终端、具有这种终端的数据分配系统以及重传数字数据的方法

专利名称：：终端、具有这种终端的数据分配系统以及重传数字数据的方法
技术领域：
：本发明涉及在网络边界传输控制。特别地，本发明涉及用于接收和重传信息的终端，包括第一网络适配器，用于接收原始数据流，其中通过第一网络，以第一格式从第一发射机接收在其中信息已根据密钥方案加密、编码的第一数据流。一种装置，用于接收授权消息，允许被授权的接收机解密所加密的数据流，以及至少一个另外的网络适配器，用于连接到第二网络上，其中所述终端被配置成以不同于第一格式的第二格式，通过第二网络将至少一个第二数据流中的至少部分信息重传到被连接到第二网络的至少一个第二终端。本发明进一步涉及数字数据分配系统，包括第一网络，连接到第一网络的第一数据发射机，该第一数据发射机被配置成通过第一网络，以第一格式传送在根据密钥方案加密的加密第一数据流中编码的信息；授权消息发射机，其被配置成传送允许授权接收机解密所加密的数据流的授权消息；第二网络；一个或多个第二终端，其被连接到第二网络上；以及第一终端，其被连接到第一和第二网络，且被配置成通过第一网络从第一数据发射机接收加密数据流，以及以不同于第一格式的第二格式，将在至少一个第二数据流中编码的至少部分信息重传给连接到第二网络的一个或多个第二终端。本发明还涉及接收和重传数字数据的方法，包括通过第一网络，以第一格式从第一发射机接收根据密钥方案加密的加密第一数据流中编码的信息；接收授权消息，允许被授权接收机解密所加密的数据流；通过第二网络，以不同于第一格式的第二格式，将在至少一个第二数据流中编码的至少部分信息重传给至少一个第二终端。此外，本发明涉及适合于加载到用于接收和重传数字数据的终端中的计算机程序，包括处理器、存储器、用于通过第一网络，以第一格式从第一发射机接收数据流的第一网络适配器、用于接收授权消息并允许被授权接收机解密所加密的数据流的装置，以及用于连接到第二网络的至少一个另外的网络适配器。
背景技术：
：这种终端、系统和方法的例子可以从EP-A-1089470了解到。这一文献公开了通过视频电缆和IEEE1394电缆连接到电视接收机的机顶盒。前端电路从DSS(直接卫星系统)抽取对应于自天线输入的用户的电台选择的广播信号并将其输出给解码电路。计费电路为解码电路提供用于编码释放(scramblerelease)的解码密钥。多路复用剪辑电路(multiplexeditingcircuit)将来自解码电路的HD广播信号(按MPEG编码)的时间戳和分组长度重新排列在用IEEE1394定义的传输流的结构中，然后将其输出给加密电路。当相关的广播信号是付费收看时，加密电路加密来自多路复用剪辑电路的传输流。控制器控制驱动装置以读出记录在磁盘、光盘、磁光盘或半导体存储器中的控制程序，并基于由此读出的控制程序和由用户输入的命令等控制机顶盒的每个电路。计费电路不连接到加密电路。当采用已知终端时，在第一终端中解密数据时，来自第一发射机的实体传输数据解除控制。随后，即使重新加密所解密的数据，这一实体也不再控制对数据的存取。用来通过第二网络接收和重传数据的第一终端的操作员能通过给他们发送用来重新加密数据流的密钥，确定他将使得哪个第二接收机解密重新加密的数据流。
发明内容本发明提供上述类型的终端、系统和方法，允许数字数据的原始供给者保留对通过第二网络进一步分配数据的控制。本发明通过提供用于接收和重传信息的终端来实现这个目的，该终端包括第一网络适配器，用于通过第一网络，以第一格式从第一发射机接收在其中信息已根据密钥方案被加密、编码的第一数据流；用于接收授权消息，以允许被授权的接收机解密所加密的数据流的装置；以及至少一个另外的网络适配器，用于连接到第二网络上，其中所述终端被配置成以不同于第一格式的第二格式，通过第二网络将至少一个第二数据流中的至少部分信息重传到连接至第二网络的至少一个第二终端，其中，将终端配置成传送根据相同密钥方案加密的第二数据流和将所接收的允许被授权接收机解密第二数据流的授权消息转发给第二终端。