專利名稱：通過便攜式遙控裝置交換密鑰的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及消費電子領(lǐng)域，尤其是涉及到用于保留版權(quán)的材料的拷貝和顯示保護(hù)的加密技術(shù)。
數(shù)字記錄具有一個獨一無二的特性所記錄材料的拷貝和原始材料有著一樣的質(zhì)量。所以，對于數(shù)字記錄的保留版權(quán)的材料的保護(hù)而言，實施拷貝保護(hù)特別地至關(guān)重要?；陔娮友b置之間的安全鏈接，開發(fā)或提出了許多保護(hù)方案。這些方案一般是依賴于電子裝置的制造商遵守通過的標(biāo)準(zhǔn)，使得不可經(jīng)濟(jì)地實施大量產(chǎn)品的材料保護(hù)。比如，置頂盒可以以只能為預(yù)定的接收裝置才能解密的加密格式把接收到的廣播傳送到接收裝置，諸如VCR、電視機(jī)。用同樣的方式，回放裝置，諸如VCR或DVD，以只能為預(yù)定的接收裝置才能解密的加密格式傳送材料。
為了實現(xiàn)這種一對一的加密方案，提出的標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)常需要通過人工密鑰交換建立加密鏈接。其中一種通用的密鑰交換系統(tǒng)是“DiffieHellman”密鑰交換算法。

圖1示出一個密鑰交換的示例的流程圖，以及后來的內(nèi)容材料的加密使用Diffie Hellman方案。在110，第一裝置，裝置A將一個大的質(zhì)數(shù)n和底數(shù)g模n，作為信息111傳送到第二裝置即裝置B，裝置B在115接收n和g。每個裝置，在120和125，分別生成大隨機(jī)數(shù)x和y。在130，裝置A計算X等于gx模n。在135，裝置B計算數(shù)Y等于gy模n。裝置A把X傳送到裝置B，裝置B把Y傳送到裝置A，分別通過信息131，136。注意從已知的g和X來確定x，以及從已知的g和Y來確定y，通過計算是不可行的，因此竊聽g、n、X和Y的竊聽者也不可能卻x或y。在140，裝置A計算密鑰K等于Yx模n，在145，裝置B計算密鑰K’等于Xy模n。注意到K和K’都等于gxy模n，因此裝置B知道裝置A的密鑰，反置亦然，而竊聽到g、n、X和Y也比可能知道密鑰，因為竊聽者不知道x或y。這種從生成相應(yīng)密鑰的已知數(shù)的信息的交換被稱作密鑰交換。
實施密鑰交換后，裝置A加密內(nèi)容材料M150并把加密的材料Ek(M)傳送到裝置B，通過傳送路徑161。由于裝置B的密鑰K’等同于用來加密材料M150的密鑰K，所以在165，裝置B使用密鑰K’解密接收到的加密的材料Ek(M)，創(chuàng)建內(nèi)容材料M150的解密的拷貝150’。傳送路徑161的竊聽者，不知道密鑰K，不能解密加密的材料Ek(M)，因而不能創(chuàng)建內(nèi)容材料M150的拷貝。
注意到上述的密鑰交換，以及實際上所有已知的安全密鑰交換，要求裝置之間信息的雙向傳輸。但是，很多消費電子裝置，配置為非雙向內(nèi)容材料傳輸。比如，如圖2所示，常規(guī)的置頂盒210或DVD播放器230包括寬帶發(fā)送器，用于將內(nèi)容材料211、212、231、232發(fā)送到VCR260或顯示裝置250，但僅僅包括從VCR或顯示裝置接收通信的接收器。在VCR260這種具有雙向通信能力251、261的裝置中，密鑰交換可以通過把如圖1所示的密鑰交換信息111、131、136傳輸?shù)接糜趥魉蛢?nèi)容材料的同一路徑251、261上。但是，應(yīng)該注意到采用這種傳輸方案進(jìn)行密鑰交換要求接收裝置250包含與內(nèi)容材料的傳輸261兼容的接收設(shè)備。所以，常規(guī)的DVD播放器230傳送232寬帶內(nèi)容材料到VCR260也要求包含寬帶接收器，以便從VCR接收寬帶內(nèi)容兼容傳送262，實現(xiàn)密鑰交換，即使DVD播放器沒有其它實際用于該寬帶通信路徑262。還應(yīng)該注意在VCR需要轉(zhuǎn)換裝置以重定向?qū)拵л敵?，從常?guī)連接261到顯示裝置250，通過該新請求的通信路徑262定向到DVD播放器。可以選擇地，其它發(fā)送器、接收器盒通信連接器可以添加到各個用戶組件210、220、250、260，等，以實現(xiàn)密鑰交換。每個這些選項需要附加的材料和制造費用，來添加要求的通信和連接設(shè)備。
