基于 IP网络的条件接收系统的设计与实现

1引言

随着数字电视技术在广播电视领域里的全面实施，订阅节目、按次付费 PayPerView，PPV 即时按次付费 Impulse PayPerView，IPPV、交互式电视等收费业务，要求广播电视运营商能够控制用户对节目的访问。这种接收控制是通过条件接收系统 ConditionalAccessSystem，CAS 来实现的。条件接收系统利用加扰和加密技术保证只有授权用户才可以使用某一业务，未经授权的用户不能使用这一业务。另一方面，在视频点播 Video2On2Demand，VOD、网络电视、视频会议等多媒体通信应用中，条件接收系统是对多媒体内容的分发进行数字版权保护的方法之一。在三网合一的趋势下，出现了 DVB DigitalVideoBroadcasting 条件接收系统和IP网络条件接收系统的融合。

2 　DVB 条件接收系统

2.1　CA系统的组成

DVB 是欧洲的数字电视标准，DVB 的条件接收系统由加解扰系统、加解密系统、用户授权系统Subscriber2AuthorizationSystem，SAS、用户管理系统 SubscriberManagemen System，SMS、条件接收子系统 ConditionalAccessSubsystemCASS 等组成。图1为DVB条件接收系统的整体框架。加扰是指连续不断地改变广播电视信号，以使未经授权的用户不能得到正确信号的方法。解扰是加扰的逆过程。加密是指将解扰用的密钥加密后再安全地传送给授权用户的方法。解密是加密的逆过程。用户授权系统接受用户管理系统的命令，为授权用户生成授权信息。用户管理系统负责管理用户信息，处理用户的节目订单，向用户发出帐单，并向用户授权系统发出命令，决定哪些用户可以被授权使用广播电视业务。条件接收子系统是一个在接收端使用的可拆卸的安全模块，用于恢复出解扰用的密钥。

2.2　CA系统的工作原理

DVB采用MPEG-2 的视音频编码技术，MPEG-2 中定义的节目专用信息 ProgramSpecificInformation，PSI 包含了用于解复用节目的必要信息。PSI由 4 种表组成：节目关联表ProgramAssociationTable，PAT 、节目映射表 ProgramMapTable，PMT 、条件接收表 ConditionalAccessTable，CAT 、网络信息表 NetworkInformationTable，NIT。PAT表的 PID Packe dentifier 为0x0000，它给出了各个节目的 PMT表的 PID。一个节目对应于一个 TS流，它由一个或多个基本流组成，PMT表给出了组成一个节目的各个基本流的 PID，当基本流被加扰时，PMT表中将出现条件访问描述符，用以指示 ECM 流的ID。CAT表的 PID为 0x0001,CAT表中的条件访问描述符用以指示 EMM流的 PID。NIT表用于说明节目所属网络的情况和主要参数。

在前端，复用器将多个单节目的 TS流合成总的 TS流，控制字发生器生成控制字 ControlWord，CW，一方面 CW控制加扰器对复用器的输出进行加扰但PSI信息没有被加扰，另一方面，SAS生成业务密钥 ServiceKey，SK，利用业务密钥对 CW 进行加密，得到授权控制信息 EntitlementControMessage，ECM，再利用用户的个人密钥 UserKey,UK 对业务密钥进行加密，得到授权管理信息EntitlementManagemenMessage，EMM。ECM和 EMM也被送入复用器和 TS流一起进行复用。在接收端，在 CW没有被恢复出来之前，加扰的数据未经解扰就通过解扰器进入复用器。由于 PSI信息没有被加扰所以复用器能先滤出 PID=0x0001 的 CAT表和 PID=0x000的 PAT表。由 CAT表可滤出用户所使用的 CA 系统对应的MM流。条件接收子系统利用用户个人密钥对 EMM解密得到业务密钥，然由 PAT表找到各个节目的 PMT表，并由此滤出用户所使用的 CA系统对应的 ECM流，再利用业务密钥对 ECM解密得到 CW。将 CW送入解扰器后，解扰器就可以对后继加扰