[发明专利]用于带有保留码的同步流密码加密的方法与装置

说明书

技术领域

本发明一般涉及数字加密设备，更具体地涉及用于带有 保留码的数字数据的同步流密码加密的方法和实现。

背景技术

当包含有价值信号内容的信号，特别是带有视频内容的 数字信号从信息源通过信道被发送到接收器时，通常需要加密信号以 避免被非预期的接收器接收。为可靠地避免不希望的接收，通常每次 使用密钥加密输入信号的明文数字中的一个数字，这样在通过信道发 送前，连续数字被不同地编码。为连续数字使用不同编码的处理被称 为“流密码”，其对于不受欢迎的接收器可能是非常安全的。当使用 同样的密钥执行解密，该处理还被进一步描述为被“对称”。因为与 编码大块输入数据的其它加密处理相比流密码充分地减少了数字计算 量，所以其通常是首选的加密处理。由于对称加密处理为管理密钥的 用户带来简便，其也是首选的处理。

不变地用一个密钥编码造成编码周期，加密处理在这一 编码周期上重复。然而，对于相当复杂的密钥流生成器，如128位AES (高级加密标准，也被称为“Rijndael”，由Joan Daemen和Vincent Rijmen创造的广泛使用的块密码)核心，其编码周期重复长度十分长 以致该加密充分地不可破解。对于更高的安全级别，在编码周期重复 前密钥可以被改变。

同步流密码加密涉及对输入字流进行操作的处理，其中 一个字接一个字的加密独立于输入数据流来执行。通常依赖同步流密 码加密的商业应用是电影院里数字视频图像的放映。标准的数字影院 放映系统包括回放服务器，其为同轴链接到数字视频放映机产生数字 视频信号，所述放映机如DLP放映机。因为由服务器产生的视频数 据一般包含比一般可用的DVD视频碟片更高的视频分辨率，同轴链 接需要强信号加密，并且这种更高的分辨率在另一市场产生高的价值。 包含在服务器存储器内的视频数据已经被强加密以避免被复制。同轴 链接上公开发送的未加密视频数据可被简单地导入非预期的接收器以 便于简单的未加密捕获。

图1说明了通常用于影院的连接视频源(未显示)和放 映机(未显示)的数字信道。分别包含亮度和色度视频数据的输入视 频信号105和106通常具有10位的精度，这些输入视频信号在块108 和块109中被加密。来自这些块的数字加密信号通过多路复用器110 在同轴链接112上被多路复用，其中同轴链接112把二进制数据传输 到解复用器114。在块115和块116中解复用信号被解码后，明文亮 度和色度信号在输出引线117和118被再现。

用于商业影院的服务器和放映机之间的标准同轴链接是 1.45Gb/s的HD-SDI(高清晰度串行数字接口)链接。HD-SDI链接是 带有1024种可能数据码的十位链接。对于代表视频信号的10位的字， 有8个码被限制于通常使用的视频规格SMPTE-292(SMPTE电影与电 视工程师学会)，这样可以为其它视频设备提供同步功能和其它控制 功能。在SMPTE-292规格中的8位限制码是十位信号中1024种可能 码中的最前4个和最后4个10位二进制码，即码为0000，...，0003 和1020，...，1023(这里用10进制计数法表示)。对于功能信道，这 八位限制码可不被加密，而不禁止放映机的操作。因此，在这类系统 中不允许调制器/解调器生成或操作这些限制码。

图2显示了通常用于视频信号的现有技术中的数字信号 加密处理。通过用服务器内的伪随机密钥流调制明文输入来完成加密， 并且通过放映机内同样的伪随机密钥流解调前面得到的密文来完成解 密。使用查找表(“LUT“)并以计数器模式运行的AES核作为密钥 流生成器可以实现强而有效的加密和解密引擎。为加密和解密使用大 致相同处理的加密/解密安排被称为“互补”。