartilhamento de palavra de controle, colocava-se aberto à descoberta de sua identidade pelo operador, que observa as palavras de controle redistribuídas. Assim, a invenção proporciona uma solução eficaz e facilmente realizável para o problema da detecção traidor onde um assim chamado traidor une-se a um sistema de compartilhamento de palavra de controle.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A presente invenção será melhor compreendida graças à descrição detalhada a seguir e aos desenhos anexos, que são dados como exemplos não limitativos de concretizações da invenção, em que: A Fig. 1 mostra um diagrama de blocos que ilustra um sistema de acesso condicional (CAS), em que uma concretização da presente invenção pode ser implantada. A Fig. 2 mostra um diagrama de blocos de um decodificador (DEC), em que uma outra concretização da presente invenção pode ser implementada.
DESCRIÇÃO DETALHADA O método utilizado na presente i.nvençâo faz uso do fenômeno do colisões em certos tipos de funções matemáticas e aproveita os diferentes niveis de complexidade associados com encontrar tais colisões. Por exemplo, para um dado primeiro operando (CW1), é possível encontrar uma função criptográfica (H) , a qual irá produzir um resultado (CW) . Além disso, é possível encontrar um segundo operando (CW2), diferente do primeiro operando (CWl), sobre o qual a aplicação da mesma função criptográfica (H) irá produzir o mesmo resultado (CW). Em outras palavras, é possível encontrar uma colisão, onde dois operandos diferentes (CW1, CW2) submetidos a uma função de criptografia (H) produzem o mesmo resultado (CW) . No caso em que a função de criptografia (H) é uma função hash de 64 bits, seriam necessários cerca de 232 operações para localizar uma tal colisão, o que é praticamente impossível usando a tecnologia atualmente disponível. No entanto, para encontrar uma colisão adicional, p^ela qual um terceiro operando (CW 3) produz o mesmo resultado (CW) quando submetido à função de criptografia (H), exigiría cerca de 264 operações, o que é tecnicamente impraticável usando a tecnologia atualmente disponível.
Em um sistema de acesso condicional padrão em que um operador deseja transmitir conteúdo de áudio / vídeo em uma maneira segura de uma extremidade de cabeça a uma pluralidade de decodificadores, ele criptografa o conteúdo sob as palavras de controle na extremidade de cabeça e transmite o conteúdo criptografado. Ele também criptografa as palavras de controle em uma chave de transporte e inclui os resultados em mensagens de segurança que também devem ser transmitidas a partir da extremidade de cabeça. Como é bem conhecido na indústria da televisão por assinatura, o conteúdo codificado (AVE) e as mensagens de segurança (ECM) são normalmente transmitidas em um fluxo de dados (DS) e filtradas pelo dccodificador para posterior processamento por vários módulos no decodificador. Os decodifícadores que possuem módulos de segurança com acesso à chave de transporte ou uma tecla equivalente e, portanto, seriam capazes de extrair as palavras de controle recebidas nas mensagens de segurança de transmissão. Além disso, de acordo com princípios bem conhecidos na indústria de televisão por assinatura, antes de serem autorizados para decriptografar uma ECM, uma verificação é feita para verificar se o módulo de segurança realmente tem os direitos necessários para ser capaz de decifrar o conteúdo. Estes direitos são geralmente obtidos mediante o pagamento de uma taxa e os direitos são carregados para o módulo de segurança por meio de outro tipo de mensagem de segurança conhecido como Mensagens de gerenciamento de habilitação (EMM) , que podem ser recebidas quer no canal de transmissão, juntamente com o conteúdo ou por um outro canal. Este segundo tipo de mensagem de segurança é endereçável a um ou a um grupo de módulos de segurança. Podemos ver então que a transmissão de conteúdo de acesso condicionai é feita, portanto, em três partes: a criptografia de conteúdo sob palavras de controle, a criptografia das palavras de controle para formar ECMs -que podem ser decriptografadas por módulos de segurança com os direitos necessários e terceiro a concessão de direitos e manuseio de tais direitos, utilizando EMMs endereçáveis.
