高帯域幅デジタルコンテンツ保護

高帯域幅デジタルコンテンツ保護（HDCP ）は、 Intel Corporation ^[1]が開発したデジタルコピー保護の一種で、接続を介して伝送されるデジタルオーディオおよびビデオコンテンツのコピーを防止します。接続の種類には、DisplayPort（DP）、デジタルビジュアルインターフェイス（DVI）、高精細マルチメディアインターフェイス（HDMI）のほか、あまり一般的ではない、または現在は廃止されているプロトコルであるギガビットビデオインターフェイス（GVIF）やユニファイドディスプレイインターフェイス（UDI）などがあります。

このシステムは、HDCPで暗号化されたコンテンツが、許可されていないデバイスやHDCPコンテンツをコピーするように改造されたデバイスで再生されるのを防ぐことを目的としています。^{[2] [3]}データを送信する前に、送信デバイスは、受信側がデータを受信する権限を持っているかどうかを確認します。権限を持っている場合、送信側はデータを暗号化して、データが受信側に流れる際に盗聴されないようにします。^[4]

HDCP 対応コンテンツを再生するデバイスを作るには、製造業者はインテルの子会社である Digital Content Protection LLC から特許のライセンスを取得し、年間使用料を支払い、さまざまな条件に従う必要があります。^{[5] [6] [7]}たとえば、デバイスはコピーするように設計することはできません。デバイスは「コンテンツ保護要件を破ろうとする試みを阻止する」必要があります。^[7] HDCP 非対応の受信機に高解像度で保護されたビデオを送信してはなりません。DVD オーディオ作品は、非 HDCP デジタル オーディオ出力ではCDオーディオ品質でのみ再生できます。 ^{[7]アナログ オーディオ出力には品質制限はありません。デバイスで}Intel Management Engineなどの機能が無効になっている場合、HDCP は機能しません。

暗号解読研究者は、2001年にHDCPの欠陥を実証した。2010年9月、有効なデバイスキーの生成を可能にするHDCPマスターキーが公開され、HDCPのキー失効機能が役に立たなくなった。^{[8] [9]} Intelは、このクラックが本物であることを確認しており、^[10]マスターキーは漏洩したのではなくリバースエンジニアリングされたと考えている。 ^[11]実際には、このクラックの影響は「テレビにビデオカメラを向けることのデジタル版」と表現されており、メニューなどのインタラクティブ機能が失われ、高解像度ディスクの暗号化が直接攻撃されているため、消費者にとっての重要性は限られている。 ^[12] Intelは、ライセンスのないデバイスを製造する者を訴えると脅した。^[11]

HDCPは3つのシステムを使用する: ^[5]

1. 認証により、ライセンスのないデバイスがコンテンツを受信できなくなります。
2. DisplayPort、DVI、HDMI、GVIF、または UDI インターフェイス経由で送信されるデータを暗号化することで、情報の盗聴や中間者攻撃を防止します。
3. キーの失効により、侵害されて複製されたデバイスがデータを受信できなくなります。

各 HDCP 対応デバイスには、40 個の 56 ビット キーの一意のセットがあります。これらのキーを秘密に保持しないと、ライセンス契約に違反します。各値のセットに対して、KSV (キー選択ベクトル) と呼ばれる特別な秘密キーが作成されます。各 KSV は 40 ビット (各 HDCP キーに 1 ビット) で構成され、20 ビットが 0 に設定され、20 ビットが 1 に設定されます。

認証中、両当事者はBlom 方式と呼ばれる手順で KSV を交換します。各デバイスは、別のデバイスから受信した KSV に従って、独自の秘密鍵を加算します (符号なし加算法2 ⁵⁶を使用)。KSV で 1 に設定されているビットの順序に応じて、対応する秘密鍵が加算で使用されるか無視されます。鍵と KSV が生成されると、両方のデバイスに同じ 56 ビットの番号が与えられ、後でデータの暗号化に使用されます。

暗号化はストリーム暗号によって行われます。デコードされた各ピクセルは、ジェネレータによって生成された 24 ビットの数値とのXOR演算を適用することによって暗号化されます。HDCP 仕様により、エンコードされた各フレームの後にキーが常に更新されます。

