DE3524472C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Sender und einen Empfänger zum Senden bzw. Empfangen eines verschlüsselten Programmsignals sowie eine Nachrichtenübertragungseinrichtung für verschlüsselte Signale.

In einem Kabelfernsehsystem werden Fernsehprogramme und auch HiFi-Hörfunkprogramme übertragen. Dabei gibt es Programme, die von praktisch jedem an das System angeschlossenen Teilnehmer empfangen werden können. Andererseits gibt es aber auch Programme (Stichwort: Pay-TV), die nur von solchen Teilnehmern empfangen werden können, die mit der betreffenden Sendeanstalt einen Vertrag zum Empfang eines oder mehrerer bestimmter Kanäle abgeschlossen haben.

Sollen die übertragenen Programme jedem angeschlossenen Teilnehmer zugänglich sein, so brauchen die Signale vor deren Verbreitung nicht speziell verarbeitet zu werden. Beim sogenannten Gebührenfernsehen jedoch erfolgt eine senderseitige Verschlüsselung der Programmsignale derart, daß nur Teilnehmer mit einem speziellen Decoder diese Sendungen empfangen können. Der Decoder entschlüsselt dann mit Hilfe eines fest eingebauten oder über die Nachrichtenübertragungsstrecke übertragenen Schlüssels das Programm.

Die Japanische Patentveröffentlichung 57-30 438 beschreibt ein Gebührensystem, bei dem die Schlüsseldaten zweimal verschlüsselt werden, das heißt, die Schlüsseldaten nochmals durch weitere Schlüsseldaten verschlüsselt werden. Dies geschieht mit dem Zweck, die Geheimhaltung zu erhöhen oder, anders ausgedrückt, den unberechtigten Zugriff auf bestimmte Programme zu erschweren, wenn nicht unmöglich zu machen.

In Übereinstimmung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und des Anspruchs 7 ist in der DE-AS 23 34 330 eine Sendeeinrichtung und eine Empfangseinrichtung für verschlüsselte Nachrichtensignale beschrieben, bei der eine bestimmte Anzahl von Sendern/Empfängern mit einer Wähleinrichtung ausgestattet ist, die eine Festlegung eines Anfangswerts für den Zufallszahlengenerator erlaubt. Mehreren möglichen Anfangswerten ist jeweils eine Kennziffer zugeordnet, mit Hilfe einer Wähleinrichtung wird eine der Kennziffer entsprechende Zahlenfolge dem Schlüsselspeicher zugeführt. Der festgelegte Anfangswert oder Anfangsschlüssel legt dann fest, mit welcher Zufallszahl (genauer gesagt: Pseudozufallszahl) der Zufallsgenerator die Zufallszahlfolge beginnt. Damit in den Empfangsstationen der gleiche Anfangsschlüssel für die Entschlüsselung zur Verfügung steht, wird die gewählte Kennziffer über die Nachrichtenübertragungsstrecke übertragen. Wenn in den Empfangsstationen die Anfangsschlüssel an den im Sender verwendeten Anfangsschlüssel angepaßt sind, kann die Nachrichtenübertragung beginnen.

Das bekannte System macht es zwar grundsätzlich möglich, durch wiederholtes Ändern des Anfangsschlüssels einen nicht-autorisierten Zugriff zu dem betreffenden Kanal oder Programm zu verhindern, jedoch dürfte das bekannte System in der Praxis einige Probleme aufwerfen: Bei einem Gebühren- Fernsehsystem kommen laufend neue Teilnehmer hinzu. Diese Teilnehmer müssen möglichst schnell in die Lage versetzt werden, die gesendeten, verschlüsselten Programmsignale zu empfangen und zu entschlüsseln. Bei dem bekannten System sind die möglichen Anfangsschlüssel fest in den in jeder Station vorgesehenen Speichereinrichtungen einprogrammiert. Ein laufendes Ändern der Schlüsselinformation ist praktisch nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sender bzw. einen Empfänger für verschlüsselte Nachrichtensignale verfügbar zu machen, bei dem die Schlüsselinformation praktisch in beliebigen Zeitabständen geändert werden kann, ohne daß dabei auf der Seite des Teilnehmers der Empfang des entschlüsselten Programms beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 bzw. im Anspruch 7 angegebene Erfindung gelöst.

Das Ändern der Schlüsselinformation, das heißt des jeweiligen Anfangsschlüssels, bedingt das Neu-Einschreiben von Daten in die Speichereinrichtung beim Teilnehmer. Während der zum Neu-Einschreiben der Anfangsschlüssel benötigten Übergangszeit werden aufgrund der erfindungsgemäßen Lösung frühere Schlüsseldaten nicht ungültig gemacht, sondern es sind Überlappungen möglich, indem das Verteilungsseiten- Flag denjenigen Speicherbereich kennzeichnet, in den die senderseitig gesendete Schlüsselinformation eingeschrieben wird, während das ebenfalls vom Sender übertragene Bezugsseiten- Flag festlegt, aus welchem Speicherbereich die jeweils gültige, also für eine Entschlüsselung des Programms geeignete Schlüsselinformation ausgelesen werden muß. Durch die mögliche zeitliche Überlappung wird also vermieden, daß erst kurze Zeit an das System angeschlossene Teilnehmer das Programm noch nicht entschlüsseln können.