Por outro lado, de acordo com uma concretização do presente invenção, o fenômeno de colisão descrito acima é explorado num sistema de acesso condicional (CAS) na qual um operador (OP) transmite a partir de uma cabeça de rede (HE) para pelo menos um decodificador (DEC). Neste caso, o conteúdo (AV) foi criptografado (AVE) com a cabeça de rede (HE) com pelo menos uma palavra de controle final (CW) ou uma chave (KE), que é derivada a partir da palavra de controle final (CW). Em vez de incluir a palavra de controle final (CW) nas mensagens de segurança (ECM) para serem transmitidas com o conteúdo criptografado (AVE), as mensagens de segurança (ECM), cada uma compreende pelo menos uma primeira e uma segunda palavra de controle (CW1, CW2) . Cada uma das palavras de controle (CW1, CW2) na mensagem de segurança (ECM) representa uma colisão para uma dada função criptográfica (H) , em que a função de criptografia (H) de cada uma da primeira ou segunda palavras de controle de (CW1, CW2) produz a mesma palavra de controle única final (CW) . O decodificador (DEC) tem acesso a um módulo de segurança (SM) e um desembaralhador (DESC) como mostrado na Fig. 1. 0 dccodif icador (DEC) recebe o conteúdo codificado (AVE) e pelo menos uma mensagem de segurança (ECM) da cabeça de rede (HE) . O módulo de segurança (SM) extrai e seleciona uma da primeira ou segunda palavra de controle de (CWl, CW2) c transfere-as para o desembaralhador (DESC) para serem convertidas para a palavra de controle finai (CW) com a função de criptografia (H). O desembaralhador (DESC), então descriptografa o conteúdo criptografado (AVE) em um módulo de decodificaçâo (DECR) usando a palavra controle final (CW) ou uma chave (KE), que se deriva da palavra de controle final (CW). Numa concretização particular da invenção, a função de criptografia (H) , que é usada é uma a função hash ou de 64 bits de sentido único.
Em um ataque de compartilhamento de palavra de controle, um usuário mal-intencionado de um módulo de segurança válido (SM) retransmite as palavras de controle finais (CW) que foram decodificadas com sucesso a partir de mensagens de segurança (MEC) recebidas pelo raódulo de segurança válido (SM), para qualquer número de usuários com equipamento de decodificaçâo nâo-autorizado (isto é, desembara1hadores sem módulos de segurança ou desembaralhadores com módulos não-válidos de segurança), permitindo, assim, que os usuários não-autorizados descriptografem o conteúdo criptografado a partir da cabeça de extremidade diretamente usando as palavras de controle finais (CW) fornecidas pelo usuário mal-intencionado. Um dos meios disponíveis para a retransmissão é a internet e por isso é fácil ver porque essa atividade é uma séria ameaça para os operadores de difusão de conteúdos valiosos. O recurso de rastreabilidade proporcionado pela presente invenção resulta do modo em que o módulo de segurança é instruído para selecionar entre as duas palavras de controle (CW1, CW2) e do fato de que o operador (OP) também escuta as palavras de controle (CW) sendo compartilhadas por um usuário mal-intencionado.
Em um sistema de acesso condicional padrão (CAS), o equivalente da palavra de controle final (CW) descrita acima é transferido do módulo de segurança para o desembaralhador (DESC). Em um sistema de acesso condicional (CAS), no qual uma concretização da presente invenção é implantada, o usuário mal-intencionado vai confundir a palavra de controle (CW1, CW2) a partir do módulo de segurança (SM) com a palavra do controle final (CW) e erroneamente distribuirá a palavra de controle (CW1, CW2) . Isso tem dois efeitos: por um lado impede que outros usuários mal-intencionados que recebam as palavras de controle acessem o conteúdo criptografado (AVE), pois o conteúdo criptografado é criptografado sob as palavras de controle finais (CW) e, por outro lado, se a escolha de palavras de controle (CW1, CW2) pode estar relacionada a um parâmetro que pode identificar um módulo de segurança (SM), em seguida, o usuário mal-intencionado coloca-se aberto à descoberta por um operador que observa uma série de palavras de controle compartilhadas (CW1, CW2). Isto é explicado mais abaixo.
