DE60026495T2

DE60026495T2 - Videogerät zum Anschluss an ein lokales digitales Netzwerk zwecks Datenempfang

Info

Publication number: DE60026495T2
Application number: DE60026495T
Authority: DE
Inventors: Florence Ques; Jean-Pierre Andreaux; Teddy Furon
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Priority date: 1999-04-13
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2020-04-01
Also published as: JP2002542672A; TW502513B; CN1166144C; US20080085002A1; EP1169831A1; EP1169831B1; US8345872B2; ES2260004T3; FR2792482A1; ATE320133T1; AU3658900A; US7305087B1; DE60026495D1; CN1354946A; JP4621359B2; WO2000062505A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf den Bereich lokaler digitaler Netzwerke und insbesondere auf den Bereich digitaler Heimnetzwerke.
Solch ein Netzwerk besteht aus einer bestimmten Anzahl von Vorrichtungen, die durch einen digitalen Bus verbunden sind, z.B. einem Bus nach dem IEEE 1394 Standard. Es umfasst zwei Haupttypen von Vorrichtungen:

– Zugangsvorrichtungen mit der Fähigkeit Daten, die von außerhalb des Netzwerkes kommen zu empfangen, und sie zu einem Punkt des Netzwerkes zu übertragen, mit dem die Vorrichtungen verbunden sind, und
– Präsentationsvorrichtungen, die darauf eingerichtet sind, die in dem Netzwerk fließenden Daten zu empfangen, um sie an einem anderen Punkt im Netzwerk mit dem diese Vorrichtungen verbunden sind zu übergeben. Dieser zweite Vorrichtungstyp hat keine Verbindung mit Vorrichtungen außerhalb des Netzwerkes. Wenn man daher das Beispiel eines digitalen Heimnetzwerkes nimmt, das Audio und/oder Videodaten in verschiedene Räume eines Hauses übertragen soll, sind die Zugangsvorrichtungen z.B. digitale Dekoder oder Zusatz-Boxen (set-top), die Programme von außerhalb des Netzwerkes empfangen, über einen Satelliten oder über eine Kabelverbindung oder über andere Lesegeräte von optischen Platten, die über das Netzwerk (Audio und/oder Video) Daten in digitaler Form senden, die von einer Platte gelesen wurden (in diesem Falle enthält die Platte Daten, die von außerhalb des Netzwerkes stammen). Die Präsentationsvorrichtungen sind z.B. Fernsehempfänger, die es ermöglichen Videoprogramme zu betrachten, die vom Netz empfangen wurden oder, allgemeiner, jeder Gerätetyp, der in der Lage ist die empfangene digitale Information in ein analoges Signal so umzuwandeln, wie dieses Signal zu einem Endbenutzer übermittelt wird.

Ein Heimnetzwerk der Art, wie in dieser Beschreibung bereits erwähnt, umfasst einen dritten Vorrichtungstyp, der keine Verbindung nach außerhalb des Netzwerks hat, und der die Funktion hat, die Daten aufzuzeichnen, die im Netzwerk fließen. Beispiele für diesen dritten Gerätetyp können besonders digitale Videorekorder oder Geräte zur Aufzeichnung auf optischen Platten vom Typ DVD (Die Kurzbezeichnung "DVD" steht für "Digital Versatile Disk") sein.
Es sollte angemerkt werden, dass ein und derselbe Gerätetyp zu zwei oder sogar drei verschiedenen Kategorien von Vorrichtungen, die oben erwähnt wurden, gehören kann. Z.B. kann ein Gerät zur Aufzeichnung auf optischen Platten könnte auch geeignet sein, kommerzielle bespielte Platten zu lesen und somit gleichzeitig zu der ersten und zu der dritten oben erwähnten Kategorien gehören.
Wenn man die Sichtweise der Lieferanten der Inhalte, die die Daten liefern, die von außerhalb des lokalen Netzwerkes stammen, in Betracht zieht, besonders Dienstleister, die Bezahl-Fernsehprogramme liefern oder z.B. andere Herausgeber optischer Platten, ist es erforderlich, diese gesendeten Daten vor Kopieren zu schützen, und davor, dass sie einfach von einem lokalen Netzwerk in das andere fließen können (z.B. dadurch, dass sie auf eine optische Platte oder jedes andere Aufzeichnungsmedium kopiert werden).
Um das zu erreichen, ist es bekannte Praxis, die Daten durch ihre Verschlüsselung in geheimer Form zu übertragen. Dies geschieht mit Hilfe von Schlüsseln, die geheime Algorithmen benutzen, die den Vorrichtungen, die zum Empfang dieser Daten autorisiert sind, vorher bekannt sind, oder durch andere, die entsprechend besonders sicherer Protokolle zwischen dem Inhaltelieferanten und diesen Vorrichtungen ausgetauscht werden. Dokument EP 0 382 296 A1 veröffentlicht in dieser Beziehung ein System für Rundfunkübertragung von Audio- und oder Videoinformation in verschlüsselter Form. Diese verschlüsselte Information wird von einer oder mehr Empfänger-Unterstationen empfangen, die in der Lage sind, die empfangene Information zu entschlüsseln, indem sie Dekodierungsschlüssel, die von einer oder mehr Dekodierungsunterstationen nach Überprüfung von einigen Zugangsbedingungen geliefert werden.