Wenn beispielsweise die jeweils neuen Schlüsseldaten von Monatsmitte zu Monatsmitte übertragen werden, und die Schlüsselinformation jeweils von Monatsanfang zu Monatsanfang gültig, das heißt zum Entschlüsseln geeignet ist, können die während jeweils der ersten Monatshälfte angeschlossenen Teilnehmer das betreffende Programm auch schon während des restlichen ersten Monats empfangen.

Die Erfindung schafft also einerseits die Möglichkeit, den nicht-autorisierten Zugriff zu verschlüsselten Programmsignalen zu erschweren, wenn nicht zu verhindern, andererseits wird sichergestellt, daß auch bei laufend hinzukommenden neuen Teilnehmern diese praktisch sofort das gewünschte Programm empfangen können.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2A, 2B und 2C Blockdiagramme eines CATV-Systems (eines Fernsehsystems mit Gemeinschaftsantennenanlage), bei dem die Erfindung eingesetzt wird, und

Fig. 3 ein Blockdiagramm sowie Impulsdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der in Fig. 2 skizzierten Schaltung.

Ein von einer Programmquelle 300 kommendes Münzprogramm- Signal wird einer aus einem Exklusiv-Oder-Glied 301 bestehenden Verschlüsseleinrichtung zugeführt, die das Münzprogramm- Signal verschlüsselt und es einem Umsetzer 302 zuführt.

Ein Zufallszahlengenerator 304 erzeugt ein Signal Ks zum Verschlüsseln des Programmsignals. Das Signal Ks wird dem Exklusiv-Oder-Glied 301 zugeführt. Der Inhalt des Signals Ks wird periodisch geändert, um den Verschlüsselungsmodus zu ändern. Der Zufallszahlengenerator 304 kann ein m-stufiges Schieberegister sein. Wenn sein Anfangswert geändert wird, ändert sich die Reihenfolge des Zufallssignals. Die Zeitperiode zum Ändern des Verschlüsselungsmodus beträgt beispielsweise einen Monat.

Ein Sender-Informationsprozessor 303 liefert Schlüsseldaten Ei (im folgenden als Schlüsselsignal bezeichnet) zum Entschlüsseln des verschlüsselten Programmsignals an den Umsetzer 302, der es an die für das Programmangebot zahlenden Abnehmer, d. h. die "angeschlossenen" Teilnehmer sendet. Außerdem sendet der Informationsprozessor 303 ein Verteilungsseiten-Flag DF und ein Bezugsseiten-Flag RF an die Teilnehmer. Das Verteilungsseiten-Flag DF kennzeichnet einen Speicherbereich in einem Schreib-/Lese-Speicher (RAM) 309, der sich in der (Decodier-)Verarbeitungseinheit des Teilnehmers befindet. Das Bezugsseiten-Flag RF kennzeichnet einen Speicherbereich des RAM 309, der das Schlüsselsignal speichert, und aus dem ausgelesen werden soll. Bei diesem Beispiel wird das Schlüsselsignal Ei 1 ausgelesen, während das Schlüsselsignal Ei 2 geschrieben wird.

Das gesendete Signal wird von einem Tuner 305 empfangen und einem Demodulator 306 zugeführt. Das von diesem demodulierte Signal enthält das Schlüsselsignal Ei 2, das Verteilungsseiten- Flag DF und das Bezugsseiten-Flag RF, die von dem Informationsprozessor 303 gesendet werden. Diese Daten werden einem Empfangs-Informationsprozessor 308 zugeführt.

Der Informationsprozessor 308 liefert das Schlüsselsignal Ei 2 zu dem RAM 309. Der Speicherbereich A 2 des RAM 309, in den das Schlüsselsignal Ei 2 einzuspeichern ist, wird durch das Verteilungsseiten-Flag DF, welches zusammen mit dem Schlüsselsignal Ei 2 gesendet wurde, festgelegt. Der Speicherbereich A 1 des RAM 309, aus dem das Schlüsselsignal Ei 1 ausgelesen werden soll, wird durch das Bezugsseiten- Flag RF festgelegt.

Das Schlüsselsignal Ei 1, das aus dem RAM 309 ausgelesen wird, gelangt an einen Decoder 311, der einen Anfangswert decodiert. Ein Zufallszahlengenerator 312 wird auf einen Entschlüsselungsmodus eingestellt. Er liefert ein Signal Ks zum Entschlüsseln des verschlüsselten Münzprogramm-Signals an eine aus einem Exklusiv-Oder-Glied 307 bestehende Entschlüsselungseinrichtung. Am Ausgang des Exklusiv-Oder- Glieds 307 steht das entschlüsselte Programmsignal zur Verfügung.

Wenn das laufende Münzprogramm auf ein neues Münzprogramm geändert wird und der Entschlüsselungsmodus geändert wird, so daß er auf dem Schlüsselsignal Ei 2 basiert, legt das Bezugsseiten-Flag RF einen Speicherbereich A 2 des RAM 309 fest. Dann wird das Schlüsselsignal Ei 2 aus dem Speicherbereich A 2 ausgelesen und von dem Decoder 311 decodiert. Jetzt liefert das Entschlüsselungssignal Ks auf der Grundlage des Schlüsselsignals Ei 2 einen Entschlüsselungsmodus. Während der Zeit, in der die Schlüsseldaten verwendet werden, können andere Schlüsseldaten von dem senderseitigen Informationsprozessor 303 gesendet werden. Der RAM 309 ist an eine Stütz-Spannungsquelle 310 angeschlossen, die gewährleistet, daß selbst bei einem Abschalten der Verarbeitungseinheit des Teilnehmers das in dem RAM 309 gespeicherte Schlüsselsignal nicht verlorengeht.