Cada módulo de segurança (SM) em uma coleção de módulos de segurança (SM) geridos pelo operador (OP) ó unicamente identificado por uma definição interna (UA), que é especial para o módulo de segurança (SM) . Cada módulo de segurança (SM) é instruído a selecionar uma das palavras de controle (CW) de acordo com sua configuração interna exclusiva (UA) . A configuração interna (UA) pode ser, por exemplo, o valor de um registro que representa o endereço único do módulo de segurança. De preferência, o módulo de segurança (SM) é instruído para selecionar a palavra de controle (CW) de acordo com o valor do bit de ordem n do seu endereço único, por exemplo.
Numa concretização em que as palavras de controle não estão agrupadas em pares, como mencionado acima, mas em grupos de palavra 16 ou 32 palavras de controle, um dos quais deve ser selecionado de acordo com uma configuração interna, então em vez de usar apenas um bit da configuração interna (AI) para a seleção, um bloco de bits pode ser usado para fazer a seleção. Por exemplo, no caso de um único endereço de 32 bits que pode dividir os bits de 32 para 8 blocos de 4 bits e realizar uma operação matemática nos 4 bits o utilizar o resultado para indicar a seleção. Em seguida, passamos para o próximo bloco e fazemos o mesmo de novo e assim por diante.
Do acordo com uma concretização da presente invenção, uma série de pares de primeira e segunda palavras de controle (CWla, CW2a, CWlb, CW2b, ..., CWln, CW2n) são recebidos pelo módulo de segurança (SM) e, para cada par de palavras de controle (CW1, CW2) na série (CWla, CW2a, CWlb, CW2b, . . . , CWln, CW2n) , o módulo de segurança (SM) é instruído para selecionar uma do par (CW1, CW2) de acordo com o valor de um determinado bit em seu endereço original. Por exemplo, a seleção a partir do primeiro par de palavras de controle (CWla, CW2a) é feita do acordo com o valor do primeiro bit de endereço do módulo de segurança (SM) único, enquanto a seleção a partir de um segundo par de palavras de controle (CWla, CW2a ) é feita de acordo com o valor do segundo bit de um endereço único e assim por diante. O resultado é que cada módulo do segurança (SM) irá selecionar um conjunto de palavras de controle a partir dos pares de palavras de controle (CWla, CW2a, CWlb, CW2b, ..., CWln, CW2n) de acordo com o valor do seu endereço único, isto é, num único maneira. Ao inspecionar a série de palavras de controlo utilizada por um módulo de segurança (SM) ou, mais exatamente, redistribuída por um usuário mal-intencionado de um módulo de segurança (SM) , é possível, portanto, para o operador (OP), deduzir o endereço exclusivo do módulo de segurança, uma vez que o operador (OP) mantém o controle de todos os pares de palavras de controle enviadas (CWla, CW2a, CWlb, CW2b, ..., CWln, CW2n). Por espionagem (OBS), a fim de pegar as palavras de controle que o usuário de um módulo de segurança (SM) pode transmitir a outros usuários, o operador (OP) pode detectar qual o desembaralhador (DEC), ou pelo menos qual o módulo de segurança (SM) que está transmitindo as palavras de controle (CW) e tomar medidas adequadas contra o usuário do desembaralhador (DEC). A presente invenção, portanto, proporciona um método simples para a detecção de um módulo do segurança (SM) , que é utilizado num sistema de compartilhamento de palavra de controle pela simples observação (OBS) das palavras de controle (CW retransmitidas) ao longo do tempo. O método quase não tem efeito negativo sobre a largura de banda de transmissão uma vez que não há sobrecarga de transmissão significativa necessária, acima das exigências normais de transmissão de radiodifusão. 0 método serve tanto para identificar o aparelho raiz do uso malicioso e para evitar que outros usuários tenham acesso ao conteúdo criptografado usando as palavras de controle redistribuídas já que o conteúdo é criptografado usando palavras de controle finais (CW) e não usando as palavras de controle (CW1, CW2).
