コンテンツスクランブルシステム

コンテンツスクランブルシステム（CSS）は、多くの市販DVDビデオディスクで採用されているデジタル著作権管理（DRM）および暗号化システムです。CSSは独自の40ビットストリーム暗号アルゴリズムを使用しています。このシステムは1996年頃に導入され、1999年に初めて侵害されました。^[1]

CSS は、 DVD-Video へのアクセスを制限するために設計されたいくつかの補完的なシステムの 1 つです。

これは、 Content Protection for Recordable Media (CPRM)などの新しい DRM 方式や、HD DVDやBlu-ray Discで使用されるAdvanced Access Content System (AACS) DRM 方式のAdvanced Encryption Standard (AES)に置き換えられました。これらの方式のキー サイズはそれぞれ56 ビットと 128 ビットで、安全性の低い CSS の 40 ビットのキー サイズよりもはるか に高いレベルのセキュリティを提供します。

コンテンツ スクランブル システム (CSS) は、DVD ビデオディスクの独自の保護メカニズムの集合です。CSS は、ライセンスされたアプリケーションのみがコンテンツにアクセスできるように制限します。ライセンスを付与するコンソーシアムであるDVD コピー コントロール アソシエーション(CCA) によると、CSS はコンテンツ所有者の知的財産権を保護することになっています。

CSS の詳細は、ライセンス所有者にのみ料金で提供されます。ライセンス^[2]は、ライセンス所有者に秘密保持契約を義務付けており、 DVD ビデオ再生用のオープンソース ソフトウェアの開発は許可されません。代わりに、 CSS のリバース エンジニアリング実装であるlibdvdcssがあります。libdvdcss は、公開されているDVD -ROM ^[3]およびMMC ^[4]仕様とともに、ドキュメントのソースです。さまざまなソースから CSS の詳細を収集する取り組みも行われています。^[5]

DVD ビデオは CSS の有無にかかわらず制作できます。たとえば、発行者はライセンスと制作コストを節約するために CSS 保護なしで制作することを決定する場合があります。

コンテンツ スクランブル システムは、ディスク、ドライブ、プレーヤーの 3 つの要素で構成されます。ディスクには、著作権情報と暗号化された機能が格納されます。ドライブはディスクを読み取る手段を提供します。プレーヤーは、機能のオーディオおよびビジュアル コンテンツを復号化して表示します。すべての要素は、CCA のライセンス契約に準拠する必要があります。

保護方法は3つあります。

• 再生保護は暗号化に基づいています。プレーヤーは機能を復号化するために秘密キーを必要とします。
• 読み取り保護はドライブに基づいています。重要なディスク データへのアクセスは、プレーヤーが正常に認証された場合にのみ許可されます。
• 地域制限はディスクとドライブに基づいています。ディスクがドライブの地域に属していない場合、ドライブはアクセスを拒否できます。

最初の 2 つの保護方法は破られています。地域保護の回避はすべてのドライブで可能というわけではありません。ドライブが機能へのアクセスを許可したとしても、タイトル キーの予測に失敗する可能性があります。^[5]ただし、地域制限を強制しない DVD プレーヤー (手動で無効にした後) が存在するため、CSS のコンポーネントとしての地域制限の効果は低くなります。^[6]

DVD-ROMのメインデータ（§16 ^[3]）は、2048バイトの連続した論理ブロックであり、DVD-Videoフォーマットに従って構造化されています。DVD-Videoには、（他のものに加えて）パックと呼ばれるもので構成されるMPEGプログラムストリームが含まれています。ディスクにCSSが適用されている場合、すべてのパックのサブセットがタイトルキーで暗号化されます。

DVD-ROM には、メインデータの他に追加のデータ領域が含まれています。CSS はそこに次のデータを保存します。

• CSSが適用されているかどうかを示すフラグ（§6.23.3.2.2 ^[4]）、
• 8ビットの地域管理情報（地域コード）
• ディスクキーの暗号化された409個のバリエーションを保持するディスクキーブロック（§6.23.3.2.3 ^[4]）。

CSSは、ユーザーデータの各論理ブロックに対してフレームヘッダーに6バイトを使用します（§16.3、^[3] §6.29.3.1.5 ^[4]）。

• 著作権管理情報を含む1バイト、
• 暗号化されたタイトルキーを保持する 5 バイト。

ドライブはDVD-Videoディスクを他のDVD-ROMディスクと同様に扱います。プレーヤーはディスクのユーザーデータを読み取り、DVD-Videoフォーマットに従って処理します。ただし、ドライブがCSSでコンパイルされたディスクを検出すると、著作権で保護されているとマークされた論理ブロックへのアクセスを拒否します（§6.15.3 ^[4]）。プレーヤーは最初に認証ハンドシェイクを実行する必要があります（§4.10.2.2 ^[4]）。認証ハンドシェイクは、ディスクキーブロックとタイトルキーの取得にも使用されます。