本發(fā)明的一個目的是提供一種系統(tǒng)和方法，利用大多數(shù)消費電子組件通用的通信裝置和路徑，在消費電子組件之間實現(xiàn)加密密鑰交換。本發(fā)明還有一個目的是提供一種價廉的系統(tǒng)來實現(xiàn)消費電子組件之間的加密密鑰交換。本發(fā)明還有一個目的是提供一種基本上不依賴與組件的物理位置在消費電子組件之間實現(xiàn)加密密鑰交換的系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的這些目的和其它目的是利用通常是用于遙控電子組件的通信裝置實現(xiàn)密鑰交換。由于為設(shè)備的遙控提供了更復(fù)雜的功能，大多數(shù)現(xiàn)有的電子裝置配置了雙向紅外收發(fā)器，從遙控裝置接收命令并向遙控裝置提供反饋。根據(jù)本發(fā)明，雙向遙控裝置被配置為能夠傳送在用戶裝置之間實現(xiàn)加密密鑰交換所需要的參數(shù)。本發(fā)明所提出的基本原理也可以用于在消費電子裝置之間傳送其它參數(shù)和信息。在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方案中，遙控裝置包括在用戶裝置之間實現(xiàn)參數(shù)傳輸?shù)目刂蒲b置。
下面將以示例的方式參考附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。
圖1示出現(xiàn)有的加密密鑰交換技術(shù)的一個示例的流程圖。
圖2示出現(xiàn)有技術(shù)的消費電子裝置系統(tǒng)的方框圖。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的具有雙向遙控能力的消費電子裝置的系統(tǒng)的一個示例的方框圖。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的一對消費電子裝置和遙控裝置的一個示例的方框圖。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的通過遙控裝置進(jìn)行密鑰交換的一個示例的流程圖。
所有的圖中，相同的標(biāo)號表示相似的或一致的特點或功能。
家庭自動化和一體化視聽系統(tǒng)的使用越來越方便，傳統(tǒng)的遙控器功能得以拓展，包括從被控裝置的反饋。待決的美國專利“根據(jù)類型遙控節(jié)目選擇”，美國序列號09/282，319，Karen Travato，DanPelletier，Paul Rankin，和Jacquelyn Martion，1999年03月31日提交，專利代理人檔案號PHA23，644，提出了一種遙控裝置，從電視、DVD或者置頂盒接收節(jié)目信息顯示在遙控裝置上，方便用戶在可以得到的節(jié)目中選擇，或者呈現(xiàn)關(guān)于當(dāng)前正在觀看的節(jié)目的信息，在此一并引用參考。大多數(shù)現(xiàn)有的消費電子裝置包含雙向通信裝置，一般是紅外收發(fā)器，用于和遙控裝置通信。常規(guī)的“通用的”遙控裝置包括這種雙向收發(fā)器，能夠配置為可以從單獨的設(shè)備的遙控裝置接收紅外編碼，“獲悉”如何控制各設(shè)備。
圖3示出可以由遙控裝置390控制的消費電子裝置的集合。各電子裝置，置頂盒310、DVD播放器330、顯示裝置350和VCR360，包括常規(guī)的遙控收發(fā)器320，用于從遙控裝置390內(nèi)的相應(yīng)的常規(guī)遙控收發(fā)器320接收命令和提供反饋。根據(jù)本發(fā)明，在各裝置內(nèi)的遙控收發(fā)器320也可以通過相互傳輸參數(shù)實現(xiàn)加密密鑰交換。應(yīng)該注意，盡管本文中本發(fā)明提出來是為了傳輸密鑰交換參數(shù)的的，任何其它參數(shù)和信息項也可以通過根據(jù)本發(fā)明的遙控收發(fā)器320在裝置之間通信。
