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KR100510692B1 - 제한 수신 시스템 - Google Patents

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Abstract

키 값의 유출 또는 변조 등을 방지하여 보안 기능을 향상시킬 수 있도록 한 제한 수신 시스템에 관한 것으로, 호스트 인터페이스를 통해 키 추출에 필요한 패킷을 입력받고 이 패킷으로부터 디스크램블 수행을 위한 키 값을 추출하는 스마트 카드와, 키 값을 저장하기 위한 키 레지스터와, 스크램블된 트랜스포트 스트림(Transport Stream: TS)을 키 값을 이용하여 디스크램블(Descrambl)하기 위한 디스크램블러와, 호스트 인터페이스를 통해 키 값을 입력받고 이를 자체적인 암호화 알고리즘에 따라 암호화하여 키 레지스터 및 호스트 인터페이스로의 입/출력을 관리하고 디스크램블러의 요청에 따라 복호화하여 전송하는 키 보안 모듈과, 디스크램블러로부터 입력된 트랜스포트 스트림을 분석하여 키 추출에 필요한 패킷을 호스트 인터페이스를 통해 호스트로 전송하는 시스템 파서(System Parser)와, 시스템 파서로부터 전송된 키 추출에 필요한 패킷을 호스트 인터페이스를 통하여 전송받아 상기 스마트 카드로 전송하는 호스트를 포함하여 구성되므로 키의 유출이나 변조를 완벽하게 방지할 수 있고 제품의 응용성을 향상시킬 수 있다.

Description

제한 수신 시스템{Conditional Access System}
본 발명은 제한 수신 시스템에 관한 것으로서, 특히 보안 기능 향상과 관련된 제한 수신 시스템에 관한 것이다.
최근 정보의 유료화와 개인 정보보호의 중요성이 커짐에 따라 암호 및 복호기에 대한 중요성이 날로 커지고 있다. 특히 유료화 방송이 증가하면서 불법적인 키의 획득이나 개인 정보보호의 유출에 대한 우려가 커지고 있는 실정이며 이를 보완 개선하기 위해서 제한 수신 시스템에서의 보안 강도와 방법론에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있는 추세이다.
이와 같은 제한 수신 시스템은 최근 들어, 양방향 통신기능을 이용한 멀티미디어기기의 대표적인 예로서, 디지털 수신기 즉, 디지털 티브이와 연계되어 주로 사용되고 있다.
특히, 양방향 서비스는 다양한 형태의 프로그램들을 검색하고 사용자가 원하는 시간에 시청하는 VOD(Video On Demand)기능 또는 기존의 개인용 컴퓨터에서만 가능했던 실시간 정보전송과 같은 효율적인 정보전송을 가능하게 한다.
그리고 상술한 기능들을 수행하기 위해 디지털 티브이는 요구정보를 방송 사업자측으로 전송하기 위한 모뎀과 같은 통신매체를 구비해야 하며, 제한 수신시스템(CAS: Conditional Access System)을 통해 방송사업자와 인터페이스하게 된다.
제한 수신 시스템이 연계된 디지털 티브이의 송/수신 시스템을 살펴보면, 사용자의 유료방송 프로그램, 시청시간, 금액 및 스마트카드의 적법성을 관리하는 자원 및 가입자 관리시스템(RSMS: Resource & Subscriber Management System)(이하, RSMS라 칭함), 송신국, 전송매체, 디지털 티브이, 내장된 스마트카드에 사용자의 방송시청내역 등을 저장하고 상기 RSMS과 통신을 수행하여 사용자가 원하는 방송정보만을 제한적으로 수신하는 제한 수신 시스템 및 공용통신망인 PSTN/PSDN으로 구성된다.
이와 같이 구성된 디지털 티브이 송/수신시스템의 송/수신동작은 다음과 같다.
먼저, 프로그램/프로그램 관련데이터가 송신국 및 통신위성 등의 전송매체를 통해 디지털 티브이로 전송된다.
이어서 디지털 티브이는 전송된 디지털 정보를 신호처리하여 영상, 음성 및 부가정보 데이터를 화면상에 디스플레이한다.
그리고 모뎀 및 PSTN/PSDN을 통해 제한 수신 시스템과 RSMS가 통신을 수행한다.
