專利名稱：條件接收系統(tǒng)中基于產(chǎn)品和用戶分別分組的密鑰分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種基于雙重分組的密鑰分配方法，用于數(shù)字電視版權(quán)管理中的條件接收系統(tǒng)，便于在系統(tǒng)前端的服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)密鑰的計(jì)算和生產(chǎn)；該結(jié)構(gòu)能夠有效的控制密鑰的計(jì)算量和對(duì)傳輸帶寬的占用，而且可以通過(guò)對(duì)分組大小的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)帶寬占用和計(jì)算復(fù)雜度之間的均衡調(diào)節(jié)，從而提高系統(tǒng)靈活性。
背景技術(shù)：
數(shù)字版權(quán)管理是數(shù)字電視系統(tǒng)中的重要一環(huán)，目前主要是通過(guò)條件接收系統(tǒng)來(lái)對(duì)收視用戶進(jìn)行有效的授權(quán)和管理。其中，條件接收系統(tǒng)的加密算法和加密結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。一個(gè)算法的安全性高低程度，可以從兩個(gè)方面來(lái)評(píng)價(jià)①破解難度很顯然，一個(gè)加密算法的破解難度越大，其安全性越高。當(dāng)然，也可能會(huì)因此而使得算法本身在加解密時(shí)的計(jì)算復(fù)雜度和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間增加。
②變化頻度即密鑰的變換頻率。假設(shè)在相同的攻擊能力和計(jì)算速度前提下，破解兩個(gè)不同的加密算法A、B所需要花費(fèi)的最大可能時(shí)間分別是ta＝1年、tb＝1月；顯然，算法A的破解難度遠(yuǎn)大于算法B，但是如果算法A、B的密鑰變化周期分別是τa＝1年、τb＝1天，(ta/τa＝1、tb/τb＝30)，即對(duì)破解難度低的算法采取相對(duì)更快的密鑰變化頻率時(shí)，則很難說(shuō)二者到底哪個(gè)安全度更高。
因此，條件接收系統(tǒng)一般由多級(jí)加密結(jié)構(gòu)組成，不同的加密算法之間，破解難度由低至高遞增，而密鑰變化頻率則由高至低遞減，從而實(shí)現(xiàn)安全性和靈活性的協(xié)調(diào)與搭配。
典型的條件接收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述如下a)通過(guò)控制字(Control Word，CW)對(duì)明文傳輸流(TS，Transport Stream)進(jìn)行加擾，得到密文傳輸流并發(fā)送給終端用戶；該算法一般比較簡(jiǎn)單、快速，而CW變化周期則比較短，如5～30秒；b)通過(guò)密鑰K1對(duì)控制字CW進(jìn)行加密，得到授權(quán)控制ECM(Entitle Control Message)信息并發(fā)送給終端用戶；該算法的難度居中，K1的變化周期居中，如1天或1周；c)通過(guò)密鑰K2對(duì)密鑰K1進(jìn)行加密，得到授權(quán)管理EMM(Entitle Manage Message)信息并發(fā)送給終端用戶；該算法難度相對(duì)較高，K2的變化周期則較長(zhǎng)，如1年；而在用戶端，解密順序則正好相反先根據(jù)EMM解密出K2，再根據(jù)K2解密出K1，然后再根據(jù)K1解密出CW，最后則通過(guò)CW將密文傳輸流進(jìn)行解擾，得到可以收看的明文傳輸流。