參數(shù)在消費電子裝置310、330、350和360之間的傳送可以通過各對裝置之間的直接通信來完成，但是在優(yōu)選的實施方案中，遙控裝置390實現(xiàn)中繼或保存并轉(zhuǎn)發(fā)功能，實現(xiàn)參數(shù)的交換。一般地，遙控收發(fā)器320使用視線通信方法如紅外傳送。經(jīng)常是，消費電子裝置相互靠得比較近，各遙控收發(fā)器320定向同一方向，朝著用戶遙控裝置390的期望的方向。這樣，鄰近的裝置就不會在其它遙控接收器320的視線范圍內(nèi)。因為各個鄰近的裝置，想要在遙控裝置390的視線范圍內(nèi)，所以遙控裝置很適合作為鄰近裝置之間的中繼。還有，當(dāng)用戶裝置彼此不鄰近時，往往被放在物理上單獨的區(qū)域。比如，一個家里通過配置允許臥室的電視能夠接收客廳內(nèi)的VCR的內(nèi)容材料。通過把遙控裝置390配置為存儲并專訪中繼系統(tǒng)，遙控裝置390可以配置成從一個房間內(nèi)的裝置接收參數(shù)，然后，當(dāng)它開始鄰近其它裝置時，再把參數(shù)傳送到其它裝置。然后，裝置從其它裝置接收參數(shù)，當(dāng)它接近原來的裝置時，把接收到的參數(shù)送回原來的裝置。待決的美國專利“具有依賴位置的接口的遙控裝置”，美國序列號09/210，416，Joost Kemink和Yevgeniy Shteyn于1998年11月12日提交，專利代理人檔案號PHA23，522，提出了一種遙控裝置，其操作依賴于裝置的物理位置，在此一并引用。注意，密鑰交換的參數(shù)交換在裝置之間只發(fā)生一次；所以，加密的內(nèi)容材料在各房間的裝置之間的通信時通過上文中提到過的常規(guī)的寬帶通道，如使用房間之間的同軸電纜。
圖4為一個示例的方框圖示出按照本發(fā)明的一對消費電子裝置400、500和遙控裝置390。每個裝置400、500和390包括遙控收發(fā)器320，320被圖示為發(fā)送器320A和接收器320B。裝置400、500可以是需要傳送參數(shù)的任何一對用戶裝置，比如圖3所示的裝置310、330、350、360。正如上面提到過的，通過用戶裝置400和500的參數(shù)交換，按照本發(fā)明，可以通過直接通信路徑401、501來完成，但這樣的路徑往往不能實際地建立起。在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方案中，遙控裝置390通過存儲并轉(zhuǎn)發(fā)中繼技術(shù)，方便地進(jìn)行參數(shù)傳輸。裝置400、500和390實現(xiàn)參數(shù)傳輸?shù)夭僮?，將引用圖5所示的示例的流程圖更好地解釋。在前文的描述中，從各裝置400、500和390的發(fā)送是通過在各裝置400、500和390內(nèi)的發(fā)送器390A，在各裝置400、500和390的接收是通過在裝置400、500和390內(nèi)的接收器390B。裝置400、500和390的各自的控制器430。530和393，分別地實現(xiàn)圖5所示的流程圖。
在圖5的910，遙控裝置390的控制器393分別向裝置400和500發(fā)送通知信息，在裝置400、500和390之間建立起通信網(wǎng)絡(luò)。不同裝置之間地通信方法是本領(lǐng)域內(nèi)常見和傳統(tǒng)的，通?？衫玫摹巴ㄓ玫摹边b控器所使用的方法。在優(yōu)選的實施方案中，在910的網(wǎng)絡(luò)的建立可以通過鍵盤398的輸入開始，或通過接收裝置，比如裝置A的請求(未示出)，裝置A發(fā)信號表示有內(nèi)容材料要傳送給裝置B，并請求遙控裝置390促成要求的參數(shù)傳輸，實現(xiàn)裝置A和裝置B之間的密鑰交換。