特定のキー セットが侵害された場合、それに対応する KSV が、DVD および Blu-ray 形式の新しいディスクに書き込まれた失効リストに追加されます (リストはDSAデジタル署名で署名されており、悪意のあるユーザーが正当なデバイスを失効させないようにするためのものです)。認証中、送信側デバイスはリスト上で受信側の KSV を検索し、リストに存在する場合は、復号化された作業を失効したデバイスに送信しません。

HDCP デバイスは一般的に次の 3 つのカテゴリに分類されます。

ソース

ソースは表示するコンテンツを送信します。例としては、セットトップボックス、DVD、HD DVD、Blu-rayディスクプレーヤー、コンピュータビデオカードなどがあります。ソースにはHDCP/HDMIトランスミッターのみがあります。^[4]

シンク

シンクはコンテンツを表示用にレンダリングして表示できるようにします。例としては、テレビやデジタルプロジェクターなどがあります。シンクには1つ以上のHDCP/HDMIレシーバーがあります。^[4]

リピータ

リピーターはコンテンツを受け取り、それを復号化し、再度暗号化してデータを再送信します。ビデオを高解像度形式にアップコンバートしたり、信号のオーディオ部分を分割したりするなど、信号処理を実行することもあります。リピーターにはHDMI入力と出力があります。例としては、オーディオ信号を分離して増幅し、ビデオを再送信してテレビに表示するホームシアターのオーディオビジュアルレシーバーがあります。リピーターは、入力データストリームを複数の出力に送信して、複数の画面に同時に表示することもできます。^[4]

各デバイスには、1つ以上のHDCPトランスミッターおよび/またはレシーバーが搭載されている場合があります。（1つのトランスミッターまたはレシーバーチップでHDCPとHDMIの機能を組み合わせることができます。）^[4]

米国では、連邦通信委員会 (FCC) が 2004 年 8 月 4 日に HDCP を「デジタル出力保護技術」として承認しました。^[13] FCC のブロードキャスト フラグ規制は、コロンビア特別区巡回控訴裁判所によって無効とされましたが、 HDTV 信号復調器からのすべてのデジタル出力にDRM技術を義務付けるものでした。議会は、ブロードキャスト フラグに類似したものを実装する法案をまだ検討中です^{[いつ? ] 。 [要出典] HDCP 規格は、FCC のデジタル出力保護技術要件よりも制限が厳しいものです。HDCP は、準拠製品が HDCP 制限コンテンツをフル解像度のアナログ形式に変換することを禁止しており、おそらく}アナログ ホールのサイズを縮小する試みです。^{[ウイズル ワード]}

2005年1月19日、欧州情報通信・民生用電子機器技術産業協会（EICTA ）は、HDCPが欧州の「 HD対応」ラベルの必須コンポーネントであると発表しました。^[14]

Microsoft Windows VistaとWindows 7はどちらもコンピュータのグラフィックカードとモニターでHDCPを使用しています。^{[15] [16]}

HDCPストリッパーはHDCPストリームを復号化し、暗号化されていないHDMIビデオ信号を送信するため、非HDCPディスプレイでも動作します。HDCPライセンス機関がキー失効リストを発行した場合、このようなデバイスが引き続き動作するかどうかは現時点では不明です。キー失効リストは、新しいメディア（新しいBlu-rayディスクなど）を介してインストールされ、^{別のデバイス}（ Blu-rayディスクプレーヤーなど）が接続されて再生されます。^[17]

2001年、カーネギーメロン大学のスコット・クロスビーは、イアン・ゴールドバーグ、ロバート・ジョンソン、ドーン・ソング、デビッド・ワグナーと共著で「高帯域幅デジタルコンテンツ保護システムの暗号解析」という論文を執筆し、11月5日にACM-CCS8 DRMワークショップで発表した。^[18]

著者らは、HDCP の線形キー交換が根本的な弱点であると結論付け、以下の方法について議論しました。

• あらゆるデータを盗聴します。
• 公開キーのみを使用して任意のデバイスを複製します。
• デバイスのブラックリストを避けてください。
• 新しいデバイス キー ベクトルを作成します。
• 全体として、権限を完全に奪取します。