Wie oben erläutert wurde, wird das zum Entschlüsseln benötigte Schlüsselsignal vorab zum Teilnehmer gesendet und in einem Speicherbereich gespeichert, der durch das Verteilungsseiten-Flag DF bestimmt wird. Wann immer die Schlüsseldaten des Schlüsselsignals benötigt werden, kann der Speicherbereich durch das Bezugsseiten-Flag RF spezifiziert werden. Mit anderen Worten: Die Schlüsseldaten zum Entschlüsseln stehen jederzeit in dem RAM 309 zur Verfügung. Anders ausgedrückt, wenn die Schlüsseldaten zum Entschlüsseln an die Teilnehmer gesendet werden, ist selbst dann eine ausreichend lange Übertragungszeit gewährleistet, wenn eine sehr große Anzahl von Teilnehmern vorhanden ist.

Fig. 2 zeigt schematisch ein Sendesystem, bei dem die vorliegende Erfindung Anwendung findet.

Das Sendesystem nach Fig. 2 ist in der Lage, hochqualitative Bilder und Daten über einen großräumigen Versorgungsbereich zu liefern. Dies geschieht mit Hilfe von Satellitenübertragung. Eine Bodenstation 1 enthält ein Studio 2, welches als Sendedatenquelle dient, und einen Codesignalgenerator 3, der verschiedene Arten von Steuersignalen erzeugt, darunter die Entschlüsselungs-Decodierdaten, die zum Entschlüsseln des verschlüsselten Signals notwendig sind. Das verschlüsselte Signal und die Schlüssel-Decodierdaten für die Verschlüsselung werden zu einer Verbindungsstation 4 gesendet und anschließend in eine Antenne 5 eingespeist. Die Antenne 5 strahlt eine 14-GHz-Welle in Richtung eines Satelliten ab, der in einer Umlaufbahn bezüglich der Erde scheinbar stillsteht.

Nach Erhalt der 14-GHz-Welle verstärkt der mit einem Regenerator ausgestattete Satellit 6 diese Welle und strahlt sie in Form einer 12-GHz-Welle in Richtung einer Bodenstation ab ( Fig. 2B). Wenn in dem Satelliten-Übertragungssystem ein PCM-Tonsignal übertragen wird, wird ein Raumkanal des Fernsehsignalbandes benutzt. In diesem Fall ist ein Hilfsträger (5,72 MHz) mit dem PCM-Tonsignal nach dem vierphasigen PSK-System phasenmoduliert.

Die Bodenstation empfängt die von dem Satelliten 6 abgestrahlte Welle mit Hilfe einer Antenne 7 und liefert deren Ausgangssignal zu einem Empfänger 8. Der Empfänger 8 entschlüsselt das verschlüsselte Programmsignal, um das ursprüngliche Programmsignal zu gewinnen. Die Bodenstation besitzt ein Studio 9 und vermag derartige Programmsignale unabhängig zu erzeugen. Das Programmsignal wird durch einen Frequenzumsetzer 12 frequenzmäßig umgesetzt, und das zu sendende Signal wird auf ein Kabel 13 gegeben.

Im vorliegenden Fall wird das Münzprogramm-Signal verschlüsselt, bevor es gesendet wird. Die Erfindung ist anwendbar bei einem Sende-Empfangs-System, bei dem das verschlüsselte Signal zwischen der Bodenstation 1 und der Satelliten- Bodenstation gesendet wird. Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, daß vorliegende Erfindung in diesem Fall Anwendung findet bei einem Sende-Empfangs-System, mit dem ein verschlüsseltes Signal zwischen einer einem Satelliten zugeordnete Bodenstation (Fig. 2B) und einer Verarbeitungseinheit eines Teilnehmers (Fig. 2C) gesendet und empfangen wird.

Ein System zum Verschlüsseln des Programms oder des Sendesignals läßt sich in zwei Systeme unterteilen, nämlich in ein Analog-Verschlüsselungssystem und ein Digital-Verschlüsselungssystem. Beim Analog-Verschlüsselungssystem wird das analoge Programmsignal direkt verschlüsselt. Beim Digital- Verschlüsselungssystem wird das Programmsignal digitalisiert, verschlüsselt und anschließend in das Analog-Programmsignal zurückverwandelt. Um das ursprüngliche Programmsignal zurückzugewinnen, unabhängig davon, ob das analoge oder das digitale System verwendet werden, besteht der Entschlüsselungsvorgang in der Umkehrung des Verschlüsselungsvorgangs, wie er senderseitig stattfindet.

Das zu beschreibende Münzprogramm-System basiert auf dem Digital-Verschlüsselungssystem, in dem das Übertragungssignal digital verschlüsselt ist.

Zum Senden des Münzprogramms auf der Grundlage des digitalen Tonsignals werden den Programmdaten zum Zwecke der Verschlüsselung Verschlüsselungsdaten beigefügt. Das verschlüsselte Programm darf nur von demjenigen Teilnehmer empfangen werden, der mit der Sendestation einen entsprechenden Vertrag hat und für den Empfang des Programms bezahlt. Nichtzahlende oder nicht unter Vertrag stehende Teilnehmer hingegen dürfen das Programm nicht empfangen. Um also zu ermöglichen, daß lediglich unter Vertrag stehende, also "angeschlossene" Teilnehmer ein Münzprogramm (oder Gebührenprogramm) empfangen, ist es notwendig, das Schlüsselsignal auszusenden, damit bei den angeschlossenen Teilnehmern das entsprechende Programm entschlüsselt werden kann.

