数字电视是继黑白模拟电视和彩色模拟电视后的第三代电视。与模拟电视相比,数字电视不仅能大大改善图像和伴音质量,而且还能与现有的数字通讯和计算机技术结合,为人们提供全新的、更灵活和更方便的服务。由于有线电视具有抗干扰能力强、覆盖面广、入户频带宽等特点,因此,有线电视数字化的推广和普及具有更广阔的发展前景。实现电视节目运营商和用户的交互工作模式,提供有偿的全数字化个性服务,是数字有线电视迅速发展的不竭动力。如何保障该交互系统的安全运行,防止非法盗用者的入侵同样是数字电视系统长期面对的挑战。
条件接收系统及其安全问题
数字有线电视条件接收系统从广义上讲包含条件接收和用户管理两部分。条件接收就是对视频、音频和数据等信息加密传输并为合法用户解密接收的过程。用户管理主要存储用户信息、管理用户权限和账户等。
1、系统结构
数字有线电视条件接收系统一般由用户管理系统、节目管理系统、加密解密系统、加扰解扰系统等构成,系统各部件之间通过相关接口进行通信和数据传输,主要包括:节目信息管理接口、用户管理系统接口、复用器接口、智能卡接口等,系统的结构框图如图1所示。
2、三层加密体制
有线电视数字传送加扰的工作原理是将传输数据随机化,使未被授权的用户不能正常接收。一般采用3重密钥对MPEG-2数据流进行加扰控制,即起始控制字(CW)加扰、授权密钥和用户分配密钥。节目发送端有一个CW发生器,每个CW字长一般为64bit,CW发生器不断地随机改变输出内容,控制字对数据进行加扰(进行模二相加运算)。同时,CW本身由授权密钥加密,而授权密钥再用各个用户分配的密钥进行加密。MPEG-2规范定义了两个特殊码流,即加密后的控制字信息ECM和加密后的授权密钥EMM。ECM中携带了对控制字的加密编码、接收参数(如节目说明及接收节目所需的条件)等内容。EMM携带了终端的授权信息及用户订购节目信息等内容。ECM和EMM信息与加扰后的节目码流复用为数据包,以MPEG-2传输流(TS)传输。在接收端配置相应的解扰、解密模块恢复MPEG-2数据流。基于三层加密体制的数字有线电视条件接收系统框图如图2所示。
3、系统的安装问题
有线电视条件接收系统的安全性包括CW传输的安全问题、仿制用户智能卡、对有线网络的其它恶意攻击等。其中CW传输的安全问题是关键,因为CW是整个系统的基础,是条件接收系统的核心,如果CW被破解,其他一切加密措施也就失去了意义。针对国内目前广泛采用的“一机一卡,机卡配对”的管理模式,CW传输中的安全隐患主要表现在以下两个方面:
(1)对CW的直接破解。CW一般比较长,且变化频率比较快,破译CW比较困难,通常情况下即使破译了一个CW,往往已过了有效期。但是,一旦CW的变化规律被破译,其整个周期序列被全部破解,对有线电视系统将是灾难性的。
(2)对ECM,EMM进行攻击。在系统传输过程中截获ECM、EMM密钥并进行数据破解,从而制作盗版卡,窃取CW,达到破译的目的。
CW传输的安全防范措施
1、可靠的CW产生器
针对CW的破译,采用安全性较高的CW产生器。图3所示的CW产生器的输出具有很强的随机性,主要由可预置线性反馈寄存器(LFSR)和数据选择器组成。 4个LFSR 的阶数是互
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