一收到通知信息911、913，裝置400和500的控制器430和520分別在912和914準(zhǔn)備密鑰交換。圖5所示的示例的是根據(jù)Diffie-Hellman密鑰交換技術(shù)的密鑰交換。本發(fā)明的基本原理的應(yīng)用于其它密鑰交換技術(shù)，或者用于其它參數(shù)交換，根據(jù)本發(fā)明提出的原理，在本領(lǐng)域的一個普通技術(shù)人員看來都是顯然的。各裝置400、500通過各自的密鑰參數(shù)發(fā)生器(如圖4中的440、450)生成大隨機(jī)數(shù)x，y。產(chǎn)生或選擇隨機(jī)數(shù)或偽隨機(jī)數(shù)的技術(shù)是通用技術(shù)。為了實現(xiàn)Diffie-Hellman密鑰交換，在930，遙控裝置390把大質(zhì)數(shù)n，數(shù)g(它是基礎(chǔ)模n(a number g that is primitive mod n))分別通過信息931、933發(fā)送到各裝置400、500。在932，934，各裝置分別根據(jù)“秘密的”隨機(jī)數(shù)x、y計算要發(fā)送的參數(shù)X、Y。在示例的Diffie-Hellman密鑰交換中，X等于gx模n，Y等于gy模n。
根據(jù)一致的慣例或者協(xié)議，其中一個裝置首先發(fā)送其參數(shù)。在優(yōu)選的實施方案中，具有要發(fā)送的內(nèi)容材料的裝置，即圖示的示例中的裝置A400，在942，把它的參數(shù)X941傳送到遙控裝置390。正如對本領(lǐng)域的一個普通技術(shù)人員看來顯然的那樣，任何一種協(xié)議都可以用來實現(xiàn)這樣的傳送。比如，遙控裝置390可以發(fā)送一個提示給每個裝置，無論它是否準(zhǔn)備好接收參數(shù)沒有，或者裝置400、500可以重復(fù)地發(fā)送參數(shù)，直到遙控裝置390發(fā)送一個確認(rèn)收到參數(shù)的信息，等等。因為內(nèi)容材料的加密和后來的解密都依賴于參數(shù)X、Y的準(zhǔn)確傳送，在本發(fā)明地優(yōu)選實施方案中，使用了通用的檢錯和糾錯技術(shù)。在940，參數(shù)X941從裝置A400接收到，隨后在950，傳送到裝置B500。裝置B在954接收到參數(shù)X941；在964，把它的參數(shù)Y963傳送給遙控裝置390。在960，遙控裝置390接收參數(shù)Y963，并且，在裝置A400的位置上，把參數(shù)Y963傳送給裝置A400。隨后，分別在982、984各裝置400、500通過使用接收到的參數(shù)X、Y的“秘密的”隨機(jī)數(shù)x、y的乘方計算密鑰，等于gxy。
如果裝置的物理位置是分開的，遙控裝置390發(fā)送提示信號911，以及參數(shù)g、n給裝置A400，并在940接收參數(shù)X941，然后傳送到裝置B500的位置。在裝置B500的位置上，遙控裝置390發(fā)送提示信號913、參數(shù)g、n933，以及在950發(fā)送參數(shù)X941。
返回圖4，已經(jīng)交換了參數(shù)X、Y，密鑰參數(shù)發(fā)生器440、540將判定過的密鑰K、K’分別提供給它們相應(yīng)的加密裝置420和解密裝置520，密鑰K、K’都等于gxy模n。每個裝置400、500，如圖示，分別包括應(yīng)用功能模塊410、510。模塊410、510為各裝置提供便捷的功能，如通過置頂盒接收內(nèi)容材料、VCR的記錄和回放功能、電視的顯示和調(diào)整功能，等等。應(yīng)該注意到，在常規(guī)的使用中，應(yīng)用功能410、510是通過遙控器390可以控制的，以及應(yīng)用功能410、510或者控制器430、530的反饋，通過每個裝置400、500的發(fā)送器320A和接收器320B，提供給遙控裝置390。反饋信息是可以在遙控裝置390的顯示器390上可以顯示的，并可以包括上述參數(shù)交換或相關(guān)任務(wù)可以適用的信息和提示。