對(duì)于加密算法，主要分為對(duì)稱加密和非對(duì)稱加密兩類。對(duì)稱加密算法是指加密和解密使用的是同一個(gè)密鑰，密鑰本身的傳輸安全和保密性就非常重要； 而非對(duì)稱加密算法則不同，加密時(shí)使用的是一個(gè)可以對(duì)外公開(kāi)的密鑰--公鑰，而解密時(shí)則必須使用另外一個(gè)密鑰--私鑰，不需要直接傳輸密鑰，這樣就避免了密鑰在傳輸時(shí)被破解的可能。
比較典型的一種非對(duì)稱算法是RSA算法(以三位算法發(fā)明人的姓名首字母命名)，對(duì)RSA算法的原理描述如下a)隨意選擇兩個(gè)大的質(zhì)數(shù)p和q，p≠q，計(jì)算N＝pq，并公開(kāi)N。
b)選擇一個(gè)自然數(shù)e∈[2，N-1]，且e與Φ(N)互素。這里，Φ(N)為歐拉函數(shù)，Φ(N)＝(p-1)(q-1)。
c)利用同余公式計(jì)算d的值d×e≡1modΦ(N)；例如，8和3在模5的情況下同余，即8≡3mod5；同理，9≡1mod4；d)將p和q的記錄銷毀；(e，N)作為公鑰，d作為私鑰。
假設(shè)甲想給乙送一個(gè)消息m，他可以先按照與乙約定好的規(guī)則將m轉(zhuǎn)換為一個(gè)小于N的整數(shù)n，然后根據(jù)乙發(fā)布的公鑰(e，N)，用如下公式將n加密為cc≡nemodN于是，甲可以很容易的計(jì)算得到c，并將c作為密文發(fā)送出去。
乙得到甲發(fā)來(lái)的密文c之后，就可以根據(jù)自己手里的私鑰d，按如下公式來(lái)解碼n≡cdmodN，同樣，乙可以很容易的計(jì)算得到n，并根據(jù)約定規(guī)則從n恢復(fù)出原始消息m。通信完畢！此外，可以利用中國(guó)剩余定理、根據(jù)多個(gè)授權(quán)用戶的公鑰來(lái)聯(lián)合對(duì)明文進(jìn)行加密，加密后的密文可以通過(guò)任意一個(gè)授權(quán)用戶的私鑰進(jìn)行解密而得到正確的明文，但是非授權(quán)用戶的私鑰則無(wú)法正確解密。
在實(shí)際的數(shù)字電視授權(quán)系統(tǒng)中，由于用戶數(shù)量龐大，加上密鑰的定期更新以及數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理等等特點(diǎn)，在保證系統(tǒng)安全的前提下，確保合理的數(shù)據(jù)計(jì)算量和傳輸帶寬消耗成為比較關(guān)鍵的考慮因素，也是比較突出的設(shè)計(jì)難點(diǎn)。目前，在已知的授權(quán)系統(tǒng)當(dāng)中，一般采用的是比較單一的分組方案、或者比較單一的加密算法，導(dǎo)致實(shí)際的數(shù)據(jù)計(jì)算量比較大，或者對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸帶寬的消耗比較大，從而不利于系統(tǒng)的靈活更新和動(dòng)態(tài)變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種基于雙重分組的密鑰分配方法，用以克服一般授權(quán)管理結(jié)構(gòu)中計(jì)算量過(guò)于龐大，或者對(duì)傳輸帶寬消耗過(guò)高等缺點(diǎn)。