ドライブは、DVD-Videoコンテンツの再生を世界の特定の地域に制限する地域再生制御（RPC）もサポートしている場合があります（§3.3.26 ^[4]）。RPC Phase IIドライブは8ビットの地域コードを保持し、CSSライセンス契約のすべての要件に準拠しています（§6.29.3.1.7 ^[4]）。RPC Phase IIドライブは、地域が一致しない場合はタイトルキー要求を拒否するようです。ただし、ユーザーデータの読み取りは引き続き機能する可能性があります。^[5]

CSSはストリーム暗号を採用し、キーストリームをプレーンテキストデータで加工して暗号文を生成します。^[7]ストリーム暗号は2つの線形フィードバックシフトレジスタ（LFSR）に基づいており、40ビットのシードで設定されます。

マングリングは操作の種類によって異なります。次の 3 つの種類があります。

• ディスクキーまたはタイトルキーの復号化、
• パックの復号化と
• 認証ハンドシェイク用のキーの暗号化。

DVDビデオを復号化するために、プレーヤーはディスクキーブロックを読み取り、プレーヤーキーを使用してディスクキーを復号化します。その後、プレーヤーはタイトルキーを読み取り、ディスクキーを使用して復号化します。ビデオマネージャーと各ビデオタイトルセットには異なるタイトルキーを割り当てることができます。タイトルキーは暗号化されたパックを復号化するために使用されます。^[5]

CSS は、わずか 40 ビットのサイズの暗号化キーを使用します。このため、CSS はブルート フォース攻撃に対して脆弱です。CSS が導入された当時、米国では、40 ビットを超えるキーを使用する暗号化システムをメーカーが輸出することは禁止されていました。このキーの長さは、コンピューターの処理能力の向上に対してまったく不十分であることがすでに明らかでした (データ暗号化標準を参照)。

フランク・A・スティーブンソンは、漏洩したDeCSSのソースコードに基づいて、 CSS暗号を実質的に無効にする3つのエクスプロイトを1999年11月に公開しました。^[7]

• 相関攻撃により、 2 ¹⁶の複雑度でキーストリームのシードの回復が可能になります。
• ディスクキーとタイトルキーのマングリングは、 2 ⁸の複雑度で元に戻すことができます。
• ディスクキーはハッシュ値から 2 ²⁵の複雑度で復元できます。

後者のエクスプロイトは、450 MHz Intel Pentium III で 18 秒未満でハッシュ値からディスク キーを復元します。

CSS の設計は、いくつかのプレーヤー キーの漏洩に備えていました。新しいディスクには、ディスク キー ブロックにこれらのプレーヤー キーの暗号化されたバリアントは含まれません。ただし、Stevenson のエクスプロイトにより、すべてのプレーヤー キーを生成することが可能になりました。Libdvdcss は、生成されたプレーヤー キーのこのようなリストを使用します。

タイトルキーが利用できない場合もあります。ドライブはリージョンの不一致によりアクセスを拒否しますが、暗号化された DVD ビデオの読み取りは許可します。Ethan Hawke は、MPEG プログラム ストリーム内のデータの繰り返しをプレーン テキストで予測し、暗号化された DVD ビデオから直接タイトルキーをリアルタイムで復元できる方法を発表しました。^[8]

『Geeks Bearing Gifts』の中で、著者のテッド・ネルソンは「DVD暗号化は、自由意志論者の本『 Computer Lib 』の議論に基づいて、DVD暗号化委員会によって意図的に軽視された」と述べている。この主張は匿名の情報源との個人的なやり取りから生まれたとされており、ネルソンは『Computer Lib』の著者である。^[9]

• DVDコピーコントロール協会
• libdvdcss は、オープンソース プレーヤーでディスクの再生を可能にする人気の無料ソフトウェアです。
• ARccOS 保護

• 公式サイト
• Edwards, Eddie。「コンテンツ スクランブリング システム: 技術的説明」。Tiny Ted Collective。概要。2007 年 5 月 6 日にオリジナルからアーカイブ。2005年 12 月 29 日に取得。
• Barry, Mark (2004 年 6 月)。「ホーム エンターテイメントにおける暗号化: DVD のコンテンツ スクランブルの概要」。UCSD。数学。