專利名稱：用以連接至音頻/視頻信號的處理單元的安全裝置以及使用該裝置的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對條件式存取數(shù)據(jù)進行存取的技術領域，尤其涉及音 頻/視頻型數(shù)據(jù)，此外還涉及用于付費電視的數(shù)據(jù)。更具體地，本發(fā) 明涉及一種用以連接至音頻/視頻信號的處理單元的安全裝置，該裝
置包括將音頻流/視頻流解密的機構、ISO 7816型接口以及USB型 接口。
本發(fā)明還涉及一種通過安全裝置來處理音頻/視頻信號的方法， 該安全裝置包括將音頻流/視頻流解密的機構、ISO 7816型接口以及 USB型接口。
背景技術：
眾所周知，為了能夠存取加密的數(shù)據(jù)和使付費電視事件視覺化， 比如特別是電影、運動賽事或游戲等，好幾個數(shù)據(jù)流被廣播至一組多 媒體單元，該多媒體單元包括解碼器和安全模塊。特別地， 一方面， 這些數(shù)據(jù)流是以加密數(shù)據(jù)流形式的該事件的文件，另一方面，這些數(shù) 據(jù)流是允許該數(shù)據(jù)流解密的控制信息ECM流。該數(shù)據(jù)流的內(nèi)容是以 定期更新的"控制字"(控制字-CW)來加密。而第二種數(shù)據(jù)流稱為授 權控制信息(ECM)，且能夠特別以兩種不同方式形成。根據(jù)第一種 方法，該控制字是以一個密鑰(key)來加密，稱為傳輸密鑰TK,其 通常適用于管理中心和與該接收器/解碼器有關聯(lián)的安全模塊之間 的傳輸系統(tǒng)。該控制字CW通過該傳輸密鑰TK來解密該控制信息 ECM來獲得。
根據(jù)第二種方法，該ECM流并不直接含有該加密的控制字，而 是含有允許判斷該控制字的信息。該控制字的判斷可以通過不同的操作來執(zhí)行，特別是通過解密的方法，該解密能夠直接引向該控制字， 但還引向包含該控制字的數(shù)據(jù)，接著該控制字必須從該數(shù)據(jù)中提取。 特別地，該數(shù)據(jù)可以包含該控制字和與將要廣播的內(nèi)容相關聯(lián)的值， 以及特別是該內(nèi)容的存取條件。允許判斷該控制字的另 一操作能夠使
用例如特別是該數(shù)據(jù)的單向散列功能。
在大部分的本發(fā)明系統(tǒng)中，該數(shù)據(jù)流是以加密的形式由該解碼器 接收，同時還接收控制信息ECM流。這些信息ECM被發(fā)送至將其 解密的安全模塊，從而提取該控制字CW。這些控制字被發(fā)送至該解 碼器，例如通過對該安全模塊和該解碼器共同的密鑰以加密形式傳 送，該解碼器包含借助于該控制字負責將該數(shù)據(jù)流解密的解擾模塊 (解擾器)。
在對控制信息ECM解密期間，還要確認在該安全模塊內(nèi)是否出 現(xiàn)存取所討論的該內(nèi)容的4又利。而該4又利可以由將此4又利載入該安全 模塊的授權信息的授權管理信息(EMM)來管理。
該控制信息的加密密鑰本身是在授權信息EMM內(nèi)傳送，從而允 許存取該控制字。
目前，在條件式存取數(shù)據(jù)的存取系統(tǒng)和特別是在與付費電視相關 的系統(tǒng)中使用的許多安全模塊是智能卡。通常，所使用的智能卡符合 ISO 7816標準。眾所周知，符合該標準的卡包含通過多個元件從外部 可存取的八個觸點。當該卡插入讀取器時，該多個元件與該卡的觸點 形成電連接。該八個觸點中的六個具有上述ISO 7816標準中所明確 定義的功能。特別地，觸點Vcc負責提供該卡芯片的電源供給，觸點 GND提供該芯片的接地，觸點RST允許復位，觸點Vpp以編程電壓 提供芯片供給，觸點CLK允許輸入時鐘信號，以及觸點I/0允許輸 入/輸出數(shù)據(jù)。