本發(fā)明所采用的雙重分組結(jié)構(gòu)，主要包括以下兩個(gè)方面1、對(duì)節(jié)目進(jìn)行分組--每個(gè)分組對(duì)應(yīng)于一個(gè)產(chǎn)品。為不同的節(jié)目選擇不同的密鑰以及相互正交的節(jié)目向量，根據(jù)產(chǎn)品所包含的節(jié)目以及產(chǎn)品密鑰而計(jì)算出產(chǎn)品向量。節(jié)目分組可以實(shí)現(xiàn)對(duì)前端數(shù)據(jù)的分類和簡(jiǎn)化，有利于降低數(shù)據(jù)的計(jì)算量和傳輸量，同時(shí)也可以降低用戶端的硬件工作負(fù)擔(dān)。
2、對(duì)用戶進(jìn)行分組。系統(tǒng)為每一個(gè)用戶分配唯一的用戶地址(UID)，通過(guò)使用掩碼(mask)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶地址進(jìn)行分組，并且可以通過(guò)調(diào)節(jié)掩碼的值來(lái)改變分組的大小。通過(guò)從節(jié)目到用戶組的授權(quán)對(duì)應(yīng)關(guān)系，利用中國(guó)剩余定理，計(jì)算每一個(gè)節(jié)目在每一個(gè)用戶組內(nèi)的授權(quán)密鑰--節(jié)目組密鑰。
本發(fā)明的特征在于，該方法是在數(shù)字電視版權(quán)管理中的條件接收系統(tǒng)內(nèi)前端服務(wù)器上的下述方法實(shí)現(xiàn)的步驟(1)，節(jié)目分組把所有節(jié)目ch1、ch2、…、chm的集合記為P0，即P0＝{ch1、ch2、…、chm}；同時(shí)，將所有節(jié)目進(jìn)行分組，每一個(gè)節(jié)目分組稱為一個(gè)產(chǎn)品，允許同一個(gè)節(jié)目同時(shí)歸屬于不同的產(chǎn)品，把不同的產(chǎn)品記為Pj，j＞0，Pj是的P0的子集；步驟(2)，用戶分組把所有用戶u1、u2、…、un的集合記為G0，即G0＝{u1、u2、…、un}；同時(shí)，將所有用戶進(jìn)行分組，把不同的用戶分組分別記為Gk，k＞0，Gk是G0的子集；在條件接收系統(tǒng)已定義的用戶地址范圍內(nèi)，通過(guò)改變掩碼值來(lái)改變用戶分組的大小和范圍，以便于對(duì)設(shè)定范圍、設(shè)定數(shù)量、用戶進(jìn)行密鑰分發(fā)和管理。
步驟(3)，條件接收系統(tǒng)利用設(shè)定的控制字CW加擾明文傳輸流TS；步驟(4)，條件接收系統(tǒng)按以下步驟選擇節(jié)目向量Vi和節(jié)目密鑰αi，用于加密控制字CW，形成授權(quán)控制ECM數(shù)據(jù)，向終端用戶發(fā)送；步驟(4.1)，在m維向量空間a1、a2、…、am內(nèi)，m≥節(jié)目數(shù)量，系統(tǒng)為每個(gè)節(jié)目chi選擇一個(gè)向量vi，并使得不同的vi之間相互正交，例如(1，0，0，…，0)、(0，1，0，…，0)、(0，0，1，…，0)、…、(0，0，0，…，1)；同時(shí)，系統(tǒng)還為每個(gè)節(jié)目chi任意選擇一個(gè)相應(yīng)的數(shù)字αi，αi即為節(jié)目密鑰，并由此形成一個(gè)節(jié)目向量chi＝αi·vi；
步驟(4.2)，該系統(tǒng)公開(kāi)vi，并用αi對(duì)節(jié)目chi的加擾控制字CWi進(jìn)行加密，得到授權(quán)控制ECM數(shù)據(jù)并發(fā)送到終端用戶；步驟(5)，按以下步驟，根據(jù)產(chǎn)品Pj的密鑰βj以及產(chǎn)品所包含的節(jié)目，計(jì)算產(chǎn)品向量Pj；步驟(5.1)，該系統(tǒng)為一個(gè)包含有多個(gè)節(jié)目的產(chǎn)品Pj任意選擇一個(gè)密鑰βj，該系統(tǒng)通過(guò)密鑰βj對(duì)該產(chǎn)品Pj內(nèi)的每個(gè)節(jié)目的密鑰αi按下式進(jìn)行變化αi’＝F(αi，βj)，其中，αi’為節(jié)目chi變換后的密鑰，F(xiàn)(αi，βj)是一種設(shè)定的加密算法；步驟(5.2)，該系統(tǒng)按下式得到產(chǎn)品Pj的向量Pj=Σchi∈Pjαi′·vi=Σchi∈PjF(αi,βj)·vi;]]>步驟(5.3)，該系統(tǒng)把向量Pj的值發(fā)送到終端用戶，同時(shí)把所選βj的值加密之后得到產(chǎn)品組密鑰，以授權(quán)管理EMM數(shù)據(jù)的形式發(fā)送到用戶端；步驟(6)，該系統(tǒng)按以下步驟生成產(chǎn)品組密鑰步驟(6.1)，該系統(tǒng)按RSA算法得到每個(gè)用戶um的公鑰em、Nm，以及私鑰dm，并且使得Nm在不同用戶之間互素；步驟(6.2)，該系統(tǒng)按下式對(duì)n進(jìn)行加密，得到密文cc≡nemodN，記為c＝En(e，N)，其中，n是一個(gè)事先按照該系統(tǒng)與各用戶約定好的規(guī)則把明文傳輸流轉(zhuǎn)換成一個(gè)小于N的整數(shù)，“≡”符號(hào)表示“同余”，上式表示c與ne在模N的情況下同余，即在被N除時(shí)余數(shù)相同；步驟(6.3)，該系統(tǒng)利用某個(gè)用戶組Gk內(nèi)的多個(gè)用戶uk1、uk2、…、ukm的公鑰按下式建立同余組PGKjk=Eβj(Ek1,Nk1)modNk1PGKjk=Eβj(Ek2,Nk2)modNk2...PGKjk=Eβj(Ekm,Nkm)modNkm]]>其中，PGKjk為產(chǎn)品Pj對(duì)用戶組Gk的產(chǎn)品組密鑰；步驟(6.4)，該系統(tǒng)利用中國(guó)剩余定理，從步驟(6.3)的同余組中得出產(chǎn)品Pj對(duì)用戶組Gk的產(chǎn)品組密鑰PGKjkPKGjk=[Σs=1mλs·MkNks·Eβj(eks,Nks)]modMk]]>其中，Mk=∏s=1mNks,]]>λs要滿足以下條件λs·Eβj(eks,Nks)≡1modNks,]]>s＝1，2，…，k
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)對(duì)節(jié)目和用戶的雙重分組來(lái)降低系統(tǒng)計(jì)算量和對(duì)傳輸帶寬的消耗，從而便于提高系統(tǒng)靈活性和反應(yīng)速度；并且，還可以通過(guò)分組大小可變(由掩碼來(lái)控制)的特定，根據(jù)不同產(chǎn)品的特點(diǎn)(靈活性要求)來(lái)確定不同的分組大小，從而在計(jì)算量和傳輸帶寬之間進(jìn)行取舍和均衡，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的匹配效果。


圖1節(jié)目分組結(jié)構(gòu)；圖2用戶分組結(jié)構(gòu)；圖3用戶的加入與退出；圖4雙重分組的密鑰分配方法示意圖；圖5密鑰分發(fā)流程圖；具體實(shí)施方式
本發(fā)明的實(shí)施方式可以分為以下幾部分1、節(jié)目分組在實(shí)際的節(jié)目安排當(dāng)中，為了簡(jiǎn)化計(jì)算、方便管理，可以根據(jù)節(jié)目的各種不同性質(zhì)(比如少兒節(jié)目、成人節(jié)目、新聞節(jié)目、娛樂(lè)節(jié)目等等)，以套餐的形式將節(jié)目(Channel)進(jìn)行分組，每一個(gè)分組稱為一個(gè)產(chǎn)品(Product)。條件接收系統(tǒng)面向終端用戶的最小授權(quán)單元是產(chǎn)品而不是節(jié)目；同一個(gè)節(jié)目可以同時(shí)歸屬于不同的產(chǎn)品；不同的產(chǎn)品之間可以存在包含關(guān)系。