Wenn man jetzt die Sichtweise eines Benutzers, der ein digitales Heim-Netzwerk besitzt, betrachtet, ist es wünschenswert, dass diese Daten zu allen anderen Vorrichtungen des Netzwerkes übertragen werden können, wenn eine der Vorrichtungen autorisiert ist, Daten eines Inhaltlieferanten zu empfangen. Folglich wird ein Benutzer, der Abonnent eines Bezahlfernsehdienstes ist und Programme (verschlüsselt übertragen) auf einer set-top-box (autorisiert, sie zu entschlüsseln) in seinem Wohnzimmer empfängt, wird wünschen, die Möglichkeit zu haben, diese Programme z.B. auf einem Fernsehgerät in seinem Schlafzimmer zu sehen. Darüber hinaus ist der Benutzer daran interessiert, empfangene Programme aufzuzeichnen und diese sich später auf verschiedenen Vorrichtungen des Netzwerkes anzusehen, sogar dann, wenn er nicht mehr Abonnent des Bezahlfernsehdienstes ist.
Um die Wünsche der Inhaltlieferanten und auch der Benutzer zu berücksichtigen, sollte eine Möglichkeit zur Verfügung gestellt werden, so dass Daten, die von einem lokalen digitalen Netzwerk empfangen werden, frei zwischen den verschiedenen Vorrichtungen des Netzwerkes fließen können, während ihr Fluss von einem lokalen Netzwerk in ein anderes unterbunden wird.
Dies kann mit einem lokalen digitalen Netzwerk, im Besonderen einem digitalen Heimnetzwerk, dadurch erreicht werden, dass es mindestens eine Zugangsvorrichtung umfasst, die fähig ist, von außerhalb des Netzwerkes kommende Daten zu empfangen und sie an einen Punkt des Netzwerkes zu übertragen; und mindestens eine Präsentationsvorrichtung, die darauf eingerichtet ist, im Netzwerk fließende Daten zu empfangen und dann an einen Punkt des Netzwerkes zu übergeben, in der die Daten so angepasst werden, dass sie nur in verschlüsselter Form fließen. Alle die Vorrichtungen des Netzwerkes benutzen für die Ver- und Entschlüsselung einen einzigen netzwerkspezifischen Schlüssel: den lokalen Schlüssel des Netzwerkes.
Da jedes lokale Netzwerk seinen eigenen lokalen Schlüssel besitzt, der sich von dem der anderen lokalen Netzwerke unterscheidet, wird jede in dieses Netzwerk eingehende Information in gleicher Weise von allen Vorrichtungen des Netzwerkes lesbar sein, aber wird nicht kopierbar sein, um in einem anderen lokalen Netzwerk gelesen zu werden. Genauer gesagt wird die Information in ihrer verschlüsselten Form kopierbar sein, aber es wird nicht möglich sein, sie in einem lokalen Netzwerk wiederzugeben, das sich von dem unterscheidet, von dem sie kopiert wurde. Folglich erfüllt das hier beschriebene lokale digitale Netzwerk die Wünsche der Inhaltlieferanten und auch des Benutzers.
Die Erfindung konzentriert sich ganz besonders auf eine Präsentationsvorrichtung, die darauf angepasst ist, um mit einem solchem lokalen Netzwerk verbunden zu werden und wie sicherzustellen ist, dass solch eine Vorrichtung den richtigen Schlüssel enthält, um die im Netzwerk verschlüsselten Daten zu dekodieren.
Dazu schlägt die Erfindung eine Präsentationsvorrichtung vor, darauf angepasst, mit einem lokalen digitalen Netzwerk verbunden zu werden, um Daten die im Netzwerk fließen zu empfangen und diese Daten in einer Zugangsvorrichtung, die mit dem Netzwerk verbunden ist, zu verschlüsseln, wobei diese Präsentationsvorrichtung einen Statusindikator enthält, der anzeigt, ob diese Präsentationsvorrichtung einen netzwerkspezifischen Entschlüsselungsschlüssel enthält, um die empfangenen Daten zu entschlüsseln und ob diese Präsentationsvorrichtung autorisiert ist, den Entschlüsselungsschlüssel zu jeder neuen Präsentationsvorrichtung zu übertragen, die geeignet ist, mit dem Netzwerk verbunden zu werden.
Eine Präsentationsvorrichtung nach dieser Erfindung kann darüber hinaus ein oder mehr der folgenden Merkmale zeigen:

– einen ersten Status der Präsentationsvorrichtung, der Neustatus (Virgin), der anzeigt, dass die Präsentationsvorrichtung erstmalig mit einem Netzwerk verbunden wird und keinen netzwerkspezifischen Entschlüsselungsschlüssel enthält;
– einen zweiten Status der Präsentationsvorrichtung, der Erzeugerstatus (Genitor), der anzeigt, dass die Präsentationsvorrichtung einen netzwerkspezifischen Entschlüsselungsschlüssel enthält und autorisiert ist, diesen Schlüssel zu jeder neuen Präsentationsvorrichtung, die für eine Verbindung mit dem Netzwerk geeignet ist, zu übertragen;
– einen dritten Status der Präsentationsvorrichtung, der Sterilstatus (sterile), der anzeigt, dass die Präsentationsvorrichtung den netzwerkspezifischen Entschlüsselungs-Schlüssel enthält und nicht autorisiert ist, diesen Schlüssel zu jeder neuen Präsentationsvorrichtung die für einen Anschluss an das Netzwerk geeignet, ist zu übertragen
– eine Präsentationsvorrichtung ist eingerichtet, nur folgende Statusänderungen durchzulassen: von dem Neustatus in den Genitorstatus; oder von dem Genitorstatus in den Sterilstatus; oder von dem Neustatus in den Sterilstatus;
– wenn diese Vorrichtung in dem Genitorstatus ist, dann ist sie die einzige mit dem Netzwerk verbundene Präsentationsvorrichtung, die in dem Genitorstatus ist;
– der Statusindikator ist in einer Smartcard (Speicherkarte) enthalten, die in diese Präsentationsvorrichtung eingesetzt werden kann.

Gemäß einer besonderen Schaltungsausführung, in einem besonderen Fall, wird eine einzelne Präsentationsvorrichtung des Netzwerkes autorisiert, den lokalen vertraulichen Schlüssel zu einer neuen Präsentationsvorrichtung, die für den Anschluss an das Netzwerk geeignet ist, zu übertragen: die Präsentationsvorrichtung, die sich im Genitorstatus befindet. Nachfolgend wird diese Vorrichtung als der Genitor des Netzwerkes bezeichnet.
Wenn also dieser Genitor aus dem lokalen Netzwerk entfernt wird, besonders um ein lokales Raub-Netzwerk herzustellen, das denselben lokalen Schlüssel wie das ursprüngliche Netzwerk besitzt, kann sich das letztere nicht mehr ändern, da keine Vorrichtung des ursprünglichen Netzwerkes weiter in der Lage ist, den lokalen vertraulichen Schlüssel des Netzwerkes an eine neue, zum Anschluss an das ursprüngliche Netzwerk geeignete Präsentationsvorrichtung, zu übertragen.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung kann, in einem gegebenen Augenblick, eine Präsentationsvorrichtung sich nur in einem der folgenden Zustände befinden: dem Neustatus, dem Genitorstatus oder dem Sterilstatus.
Nach einer speziellen Schaltungsausführung, in einem besonderen Fall, ist der Genitor des Netzwerkes die Präsentationsvorrichtung, die zuletzt mit dem Netzwerk verbunden wurde. Folglich wird die Bezeichnung "Genitor" des Netzwerkes auf jedes neue Gerät, das mit dem Netzwerk verbunden wird, übertragen. Dieses verhindert, dass ein Raubkopierer in der Lage ist, beginnend von einer einzelnen Präsentationsvorrichtung, vielfache lokale Netzwerke einzurichten, die alle dieselben lokalen Schlüssel haben.
Nach einer besonderen Schaltungsausführung:

– wenn die Präsentationsvorrichtung in dem Neuzustand ist, besitzt sie ihr eigenes Paar von öffentlichen und privaten Schlüsseln eines Netzwerkes und ist autorisiert das Paar lokaler Schlüssel eines Netzwerkes zu empfangen, auf das es zur Verbindung eingestellt ist, und so an Stelle ihres eigenen Paares von Schlüsseln, die lokalen Schlüssel zu speichern;
– wenn die Präsentationsvorrichtung in dem Sterilstatus ist, ist sie nicht mehr autorisiert, ein Paar lokaler Schlüssel des Netzwerkes zu empfangen, an das sie zur Verbindung angepasst ist;
– Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der folgenden Beschreibung einer besonderen, nicht limitierenden Schaltungsausführung der Erfindung, erkennbar, und die sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht, in denen:

1 ein lokales digitales, der Erfindung entsprechendes, Netzwerk darstellt;
2 einen Ablauf zur Erstellung eines solchen digitalen Netzwerkes nach 1 zeigt; und
3 einen Ablauf für den Anschluss einer neuen Präsentationsvorrichtung an ein lokales digitales Netzwerk zeigt, das z.B. entsprechend dem Ablauf der 2 erstellt wurde.
In den FIGs sind nur die Elemente dargestellt worden, die für das Verständnis der Erfindung sehr wichtig sind, und der besonderen Schaltungsausführung, die beschrieben wird.