因为所转发的授权消息(即由将信息提供给终端的源生成的)用于允许第二接收机解密所重传的数据流，第一数据供给者保留对数据的进一步分配的控制。最好将该终端配置成根据所述密钥方案解密所接收的第一数据流和加密第二数据流。因此，该终端可以存取包括在所接收的数据流，例如多路复用流(multiplexedstream)中的某一基本码流(elementarystream)中的数据。用这种方式，它能存取信息，例如识别基本码流的标识符的表，它可利用该表来决定转发所接收的数据流的哪个部分。根据本发明的另一方面，提供数字数据分配系统，其包括第一网络；第一数据发射机，其连接到第一网络并被配置成通过第一网络，以第一格式传送根据密钥方案加密的加密第一数据流中被编码的信息；授权消息发射机，其被配置成传送用于允许被授权接收机解密所加密的数据流的授权消息；第二网络；一个或多个连接到第二网络上的第二终端；以及第一终端，其连接到第一和第二网络上，被配置成通过第一网络，从第一数据发射机接收加密数据流以及以不同于第一格式的第二格式，将在至少一个第二数据流中编码的至少部分信息重送给连接到第二网络的一个或多个第二终端，其中，将第一终端配置成传送根据相同密钥方案加密的第二数据流和将所接收的用于允许被授权接收机解密第二数据流的授权消息转发给第二终端。该系统允许使用第一数据发射机的实体继续控制正重传给第二终端的数据。根据本发明的另一方面，提供用于接收和重传数字数据的方法，包括通过第一网络，以第一格式从第一发射机接收在根据密钥方案加密的加密第一数据流中编码的信息；接收授权消息，以允许被授权接收机解密所加密的数据流；通过第二网络，以不同于第一格式的第二格式，将在至少一个第二数据流中编码的至少部分信息重传给至少一个第二终端，其中，传送根据相同密钥方案加密的第二数据流，和将所接收的用于允许被授权接收机解密第二数据流的授权消息转发给第二终端。这是由根据本发明的终端执行的方法。根据本发明的最后一个方面，提供一种计算机程序，其适合于加载到用于接收和重传数字数据的终端中，包括处理器；存储器；用于通过第一网络，以第一格式从第一发射机接收数据流的第一网络适配器，用于接收授权消息并允许被授权接收机解密所加密的数据流的装置；以及用于连接到第二网络的至少一个另外的网络适配器，从而用这种方法编程的终端具有根据本发明的终端的功能。因此，具有适当硬件的终端很容易适合于充当根据本发明的终端，为内容供应者提供他们控制内容分配到终端用户的更大确定性。现在将参考附图来更详细地解释本发明。图1给出了数字广播体系结构的示意性概图，其中采用了本发明。图2是表示传输流分组的组成的示意图。图3是表示根据本发明的终端的一些部件的示意图。图4是表示由根据本发明的终端生成的数字分组的组成的示意图。具体实施例方式参考图1，在这一例子中，本发明提供用作两个网络，即递送网络和家用网络2之间的网关的第一接收机1。第一接收机1以第一格式接收数据，并以第二格式重传它。尽管本发明不限于单个类型的数据，但本说明书将集中在将MPEG-2传输流分组广播到第一接收机1、第一接收机1通过家用网络2将它们重传给多个接收机的例子。如图1所示的第二接收机的例子是连接到模拟电视机4的机顶盒3、数字电视机5和具有网卡、媒体唱机和智能卡阅读器7的个人计算机6。本发明不限于用在广播环境中，第一接收机1也可以通过点对点连接从源接收数字数据。MPEG-2标准ISO/IEC13818相当详细地描述了数据编码和传输的方法。本说明书将主要叙述与本发明有关的方面。参考资料必然是用于另外的细节的标准。在图1中，广播源8将基本码流9编码成单个节目MPEG-2传输流10。基本码流是节目，例如视频或音频的单个数字编码并可能是MPEG压缩分量。来自属于节目的几个基本码流的数据包含在节目基本码流(PES)分组11中(见图2)。节目对应于模拟广播的频道。PES分组11包括PES分组头12和PES分组有效载荷13。在PES分组11中多路复用来自基本码流的数据，PES分组头12表示PES分组有效载荷13属于哪个基本码流。通过MEP传输流(TS)分组14传送PES分组11(见图2)。