將所有節(jié)目ch1、ch2、......chm的集合記為P0，即P0＝{ch1，ch2，...chm}；同時(shí)，根據(jù)實(shí)際的節(jié)目分組，將不同的產(chǎn)品記為Pj(j＞0)，Pj是P0的子集；節(jié)目分組結(jié)構(gòu)如圖1所示。
2、密鑰和向量生成對(duì)節(jié)目進(jìn)行分組而形成產(chǎn)品時(shí)，也需要有相應(yīng)的產(chǎn)品密鑰和向量，這時(shí)利用正交向量來(lái)構(gòu)造一種新的算法。
在m維(m≥節(jié)目數(shù)量)向量空間(a1，a2，...am)內(nèi)，系統(tǒng)為每個(gè)節(jié)目chi選擇一個(gè)相互正交的向量vi以及一個(gè)相應(yīng)的數(shù)值αi，并以此定義一個(gè)節(jié)目向量chi＝αi·vi公開(kāi)vi，并取αi的值作為節(jié)目密鑰，用來(lái)對(duì)該節(jié)目的加擾控制字CWi(Control Word)進(jìn)行加密，進(jìn)而得到ECM數(shù)據(jù)并發(fā)送到終端。
假定某產(chǎn)品Pj中包含有多個(gè)節(jié)目chi，系統(tǒng)為產(chǎn)品Pj選擇一個(gè)密鑰βj，通過(guò)βj對(duì)每個(gè)節(jié)目的密鑰進(jìn)行變換，記為αi＝F(αi，βj)
其中，F(xiàn)(αi，βj)是一種加密算法，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇(如3DES、AES或IDEA等加密算法)，并將該算法的逆變換記為F-1(αi，βj)。
于是，可以定義該產(chǎn)品的向量如下Pj=Σchi∈Pjαi′·vi=Σchi∈PjF(αi,βj)·vi]]>將Pj的值發(fā)送到用戶端，同時(shí)將βj的值進(jìn)行加密得到產(chǎn)品組密鑰，并以EMM的形式發(fā)送到用戶端。
在用戶端，如果已經(jīng)從EMM中解密出產(chǎn)品密鑰βj，則節(jié)目密鑰αi可根據(jù)βj→αi→αi的順序解出，得到αi＝F-1(αi，βj)＝F-1(Pj·vi，βj)3、用戶尋址與分組該系統(tǒng)為每一個(gè)終端用戶分配一個(gè)用戶地址UID，并通過(guò)尋址以及掩碼控制來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)分組管理--類似于電腦的IP地址。這樣，該系統(tǒng)可以通過(guò)改變掩碼值來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)終端用戶的選擇性控制，從而提高密鑰管理的靈活性和傳輸效率。將所有用戶u1、u2......un的集合記為G0，將不同的用戶分組記為Gk(k＞0)，如圖2所示。
例如，系統(tǒng)定義用戶地址為32bit(即一個(gè)服務(wù)器下面最多可以管理和容納232個(gè)用戶)；如果選擇掩碼值為32’hff_ff_ff_00(低8bit為0)，則表示每個(gè)小組內(nèi)含有28＝256個(gè)用戶，并以此作為基本分組，來(lái)確定密鑰分發(fā)時(shí)的有效傳輸范圍?？梢酝ㄟ^(guò)改變掩碼值來(lái)改變分組的大小和范圍，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定范圍、特定數(shù)量的用戶進(jìn)行密鑰分發(fā)和管理。