In 1 dargestellt ist ein digitales Heimnetzwerk, das eine Zugangsvorrichtung 1, zwei Präsentationsvorrichtungen 2 und 3 als auch einen digitalen Videorekorder 4, allgemein als DVCR bezeichnet (die Abkürzung DVCR bedeutet "Digital Video Cassette Recorder"), umfasst. Die Zusammenstellung der Geräte 1, 2, 3 und 4 wird mit einem im Hause befindlichen digitalen Bus B verbunden, der z.B. ein Bus nach IEEE 1394 ist.
Die Zugangsvorrichtung 1 umfasst einen digitalen Dekoder 10, der mit einem Smartcard Lesegerät ausgerüstet und mit einer Smartcard 11 ausgestattet ist. Der digitale Dekoder wird entweder mit einer Satellitenantenne oder mit einem Kabelnetzwerk verbunden, um damit Videoprogramme eines Dienstleisters zu empfangen. Diese Programme werden in einem Datenstrom F z.B. im MPEG-2 Format empfangen. In bekannter Weise werden sie in verschlüsselter Form übertragen, indem der Inhalt durch Kontrollworte CW (control words) verschlüsselt wird. Die Kontrollworte selbst werden im Datenstrom F in verschlüsselter Form übertragen und benutzen einen Schlüssel K, der einem gegebenen Verschlüsselungs-Algorithmus in einer Weise entspricht, dass sie während der Übertragung geheim bleiben.
Also werden nur die von dem Dienstleister autorisierten Benutzer in die Lage versetzt, die übertragenen Daten zu entschlüsseln (z.B. gegen Bezahlung eines Abonnements). Um das zu tun, liefert der Dienstleister den autorisierten Benutzern den Schlüssel K, der dazu dient die Kontrollwörter CW zu entschlüsseln. Sehr oft ist die Autorisierung, Programme zu empfangen, zeitlich begrenzt so lange wie der Benutzer sein Abonnement bezahlt. Dafür wird der Schlüssel K regelmäßig durch den Dienstleister verändert.
Durch die Vorteile der Erfindung, was weiter unten zu erkennen sein wird, wird der Benutzer nichtsdestoweniger in der Lage sein, die gesendeten Programme, während er Abonnent ist, aufzuzeichnen, und sie so oft er wünscht in seinem eigenen Netzwerk abzuspielen sogar dann, wenn er kein Abonnent mehr ist. Anderseits wird es nur möglich sein, die in verschlüsselter Form aufgezeichneten Daten in dem Netzwerk des Benutzers abzuspielen, der sie aufgezeichnet hat.
In 1 wird das Netzwerk in dem Status dargestellt, den es einnimmt, wenn alle die Geräte in Übereinstimmung mit den nachfolgend in Verbindung mit den 2 und 3 beschriebenen Abläufen angeschlossen wurden.
Wir müssen jetzt beschreiben, wie die in dem Strom F übertragenen und vom Dekoder 10 empfangenen Daten verarbeitet werden. Wie dem Fachmann bekannt ist, enthält der Datenstrom im Fall der Datenübertragung in dem MPEG-2 Format eine Folge von Videodaten-Paketen, von Audiodaten-Paketen und Verwaltungsdaten-Paketen. Die Verwaltungsdaten-Pakete umfassen insbesondere ECM (die Abkürzung "ECM" steht für "Entitlement Control Message"/Berechtigungssteuer-Information)genannte Steuerinformationen, in denen in unter Benutzung des Schlüssels K verschlüsselter Form die Kontrollwörter CW übertragen werden, die zur Verschlüsselung der Daten in den Video- und Audiodaten-Paketen dienten.
Dieser Datenstrom F wird zu der Smartcard 11 übertragen, um darin verarbeitet zu werden. Er wird von einem Demultiplexerkreis (DEMUX) 12 empfangen, der einerseits die ECMs an einen Zugangssteuerschaltkreis (CA=access control circuit) 13 überträgt, und der andererseits die mit DE bezeichneten Pakete der verschlüsselten Video- und Audiodaten an einen Multiplexerkreis (MUX) 15 überträgt. Die Schaltung CA enthält den Schlüssel K und kann also die Kontrollwörter CW entschlüsseln, die in den ECMs enthalten sind. Die Schaltung CA überträgt diese Kontrollwörter CW an einen Umsetzerschaltkreis 14, der gemäß der Erfindung, den lokalen öffentlichen Schlüssel K_PUB.LOC enthält. Der Umsetzer 14 benutzt den Schlüssel K_PUB.LOC, um die Kontrollwörter CW zu verschlüsseln und überträgt diese Kontrollwörter, die unter Verwendung des lokalen öffentlichen Schlüssels verschlüsselt wurden, an den Multiplexerkreis 15 in Steuerinformationen, die LECM bezeichnet werden. Diese Informationen LECM haben dieselbe Funktion wie die Informationen ECM des anfänglichen Datenstroms F, nämlich die Übertragung der Kontrollwörter CW, jedoch sind in den LECM Informationen die Kontrollwörter unter Verwendung des lokalen öffentlichen Schlüssels K_PUB.LOC verschlüsselt, an Stelle einer Verschlüsselung, die den Schlüssel des Dienstleisters verwendet.