這些卡特別適用于付費電視系統(tǒng)，因為其允許所要提供的這種類 型應用所需的安全。但是卻出現(xiàn)一個缺點，即這些卡不能允許足夠的 數(shù)據(jù)處理速度。因此，當這種卡用于解密控制信息ECM從而提取該 控制字時，其處理能力是足夠的；但這種卡卻不能解密與數(shù)據(jù)流同樣大的流。
目前有些卡能夠支持兩種不同的操作模式，具體地， 一種模式是
響應ISO 7816標準，而另 一種模式是使用USB協(xié)議。該USB協(xié)議允 許足夠快的速率施加給運行中(on-the-fly)的數(shù)據(jù)解密。
在符合ISO 7816標準的智能卡內(nèi)，八個觸點中的兩個觸點并不 是預留用于明確的功能，而是能夠根據(jù)應用的需要來使用。根據(jù)USB 標準，數(shù)據(jù)通過兩條導線D+和D-來傳送，另外提供兩條導線用以確 保該電源供給。因此某些現(xiàn)有的智能卡使用ISO 7816的兩個自由觸 點，以根據(jù)USB標準來確保該數(shù)據(jù)的發(fā)送。
對于常規(guī)的應用，在ISO 7816的智能卡中，所使用的時鐘頻率 一般低于5兆赫茲(MHz)。該時鐘信號在外部裝置內(nèi)產(chǎn)生，接著通 過該芯片的觸點CLK傳送至該智能卡。
在使用USB協(xié)議處理音頻流/^f見頻流的系統(tǒng)中，該時鐘頻率不 僅必須非常精確，而且必須是相當高。通常，在USB模式中的時鐘 頻率是30MHz,而且根據(jù)USB1標準，該數(shù)據(jù)傳輸頻率是1.5Mb/ s (低速)或12 Mb / s (全速)；以及根據(jù)USB 2.0標準是480 Mb /s(高速)。高頻率和高精確度迫使出現(xiàn)振蕩器，比如石英振蕩器， 其集成到該USB模塊自身。當USB模塊釆用智能卡的形式時，必須 特別考慮體積的限制。這使得該智能卡的制造相當復雜和昂貴。
而且，在能夠在IS0 7816模式和USB模式中操作的系統(tǒng)中，有 必要以盡可能彈性的方式來管理完全不同的頻率。
在文檔EP 1 457 922中描述了在ISO 7816模式和USB模式中工 作的智能卡，其能夠自動切換成所需模式。這種自動切換是通過檢測 在芯片觸點D+或D-上的電壓來執(zhí)行的。如果電壓出現(xiàn)在這些觸點的 其中之一，則認定該智能卡是操作在USB模式中；假如電壓不是出 現(xiàn)在這些觸點的其中之一，該智能卡是操作在ISO 7816模式中。
該檢測模式意味著首先需要產(chǎn)生電壓，或用以抑制在USB模式 中的觸點D+和D-的電壓，以向該智能卡表明具有模式變換。而所需 數(shù)據(jù)只在已考慮該模式變換時才能傳送。這種限制意味著這個實施例
6并不適用于模式頻繁變換的應用，特別是在從處理控制信息ECM的 ISO 7816模式頻繁變換至處理視頻/音頻流的USB模式時。根據(jù)本 發(fā)明的特別實施例，通過在該觸點CLK施加邏輯1來執(zhí)行USB模式 的檢測。很清楚，在這種情況下該觸點不再備用。
本發(fā)明提出通過產(chǎn)生安全模式來解決現(xiàn)有技術中裝置的問題，該 安全模式能夠處理^^艮據(jù)ISO 7816標準和根據(jù)USB協(xié)議兩者的數(shù)據(jù)。 而且，這種安全模式能夠自動且頻繁又快速地從一個模式切換至另一 模式。