따라서 디지털 티브이는 제한 수신 시스템과 RSMS의 데이터 통신에 따라 시청자의 유료프로그램 시청여부를 화면을 통해 조사하고, 사용자가 시청을 희망할 경우 RSMS는 제한 수신 시스템에 내장된 스마트카드로부터 시청자의 유료프로그램 시청정보를 읽어 시청가능금액에 따라 시청허가를 결정한다.
이때 종래의 기술에 따른 제한 수신 시스템(30)의 구성을 살펴보면, 도 1과 같이, 호스트 인터페이스(31), 호스트 인터페이스(31)를 통해 키 추출에 필요한 패킷, 예를 들어, ECM(Entitlement Control Message), EMM(Entitlement Management Message)을 입력받고 이 패킷으로부터 암호화된 컨트롤 워드(Enciphered Control Word: ECW) 즉, 암호화된 키 값을 추출하여 복호화하는 스마트 카드(20), 스마트 카드(20)와의 인터페이스를 위한 스마트 카드 인터페이스(34), 상기 스마트 카드(20)로부터 스마트 카드 인터페이스(34) 및 호스트 인터페이스(31)를 통해 복호화된 키 값(CW)을 입력받아 저장하기 위한 키 레지스터(32), 상기 키 레지스터(32)로부터 키 값(CW)을 읽어들이고 이를 이용하여 외부에서 입력된 스크램블된 트랜스포트 스트림(Transport Stream: TS)을 디스크램블(Descrambl)하기 위한 디스크램블러(33), 상기 디스크램블러(33)로부터 입력된 트랜스포트 스트림을 분석하여 키 추출에 필요한 패킷(예를 들어, EMM/ECM)을 상기 호스트 인터페이스(31)를 통해 호스트(10)로 전송하는 시스템 파서(System Parser)(35), 시스템 파서(35)로부터 전송된 키 추출에 필요한 패킷을 호스트 인터페이스(31) 및 스마트 카드 인터페이스(34)를 통하여 스마트 카드(20)로 전송하는 호스트(10)를 포함하여 구성된다.
이와 같은 종래기술은 스마트 카드(20)로부터 복호화된 키 값이 호스트 인터페이스(31)를 통해 키 레지스터(32)에 저장되는 과정에서 키 값이 유출되거나 변조될 가능성이 있다.
즉, 스마트 카드(20)와 호스트(10)간의 인터페이스와 호스트(10)와 키 레지스터(32)간의 인터페이스과정에서 기밀성과 무결성의 취약점을 갖고 있으며, 호스트(10)가 키 레지스터(32)에 접근함으로서 부당한 키의 유출 또한 발생시킬 수 있다.
또한 외부의 키 레지스터에 키 값을 저장하는 경우에는 더욱 치명적인 유효 키 값 유출을 발생시킬 수 있다.
종래의 기술에 따른 제한 수신 시스템은 스마트 카드로부터 복호화된 키 값이 호스트 인터페이스를 통해 키 레지스터에 저장되므로 그 과정에서 키 값이 유출되거나 변조될 수 있고 외부의 키 레지스터를 사용할 경우 키 유출 및 변조 가능성은 더 높아지는 보안상의 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 키 값의 유출 또는 변조 등을 방지하여 보안 기능을 향상시킬 수 있도록 한 제한 수신 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 제한 수신 시스템은 호스트 인터페이스를 통해 입력되는 키 추출에 필요한 패킷(EMM/ECM)으로부터 디스크램블 수행을 위한 키 값을 추출하는 스마트 카드; 상기 호스트 인터페이스를 통해 키 값을 입력받고 이를 자체적인 암호화 알고리즘에 따라 암호화하여 키 레지스터 및 호스트 인터페이스로의 입/출력을 관리하고 상기 디스크램블러의 요청에 따라 복호화하여 전송하는 키 보안 모듈; 상기 키 보안 모듈에서 암호화 되어 전송되는 키 값을 저장하기 위한 키 레지스터; 스크램블된 트랜스포트 스트림(Transport Stream: TS)을 상기 키 보안 모듈로부터 복호화 된 키 값을 수신하여 디스크램블(Descrambl)하기 위한 디스크램블러; 상기 디스크램블러로부터 입력된 트랜스포트 스트림을 분석하여 키 추출에 필요한 패킷을 상기 호스트 인터페이스를 통해 호스트로 전송하는 시스템 파서; 상기 시스템 파서(System Parser)로부터 전송된 키 추출에 필요한 패킷을 호스트 인터페이스를 통하여 상기 스마트 카드로 전송하는 호스트를 포함하여 구성되는 데에 있다.그리고 상기 키 보안 모듈은, 호스트 인터페이스를 통해 입력된 키 값을 암호화하여 키 레지스터에 저장하거나 키 레지스터에서 암호화된 키 값을 읽어들여 호스트 인터페이스를 통해 전송하기 위한 암호화 모듈과, 상기 키 레지스터에 저장된 암호화된 키 값을 읽어들여 복호화하여 디스크램블러로 전송하기 위한 복호화 모듈을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.이때, 상기 암호화 모듈 및 복호화 모듈은, 각각 AES(Advanced Encryption Standard) 알고리즘에 의해 입력된 키 값을 암호화하거나 복호화하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 제한 수신 시스템의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 제한 수신 시스템의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 3은 도 2의 키 보안 모듈의 세부구성을 나타낸 블록도이다.