Der Multiplexerkreis 15 überträgt dann die Datenpakete DE und die umgesetzten Steuerinformationen LECM in einen Datenstrom F', der von dem Dekoder 10 empfangen wird. Es ist dieser Datenstrom F', der dann im Heim-Bus B herum fließt, um so entweder von einer der Übergabevorrichtungen 2 oder 3 empfangen zu werden, oder durch den digitalen Videorekorder, um aufgezeichnet zu werden. Gemäß der Erfindung fließen daher die Daten in dem Bus B immer in verschlüsselter Form, und nur die Geräte, die den privaten lokalen Schlüssel K_PRI.LOC enthalten, sind in der Lage die Kontrollwörter CW und dann die Daten DE zu entschlüsseln. Daher verhindert dieses das Weitersenden jeder in dem Heimnetzwerk der 1 gemachten Kopie zu anderen lokalen Netzwerken.
Im Beispiel von 1 sind die Schaltkreise 12 bis 15 in die Smartcard 11 integriert, aber in einer Aufbauvariante ist es möglich, die Schaltkreise DEMUX und MUX in dem Dekoder 10 zu platzieren, und nur die Schaltungen 13 und 14 in die Smartcard integriert zu lassen. Besonders, weil die Schaltung CA 13 und der Umsetzer 14 die Ver- und Entschlüsselungsschlüssel enthalten, müssen sie in einem sicheren Medium, wie eine Smartcard, integriert werden.
Die Präsentationsvorrichtung 2 umfasst einen digitalen Fernsehempfänger (DTV1) 20, der mit einem Smartcard Lesegerät ausgerüstet ist, das mit einer Smartcard 21 bestückt ist. Der Empfänger 20 empfängt über den Bus B den Datenstrom F', der entweder von dem Dekoder 10 oder dem digitalen Videorekorder 4 kommt. Der Datenstrom F' wird zu der Smartcard 21 gesendet. Er wird durch einen Demultiplexerkreis (DEMUX) 22 empfangen, der einerseits verschlüsselte Video- und Audiodaten-Pakete DE zu einer Entschlüsselungsschaltung (DES.) 24 und andererseits die umgesetzten Steuerinformationen LECM an einen Terminalbaustein 23 überträgt. Der Terminalbaustein 23 enthält das Paar öffentlicher (K_PUB.LOC) und privater (K_PRI.LOC) Schlüssel des Netzwerkes. Da die Steuerinformationen LECM die unter Verwendung des lokalen öffentlichen Schlüssels K_PUB.LOC des Netzwerkes verschlüsselten Kontrollwörter CW enthalten, kann der Terminalbaustein unter Verwendung des lokalen privaten Schlüssels K_PRI.LOC diese Kontrollwörter entschlüsseln, und sie in Klarschrift erhalten. Diese Kontrollwörter CW werden dann an den Descrambler-Schaltkreis 24 weitergeleitet, der sie zu der Entschlüsselung der Datenpakete DE benutzt und um an den Fernsehempfänger 20 unverschlüsselte Datenpakete DC auszugeben.
Um zum Schluss die Übergabe der Klar-Daten DC zwischen Smartcard 21 und den Schaltkreisen für den Bildschirm des Fernsehempfängers 20 zu sichern, wird das Zwischenglied I zwischen der Smartcard und dessen Lesegerät des Empfängers 20 z.B. nach der Amerikanischen Norm NRSS (NRSS ist Akronym für "National Renewable Security Standard")sicher gemacht.
Die zweite Präsentationsvorrichtung 3, die einen digitalen Fernsehempfänger (DTV2) umfasst, der mit einem Smartcard Lesegerät ausgerüstet ist, das mit einer Smartcard 31 ausgerüstet ist, arbeitet in genau derselben Weise wie die Präsentationsvorrichtung 2 und wird nicht weiter beschrieben.
Dank der Eigenschaften des gerade beschriebenen Netzwerkes wird der von dem Inhaltlieferanten herkommende Datenstrom F durch die Zugangsvorrichtung, die die Daten empfängt, auf Grund des vorteilhaften lokalen öffentlichen Schlüssels K_PUB.LOC des Netzwerkes in einen Datenstrom F' umgewandelt. Dieser Datenstrom F' enthält so ein lokales netzwerkspezifisches Format, dessen Daten von anderen als den Präsentationsvorrichtungen des lokalen Netzwerkes, die alle den lokalen privaten Schlüssel enthalten, nicht entschlüsselt werden können.
Wir müssen jetzt beschreiben, wie das lokale digitale Netzwerk der 1 eingerichtet wird und wie die Verbindung neuer Geräte mit dem Netzwerk gehandhabt wird, um zu garantieren, dass alle die Geräte des Netzwerkes an dem einzigen lokalen Paar von Schlüsseln teilhaben.
In 2 wird der Ablauf zur Einrichtung des in 1 dargestellten Netzwerkes in einem Schaubild gezeigt.