また、ブロムの鍵交換スキームは、少なくとも40台のデバイスの鍵を入手し、その計算に使用された秘密の対称マスターマトリックスを再構築する、いわゆる陰謀攻撃によって破られる可能性があるとも述べた。

同じ頃、ニールス・ファーガソンは独自にHDCPスキームを破ったと主張したが、物議を醸したデジタルミレニアム著作権法に起因する法的懸念を理由に研究を発表しなかった。^[19]

2011 年 11 月、ルール大学ボーフム校の Tim Güneysu 教授は、HDCP 1.3 暗号化規格を破ったことを明らかにしました。

2010年9月14日、Engadgetは、 The Digital Content Protection LLCから有効なキーを取得することなく、他のHDCP準拠デバイスで認証できるデバイスキーを作成できる、本物のHDCPマスターキーの可能性があるという報道をした。このマスターキーは、古いキーが取り消されたときに新しいキーを作成できるため、HDCPのキー失効機能を無効化する。^[8]マスターキーが既知であるため、ライセンスのないHDCPデコードデバイスは、マスターキーを使用して新しいキーを動的にオンザフライで生成するだけで、失効を不可能にすることができる。誰がどのようにキーを発見したかはすぐには明らかではなかったが、発見は、キーと使用方法の説明を含むPastebinスニペットにリンクされたTwitterの更新で発表された。Engadgetは、攻撃者がマスターキーを取得するために2001年にCrosbyが提案した方法を使用した可能性があると述べたが、引用元は別の研究者だった。9月16日、Intelはコードがクラックされたことを確認した。^{[20] [21]インテルは、HDCPを回避するハードウェアを製造する者に対して、}デジタルミレニアム著作権法に基づいて法的措置を取ると警告している。^[11]

2012 年 8 月、バージョン 2.1 は破られていることが証明されました。^{[22]この攻撃は、ペアリング プロセスが}XORで難読化されたKmキーを 送信するという事実を利用しました。これにより、暗号化者 (受信者) はキーを暗号化するか復号化するかを認識できません。さらに、XOR とその上の AES の入力パラメーターは受信側から固定されているため、送信者は同じ操作を強制的に繰り返すことができます。このような設定により、攻撃者はペアリング プロトコルを監視し、小さな変更を加えて繰り返し、Kmキーを抽出できます。小さな変更とは、前のフローの暗号化キーとして「ランダム」キーを選択することです。次に、攻撃者はプロトコルを実行し、ペアリング メッセージでE(E(Km))を取得します。E () はXOR に基づいているため、それ自体を元に戻し、正当なデバイスの Kmを公開します。

バージョン 2.2 は、受信側が提供するランダム性を追加することでこの弱点を修正するためにリリースされました。ただし、この攻撃を回避するには、バージョン 2.2 の送信機はバージョン 2.1 またはバージョン 2.0 の受信機をサポートしてはなりません。そのため、バージョン 2.2 より前のバージョンとの下位互換性を防ぐために、「タイプ」というフィールドを再定義する新しいエラッタがリリースされました。「タイプ」フラグは、コンテンツの使用規則によって要求される必要があります (つまり、コンテンツを開いた DRM または CAS を介して)。^[23]

2015年8月、バージョン2.2が破られたとの噂が流れた。AMCのドラマ『ブレイキング・バッド』のエピソードがUHDフォーマットでインターネットに流出したが、そのメタデータはそれがHDMIキャップであることを示しており、つまりHDCP 2.2保護を解除したHDMIインターフェースでキャプチャされたことを意味していた。^{[24] [25]}

2015年11月4日、HDFuryブランドで他のHDCPリッパー/スプリッターを製造していることで知られる中国企業LegendSky Tech Co.は、HDCP対応UHD作品からHDCP 2.2を削除できるデバイスであるHDFury Integralをリリースしました。^[26] 2015年12月31日、ワーナーブラザーズとDigital Content Protection, LLC（HDCPの所有者であるDCP）は、LegendSkyを相手取って訴訟を起こしました。^{[27] [28]}しかし、LegendSkyは、このデバイスはHDCPコンテンツ保護を「除去」したのではなく、古いバージョンにダウングレードしただけであり、これはDCPのライセンスマニュアルで明示的に許可されている措置であると主張したため、訴訟は最終的に取り下げられました。^[29]