4、產(chǎn)品組密鑰生成根據(jù)RSA算法，系統(tǒng)為每個(gè)用戶ui選擇兩個(gè)大的質(zhì)數(shù)pi和qi(pi≠qi)，令Ni＝pi·qi，并選擇一個(gè)自然數(shù)ei∈[2，Ni-1]，且ei與Φ(Ni)＝(pi-1)(qi-1)互素，根據(jù)di×ei≡1modΦ(Ni)計(jì)算di，于是，可以得到用戶ui的公鑰(ei，Ni)和私鑰di；并保證不同的Ni之間互素。
假設(shè)在某個(gè)用戶小組Gk內(nèi)有uk1、uk2、...ukm共m個(gè)用戶定制了產(chǎn)品Pj的收視權(quán)，根據(jù)RSA加密原理，在公鑰為(e，N)、私鑰為d的情況下，對(duì)n進(jìn)行加密的算法是c≡nemodN，記為c＝En(e，N)；根據(jù)上式，系統(tǒng)利用用戶組Gk內(nèi)的用戶uk1、uk2、…、ukm的公鑰對(duì)產(chǎn)品Pj的密鑰βj進(jìn)行加密，建立如下同余組
PGKjk=Eβj(Ek1,Nk1)modNk1PGKjk=Eβj(Ek2,Nk2)modNk2...PGKjk=Eβj(Ekm,Nkm)modNkm]]>利用中國(guó)剩余定理，可以解出產(chǎn)品Pj針對(duì)用戶組Gk的產(chǎn)品組密鑰PGKjk如下PKGjk=[Σs=1mλs·MkNks·Eβj(eks,Nks)]modMk]]>其中Mk=∏s=1mNks,]]>λs是使得下式成立的整數(shù)值λs·Eβj(eks,Nks)≡1modNks,]]>s＝1，2，…，k例如當(dāng)需要讓某個(gè)小組內(nèi)的某個(gè)用戶ux加入或退出對(duì)某一產(chǎn)品的授權(quán)時(shí)，將使得該小組對(duì)應(yīng)的同余組中增加或減少一個(gè)同余式，于是可以根據(jù)新的同余組解出新的產(chǎn)品組密鑰，但此時(shí)并不需要更新其他組的產(chǎn)品組密鑰；如圖3所示。
5、動(dòng)態(tài)分組調(diào)節(jié)由于分組大小通過(guò)掩碼(mask)控制，而mask可以靈活控制，于是可以實(shí)現(xiàn)分組大小的動(dòng)態(tài)變化；對(duì)具有不同的授權(quán)周期(密鑰變化周期)和靈活性要求的產(chǎn)品，給予不同的分組方案；最大分組可以是全部用戶作為一個(gè)組，此時(shí)用戶組密鑰PGK的計(jì)算量最大、靈活性最低，但是分組數(shù)量最少(只有一個(gè)組)、密鑰發(fā)送的帶寬占用最??；最小分組可以是一個(gè)用戶作為一個(gè)組，此時(shí)每一個(gè)用戶組密鑰PGK的計(jì)算量最小、靈活性最高，但是分組數(shù)量最大(等于用戶數(shù)量)、密鑰發(fā)送的總帶寬占用最大。
雙重分組算法的整體結(jié)構(gòu)如圖4所示；整個(gè)加解密過(guò)程的流程框圖如圖5所示，其總體步驟可以描述如下發(fā)送端1)利用控制字CWi加擾TS數(shù)據(jù)并發(fā)送；2)系統(tǒng)選擇節(jié)目向量和密鑰αi--用于加密控制字CWi，生成ECM數(shù)據(jù)；3)根據(jù)產(chǎn)品Pj所包含的節(jié)目以及產(chǎn)品密鑰βj，計(jì)算產(chǎn)品向量Pj；4)對(duì)某個(gè)用戶組，根據(jù)該組內(nèi)的授權(quán)用戶，計(jì)算該產(chǎn)品Pj在該組Gk的產(chǎn)品組密鑰PGKjk，并以EMM信息的形式發(fā)送；接收端1)用戶收到產(chǎn)品組密鑰之后，用自己掌握的私鑰di進(jìn)行解密，得到產(chǎn)品Pj的密鑰βj；