Um ein digitales Netzwerk gemäß der Erfindung einzurichten, ist es erforderlich, eine Zugangsvorrichtung und eine Präsentationsvorrichtung miteinander zu verbinden.
In 2 wird angenommen, dass am Anfang das Netzwerk durch Verbindung der Zugangsvorrichtung 1 mit der Präsentationsvorrichtung durch den digitalen Bus B erstellt wird. Die verschiedenen Ablaufschritte der Netzwerkerstellung sind entlang einer doppelten Zeitachse t dargestellt, um die Austauschvorgänge zwischen den beiden Vorrichtungen zu verdeutlichen.
Im ersten Schritt 100 des Ablaufes, in dem die zwei Vorrichtungen miteinander verbunden werden, enthält die Präsentationsvorrichtung ein Paar von öffentlichem K_PUB.LOC und privatem K_PRI.LOC Schlüssel und befindet gemäß Erfindung im Neuzustand.
Vorzugsweise wird der Status einer Vorrichtung durch einen Statusanzeiger IE gespeichert, der ein 2-bit-Register ist, das sich in dem Terminalmodul 23 (1) der Präsentationsvorrichtung befindet. Üblicherweise wird angenommen, dass, wenn die Vorrichtung im Neuzustand ist, der Statusanzeiger IE gleich 00 ist; wenn die Vorrichtung in dem Genitorstatus ist, ist IE = 01, und wenn die Vorrichtung in dem Sterilstatus ist, ist IE = 10. Der Statusanzeiger IE ist in einem IC in einer Smartcard enthalten, um Sicherheit gegen Manipulationen zu garantieren.
Wenn eine Präsentationsvorrichtung von einem Hersteller verkauft wird, muss sie geeignet sein, um an jedes bestehende lokale digitale Netzwerk vom Typ dieser Erfindung angeschlossen werden zu können. Sie muss auch geeignet sein, um mit einer Zugangseinheit zur Erstellung eines neuen Netzwerkes verbunden zu werden. Das ist der Grund, warum jede Präsentatiosvorrichtung, die gemäß der Erfindung hergestellt wird, standardmäßig ein Paar aus öffentlichen und privaten Schlüsseln enthält, und dieses Schlüssel-Paar einzig und unterschiedlich von einer Vorrichtung zu einer anderen ist, um den Tatbestand zu garantieren, dass jedes lokale Netzwerk, das gemäß dieser Erfindung erzeugt wird, auch ein einzigartiges Paar von Schlüsseln besitzt. Darüber hinaus werden, um die Sicherheit des Austauschs zu gewährleisten, alle die benutzten Paare von privaten/öffentlichen Schlüsseln zertifiziert, entsprechend einem Verfahren, das den einschlägigen Fachleuten bekannt ist.
Anderseits werden die Zugangsvorrichtungen hergestellt und verkauft, ohne dass sie irgendeinen Ver- oder Entschlüsselungs-Schlüssel enthalten. Nichtsdestoweniger enthalten sie bevorzugt einen Umsetzerschaltkreis (in einer Smartcard enthalten) in Übereinstimmung mit der Erfindung und wie vorher in Verbindung mit 1 beschrieben wurde, der in der Lage ist, einen lokalen Schlüssel eines Netzwerkes zu speichern, an das sie zum Anschluss geeignet sind.
Unter Bezug wieder auf 2 besteht Schritt 101 des Ablaufs für die Präsentationsvorrichtung 2 aus der Verteilung deren öffentlichen Schlüssels K_PUB2 über den Bus B, der für alle die Zugangsvorrichtungen bestimmt ist, die für die Verbindung mit dem Bus B geeignet sind, in diesem Falle die Zugangsvorrichtung 1.
Schritt 102 besteht für die Zugangsvorrichtung 1 aus dem Empfang des öffentlichen Schlüssels K_PUB2 und dem Speichern dieses Schlüssels als der neue öffentliche Schlüssel des Netzwerkes (K_PUB.LOC = K_PUB2).
In Schritt 103 verteilt die Zugangsvorrichtung eine Änderung des Statussignals, das für die Präsentationsvorrichtung 2 bestimmt ist, über den Bus B. Dieser Schritt hat das Ziel, der Präsentationsvorrichtung anzuzeigen, dass sie die erste ist, die mit dem Netzwerk verbunden wird, und dass sie deshalb der Genitor des Netzwerkes werden muss, und das bedeutet die einzige Präsentationsvorrichtung des Netzwerkes, die autorisiert ist, ihren privaten Schlüssel K_PRI.2 (der der lokale private Schlüssel K_PRI.LOC wird) an jede neue Präsentationsvorrichtung, die zur Verbindung mit Netzwerk geeignet ist, zu übertragen.
Daher besteht Schritt 104 für die Präsentationsvorrichtung 2 aus dem Empfang des Wechsels des Statussignals und der Änderung ihres Statusanzeigers in den Genitorstatus (IE = 01).