MPEG多路复用器15(图1)将多个传输流多路复用成一个多节目传输流，以便在一个流中包含多个节目。每个TS分组14(图2)包括TS分组头16和TS分组有效载荷17。另外，适配字段18(adaptationfield)确保所有TS分组均为相同长度，与它们所具有的PES分组11的长度无关。TS分组头16还包括分组标识符(PID)19。分组标识符19是用来关联单个或多个节目传输流中的节目的基本码流的唯一整数值。PID值为0的TS分组14中的节目关联表(programmeassociationtable)(PAT)包括传输流中的所有可用节目清单。PAT中的每个节目与给出有关该节目和其所包括的基本码流的详情的节目映射表(PMT)相关。再参考图1，网络适配器20将TS分组14转换成适合于通过第一网络21传输到区域中心局22的格式。区域中心局通过网络适配器23接收传输流。使用位流接合器/多路复用器24将电子节目指南(EPG)和图文电视接合到可包括服务信息(SI)的其他传输流中。该位流接合器/多路复用器24更新PID值和PMT及PAT以避免冲突值。然后，通过第一网络21，使用适当的网络适配器28和29，将合成的MPEG传输流链接到卫星发射机25、陆地发射机26或电缆发射机27。卫星、陆地或电缆网络形成用于将数据分配到接收者家里的递送网络。其他适合的网络类型是采用光钎到户连接、ADSL(异步数字用户线)、以太网连接等等。在本发明的情况下，将分布网络称为第一网络。广播源8或地区中心局22的每一个或两者可使用条件存取系统来防止未授权存取所连接的数据流的内容。为此，对PES分组有效载荷13或TS分组有效载荷17进行编码。注意，在实际上包括多个传输流的、每个具有一个基本码流的多路复用传输流中，可以仅编码传输流的一个子集。在PES分组头12或TS分组头16中的字段表示是否加密那个特定的信息分组的有效载荷。为避免使本说明书太复杂，将假定在传输流层次(streamlevel)执行编码。最好，使用对称加密算法，诸如DES来编码TS分组有效载荷17。应注意，可以用与PID值无关的相同的密钥和/或算法编码所有TS分组有效载荷17，或对每个基本码流或对属于一个节目的每组基本码流使用不同密钥和/或算法。假定区域中心局22是CA系统管理器，它将在包含权利控制消息的一个或多个传输流中进行接合(splice)。它将通过把CA描述符增加到其中、详述正使用的CA系统的类型和授权消息的PID来附加地修改用于被编码节目的PMT。权利控制消息包括控制字、用于编码和解码的密钥。权利控制消息(ECM)本身是用不同密钥加密。另外的数据流包括权利管理消息(EMM)，这些允许被授权的用户或用户组解密ECM，通过该ECM他们能检索控制字。返回图1，第一接收机1通过连接到其上的圆盘式卫星电视天线30接收MPEG-2传输流。传输流处于适合于通过卫星递送网络传输的格式，例如，符合DVB-S(数字视频广播-卫星)。第一接收机1通过家用网络2，使部分或全部数据可用于终端设备，通过该家用网络以不同格式发射数据。因此，第一接收机1是递送网络网关连接到一个或多个递送网络或一个或多个家用网络段的设备。它包括一个或多个连接部件以便它能在任何一个OSI层使递送网络(即，卫星网络)与家用网络段互连。它能充当桥接器或路由器，互连不同链接层技术或它能充当网关，也在OSI层4和之上提供功能性。因此，术语“格式”表示数据适于符合某种类型的网络协议栈的方式。第一网络(卫星网络)具有不同于家用网络2的协议栈，这意味着它在一个或多个链路层、网络层或传输层是不同的。注意，这意味着第一接收机1必须在以帧和/或分组传送数据的地方，增加、去除或修改分组头和/或重新分段分组有效载荷以符合家用网络2的协议栈。术语“分组”是指作为通信网络中的单元传输的数据的短部分。其包括在低于网络层的各层的分组，统称为“帧”和称为“单元”的一类分组。一个分组包括报头或报尾和有效载荷。分组格式指在有效载荷的大小方面，以及在报头/报尾中出现的各种字段方面的分组的组成。图3示意性地表示第一接收机1的各部件。