當(dāng)裝置A400具有內(nèi)容材料M411要安全傳送到裝置B500時，材料M411被加密器420加密，提供加密后的材料Ek(M)421。隨后，加密后的材料Ek(M)421通過寬帶通信通道405傳送到裝置B500。解密器520解密收到的加密材料Ek(M)’421’，生成內(nèi)容材料M’421’的拷貝，該拷貝可以被應(yīng)用功能處理，如再次顯示對應(yīng)原始材料M411的內(nèi)容材料M’411’。
上文僅僅說明了本發(fā)明的基本原理。因此，應(yīng)當(dāng)可以理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠設(shè)計不同的方案，盡管在此沒有明確說明或圖示，包括本發(fā)明的基本原理因而在不背離本發(fā)明的實質(zhì)并包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。比如，如圖5所示的控制流程可以自動地實現(xiàn)，或者通過圖4所示地遙控裝置390的鍵盤398的一系列傳送操作來實現(xiàn)。提出的特殊的配置和一系列圖示，都是為了說明。圖示的功能可以，比如在可選擇的裝置內(nèi)實現(xiàn)。比如參數(shù)g和n可以由400、500中的一個裝置提供，而不是由遙控裝置390提供。在其它系統(tǒng)中，通用技術(shù)，一個或多個參數(shù)可以包含在裝置400、500中，不再需要隨機(jī)數(shù)發(fā)生器。如果參數(shù)X和Y包含在裝置內(nèi)，也可以提供這些參數(shù)的憑證驗證授權(quán)。同樣地，裝置400、500之一可以配置來控制參數(shù)交換，遙控裝置可以配置為相對地“非智能”中繼裝置。比如，發(fā)送器320A發(fā)出地信息可以包括具有目的的地址的常規(guī)的通信數(shù)據(jù)包，遙控裝置390配置成僅僅能夠接收該數(shù)據(jù)包并再把數(shù)據(jù)包傳送到相應(yīng)地址的裝置。在本公開發(fā)明看來，這些和其它系統(tǒng)配置及優(yōu)化特點，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說都是顯而易見的，并包括在下面的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種遙控裝置(390)，配置為實現(xiàn)控制多個電子裝置(310、330、350、360)，包括輸入裝置(398)，用來接受用戶輸入并由此提供控制信號，控制多個電子裝置中的第一裝置(400)，和接收器(320B)，用來接收多個電子裝置中的第二裝置(500)的參數(shù)(Y)，和，發(fā)送器(320A)，用于從第二裝置(500)把參數(shù)(Y)發(fā)送到第一裝置(400)，和，把控制信號傳送到第一裝置(400)，實現(xiàn)第一裝置(400)的設(shè)備功能的控制。
2.如權(quán)利要求1的遙控裝置(390)，其中接收器(320B)還可以用于接收第一裝置(400)其它的參數(shù)(X)，和發(fā)送器(320A)還可以用于把其它的第一裝置(400)的參數(shù)(X)傳送到第二裝置(500)。
3.如權(quán)利要求2的遙控裝置(390)，還包括控制器(393)，實現(xiàn)參數(shù)(Y)和其它參數(shù)(X)的傳輸。
4.如權(quán)利要求3的遙控裝置(390)，其中控制器(393)，實現(xiàn)參數(shù)(Y)和其它參數(shù)(X)的傳輸，以確認(rèn)密鑰交換。
5.如權(quán)利要求4的遙控裝置(390)，其中密鑰交換符合Diffie-Hellman密鑰交換。