Am Ende des Ablaufs hat man deshalb ein lokales digitales Netzwerk, das in Übereinstimmung mit der Erfindung einen einzigen lokalen Schlüssel K_PUB.LOC (gleich mit dem anfänglichen öffentlichen Schlüssel K_PUB2 der Präsentationsvorrichtung 2) hat, der beiden Vorrichtungen des Netzwerkes bekannt ist, und einen einzigen lokalen privaten Schlüssel K_PRI.LOC hat, der nur der Präsentationsvorrichtung 2 bekannt ist. Das Netzwerk umfasst in Übereinstimmung mit der Erfindung auch eine Genitor-Präsentationsvorrichtung, die in der Lage ist, den Schlüssel durch Zulassung der Verbindung von neuen Präsentationsvorrichtungen zu ändern.
Der Ablauf zum Anschluss einer neuen Präsentationsvorrichtung, in diesem Falle der Präsentationsvorrichtung 3, an das Netzwerk, das in Übereinstimmung mit dem Ablauf der 2 erstellt wurde, wird jetzt in Verbindung mit 3 beschrieben.
In dem ersten Schritt 200, 200', 200'' des Ablaufs, der aus der Verbindung der Präsentationsvorrichtung 3 mit dem vorhandenen lokalen Netzwerk durch den digitalen Bus B besteht, enthält die Präsentationsvorrichtung 3 ihr eigenes Paar öffentlicher K_PUB3 und privater K_PRI3 Schlüssel und befindet sich in dem Neustatus (IE = 00). Die Zugangsvorrichtung 1 und die Präsentationsvorrichtung 2 befinden sich beziehungsweise in demselben Status wie am Ende des Ablaufs der 2., das heißt die Zugangsvorrichtung 1 enthält den öffentlichen Schlüssel des Netzwerkes K_PUB.LOC und die Präsentationsvorrichtung ist der Genitor des Netzwerkes (IE = 01) und enthält das Paar lokaler Schlüssel (K_PUB.LOC, K_PRI.LOC) des Netzwerkes.
Der zweite Schritt 201 besteht für die Präsentationsvorrichtung 3 aus der Verteilung seines öffentlichen Schlüssels K_PUB3 über den Bus B an alle die für die Verbindung zum Bus B geeigneten Zugangsvorrichtungen, in diesem Falle die Zugangsvorrichtung 1. Dieser Schritt ist derselbe wie Schritt 101 (2) des Erstellungsablaufs.
Schritt 202 besteht für die Zugangsvorrichtung darin, den öffentlichen Schlüssel K_PUB3 zu empfangen und zu prüfen ob sie schon einen öffentlichen Schlüssel enthält oder nicht (VERIF. PRESENCE K_PUB.LOC)
Im Falle einer positiven Prüfung, die hier der Fall ist, besteht der nächste Schritt 3 für die Zugangsvorrichtung 1 aus der Verteilung des lokalen Schlüssels K_PUB.LOC an die neue Präsentationsvorrichtung 3 über den Bus B.
In Schritt 204 empfängt die Vorrichtung 3 den lokalen Schlüssel K_PUB.LOC und speichert ihn vorzugsweise in ihrem Terminalbaustein.
Der nächste Schritt 205 besteht für die Präsentationsvorrichtung 3 aus der Verteilung eines an alle Präsentationsvorrichtungen des Netzwerkes gerichteten Signals über den Bus B in der Form einer Nachricht (Genitor?), die die Genitorvorrichtung des Netzwerkes auffordert, ihr zu antworten.
Im Schritt 206 empfängt die Genitorvorrichtung, in diesem Fall die Präsentationsvorrichtung 2, diese Nachricht und ändert ihren Status in den Sterilstatus (IE = 10), sobald eine zuverlässige Verbindung zwischen den Präsentationsvorrichtungen 2 und 3 aufgebaut worden ist.
Schritt 207 besteht dann für die Präsentationsvorrichtung 2 aus der Verteilung des lokalen privaten Schlüssels (E (K_PRI.LOC)) des Netzwerkes in verschlüsselter Form, der von der Präsentationsvorrichtung 3 entschlüsselt werden kann. Besonders kann diese gesicherte Übertragung des lokalen privaten Schlüssels zwischen den Präsentationsvorrichtungen 2 und 3 unter Verwendung des anfänglichen öffentlichen Schlüssels K_PUB3 der Präsentationsvorrichtung 3 ausgeführt werden, um den lokalen privaten Schlüssel zu verschlüsseln, da die Präsentationsvorrichtung 3 in der Lage ist, diese Nachricht unter Verwendung ihres privaten Schlüssels K_PRI3 zu dekodieren. Der Schlüssel K_PUB3 wird z.B. während des Schrittes 205 an die Präsentationsvorrichtung 2 übertragen.
In Schritt 208 empfängt und entschlüsselt die Präsentationsvorrichtung 3 den lokalen privaten Schlüssel und speichert ihn vorzugsweise in ihrem Terminalmodul, der in die Smartcard 31 (1) integriert ist.