HDCP は、複数のスクリーンをデバイスに接続したいユーザーにとって問題を引き起こす可能性があります。たとえば、バーで複数のテレビを 1 つの衛星受信機に接続している場合や、ユーザーがラップトップを閉じて外部ディスプレイを唯一のモニターとして使用している場合などです。HDCP デバイスは複数のキーを作成し、各スクリーンを操作できますが、その数はデバイスによって異なります。たとえば、Dish または Sky 衛星受信機は 16 個のキーを生成できます。^[30]このテクノロジでは、特に古い高解像度ディスプレイでは、デバイスが接続を確立できないハンドシェイクの問題が発生することがあります。 ^{[31] [32] [33]}

エドワード・フェルテンは「HDCPの主な実際的な影響は、電子機器がテレビと正常に連動しなくなる可能性が1つ増えたことである」と書き、マスターキーの失敗の余波でHDCPは「セキュリティシステムというよりは、消費者向け電子機器市場を形成するツールである」と結論付けた。^[34]

インタラクティブメディア（ビデオゲームなど）では、制御遅延が発生すると、エンコード/デコードに追加の処理が必要になるため、さらなる問題が発生します。ライブストリーミングやゲームプレイのキャプチャなど、さまざまな日常的な使用状況にも悪影響が及びます。^[35]

また、すべての Apple ラップトップ製品は、おそらく切り替え時間を短縮するため、HDCP 準拠のシンク デバイスと対峙すると、HDMI / Mini DisplayPort / USB-C コネクタ ポートからの HDCP 暗号化を自動的に有効にする、という問題もあります。これは、ユーザーがチェーンのさらに下流で録画やビデオ会議機能を使用したい場合に問題となります。これらのデバイスは、ほとんどの場合、HDCP 対応コンテンツを復号化しないからです (HDCP はコンテンツの直接コピーを回避するためのものであり、このようなデバイスはまさにそれを行う可能性があります)。これは、出力がPowerPointプレゼンテーションやデバイスの UI など、HDCP を必要とするコンテンツでない場合でも当てはまります。^[36] 一部のシンク デバイスには、HDCP レポートを完全に無効にする機能があり、この問題によってビデオ会議や録画のコンテンツがブロックされるのを防ぎます。ただし、シンク デバイスが接続されているときにこれが無効になっていると、多くのソース デバイスで HDCP コンテンツの再生が拒否されます。^[37]

互換性のある配信を介してHDCP 2.2ソースデバイスを複数のレガシーディスプレイで構成されたビデオウォールに接続した場合、画像を表示する機能は保証されません。^[38]

HDCP 2.x バージョンは HDCPv1 の延長ではなく、完全に異なるリンク保護です。バージョン 2.x では、3072 または 1024 ビットRSA公開鍵と 256 ビットHMAC-SHA256ハッシュ関数を使用した 128 ビットAESなどの業界標準の暗号化アルゴリズムが採用されています。^[23] HDCP v1.x 仕様はすべて以前のバージョンの仕様との下位互換性をサポートしていますが、HDCPv2 デバイスは、ネイティブで HDCPv1 をサポートするか、専用のコンバーター デバイスを使用することによってのみ、HDCPv1 ハードウェアとインターフェイスできます。つまり、HDCPv2 は新しいテクノロジーにのみ適用できます。WirelessHDおよびMiracast (旧 WiFi Display) 規格に選択されています。^[39] [ ^40]

HDCP 2.xは、新しい認証プロトコルと、受信機が比較的近いことを確認するためのローカリティチェックを備えています（通常のDVI / HDMIリンクでは、7ミリ秒以内にローカリティチェックに応答する必要があります）。^[23]仕様のバージョン2.1は暗号解読され、セッションキーを回復する機能など、いくつかの欠陥があることが判明しました。^[22]

HDCP v2 と v1 の間にはまだいくつかの共通点があります。

1. どちらも DCP LLC の管轄下にあります。
2. これらは同じライセンス契約、コンプライアンス ルール、堅牢性ルールを共有します。
3. これらは同じ失効システムと同じデバイス ID 形式を共有します。

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