1 系统概述
在数字视频广播中，条件接收（Conditional Access，CA）是一种应用于收费电视系统中帮助运营商管理不同用户授权信息的一种专有技术，它是运营商利益的保障。用户终端系统通过“机顶盒”和“CA卡”的相互配合来实现数字电视节目的有条件接收。
目前，国内绝大部分采用的是机卡不分离的条件接收系统。机顶盒制造商必须根据运营商选择的CA系统来开发和生产机顶盒，这样就造成了机顶盒的生产和销售都必须由运营商定制；同时，大部分CA都有复杂的授权和认证过程，移植不同的CA系统也给机顶盒制造商在开发和管理上带来了较大的负担，由此极大地束缚了机顶盒的大批量生产和流通，不利于该产业的发展。
为了解决上述弊端，理顺机顶盒制造商、运营商和CA厂商的生产关系。实现机卡分离意味着机顶盒不再包含为某家CA厂商定制特定的私有功能，可以随用户的搬家迁移，可以转卖给他人，用户还可以随心所欲地更新或淘汰机顶盒。这样一来，机顶盒就真正成为类似彩电的通用消费电子产品。
采用PCMCIA卡可实现机卡分离，但其成本高，而且大卡也必须移植不同的CA系统。于是我们提出一种折中的技术解决方案，即在尽量保证不改变前端CAS和机顶盒硬件实现方案的前提下，对机顶盒和CA系统以及CA系统和智能卡之间的功能划分、通信协议及相关接口进行了重新定义，只要改变接收端机顶盒CA子系统软件，就可以实现真正意义上的机卡分离。
2 系统设计
2.1 总体设计
智能卡“机卡分离”的总体设计思想就是采用通用智能卡接口，即ISO7816接口，将与CA有关的处理功能模块划分成“通用模块”和“私有模块”两个部分，同时采用机卡分离“CA插件”的概念，实现机卡间的CA分离。其中“通用模块”是指机顶盒中与CA有关的“CA数据的剥离”和符合通用加扰算法的“解扰器”，而“私有模块”是指各个CA厂商专有的CA应用程序，包括ECM、EMM数据的解密和用户安全信息的特殊处理。前者是机顶盒中标准的部分，而且，在符合DVB/MPEG-2的接收机中，其硬件处理部分大都包含了这些内容，所以，将它们留在机顶盒中是最合理的；后者通常是一个专用软件——CA应用程序软件，是由CA厂商专有的，也是由CA厂商负责移植的，这部分专有软件，我们可以将其移到智能卡上实施。这也是小卡的机卡分离原理。
2.2系统结构
根据机卡分离的总体设计思想，我们采用小卡方案进行设计，并不需要增加任何的硬件，只需要对原有软件的实现方案进行改进即可达到目标。设计基于智能卡机卡分离的系统结构如下图1所示：
图1
在系统结构中的机卡分离对应程序模块（以下简称“CA中间件”），位于操作系统层和驱动层之上，应用软件之下。实际上，CA中间件是实现机卡分离时而设计的一个封装了CA消息处理、安全通道以及数据通信等多个软件模块，该软件模块如同其他标准中间件一样，底层需要定义机顶盒硬件及系统平台的移植接口，而上层需要定义CA应用控制接口。这些功能模块过去都是由CA系统厂商自己定义的，为了实现机卡分离，必须对这些模块加以标准化。
（1）上层应用接口
应用程序－CA中间件接口定义高层API以实现机顶盒应用程序和中间件之间的交互，它们的交互通过以下几类对象实现：文字、询问、应答、菜单、菜单应答和列表，这一点类似DVB CI和DAVIC CA1中定义的方式。
（2）下层移植接口
底层API是用来为条件接收子系统提供访问机顶盒资源的驱动。这些底层API用来设置解复用器的滤波器以便得到CA相关的信息、为解扰器提供解扰密钥、以及通过OSD显示状态信息与用户进行对话等等。
这种设计使得满足 “机卡分离”技术要求的机顶盒，受逻辑架构之外的设计选项的影响降低到最小。（待续）
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