Schritt 209 besteht für die Präsentationsvorrichtung 3 aus der Verteilung eines Empfangsbestätigungssignals des lokalen privaten Schlüssels (Acknowledge-Receipt (K_PRI.LOC)) an die Präsentationsvorrichtung 2 über den Bus B.
In Schritt 210 empfängt die Präsentationsvorrichtung 2 dieses Empfangsbestätigungssignal und verteilt als Antwort ein Signal zur Änderung des Status an die neue Präsentationsvorrichtung 3, und in Schritt 211 empfängt sie dieses Signal und ändert ihren Status (IE = 01), sodass sie der neue Genitor des Netzwerkes wird.
Da die Präsentationsvorrichtung 2 von da an sich in dem Sterilstatus befindet, ist sie nicht mehr autorisiert, den lokalen öffentlichen Schlüssel des Netzwerkes an eine andere Präsentationsvorrichtung zu übertragen. Dieses ermöglicht es, diese Vorrichtung 2 vor der Entfernung aus dem Netzwerk zu schützen, um ein anderes lokales Raubnetzwerk zu erstellen, das dasselbe Paar lokaler Schlüssel wie das gerade beschriebene Netzwerk besitzt.
Am Ende des Ablaufs gibt es daher zwei Präsentationsvorrichtungen 2 und 3 und eine Zugangsvorrichtung, die mit dem lokalen Netzwerk verbunden sind. Sie alle haben gemeinsam das lokale Schlüsselpaar des Netzwerkes K_PUB.LOC, K_PRI.LOC. Es gibt immer einen einzigen Genitor des Netzwerkes, welches die zuletzt an das Netzwerk angeschlossene Präsentationsvorrichtung ist.
Der Anschluss einer neuen Zugangsvorrichtung an das lokale Netzwerk ist für diese viel einfacher, da jede dieser Erfindung entsprechende Zugangsvorrichtung, ohne Schlüssel verkauft wird. Es ist im Besonderen möglich sich vorzustellen, dass wenn eine neue Zugangsvorrichtung an das Netzwerk angeschlossen wird, sie eine Nachricht über den Bus B austeilt, die den Empfang eines öffentlichen Schlüssels des Netzwerkes anfordert. Es ist dann möglich, dafür zu sorgen, dass entweder die erste Netzwerkvorrichtung, die diese Nachricht erhält oder nur der Genitor als Antwort auf die Anforderung den lokalen öffentlichen Schlüssel an die neue Zugangsvorrichtung austeilt.

Claims

Präsentationsvorrichtung (2, 3), die geeignet ist, mit einem lokalen digitalen Netzwerk verbunden zu werden, um in dem Netzwerk fließende Daten zu empfangen, und diese Daten in einer mit dem Netzwerk verbundenen Zugangsvorrichtung verschlüsselt werden, wobei diese Präsentationsvorrichtung einen Status-Anzeiger (IE) enthält, der anzeigt, ob diese Präsentationsvorrichtung einen netzwerkspezifischen Entschlüsselungs-Schlüssel (K_PRI.LOC) zur Entschlüsselung der empfangenen Daten enthält, und ob diese Präsentationsvorrichtung autorisiert ist, den Entschlüsselungs-Schlüssel an jede neue Präsentationsvorrichtung zu übertragen, die geeignet ist, mit dem Netzwerk verbunden zu werden.
Präsentationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein erster Status der Präsentationsvorrichtung, der Neustatus (IE=00), anzeigt, dass die Präsentationsvorrichtung erstmalig mit einem Netzwerk verbunden wird und den netzwerkspezifischen Entschlüsselungsschlüssel nicht enthält.
Präsentationsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein zweiter Status der Präsentationsvorrichtung, der Genitorstatus (IE=01), anzeigt, dass die Präsentationsvorrichtung den netzwerkspezifischen Entschlüsselungsschlüssel enthält und autorisiert ist, diesen Entschlüsselungsschlüssel an jede neue Präsentationsvorrichtung zu übertragen, die geeignet ist, mit dem Netzwerk verbunden zu werden.
Präsentationsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei ein dritter Status der Präsentationsvorrichtung, der sterile Status (IE=10), anzeigt, dass die Präsentationsvorrichtung den netzwerkspezifischen Entschlüsselungsschlüssel enthält und nicht autorisiert ist, diesen Entschlüsselungsschlüssel an jede neue Präsentationsvorrichtung zu übertragen, die geeignet ist, mit dem Netzwerk verbunden zu werden.
Präsentationsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei diese Vorrichtung so angepasst ist, den Status nur wie folgt anzunehmen: – von dem Neustatus in den Genitorstatus; oder – von dem Genitorstatus in den sterilen Status; oder – von dem Neustatus in den sterilen Status.
Präsentationsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenn diese Vorrichtung in dem Genitorstatus ist, sie die einzige mit dem Netzwerk verbundene Präsentationsvorrichtung im Genitorstatus ist.
Präsentationsvorrichtung nach jedem einzelnen der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Statusindikator (IE) in einer Smartcard (21, 31)enthalten ist, die in die Präsentationsvorrichtung eingesetzt werden kann.