Gemäß Fig. 2B ist das von dem Studio 9 erstellte Programm das Münzprogramm. Das Programmsignal wird von einer Verschlüsselungseinrichtung, die aus einem Exklusiv-Oder-Glied 11 in einem Codesignalgenerator 10 besteht, verschlüsselt. Das verschlüsselte Programmsignal wird frequenzmäßig in ein Signal einer vorbestimmten Frequenz umgesetzt. Dies geschieht in einem Frequenzwandler 12. Das Signal wird dann zu der Verarbeitungseinheit des Teilnehmers (Fig. 2C) gesendet. Ein Zufallszahlengenerator 101 erzeugt ein Signal Ks, um das Programmsignal zu verschlüsseln. Das Signal Ks wird dem Exklusiv-Oder-Glied 11 über einen Schalter SW 1 zugeführt. Der Zufallszahlengenerator 110, der zum Erzeugen von pseudozufälligem Rauschen dient, kann ein m-stufiges Schieberegister sein.

Wenn das Anfangssignal für den Zufallszahlengenerator 101 geändert wird, wird ein Erzeugungsmodus für das Signal Ks geändert. Dies bedeutet, daß der Verschlüsselungsmodus selbst geändert wird.

Die Einrichtung zum Ändern des Verschlüsselungsmodus umfaßt einen Sender für einen gemeinsamen Code, 102, eine Anfangscodeschaltung 103, eine Lageschlüssel-Verarbeitungseinheit 10 A, einen Codierer 104 und einen Schalter SW 2.

Der Sender für gemeinsamen Code 102 erzeugt ein Änderungs- Flag CF, ein Freilage-Flag FT, ein Verteilungsseiten-Flag DF, ein Bezugsseiten-Flag RF und eine Lage Ti. Diese Flags CF, FT, DF und RF sowie die Lage Ti werden als "gemeinsamer Code" bezeichnet und an den Frequenzwandler 12 gegeben, um an sämtliche Teilnehmer gesendet zu werden. Weiterhin wird das Änderungs-Flag CF der Anfangscodeschaltung 103 und einem Steueranschluß des Schalters SW 2 zugeführt. Die Lage Ti (im folgenden als laufende Lage Ti bezeichnet) ist ein Code, der das derzeitige Sendeprogramm festlegt. Die Verwendung der Flags FT, DF und RF wird später beschrieben.

In der Lageschlüsselverarbeitungseinheit 10 A sind beispielsweise die Lagen Ti (i = 1 . . . 26) und die entsprechenden Lageschlüssel Kix (i = 1 . . . 26) dargestellt. Der Lageschlüssel Kix ist ein ein Programm spezifizierender Code. Wenn das Programm 1 gesendet wird, wird der Lageschlüssel Kix (i = 1) (im folgenden als laufender Lageschlüssel Kix bezeichnet) verwendet. Weiterhin werden die Inhalte des Lageschlüssels Kix (i = 1) jeden Monat geändert, um dadurch die Geheimhaltung des verschlüsselten Signals zu verbessern. Wenn die Inhalte des Lageschlüssels Kix (i = 1, x = 1 . . . 12) geändert werden ((x = 1 . . . 12) bezieht sich auf den jeweiligen Monat), wird auch das Anfangssignal entsprechend dem Änderungs-Flag CF geändert.

Wenn das Änderungs-Flag CF an die Anfangscodeschaltung 103 gegeben wird, wird der Anfangscode der Schaltung 103 geändert. Der Anfangscode wird mit dem laufenden Lageschlüssel Kix von der Lageschlüssel-Verarbeitungseinheit 10 A durch den Codierer 104 geändert. Das von dem Codierer 104 ausgegebene Anfangssignal wird dem Zufallszahlengenerator 101 über den Schalter SW 2 so zugeführt, wie es in dem Codierer 104 durch das Änderungs-Flag CF ausgewählt wird. Nachdem das Anfangssignal an den Zufallszahlengenerator 101 gegeben ist, wird durch den Zufallszahlengenerator 101 und dem Schalter SW 2 eine Schleife gebildet, und der Erzeugungsmodus der Zufallszahl ist festgelegt. Folglich wird die Geheimhaltung des verschlüsselten Signals weiter erhöht. Das Änderungs-Flag CF wird als Synchronisationssignal zum Ändern des Verschlüsselungsmodus verwendet. Das Freilage- Flag FT wird dazu benutzt, festzulegen, ob der Verschlüsselungsbetrieb gestartet oder gestoppt ist, indem das Schließen und Öffnen des Schalters SW 1 gesteuert wird.