另外，該裝置消除了與將振蕩器集成在智能卡中的相關的限制， 因此能夠產(chǎn)生相當廉價的智能卡，同時提供極大的使用靈活性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過一種裝置來實現(xiàn)，該裝置如前所述且特征在 于其包括連接至該7816接口的時鐘輸入的時鐘頻率檢測模塊，該檢 測模塊包含用以根據(jù)至少兩個不同頻率范圍來區(qū)別該輸入頻率的機 構，所述頻率范圍的其中之一啟動USB功能。
本發(fā)明的目的還通過一種處理視頻/音頻信號的方法來實現(xiàn)，該 處理視頻/音頻信號的方法如前所述且特性在于其包括以下步驟
根據(jù)預設頻率，將時鐘信號發(fā)送至ISO 7816接口的時鐘輸入；
判斷該預設頻率所屬的頻率范圍；
根據(jù)該判斷的時鐘頻率范圍，判斷該安全裝置的操作模式； 根據(jù)該判斷的操作模式處理該數(shù)據(jù)。
該安全模塊并不需要內(nèi)部時鐘，同時提供根據(jù)不同模式運行的可 能性。此外，自動執(zhí)行該操作模式的檢測，而不必施加信號或使用特 定觸點來通知模式變換。


參考包含的附圖和具體描述的實施例將會更好理解本發(fā)明及其 優(yōu)點，其中
7圖l示意性示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的安全裝置; 圖2和圖3表示本發(fā)明的安全裝置的另外兩個實施例。
主要元件符號說明 1~8:觸點 10:安全裝置 11:芯片 12:分頻器 13:頻率檢測器 14:時鐘信號產(chǎn)生器 15:倍頻器 D+、 D-:導線
具體實施例方式
參考圖l和圖3，根據(jù)本發(fā)明的安全裝置IO基本上包括滿足ISO 7816標準的芯片11、分頻器12和頻率檢測器13。
該裝置還可以與放置在該裝置外部的時鐘信號產(chǎn)生器14 一起協(xié) 作。根據(jù)本發(fā)明的裝置用于付費電視的實際應用的實施例，該時鐘信 號產(chǎn)生器放置在解碼器內(nèi)。該解碼器還包括智能卡讀取器，在組件操 作時將本發(fā)明的裝置引入該讀取器內(nèi)。
該ISO 7816標準明顯地定義了符合該標準的芯片包括八個觸 點，在圖形中標號為1至8。具有參考1 (Vcc)的觸點是負責提供該 卡的芯片的電源供給；觸點2( GND )提供該芯片的接地；觸點3( RST ) 允許復位；觸點4 (Vpp)以編程電壓提供芯片供給；觸點5 (CLK) 允許輸入時鐘信號；以及觸點6 (I/O)允許輸入/輸出該數(shù)據(jù)。
根據(jù)圖1中的實施例，該時鐘信號產(chǎn)生器14產(chǎn)生的信號頻率足 夠高，以允許在需要最高頻率的模式中操作，即所述USB模式。根 據(jù)USB標準，該頻率一般是30MHz。因此用于USB模式的信號是在 該卡的外部通過該產(chǎn)生器產(chǎn)生，并不受體積限制或其他任意限制，接著這些信號在該芯片中端口 5 (CLK)傳送至該卡。通過使用該外部 產(chǎn)生器，可以確定良好的信號精確度，其對于USB模式中的可靠操 作是必要的。
如前所述，根據(jù)本發(fā)明的安全裝置包括分頻器12。首先提供分 頻以使其與需要最低頻率的模式(即ISO 7816模式)相容。該頻率 通常是在3至5MHz的范圍內(nèi)。眾所周知，該分頻器能夠通過計數(shù)器 來執(zhí)行，允許該原始頻率以任意整數(shù)值來劃分，或是以2劃分該頻率 的分頻器的連續(xù)步驟來完成，其允許該原始頻率以2的指數(shù)來劃分。 該分頻器還能配置成劃分該信號產(chǎn)生器產(chǎn)生的頻率，從而使其與USB 模式相容，假如該頻率太高時。