본 발명에 따른 제한 수신 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이, 호스트 인터페이스(31)를 통해 키 추출에 필요한 패킷(예를 들어, EMM/ECM)을 입력받고 이 패킷으로부터 디스크램블 수행을 위한 암호화된 컨트롤 워드(Enciphered Control Word: ECW) 즉, 키 값을 추출하는 스마트 카드(20), 스마트 카드(20)와의 인터페이스를 위한 스마트 카드 인터페이스(34), 키 값을 저장하기 위한 키 레지스터(32), 외부에서 입력된 스크램블된 트랜스포트 스트림(Transport Stream: TS)을 키 값을 이용하여 디스크램블(Descrambl)하기 위한 디스크램블러(33), 스마트 카드 인터페이스(34) 및 호스트 인터페이스(31)를 통해 키 값을 입력받고 이를 자체적인 암호화 알고리즘에 따라 암호화하여 상기 키 레지스터(32) 및 호스트 인터페이스(31)로의 입/출력을 관리하고 상기 디스크램블러(33)의 요청에 따라 복호화한 키 값(Control Word: CW)을 전송하는 키 보안 모듈(36), 상기 디스크램블러(33)로부터 입력된 트랜스포트 스트림을 분석하여 키 추출에 필요한 패킷(예를 들어, EMM/ECM)을 상기 호스트 인터페이스(31)를 통해 호스트(10)로 전송하는 시스템 파서(System Parser)(35), 시스템 파서(35)로부터 전송된 키 추출에 필요한 패킷을 호스트 인터페이스(31) 및 스마트 카드 인터페이스(34)를 통하여 스마트 카드(20)로 전송하는 호스트(10)를 포함하여 구성된다.
이때 키 보안 모듈(36)은 도 3에 도시된 바와 같이, 호스트 인터페이스(31)를 통해 입력된 키 값을 AES(Advanced Encryption Standard) 알고리즘으로 암호화하여 키 레지스터(32)에 저장하거나 키 레지스터(32)에서 암호화된 키 값을 읽어들여 호스트 인터페이스(31)를 통해 전송하기 위한 암호화 모듈(41), 상기 키 레지스터(32)에 저장된 암호화된 키 값을 읽어들여 AES(Advanced Encryption Standard) 알고리즘으로 복호화하여 디스크램블러(33)로 전송하기 위한 복호화 모듈(42)를 포함하여 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 제한 수신 시스템의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 시스템 파서(35)는 디스크램블된 트랜스포트 스트림을 입력받고 키 값 추출에 필요한 특정 패킷(Packet) 예를 들어, EMM/ECM을 저장한후 호스트(10)에 이를 알린다.
이어서 호스트(10)는 키 관련 패킷이 저장되면 이 패킷을 스마트 카드 인터페이스(34)를 통해 스마트 카드(20)로 전송한다.
그리고 스마트 카드(20)는 상기 패킷에서 스크램블된 트랜스포트 스트림을 디스크램블하기 위한 키 값(CW)을 추출하여 스마트 카드 인터페이스(34) 및 호스트 인터페이스(31)를 통해 키 보안 모듈(36)로 전송한다.
이어서 키 보안 모듈(36)의 암호화 모듈(41)은 입력받은 키 값(CW)을 AES(Advanced Encryption Standard) 알고리즘 및 EDK(Encipher & Decipher Key) 즉, 암호화/복호화에 필요한 로컬 키(키 관리자에 의해 입력)를 이용하여 암호화하여 암호화된 키 값(ECW)을 키 레지스터(32)에 저장한다.