Das Verteilungsseiten-Flag DF zeigt gemäß Fig. 2C eine Seitenverteilung der Speicherbereiche A 1 oder A 2 an. Der durch das Verteilungsseiten-Flag DF angegebene Speicherbereich A 1 oder A 2 ist derjenige, in den ein Schlüsselsignal Ei = g (Kix, PW) eingeschrieben wird. Die Speicherbereiche A 1, A 2 und das Schlüsselsignal Ei = g (Kix, PW) werden nachstehend noch näher betrachtet. Das Bezugsseiten- Flag RF zeigt denjenigen Speicherbereich A 1 oder A 2 an, aus dem das zuvor eingeschriebene Schlüsselsignal Ei ausgelesen wird. In dem Codesignalgenerator 10 ist ein Verteilungscode- Sender 10 B vorgesehen, der eine Lage Ti (im folgenden als reservierte Lage Ti bezeichnet) ein Identifikationssignal Id, einen Lageschlüssel Kix (im folgenden als reservierter Lageschlüssel Kix bezeichnet) und ein Paßwort PW vorbereitet. In dem Verteilungscode-Sender 10 B repräsentiert die Zahl (i = 1 . . . 26) Programme, die zum Empfang seitens des Teilnehmers vertraglich festgelegt werden können. Die Zahl (n = 1 . . . N) zeigt die angeschlossenen Teilnehmer an.

Wenn das verschlüsselte Programmsignal, dessen Verschlüsselung auf dem laufenden Lageschlüssel Kix basiert, zu dem angeschlossenen Teilnehmer übertragen wird, wird der reservierte Lageschlüssel Kix benötigt, um das verschlüsselte Signal zu entschlüsseln und das Programmsignal zu erhalten. Um den reservierten Lageschlüssel Kix an den angeschlossenen Teilnehmer zu geben, wird der reservierte Lageschlüssel Kix in folgender Weise zu dem angeschlossenen Teilnehmer übertragen:

Der Lageschlüssel Kix wird durch den Codierer 105 mit dem Paßwort PW kombiniert, um die Geheimhaltung des Lageschlüssels Kix zu vergrößern. Dann bildet der Codierer 105 das Schlüsselsignal Ei = g (Kix, PW). Wenn das Schlüsselsignal Ei ausgegeben wird, werden die Lage Ti und das Identifikationssignal Id zusammen mit dem Schlüsselsignal Ei übertragen. Das Schlüsselsignal Ei, die Lage Ti und das Identifikationssignal Id werden als Verteilungscode bezeichnet und zum Entschlüsseln des verschlüsselten Programmsignals verwendet. Diese Signale werden dem Frequenzwandler 12 zugeführt.

Das Identifikationssignal Id kennzeichnet die Verarbeitungseinheit des angeschlossenen Teilnehmers, und die reservierte Lage Ti ist der Code eines von dem Teilnehmer bezahlten Programms. Das Paßwort PW wird dazu benutzt, den Lageschlüssel Kix in der Verarbeitungseinheit des Teilnehmers gemäß Fig. 2C zu decodieren.

Gemäß Fig. 2C empfängt die Verarbeitungseinheit des Teilnehmers das Sendesignal am Tuner 14 und demoduliert das Signal mit einem QPSK-Demodulator 15 und einem PCM-Demodulator 16. Falls verschlüsselt, wird das von dem PCM-Demodulator 16 demodulierte Programmsignal von einem Exklusiv-Oder- Glied 17 entschlüsselt, da von einem Zufallszahlengenerator 209 über einen Schalter SW 3 ein Entschlüsselungssignal Ks an die Schaltung 17 gegeben wird.

Das Schlüsselsignal Ei, die reservierte Lage Ti und das Identifikationssignal Id, die von dem PCM-Demodulator 16 demoduliert werden, werden dem Datenprozessor 201 zugeführt. Weiterhin werden dem Datenprozessor von dem PCM-Demodulator 16 das Verteilungsseiten-Flag DF, das Bezugsseiten-Flag RF, das Änderungs-Flag CF, das Freilage-Flag FT und die laufende Lage Ti zugeführt.

Wenn das Identifikationssignal Id, wie es von der Satelliten- Bodenstation gesendet wird, übereinstimmt mit dem Identifikationssignal Id des angeschlossenen Teilnehmers, so wird das Schlüsselsignal Ei in den RAM 202 eingeschrieben. Die Identifikationsdaten Id des Teilnehmers sind in einer aus einem Festspeicher ROM bestehenden Adreßcodeschaltung 204 gespeichert.

Der RAM 202 besitzt mehrere Speicherbereiche (bei diesem Ausführungsbeispiel zwei Speicherbereiche A 1 und A 2). Derjenige Speicherbereich, in den das ankommende Schlüsselsignal Ei einzuschreiben ist, wird bestimmt durch den Inhalt des Verteilungsseiten-Flags DF. Somit werden das Schlüsselsignal Ei und die reservierte Lage Ti zum Entschlüsseln des Münzprogramm-Signals in den RAM 202 des Teilnehmers gespeichert, der für das Programm bezahlt.

Das Bezugsseiten-Flag RF wird dazu benutzt, denjenigen Speicherbereich des RAM 202 zu spezifizieren, aus dem das gewünschte Schlüsselsignal auszulesen ist.

Im folgenden wird beschrieben, wie das verschlüsselte Signal unter Verwendung der als Schlüsselsignal in den RAM 202 gespeicherten Schlüsseldaten entschlüsselt wird.

Die laufende Lage Ti wird mit der in dem zum Auslesen spezifierten Speicherbereich gespeicherten, reservierten Lage Ti verglichen. Die Übereinstimmung der laufenden Lage Ti mit der reservierten Lage Ti besagt, daß das der laufenden Lage Ti zugehörige Programm dasjenige ist, für das der angeschlossene Teilnehmer bezahlt. Bei Übereinstimmung der Lagen wird eine Adressierschaltung 206 eingeschaltet. Das Schlüsselsignal Ei = g (Kix, PW) wird aus dem RAM 202 ausgelesen und an einen Decoder 207 gegeben. In dem Decoder 207 wird das Paßwort des angeschlossenen Teilnehmers beispielsweise von dem Schlüsselsignal Ei subtrahiert. Hierdurch wird der reservierte Lageschlüssel Kix, der derselbe ist wie der laufende Lageschlüssel Kix, decodiert.