它包括去除载波以检索包括MPEG传输流的基带信号的调谐器/解调器31。第一接收机1使用处理器32和存储器33来处理分组。处理器32被连接到系统总线34。在这一例子中，智能卡读卡器35、调制解调器36和以太网卡37被连接到系统总线34。调制解调器36和以太网卡37充当网络适配器，即，它们连同在处理器上运行的适当的软件实现链接接口，允许数据根据用于一个网络的正确协议在该网络中交换数据。智能卡38被插入到智能卡读卡器35中以便提供用于接收一个或多个节目的授权。作为智能卡38的备选方案，可使用另一种类型的便携式安全设备，例如USB安全锁或PCMCIA格式卡。也可想到用于提供授权的软件实现的安全模块。在这一例子中，家用网络2是以太网，即，机顶盒3、数字电视机5和个人计算机6也包括以太网卡。然而，强调可以采用任何其他类型的家用网络，例如使用USB连接、IEEE1394、IEEE802.11等类型的网络。根据本发明，第一接收机1以DVB-S格式接收传输流。然后，它使用PAT和PMT的PID确定哪个基本码流包括EMM和ECM，以及哪一个包括包含有内容数据、EPG数据和可能的IP数据等等的基本码流。解码包括后者的一些或全部传输流，到此智能卡38包括用于授权第一接收机1检索适当的控制字的信息。为此，智能卡38处理ECM以便将控制字返回给执行解码的处理器32。然后，重新打包所解密的数据流。这表示将它们划分成适当长度的有效栽荷，以及增加用在家用网络2使用的协议中定义的必需报头。然后，重新加密这些分组。使用相同的控制字以家用网络2的数据分组格式重新加密分组。因为使用相同的密钥方案，所以简单地转发包括权利信息的传输流中的数据。不形成新的授权消息。应注意，第一接收机1实际上不同于第二接收机之处在于它不能解密授权消息或解码内容数据而没有智能卡38。它也不能形成它自己的授权消息。这具有双倍的好处，第一接收机1相对简单并且地区中心局确保其自己的CA系统保持使用以防止对内容数据的未授权存取。第一接收机1将TS分组14重新打包成用于家用网络2的格式。在这一例子中，家用网络协议栈在链路层使用以太网、在网络层使用IP以及在传输层使用UDP。图4表示通过家用网络2传送的分组的构成。几个(例如7个)TS分组14形成IP分组39的有效载荷(也称为IP数据报)。IP分组39进一步包括UDP报头40和IP报头41。IP报头41包括打算使用IP分组39的第二接收机的IP地址，或它可包括多播地址。IP分组39形成以太网帧42的有效载荷，包括序言43、目的地地址44、源地址45、类型46和CRC校验和47。目的地地址44是由第二接收机使用以检索打算供它们所用的以太网帧的广播、多播或单播地址。应注意，也可以直接将TS分组14封装在以太网帧42中，而不增加IP和UDP报头41、40。然而，使用以太网上的IP有可能传送更宽范围的数据。最好，第一接收机1使用堆栈下的加密形式，如申请人的共同未决国际申请WO02/07378中更详细描述的。在本发明的优选实施例中，第二接收机能将选择命令通过家用网络2发送给第一接收机1。响应这些选择命令，第一接收机1过滤出多节目传输流中不由任何第二接收机请求的那些基本码流。因此，能仅将基本数据流的一个子集传送给每个第二接收机。第二接收机的每一个还包括智能卡读卡器。所插入的智能卡允许它们从由第一接收机1接收的数据流检索ECM并且解码某些基本码流。第一接收机1还能使用调制解调器36接收TS分组。在这种情况下，TS分组可能已被封装在IP分组中。然而，代替被封装在以太网分组中，所接收的IP分组通常携带在链路层的PPP分组或ATM信元中。因此，第一接收机1必须执行根据本发明的方法以便按以太网帧格式重新传送所接收的数据。如上所述，第一接收机1重新打包所解密的数据流。在本发明的范围内，可进一步改变第一接收机1。在这一变形中，将第一接收机1配置成接收包括以第一格式编码的信息的第一数据流，以便以第二格式重新编码信息，并将包括重新编码的信息的数据包含在至少一个第二数据流中。这种所谓的译码需要解压缩和重新压缩所接收的数据。