2)根據(jù)βj以及產(chǎn)品向量、節(jié)目向量，計(jì)算出節(jié)目密鑰αi；3)利用節(jié)目密鑰，解密出節(jié)目控制字CWi；4)利用控制字CWi解擾對(duì)應(yīng)的TS流，收看節(jié)目。
6、性能分析為了對(duì)不同情況下的系統(tǒng)消耗有比較直觀的分析和對(duì)比，假定節(jié)目總數(shù)為100；節(jié)目被分組成25個(gè)產(chǎn)品；用戶數(shù)量為100萬(wàn)(220)；節(jié)目密鑰長(zhǎng)度為1024bit；加密算法RSA；分配給產(chǎn)品組密鑰的傳輸帶寬為2Mbps。由于αi加密之后以ECM形式廣播給所有用戶，而節(jié)目向量vi和產(chǎn)品向量Pj也都以廣播形式發(fā)送，帶寬占用可以忽略；主要考慮βj被加密后發(fā)送到用戶端的EMM數(shù)據(jù)量、發(fā)送周期以及計(jì)算復(fù)雜度；對(duì)比結(jié)果如下

權(quán)利要求
1.條件接收系統(tǒng)中基于產(chǎn)品和用戶分別分組的密鑰分配方法其特征在于，該方法是在數(shù)字電視版權(quán)管理中的條件接收系統(tǒng)內(nèi)前端服務(wù)器上的下述方法實(shí)現(xiàn)的步驟(1)，節(jié)目分組把所有節(jié)目ch1、ch2、…、chm的集合記為P0，即P0＝{ch1、ch2、…、chm}；同時(shí)，將所有節(jié)目進(jìn)行分組，每一個(gè)節(jié)目分組稱為一個(gè)產(chǎn)品，允許同一個(gè)節(jié)目同時(shí)歸屬于不同的產(chǎn)品，把不同的產(chǎn)品記為Pj，j＞0，Pj是的P0的子集；步驟(2)，用戶分組把所有用戶u1、u2、…、un的集合記為G0，即G0＝{u1、u2、…、un}；同時(shí)，將所有用戶進(jìn)行分組，把不同的用戶分組分別記為Gk，k＞0，在條件接收系統(tǒng)已定義的用戶地址范圍內(nèi)，通過(guò)改變掩碼值來(lái)改變用戶分組的大小和范圍，以便于對(duì)設(shè)定范圍、設(shè)定數(shù)量、用戶進(jìn)行密鑰分發(fā)和管理；步驟(3)，條件接收系統(tǒng)利用設(shè)定的控制字CW加擾明文傳輸流TS；步驟(4)，條件接收系統(tǒng)按以下步驟選擇節(jié)目向量Vi和節(jié)目密鑰αi，用于加密控制字CW，形成授權(quán)控制ECM數(shù)據(jù)，向終端用戶發(fā)送；步驟(4.1)，在m維向量空間a1、a2、…、am內(nèi)，m≥節(jié)目數(shù)量，系統(tǒng)為每個(gè)節(jié)目chi選擇一個(gè)向量vi，使得不同的vi之間相互正交，例如(1，0，0，0，…)、(0，1，0，0，…)、(0，0，1，0，…)、(0，0，0，1，…)、…；同時(shí)，系統(tǒng)還為每個(gè)節(jié)目chi任意選擇一個(gè)相應(yīng)的數(shù)字αi，αi即為節(jié)目密鑰，形成一個(gè)節(jié)目向量chi＝αi·vi；步驟(4.2)，該系統(tǒng)公開(kāi)vi，并用αi對(duì)節(jié)目chi的加擾控制字CW進(jìn)行加密，得到授權(quán)控制ECM數(shù)據(jù)并發(fā)送到終端用戶；步驟(5)，按以下步驟，根據(jù)產(chǎn)品Pj的密鑰βj以及產(chǎn)品所包含的節(jié)目，計(jì)算產(chǎn)品向量Pj；步驟(5.1)，該系統(tǒng)為一個(gè)包含有多個(gè)節(jié)目的產(chǎn)品Pj任意選擇一個(gè)密鑰βj，該系統(tǒng)通過(guò)密鑰βj對(duì)該產(chǎn)