Zum Decodieren des Lageschlüssels Kix wird ein dem angeschlossenen Teilnehmer zugewiesenes Paßwort verwendet. Die Übereinstimmung des Paßworts in dem Lageschlüssel Kix mit dem in dem Paßwort-Festspeicher 205 enthaltenen Paßwort bestätigt, daß der Teilnehmer mit der Kabelsendestation eine Vereinbarung bezüglich dieses Programms getroffen hat.

Der Lageschlüssel Kix des Decoders 207 wird auf einen Zufallszahlengenerator 209 gegeben. Außerdem wird ein von dem Datenprozessor 201 kommendes Anfangssignal IN an den Zufallszahlengenerator 209 gegeben. Dieser erzeugt demzufolge eine Zufallszahl in einem Modus, der genauso festgelegt ist wie der Modus des Zufallszahlengenerators 101 (Fig. 2B). Genauso ist das von dem Zufallszahlengenerator 209 erzeugte Entschlüsselungssignal Ks das gleiche wie das von dem in Fig. 2B gezeigten Zufallszahlengenerator 101 erzeugte Verschlüsselungssignal Ks.

Das Exklusiv-Oder-Glied 17 erzeugt also das entschlüsselte Münzprogramm-Signal. Wenn das Programmsignal nicht das Münzprogramm ist, trennt das Freilage-Flag FT den Schalter SW 3 auf.

Bei der hier in Rede stehenden Ausführungsform wird zur Vergrößerung der Sicherheit der Verschlüsselung der Verteilungscode, z. B. der Lageschlüssel Kix, monatlich geändert, ebenso das Schlüsselsignal Ei. Demgemäß muß der angeschlossene Teilnehmer vorab in den RAM 202 das für den nächsten Monat zu verwendende Schlüsselsignal Ei vorab speichern. Wenn die Schlüsseldaten vorab in den Speicherbereichen A 1 und A 2 des RAM 202 gespeichert werden, können das Verteilungsseiten-Flag DP und das Bezugsseiten-Flag RF effizient genutzt werden.

Das Verteilungsseiten-Flag DF spezifiziert denjenigen Speicherbereich A 1 oder A 2, in den das Schlüsselsignal Ei, welches den Lageschlüssel Kix und das Paßwort enthält, einzuschreiben ist. Das Bezugsseiten-Flag RF spezifiziert denjenigen Speicherbereich A 1 oder A 2, aus dem das Schlüsselsignal auszulesen ist. Folglich wird auf das in dem Speicherbereich A 1 gespeicherte Schlüsselsignal in ungeradzahligen Monaten zugegriffen, während auf den Speicherbereich A 2 in geradzahligen Monaten zugegriffen wird. Dies läßt sich beispielsweise realisieren durch die in Fig. 3 gezeigte Anordnung.

Die Speicherbereiche A 1 und A 2 werden kontinuierlich in einen Schreibmodus gebracht, um das Schlüsselsignal während einer Zeitspanne zwischen der Mitte eines vorausgehenden Monats, bevor ein bestimmter Lageschlüssel verwendet wird, und der Mitte desjenigen Monats, in dem der Lageschlüssel verwendet wird, einzuschreiben. Beispielsweise wird der Speicherbereich A 2 von dem Verteilungsseiten-Flag DF während einer Zeitspanne zwischen Mitte-März und Mitte-April in einen Schreibmodus gebracht. Die Daten in dem Speicherbereich A 2 werden im April verwendet. Der Speicherbereich A 1 wird in einen Zustand, in dem das Einlesen des Schlüsselsignals möglich ist, während des Zeitraums Mitte-April bis Mitte-Mai gebracht. Die Daten in dem Speicherbereich A 1 werden im Mai verwendet, wobei das Auslesen durch das Bezugsseiten- Flag RF erfolgt. Im dargestellten Beispiel wird durch einen hohen Pegel "1" des Flags RF der Speicherbereich A 2 spezifiziert, damit aus ihm Daten ausgelesen werden können. Beim niedrigen Pegel "0" werden Daten aus dem Speicherbereich A 1 ausgelesen.

Die im April verwendeten Begleitdaten sind im Speicherbereich A 2 während des Zeitraums t 1 bis t 2, d. h. von Mitte-März bis Mitte-April gespeichert worden. Während der Zeitspanne mit "0"-Pegel zwischen t 2 und t 4 des Bezugsseiten-Flags RF im April werden die Daten im Speicherbereich A 2 tatsächlich verwendet.

Die im April verwendeten Begleitdaten werden kontinuierlich während des Zeitraums t 2 bis t 3 gesendet, etwa während des halben Monats April. Daraus ergibt sich, daß, wenn der Teilnehmer mit der Sendestation den Vertrag über ein Programm abschließt, wenn ein Monatswechsel zwischen März und April stattfindet, niemals zu befürchten ist, daß der neu angeschlossene Teilnehmer das vereinbarte Programm nicht sehen kann.