例如，第一接收机1可以分离传输流以便检索根据MPEG-4标准编码和压缩的节目基本码流，解压缩编码的视频数据，以及根据MPEG-2标准重新压缩和编码视频数据。然后，所译码的视频数据与包含音频和数据的其他相关的节目基本码流多路复用成一个传输流，该传输流被打包并被传送给一个或多个第二接收机。当然，从MPEG-4译码到MPEG-2只是有利的例子。于正在重新传送数据的情况下，也可以将第一接收机1配置成译码静态图象，例如从JPEG到GIF。这些实施例的有利效果在于它可以继续使用传统接收机作为第二接收机，如果广播设备已经转换到第二接收机不支持的不同格式上的话。那么，仅需要买进第一接收机1。(特别是重新压缩的)另一效果是可以考虑在家用网络2和分布网络上可用的不同带宽。最好，为第一数据流的供应商提供另外的工具来控制信息的二次分配。完成该操作的一种方法是提供多个不同的授权消息，每个允许被授权接收机解密根据密钥方案加密的加密数据流，其中，每个授权消息包括至少一个终端的规范。换句话说，从广播源8发送到第一接收机1的几个ECM可以包含相同的控制字，但接收机的规范不同(一个或多个特定设备的类型或标识)。第一接收机接收指定其本身的ECM，以便解密所接收的数据流。它仅将包括第二接收机符合的规范的那些ECM转发给每个第二接收机。控制分配的另一种工具涉及将用于授权至少一个第二数据流传输的消息传送给至少一个第二终端。该消息可以是仅指定是否完全允许重新分配的简单消息，或它能限制重新分配给某些类型的第二接收机或某一最大数量的第二接收机。将第一接收机1配置成仅将那些第二数据流传送给已经接收到授权的那些第二终端。结合对设备特定的ECM，第一接收机1例如能过滤出某些ECM，以便限制能同时存取数据的第二接收机的数量。本发明不限于上述实施例，而且在附后权利要求书的范围内可以多种方式改变。例如，所编码的数据可包括IP分组。在这种情况下，第一接收机1可在重新传送数据之前去除TS分组中的封装。权利要求1.一种用于接收和重新传送信息的终端，包括第一网络适配器(31，36)，用于通过第一网络，以第一格式从第一发射机(25，26，27)接收在其中信息已经根据密钥方案编码、加密的第一数据流；用于接收授权消息的装置，其允许被授权接收机解密被加密的数据流；以及至少另一个网络适配器(37)，用于连接到第二网络(2)上，其特征在于所述终端被配置成以不同于所述第一格式的第二格式，通过所述第二网络(2)将至少一个第二数据流中的至少部分信息重新传送给连接到所述第二网络(2)的至少一个第二终端(3，5，6)，其中，所述终端被配置成传送根据相同密钥方案加密的第二数据流并且将所接收的用于允许被授权接收机解密所述第二数据流的授权消息转发给所述第二终端(3，5，6)。2.如权利要求1所述的终端，其特征在于，所述终端被配置成根据所述密钥方案解密所接收的第一数据流和加密所述第二数据流。3.如权利要求2所述的终端，其特征在于，所述终端被配置成多路分解包括多个基本数据流的解密数据流，以及重新传送在所述基本数据流的一个子集中编码的信息。4.如权利要求3所述的终端，其特征在于，所述终端被配置成从所述第二终端接收选择命令，以及根据所述选择命令选择包括在所述子集中的基本数据流。5.如权利要求1至4的任何一个所述的终端，其特征在于，所述终端被配置成以第一数据分组格式接收被加密的基本数据流，以及以第二数据分组格式传送所述第二数据流的至少一个。6.如权利要求1-4和5的任何一个所述的终端，其特征在于，所述终端被配置成以所述第一数据分组格式解密所接收的加密数据分组(14，39，42)的有效载荷(13，17)，以便从被解密的有效载荷形成明文数据，以及随后重新打包所述明文数据以符合所述第二数据分组格式。7.如权利要求2或权利要求2和权利要求5或6所述的终端，其特征在于，所述终端被配置成多路分解包括多个加密基本数据流的加密数据流，以及重新传送所述基本数据流的一个子集。8.如权利要求1至7的任何一个所述的终端，其特征在于，所述终端被配置成在所传送的第二数据流中包括识别一个或多个第二终端(3，5，6)的一个或多个地址(44)。