Como foi anteriormente mencionado, pode demorar cerca de 2i2 operações para localizar uma colisão no caso em que a função de (H) é uma função hash de 64 bits. Em outras palavras, para uma dado primeira palavra de controle (CW1), levando a uma dada palavra de controle final (CW) por meio da função (H) , que iria levar até 232 operações para localizar uma segundo palavra de controle (CW2), o que levaria à mesma palavra de controle final (CW). Isso é tecnicamente viável usando a tecnologia disponível atualmente. No entanto, para encontrar uma colisão adicional, isto é, uma terceira palavra de controle (CW3), que terla como resultado a mesma palavra de controle final (CW) , utilizando a mesma função (H) , levaria 264 operações, o que se torna tecnicamente impraticável. Isto significa que é mais fácil para o operador (OP) encontrar um par de palavras de controle (CW1, CW2), que vai dar a mesma palavra de controle final (CW) quando submetido à função (H) , mas tecnicamente impraticável para um terceiro malicioso descobrir uma terceira palavra de controle (CW3), que daria a mesma palavra de controle final (CW) quando submetida à função (H) . Por sucessivamente retransmitindo, como parte de um esquema de compartilhamento de palavra de controle, uma das duas palavras de controle (CW1, CW2) recebida em uma transmissão, a identidade de um terceiro mal-intencionado é passível de ser comprometida se o operador (OP) simplesmente observa (OBS) a série de palavras de controle (CW1, CW2) sendo compartilhadas. O mecanismo descrito acima para selecionar qual das duas palavras de controle de um par (CW1, CW2) , deve ser usada pelo módulo de segurança (SM) pode ser substituído ou ativado / desativado. Para substituir, por exemplo, a cabeça de extremidade iria enviar a mensagem de segurança (ECM) , que inclui as duas palavras de controle (CW1, CW2) como antes e também incluem uma instrução para desativar a seleção com base na configuração interna. 0 MEC podería incluir uma instrução a respeito de que a palavra de controle para selecionar, assim, substituindo o sistema de seleção pela configuração interna. Numa outra concretização, uma mensagem de segurança separada ou uma mensagem de gerenciamento (EMM) pode ser usada para dar instrução de ativar / desativar ou para dar a instrução que indica qual das duas palavras de controle recebidas numa mensagem de segurança anterior ou numa mensagem de segurança deve ser usada futuro. Em ainda outra concretização da presente invenção, as instruções podem vir de uma forma indireta. Por exemplo, a mensagem de segurança (ECM) , ou uma mensagem de gerenciamento (EMM) pode ainda compreender informação de tempo, tais como hora do dia, por exemplo. A instrução de qual a palavra de controle a ser utilizar pode ser o resultado de alguns cálculos intermediários que utilizam a informação do tempo na mensagem de segurança (ECM) ou na mensagem de gerenciamento (EMM), ou um seu derivado. Além disso, qualquer destas mensagens acima descritas poderíam ser utilizadas para fornecer instruções para indicar a um módulo de segurança que ele deve usar alguma outra configuração interna, tal como um valor de crédito, por exemplo, como critérios de seleção. É também possível para instruir o módulo de segurança para executar manipulações matemáticas em qualquer uma das configurações internas para derivar de um modo mais indireto do parâmetro de seleção.