該分頻器12的輸出端連接至該芯片的觸點5 (CLK)，從而提 供該芯片所需的時鐘信號。如圖所示，可以將該時鐘信號直接或間接 提供至該芯片，即在通過該分頻器之后，根據(jù)所產(chǎn)生的頻率以及所需 的頻率進行提供。還可以使用能夠根據(jù)需要來執(zhí)行不同劃分功能的分 頻器。根椐一個實際的示例，所產(chǎn)生的頻率能夠以2來劃分，從而允 許在USB模式中操作；以及以12來劃分從而允許在ISO 7816模式中 操作。
根據(jù)本發(fā)明的安全模塊還包括頻率檢測器13，其配置成判斷所 使用的時鐘頻率或至少一個頻率范圍。作為一個實例，可以預見該檢 測器不會檢測其絕對頻率，而只是檢測一個頻率范圍。而第一頻率范 圍可以是對應低頻范圍標示為LW的從1至7MHz，以及第二頻率范 圍是對應高頻范圍標示為HG的從15至45MHz。理想地，這兩個頻 率范圍是分離的，使得其中不可能有干擾的風險。很清楚，根據(jù)上述 實際應用的實施例，該高頻范圍即意味著USB操作模式，而該低頻 范圍意味著根據(jù)ISO 7816標準的操作。
圖2顯示一個實施例，其中本發(fā)明的安全裝置包括倍頻器15代 替圖1中的分頻器。在這種情況下，代替使用時鐘信號產(chǎn)生器來提供 與要求最高頻率的操作模式相容的頻率，該產(chǎn)生器提供具有最低頻率 的信號。該信號在根據(jù)ISO 7816標準操作的情況下能夠直接被發(fā)送至該芯片，或者能夠發(fā)送至該倍頻器。接著，該倍頻器以一個數(shù)值乘
以該頻率使其與在USB模式中的操作相容。
在本應用中提及的實例中，顯示USB才莫式中的頻率是30MHz。 根據(jù)該時鐘產(chǎn)生器的頻率以及該乘法器的特性，向該芯片的觸點CLK 提供的頻率可以不同于30MHz。因為該解碼器和該智能卡兩者都使用 相同的頻率，所以能夠使用這種不同的頻率。
圖3示出的實用的實施例是圖1和圖2中的實施例的組合。該安 全裝置同時包括分頻器12和倍頻器15。
此裝置呈現(xiàn)的優(yōu)點在于其無異于與產(chǎn)生與USB模式相容的時鐘 頻率的設備一起使用，或者無異于與產(chǎn)生與ISO 7816模式相容的時 鐘頻率的設備一起使用。當所產(chǎn)生的頻率對應于USB模式時，本發(fā) 明的裝置使用該分頻器以產(chǎn)生與ISO 7816模式相容的時鐘頻率；當 所產(chǎn)生的頻率對應于ISO 7816模式時，該裝置使用該倍頻器以產(chǎn)生 對應于符合USB標準的使用模式的高頻率。
另外，還可以準備該時鐘信號產(chǎn)生器所產(chǎn)生的信號，具有在ISO 7816才莫式使用的頻率和對應于USB模式的頻率之間的中頻，例如 15MHz。在這種情況下，當該裝置在ISO 7816才莫式中操作時，該時 鐘信號產(chǎn)生器的信號在被發(fā)送至該卡之前就被發(fā)送至該分頻器。相反 地，當該裝置在USB模式中操作時，該產(chǎn)生器的信號在被發(fā)送至該 卡之前就被發(fā)送至該倍頻器。
在所有的情況下，在該芯片中觸點5上的進入信號也會被發(fā)送至 該頻率檢測器13。因此能夠根據(jù)該絕對頻率或頻率范圍自動判斷所需 操作模式。在圖1和2的實施例中，具有對應于USB模式的高頻率 和對應于ISO 7816模式的低頻率。如先前的情況，這些頻率范圍是 分離的，使得頻率范圍之間沒有干擾的風險。
當該安全裝置已經(jīng)判斷出其必須在哪一種操作模式中運作時，則 會以常規(guī)方式執(zhí)行所需操作。 一旦該時鐘頻率已經(jīng)改變，則該操作模 式也改變而且其信息的處理也適應性改變。
在根據(jù)本發(fā)明的裝置中，并沒有該芯片的操作模式的特別管理。只需要按照該時鐘頻率運作，從而立即選擇該操作模式。這表明一個 優(yōu)點，即能夠非常頻繁地改變該操作^^莫式，特別是在具體比如付費電