이때 AES(Advanced Encryption Standard) 알고리즘은 차세대 블록단위 암호화 알고리즘으로서 미 표준 암호화 알고리즘으로 지정되어 응용범위가 광범위할 것으로 기대되며, 암호화 강도가 128비트 이상으로 규정되므로 보안성이 뛰어나고 처리속도가 빠른 특징이 있다.
그리고 키 보안 모듈(36)의 복호화 모듈(42)은 디스크램블러(33)가 스크램블된 트랜스포트 스트림을 디스크램블하기 위해 키 값을 요구하면 요청된 인덱스에 해당하는 키 값을 키 레지스터(32)로부터 읽어들이고 AES(Advanced Encryption Standard) 알고리즘 및 EDK(Encipher & Decipher Key)를 이용하여 복호화하고 그 복호화된 키 값(CW)을 다음 디스크램블러(22)로 전송한다.
상술한 바와 같이 본 발명에서는 호스트(10)가 키 레지스터(32) 및 디스크램블러(33)와 직접적인 인터페이스 경로가 없으며, 오직 키 보안 모듈(36)을 통해서만 통신이 가능한 구조를 갖는다.
그리고 본 발명의 인터페이스상에서 전송되는 키 값은 항상 키 보안 모듈(36)에 의해 암호화된 상태이다.
또한 키 보안 모듈(36) 내의 암호화 모듈(41) 및 복호화 모듈(42)은 서로 분리되도록 즉, 독립적으로 동작하도록 설계되어 있다.
본 발명에 따른 제한 수신 시스템은 호스트가 키 레지스터 및 디스크램블러와 직접적인 인터페이스 경로가 없으며, 오직 키 보안 모듈을 통해서만 통신이 가능한 구조를 갖으며, 인터페이스상에서 전송되는 키 값이 항상 암호화된 상태이므로 키의 유출이나 변조를 완벽하게 방지할 수 있고, 보안상의 문제로 사용하기 힘들었던 외부 키 레지스터를 적용할 수도 있어 제품의 응용성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 제한 수신 시스템의 구성을 나타낸 블록도
도 2는 본 발명에 따른 제한 수신 시스템의 구성을 나타낸 블록도
도 3은 도 2의 키 보안 모듈의 세부구성을 나타낸 블록도

Claims (3)

  1. 호스트 인터페이스를 통해 입력되는 키 추출에 필요한 패킷(EMM/ECM)으로부터 디스크램블 수행을 위한 키 값을 추출하는 스마트 카드;
    상기 호스트 인터페이스를 통해 키 값을 입력받고 이를 자체적인 암호화 알고리즘에 따라 암호화하여 키 레지스터 및 호스트 인터페이스로의 입/출력을 관리하고 상기 디스크램블러의 요청에 따라 복호화하여 전송하는 키 보안 모듈;
    상기 키 보안 모듈에서 암호화 되어 전송되는 키 값을 저장하기 위한 키 레지스터;
    스크램블된 트랜스포트 스트림(Transport Stream: TS)을 상기 키 보안 모듈로부터 복호화 된 키 값을 수신하여 디스크램블(Descrambl)하기 위한 디스크램블러;
    상기 디스크램블러로부터 입력된 트랜스포트 스트림을 분석하여 키 추출에 필요한 패킷을 상기 호스트 인터페이스를 통해 호스트로 전송하는 시스템 파서;
    상기 시스템 파서(System Parser)로부터 전송된 키 추출에 필요한 패킷을 호스트 인터페이스를 통하여 상기 스마트 카드로 전송하는 호스트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 제한 수신 시스템.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 키 보안 모듈은,
    호스트 인터페이스를 통해 입력된 키 값을 암호화하여 키 레지스터에 저장하거나 키 레지스터에서 암호화된 키 값을 읽어들여 호스트 인터페이스를 통해 전송하기 위한 암호화 모듈과,
    상기 키 레지스터에 저장된 암호화된 키 값을 읽어들여 복호화하여 디스크램블러로 전송하기 위한 복호화 모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 제한 수신 시스템.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 암호화 모듈 및 복호화 모듈은,
    각각 AES(Advanced Encryption Standard) 알고리즘에 의해 입력된 키 값을 암호화하거나 복호화하는 것을 특징으로 하는 제한 수신 시스템.
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