Numa concretização particular da presente invenção, um contador de varredura inicializado (CNTR) é utilizado para apontar para um bit particular no endereço único dos módulos de segurança. Quando inicializado, os pontos de varredura do contador para o primeiro bit do endereço único e do estado do bit que é utilizado para selecionar a partir de um primeiro par de palavras de controle recebidas. Quando a seleção foi feita, o contador de varredura incrementa e o próximo bit do endereço único é usado para selecionar um a partir do próximo par de palavras de controle recebido. Este processo é continuado até que todos os bits do endereço único sejam utilizados, após o que o contador de varredura é reinicializado. As palavras de controle a partir das mensagens de segurança podem ser tratadas à medida que eles chegam, ou podem ser armazenadas numa tabela dc palavra de controle (CWT) e processadas a pedido ou de acordo com um regime com base no tempo.
De acordo com outra concretização da presente invenção, em vez do processamento de comando orientado descrito acima, um método mais automatizado pode ser utilizado. Nesta concretização, a mensagem de segurança (ECM) ou a mensagem de gerenciamento (EMM) compreende ainda informações relacionadas com o tempo - a hora do dia, por exemplo. Esta informação pode ser usada para indicar ainda em que momento da seleção da palavra de controle deve ser feita. Além disso, uma função hash executada na informação relacionada com o tempo produz um valor que pode ser utilizado para apontar para um bit particular do endereço ímpar para utili zar na seleção de um a partir do par de palavras de controle. Por exemplo, para um endereço de 32 bits único, um modulo 32 do resultado do hash das informações relacionadas com o tempo apontariam para um dos 32 bits do endereço único. A Fig. 2 mostra um diagrama esquemático de uma outra concretização de um desembaralhador (DEC), em que uma concretização da presente invenção pode ser implantada. Nesta concretização, uma camada adicional de criptografia é adicionada. O objetivo aqui é oferecer outras possibilidades de aumentar a complexidade de um algoritmo de criptografia proprietária usada na implementação da invenção, ofuscando, assim, ainda mais a palavra de controle final se um usuário mal-intencionado tiver acesso à tabela de palavra de controle (CWT). Nesta concretização, uma segunda função de criptografia (F) é primeiro aplicada à palavra de controle selecionada (CW1, CW2) , utilizando uma chave de encriptação intermediária (Kl). Vale a pena notar que a chave intermediária (Kl) usada na segundo função criptográfica (F) pode ser ligada no interior do desembaralhador (DESC), sendo, de preferência, o um desembaralhador proprietário. Esta segundo função criptográfica (F) produz uma palavra de controle intermediária (CIO), que é, em seguida, dividida numa primeira parte (CWI1) e uma segunda parte (CWI2). A primeira parte (CWI1) é, então, submetida à primeira função criptográfica (H) para dar uma palavra de controle parcial (CWP). A palavra de controle parcial é, então, concatenada (CONC) ou, de algum modo, combinada com a segunda parte (CWI2) para dar a palavra de controle final (CW). Deve ser notado que, durante a divisão da palavra de controle intermediária (CIO) , é dada atenção ao fato de que uma primeira parte (CWI1) obtida a partir de qualquer uma das duas palavras de controlo (CWl, CW2) deve produzir a mesma palavra de controle parcial (CWP) quando submetida à primeiro função criptográfica (H). De igual modo, a palavra de controle final (CW), resultante da combinação de palavra de controle parcial (CWP) e da segunda parte (CWI2) será a mesma independentemente de qual das duas palavras de controle (CWl, CW2) foram selecionadas.
De acordo com uma concretização da invenção, a segunda função de criptografia (F) é, de preferência, uma função de criptografia simétrica tal como é geralmente conhecida no domínio criptográfico, como, por exemplo, o algoritmo de codificação de bloco padrão de encriptação de dados (DES), ou o padrão de criptografação avançado (Advanced Encryption Standard (AES)), por exemplo.