6.一種電子裝置，包括收發(fā)器(320)，用來接收遙控裝置(390)的控制指令，應(yīng)用裝置，根據(jù)控制指令實施輸入信號的處理，參數(shù)發(fā)生器(540)，生成傳送到其它裝置(400)的參數(shù)(Y)，其中收發(fā)器(320)還用于發(fā)送參數(shù)(Y)，從而實現(xiàn)把參數(shù)(Y)傳送到其它裝置(400)。
7.如權(quán)利要求6的電子裝置(400)，其中收發(fā)器(320)也可以配置為接收其它裝置(400)傳送來的其它參數(shù)(X)。
8.如權(quán)利要求7的電子裝置(500)，其中參數(shù)發(fā)生器(540)也生成基于其它裝置(400)傳送來的其它參數(shù)(X)的加密的密鑰(K′)。
9.如權(quán)利要求8的電子裝置(500)，其中的參數(shù)發(fā)生器(540)根據(jù)Diffie Hellman密鑰交換技術(shù)，生成參數(shù)(Y)和加密的密鑰(K′)。
10.如權(quán)利要求6的電子裝置(500)，其中功能設(shè)備(510)至少包括下列之一置頂盒、調(diào)諧裝置、顯示裝置、記錄裝置和回放裝置。
11.一種在第一裝置(400)和第二裝置(500)之間實現(xiàn)參數(shù)交換的方法，第一裝置(400)和第二裝置(500)各有一個收發(fā)器(320)，與遙控裝置(390)通信以便通過遙控裝置(390)控制第一裝置(400)和第二裝置(500)，該方法包括通過第一裝置(400)的收發(fā)器(320)的發(fā)送器(320A)，從第一裝置(400)發(fā)送(942)第一參數(shù)(X)，和通過第二裝置(500)的收發(fā)器(320)的接收器(320B)，在第二裝置(500)接收(954)第一參數(shù)(X)。
12.如權(quán)利要求11的方法，還包括在遙控裝置(390)接收(940)第一參數(shù)(X)，和從遙控裝置(390)把第一參數(shù)(X)發(fā)送(940)到第二裝置(500)。
13.如權(quán)利要求11的方法，還包括通過第二裝置(500)的收發(fā)器(320)的發(fā)送器(320A)，從第二裝置(500)發(fā)送(964)第二參數(shù)(Y)，和通過第一裝置(400)的收發(fā)器(320)的接收器(320B)，在第一裝置(400)接收(972)第二參數(shù)(Y)。
14.如權(quán)利要求13的方法，還包括在遙控裝置(390)接收(960)第二參數(shù)(Y)，和從遙控裝置(390)把第二參數(shù)(Y)發(fā)送(960)到第一裝置(400)。
15.如權(quán)利要求13的方法，還包括根據(jù)第二參數(shù)(Y)在第一裝置(400)生成(982)第一加密密鑰(K)，和根據(jù)第一參數(shù)(X)在第二裝置(500)生成(984)第二加密密鑰(K′)。其中的第二加密密鑰(K′)適合用于用第一加密密鑰(K)加密的材料的解密。
16.如權(quán)利要求15的方法，其中第一加密密鑰(K)和第二加密密鑰(K′)實際上是相等的。
17.如權(quán)利要求15的方法，其中的第一和第二加密密鑰(K、K′)的生成是根據(jù)Diffie Hellman密鑰交換技術(shù)。
全文摘要
利用通常用于遙控電子組件的通信裝置來進(jìn)行參數(shù)交換,能夠方便地實現(xiàn)加密的密鑰交換。雙向遙控收發(fā)器,一般是紅外收發(fā)器,通常用于從遙控裝置傳送指令和把反饋傳回遙控裝置,通過配置可以在能夠由遙控裝置控制的一對用戶裝置之間傳輸參數(shù)。在本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案中,遙控裝置包括在用戶裝置之間實現(xiàn)參數(shù)傳輸?shù)目刂蒲b置。
文檔編號H04N5/44GK1327680SQ00802206
公開日2001年12月19日 申請日期2000年8月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月9日
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