品Pj內(nèi)的每個(gè)節(jié)目的密鑰αi按下式進(jìn)行變化αi’＝F(αi，βj)，其中，αi’為節(jié)目chi變換后的密鑰，F(xiàn)(αi，βj)是一種設(shè)定的加密算法；步驟(5.2)，該系統(tǒng)按下式得到產(chǎn)品Pj的向量Pj=Σchi∈Pjαi′·vi=Σchi∈PjF(αi,βj)·vi;]]>步驟(5.3)，該系統(tǒng)把向量Pj的值發(fā)送到終端用戶，同時(shí)把所選βi的值加密之后以授權(quán)管理EMM數(shù)據(jù)的形式發(fā)送到用戶端；步驟(6)，該系統(tǒng)按以下步驟生成產(chǎn)品組密鑰步驟(6.1)，該系統(tǒng)按RSA算法得到每個(gè)用戶um的公鑰em、Nm，以及私鑰dm，并且使得Nm在不同用戶之間互素；步驟(6.2)，該系統(tǒng)按下式對(duì)n進(jìn)行加密，得到密文cc≡nemodN，記為c＝En(e，N)，其中，n是一個(gè)事先按照該系統(tǒng)與各用戶約定好的規(guī)則把明文傳輸流轉(zhuǎn)換成一個(gè)小于N的整數(shù)，“≡”符號(hào)表示“同余”，上式表示c與ne在模N的情況下同余，即在被N除時(shí)余數(shù)相同；步驟(6.3)，該系統(tǒng)利用某個(gè)用戶組Gk內(nèi)的多個(gè)用戶uk1、uk2、…、ukm的公鑰按下式建立同余組PGKjk=Eβj(Ek1,Nk1)modNk1PGKjk=Eβj(Ek2,Nk2)modNk2···PGKjk=Eβj(Ekm,Nkm)modNkm]]>其中，PGKjk為產(chǎn)品Pj對(duì)用戶組Gk的產(chǎn)品組密鑰；步驟(6.4)，該系統(tǒng)利用中國(guó)剩余定理，從步驟(6.3)的同余組中得出產(chǎn)品Pj對(duì)用戶組Gk的產(chǎn)品組密鑰POKjkPGKjk=[Σs=1mλs·MkNk·Eβj(eks,Nks)]modMk]]>其中，Mk=Πs=1mNks]]>，λs要滿足以下條件λs·Eβj(eks,Nks)≡1modNks,s=1,2,···,k·]]>
全文摘要
本發(fā)明涉及基于節(jié)目與用戶分別分組的密鑰分配方法，用以降低計(jì)算量和對(duì)傳輸帶寬的消耗，提高系統(tǒng)靈活性，其特征在于，首先，在系統(tǒng)前端對(duì)節(jié)目進(jìn)行分組而成為產(chǎn)品，并利用正交方法來(lái)生成節(jié)目和產(chǎn)品的向量與密鑰；其次，該系統(tǒng)對(duì)用戶進(jìn)行地址分配和分組，并通過(guò)掩碼(mask)來(lái)控制分組大小，并利用RSA算法和中國(guó)剩余定理來(lái)生成產(chǎn)品組密鑰；同時(shí)，利用分組大小可變(由掩碼來(lái)控制)的特定，根據(jù)不同產(chǎn)品的特點(diǎn)(靈活性要求不同)來(lái)確定不同的分組大小，從而在計(jì)算量和傳輸帶寬之間進(jìn)行取舍和均衡，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的匹配效果。
文檔編號(hào)H04L12/56GK101026451SQ20071006349
公開(kāi)日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2007年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月2日
發(fā)明者王興軍, 秦軍波 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 北京數(shù)字太和科技有限責(zé)任公司