視的應用中是必要的，其中在需要在USB模式中操作的數(shù)據(jù)流處理 與需要在ISO 7816模式中操作的控制信息處理之間變換，頻繁又必 須快速。
在此已經(jīng)參考實施例描述了本發(fā)明，其中該安全裝置采用智能卡 的形式。但是，該裝置還可以采用其他形式，例如采用按鍵的形式 或任意物品。
根據(jù)特別的情況，能夠預見該操作模式之一，例如USB模式以 預設方式待用且需要發(fā)送特別的指令以啟動該模式。
權利要求
1、一種用以連接至音頻/視頻信號的處理單元的安全裝置，該裝置包括用以將音頻流/視頻流解密的機構、ISO 7816型接口以及USB型接口，該裝置的特征在于包括連接至該7816接口的時鐘輸入的時鐘頻率檢測模塊，該檢測模塊包括用以根據(jù)至少兩個不同的頻率范圍來區(qū)分該輸入頻率的機構，而所述頻率范圍的其中之一啟動該USB功能。
2、 根據(jù)權利要求1所述的安全裝置，其特征在于該安全模塊包 括至少一個分頻器，以從較高的頻率產(chǎn)生頻率。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的安全裝置，其特征在于該安全模 塊包括至少一個倍頻器，以從較低的頻率產(chǎn)生頻率。
4、 一種通過安全裝置來處理音頻/視頻信號的方法，該安全裝 置包括用以將音頻流/視頻流解密的機構、ISO 7816型接口以及USB 型接口，該方法的特征在于包括下列步驟根據(jù)預設頻率，將時鐘信號發(fā)送至該ISO 7816接口的時鐘輸入； 判斷該預設頻率所屬的頻率范圍；根據(jù)該判斷的時鐘頻率范圍，判斷該安全裝置的操作模式； 根據(jù)該判斷的操作模式處理該數(shù)據(jù)。
5、 根據(jù)權利要求4所述的處理音頻/視頻信號的方法，其特征 在于該時鐘信號是以所謂的高頻發(fā)送，且特征在于當該安全裝置在使 用低頻的模式中操作時，具有該高頻的信號通過分頻器傳送至該時鐘 輸入。
6、 根據(jù)權利要求4所述的處理音頻/視頻信號的方法，其特征 在于該時鐘信號是以所謂的低頻發(fā)送，且特征在于當該安全裝置在使 用高頻的模式中操作時，具有該低頻的信號通過倍頻器傳送至該時鐘 輸入。
7、 根據(jù)權利要求4所述的處理音頻/視頻信號的方法，其特征 在于該時鐘信號被發(fā)送至中頻，且特征在于當該安全裝置在使用所謂的高頻的模式中操作時，具有該中頻的信號通過倍頻器傳送至該時鐘輸入；以及特征在于當該安全裝置在使用所謂的低頻的模式中操作 時，該信號通過分頻器傳送至該時鐘輸入。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用以連接至音頻/視頻信號的處理單元的安全裝置。該裝置包括將音頻流/視頻流解密的機構、ISO 7816型接口以及USB型接口。該裝置的特征在于包括連接至該7816接口的時鐘輸入的時鐘頻率檢測模塊，該檢測模塊包括根據(jù)至少兩個不同的頻率范圍來區(qū)分該輸入頻率的機構，而所述頻率范圍中的一個啟動該USB功能。本發(fā)明還涉及通過安全裝置來處理音頻/視頻信號的方法，該方法的特征在于包括以下步驟根據(jù)預設頻率，將時鐘信號發(fā)送至該ISO 7816接口的時鐘輸入；判斷該預設頻率所屬的頻率范圍；根據(jù)該判斷的時鐘頻率范圍，判斷該安全裝置的操作模式；根據(jù)該判斷的操作模式處理該數(shù)據(jù)。
文檔編號G06K19/07GK101454789SQ200780019845
公開日2009年6月10日 申請日期2007年5月31日 優(yōu)先權日2006年6月1日
發(fā)明者N·費雪, 卡爾·歐森 申請人:納格拉卡德股份有限公司