Die gleiche Situation liegt vor bei der Übertragung und Speicherung des Schlüsselsignals, welches in ungeradzahligen Monaten verwendet wird. Beispielsweise wird das im Mai verwendete Schlüsselsignal während der Zeitspanne zwischen t 3 und t 5, d. h. von Mitte-April bis Mitte-Mai übertragen. Während der Zeitspanne von t 3 bis t 5 liegt das Verteilungsseiten-Flag DF den Speicherbereich A 1 fest. Das im Mai verwendete Schlüsselsignal ist dann im Speicherbereich A 1 gespeichert. Aus Vorstehendem ist ersichtlich, daß, wenn die Daten in den Speicherbereich A 1 von Mitte April an eingeschrieben werden, der neu angeschlossene Teilnehmer das Programm ohne Schwierigkeiten empfangen kann, da das im April benutzte Schlüsselsignal aus dem Speicherbereich A 2 ausgelesen wird. Das für April vorgesehene Schlüsselsignal im Speicherbereich A 2 wird bis zur Mitte des Monats Mai beibehalten, d. h.: der Speicherbereich A 1 wird dann von dem Verteilungsseiten-Flag DF spezifiziert. Der RAM 202 ist an einer Stütz-Spannungsquelle 203 angeschlossen, die sicherstellt, daß selbst bei einem Netzausfall der Verarbeitungseinheit des Teilnehmers beispielsweise Anfang Mai die im April gespeicherten Begleitdaten nicht verlorengehen.

Wie oben erläutert wurde, werden die zwei Speicherbereiche A 1 und A 2 alternativ für jeden Monat benutzt. Die Anzahl der Speicherbereiche kann erhöht werden. Beispielsweise können 12 Speicherbereiche verwendet werden, wobei das Schlüsselsignal für ein Jahr den 12 Speicherbereichen zugeordnet und dort gespeichert wird. In diesem Fall kann der durch das Bezugsseiten-Flag RF spezifizierte Speicherbereich durch die Kabelsendestation festgelegt werden. Dies führt zu einer weiteren Verbesserung der Geheimhaltung der Begleitdaten. Darüber hinaus können das Verteilungsseiten- Flag DF und das Bezugsseiten-Flag RF in den Begleitdaten enthalten sein und als solche als Verteilungscode nur zu den angeschlossenen Teilnehmern gesendet werden.

Claims (12)

1. Sender zum Senden mindestens eines verschlüsselten Programmsignals sowie codierter Schlüsselinformation zum Entschlüsseln des verschlüsselten Programmsignals auf der Empfängerseite, umfassend:

• - einen Zufallszahlengenerator (101), der ein Verschlüsselungssignal erzeugt,
• - eine Einrichtung (11), die ein Programmsignal und das Verschlüsselungssignal empfängt, um ein verschlüsseltes Signal zu erzeugen,
• - einen Anfangswertsignalgenerator (104), der ein Anfangswertsignal erzeugt und dieses dem Zufallszahlengenerator (101) zuführt,
• - eine Codiereinrichtung (105), die das zum Entschlüsseln zu verwendende Anfangswertsignal codiert, um Schlüsselinformation zu erzeugen, und
• - eine Umsetzeinrichtung (12), die mindestens das verschlüsselte Signal und die Schlüsselinformation in ein Sendesignal umsetzt,

gekennzeichnet durch

• - eine Einrichtung (102), die der Empfangsseite ein Verteilungsseiten-Flag (DF) zuführt, welches festlegt, in welchem Speicherbereich eines auf der Empfangsseite vorhandenen Speichers die Schlüsselinformation zu speichern ist, und
• - eine Einrichtung (102), die zu der Empfangsseite ein Bezugsseiten-Flag (RF) sendet, welches festlegt, aus welchem Speicherbereich des Speichers die Schlüsselinformation auszulesen ist, um ein spezielles verschlüsseltes Programm auf der Empfangsseite zu entschlüsseln.

2. Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangswertsignalgenerator aufweist:
eine Codeverarbeitungseinheit (10 A) zum Speichern eines ein Programm spezifierenden Codes (Kix),
eine Anfangscodeschaltung (103) zum Erzeugen eines Anfangscodes (IN),
einen Änderungsflag-Geber (102) zum Erzeugen eines Änderungsflags (CF), welches die Zeit, zu der der Anfangswert geändert wird, festlegt,
eine Codiereinrichtung (104), die sowohl den ein Programm spezifizierenden Code (Kix) als auch den Anfangscode (IN) empfängt und codiert, und
einen Schalter (SW 2), der ansprechend auf das Änderungsflag (CF) als den Anfangswert (Ks) ein Ausgangssignal der Codiereinrichtung (104) liefert.

3. Sender nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Codeverarbeitungseinheit (10 A) eine Einrichtung enthält, mit der der ein Programm spezifizierende Code (Kix) monatlich geändert wird.

4. Sender nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfangscodeschaltung (103) derart betrieben wird, daß sie den Anfangscode (IN) durch das Änderungsflag (CF) ändert.

5. Sender nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Codiereinrichtung einen Codierer (105) zum Codieren des ein spezifiziertes Programm eines abonnierten Programms kennzeichnenden Codes (Kix) und eines Paßworts (PW) eines unter Vertrag stehenden Teilnehmers und zum Erzeugen der Schlüsselinformation enthält.

6. Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Codiereinrichtung (105, 10 B) außerdem ein den unter Vertrag stehenden Teilnehmer spezifizierendes Identifikationssignal (ID) und einen Vertragsprogrammcode (Ti) erzeugt und diese der Umsetzeinrichtung (12) zuführt.