9.如权利要求1至8的任何一个所述的终端，其特征在于，所述终端被配置成接收包括以第一格式编码的信息的第一数据流，以第二格式重新编码所述信息，以及将包含重新编码的信息的数据包括在所述第二数据流的至少一个中。10.如权利要求9所述的终端，其特征在于，所述终端被配置成接收包括根据第一方案压缩的数据的第一数据流，解压缩所述数据，根据第二方案重新压缩所述数据，以及将所述重新压缩的数据包括在所述第二数据流的至少一个中。11.如权利要求1至10的任何一个所述的终端，其特征在于，所述终端被配置成接收用于授权将所述第二数据流的至少一个传送给所述第二终端(3，5，6)中的至少一个的消息，所述终端还被配置成仅将那些第二数据流传送到已接收到用于它们的授权的那些第二终端(3，5，6)。12.如权利要求1至11的任何一个所述的终端，包括用于接收多个不同授权消息的装置，每个授权消息允许被授权接收机解密根据所述密钥方案加密的加密数据流，其特征在于，每个授权消息包括至少一个终端的规范，其中所述终端被配置成仅将包括第二终端(3，5，6)符合的规范的那些授权消息转发给该第二终端(3，5，6)。13.一种数字数据分配系统，包括第一网络；连接到所述第一网络并被配置成通过所述第一网络，以第一格式传送在根据密钥方案加密的加密第一数据流中编码的信息的第一数据发射机(25，26，27)；授权消息发射机(25，26，27)，其被配置成传送用于允许被授权接收机解密被加密数据流的授权消息；第二网络(2)；一个或多个第二终端(3，5，6)，其被连接到所述第二网络(2)上；以及连接到所述第一和第二网络(2)上的第一终端(1)，其被配置成通过所述第一网络，从所述第一数据发射机(25，26，27)接收被加密的数据流，以及按不同于所述第一格式的第二格式，将在至少一个第二数据流中编码的信息的至少一部分重新传送给连接到所述第二网络(2)的一个或多个第二终端(3，5，6)，其特征在于，所述第一终端(1)被配置成传送根据相同密钥方案加密的第二数据流，以及将所接收的用于允许被授权接收机解密所述第二数据流的授权消息转发到所述第二终端(3，5，6)。14.一种用于接收和重新传送数字数据的方法，包括步骤通过第一网络，以第一格式从第一接收机(25，26，27)接收在根据密钥方案加密的加密第一数据流中编码的信息；接收授权消息，以允许被授权接收机解密所加密的数据流；通过第二网络(2)，按不同于所述第一格式的第二格式将在至少一个第二数据流中编码的信息的至少一部分重新传送给至少一个第二终端(3，5，6)，其特征在于，传送根据相同密钥方案加密的第二数据流，以及将所接收的用于允许被授权接收机解密所述第二数据流的授权消息转发给所述第二终端(3，5，6)。15.一种适合于加载到终端(1)中以用于接收和重新传送数字数据的计算机程序，包括处理器(32)；存储器(33)；第一网络适配器(31，36)，用于通过第一网络，以第一格式从第一发射机(25，26，27)接收数据流；用于接收授权消息，以允许被授权接收机解密被加密数据流的装置；以及至少另一个网络适配器(37)，用于连接到第二网络(2)；从而用这种方法编程的终端(1)具有如权利要求1-12的任何一个所述的终端的功能。全文摘要用于接收和重新传送信息的终端，包括第一网络适配器，用于通过第一网络，以第一格式从第一发射机接收在其中信息已根据密钥方案加密、编码的第一数据流；用于接收授权消息的装置，允许被授权接收机解密所述加密数据流；至少另一个网络适配器，用于连接到第二网络。该终端被配置成通过第二网络，以不同于第一格式的第二格式将至少一个第二数据流中的至少部分信息重新传送给连接到第二网络的至少一个第二终端。该终端被配置成传送根据相同密钥方案加密的第二数据流并将接收的允许授权接收机解密第二数据流的授权消息转发给第二终端。文档编号H04N7/16GK1505355SQ20031011870公开日2004年6月16日申请日期2003年11月28日优先权日2002年12月4日发明者卡蒂克·拉杰,卡蒂克拉杰申请人:耶德托存取公司