7. Einrichtung zum Entschlüsseln eines von einem Sender empfangenen verschlüsselten Programms, indem ein verschlüsseltes Programmsignal sowie codierte Schlüsselinformation, die zum Entschlüsseln des verschlüsselten Programmsignals dient, von dem Sender empfangen und das verschlüsselte Programmsignal entschlüsselt werden, umfassend:

• - einen Datenprozessor (201),
• - eine Speichereinrichtung (202) zum Speichern der Schlüsselinformation in einem Speicherbereich, der durch den Datenprozessor (201) festgelegt wird,
• - einen Decoder (207), der Schlüsselinformation von einem speziellen Speicherbereich empfängt und die Schlüsselinformation decodiert,
• - einen Zufallszahlengenerator (209), dessen Ablauffolge bei der Erzeugung von Pseudozufallszahlen übereinstimmt mit der Ablauffolge bei der senderseitig erfolgenden Codierung, um eine Zufallszahlenfolge zu erzeugen, die zum Entschlüsseln des verschlüsselten Programmsignals benötigt wird, wobei die decodierte Schlüsselinformation als ein Anfangswert benutzt wird und
• - eine Entschlüsselungsschaltung (17), die die Zufallszahlenfolgen von dem Zufallszahlengenerator (209) und das verschlüsselte Programmsignal empfängt und eine Verschlüsselung durchführt,

dadurch gekennzeichnet, daß der Datenprozessor (201) von der Senderseite her gesendete Verteilungsseiten-Flags (DF) und Bezugsseiten-Flags (RF) erkennt, von denen das Verteilungsseiten-Flag (DF) festlegt, in welchem Speicherplatz der Speicherplätze der Speichereinrichtung (202) die Schlüsselinformation zu speichern ist, während das Bezugsseiten-Flag (RF) festlegt, aus welchem der Speicherbereiche die Schlüsselinformation auszulesen und dem Decodierer zuzuführen ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherbereiche (A 1, A 2) der Speichereinrichtung einen ersten Speicherbereich enthalten, aus dem Daten in ungeradzahligen Monaten auszulesen sind, und einen zweiten Speicherbereich enthalten, aus dem Daten in geradzahligen Monaten auszulesen sind, daß der Datenprozessor (201) den ersten Speicherbereich während eines Zeitraums von der Mitte eines der ungeradzahligen Monate bis zur Mitte des nachfolgenden, geradzahligen Monats auswählt und eine Schreiboperation in diesen Bereich hinein festlegt, und daß er den zweiten Speicherbereich während eines Zeitraums von der Mitte des einen der ungeradzahligen Monate bis zur Mitte des nachfolgenden, geradzahligen Monats auswählt und eine Leseoperation aus diesem Bereich festlegt.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherbereiche in einem Schreib-/Lese-Speicher (RAM) ausgebildet sind, der an eine Stütz-Spannungsquelle (203) angeschlossen ist.

10. Nachrichtenübertragungseinrichtung, umfassend eine Verschlüsselungseinrichtung, die ein zu verschlüsselndes Programmsignal und ein Ausgangssignal einer Zufallszahlengeneratoreinrichtung empfängt und das Programmsignal verschlüsselt, eine Anfangswertgeneratoreinrichtung, die einen Anfangsschlüssel erzeugt und ihn der Zufallszahlengeneratoreinrichtung zuführt, eine Codiereinrichtung, die den Anfangsschlüssel codiert, um einen codierten Schlüssel für einen Teilnehmer zu erzeugen, eine Umsetzeinrichtung zum Umsetzen des verschlüsselten Programmsignals und des für eine Verschlüsselung verwendeten codierten Schlüssels in eine vorbestimmte Sendefrequenz, mit der das verschlüsselte Programmsignal und der codierte Schlüssel von einem Sender gesendet werden, damit auf der Seite eines Empfängers der gesendete codierte Schlüssel zur Wiedergewinnung des Anfangsschlüssels decodiert und das gesendete, verschlüsselte Programmsignal mit Hilfe einer Zufallszahlenfolge entschlüsselt wird, die dadurch erhalten wird, daß der wiedergewonnene Anfangsschlüssel an eine empfangsseitige Zufallszahlengeneratoreinrichtung gelegt wird, deren Ablauffolge bei der Erzeugung von Zufallszahlenfolgen die gleiche ist wie bei der Zufallszahlengeneratoreinrichtung auf der Seite des Senders, und eine auf der Seite des Senders vorgesehene Gemeinschaftscode-Generatoreinrichtung, die einen für sämtliche Teilnehmer gemeinsam übertragenen Gemeinschaftscode erzeugt, sowie eine empfängerseitig vorgesehene Speichereinrichtung zum Speichern des codierten Schlüssels, dadurch gekennzeichnet, daß als Gemeinschaftscode ein Verteilungscode (DF), der festlegt, in welchen Speicherbereich (A 1, A 2) der Speichereinrichtung (202) der codierte Schlüssel zu speichern ist, und ein Bezugscode (RF), der festlegt, aus welchem der Speicherbereiche (A 1, A 2) der Speichereinrichtung (202) der codierte Schlüssel zum Zeitpunkt eines Entschlüsselungsvorgangs auszulesen ist, gesendet werden, wobei durch die Auswahl des von dem Bezugscode (RF) spezifizierten Speicherbereichs für die Entschlüsselung des verschlüsselten Programmsignals ein nicht autorisierter Zugriff verhindert wird.