數(shù)字娛樂(lè) 新員工培訓(xùn) 加擾以及加擾原理膠片V10

加擾以及加擾原理本膠片簡(jiǎn)單介紹了CA系統(tǒng)工作的基本原理，用于指導(dǎo)理解和學(xué)習(xí)CA系統(tǒng)。前言第1章CA系統(tǒng)概述第2章加密基礎(chǔ)知識(shí)第3章條件接收系統(tǒng)原理第4章條件接收系統(tǒng)架構(gòu)內(nèi)容介紹業(yè)務(wù)生成系統(tǒng)業(yè)務(wù)受理系統(tǒng)CA用戶(hù)管理系統(tǒng)用戶(hù)集成CA的STB加擾器矩陣設(shè)備管理系統(tǒng)HFC編碼器矩陣復(fù)用器矩陣QAM矩陣節(jié)目管理系統(tǒng)節(jié)目傳輸網(wǎng)數(shù)字節(jié)目庫(kù)適配器矩陣IP雙向鏈路CAS組網(wǎng)介紹通常條件接收系統(tǒng)是一個(gè)綜合性系統(tǒng)：涉及到多種技術(shù)，包括：加密技術(shù)、加擾技術(shù)、智能卡技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、接收技術(shù)，此外還涉及到用戶(hù)管理、節(jié)目管理、收費(fèi)管理等運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)相關(guān)的各種技術(shù)。CA(ConditionalAccess)條件接收系統(tǒng)就是為了商業(yè)目的而對(duì)某些廣播條件下的服務(wù)實(shí)施接入控制，決定一個(gè)數(shù)字接收設(shè)備能否將特定的廣播節(jié)目展現(xiàn)給最終用戶(hù)的系統(tǒng)。保證只有獲得授權(quán)的用戶(hù)才能收看到所選擇的加密廣播節(jié)目，未獲得授權(quán)者收看不到加密節(jié)目。數(shù)字電視的運(yùn)營(yíng)需要進(jìn)行有效收費(fèi)保證交費(fèi)用戶(hù)能正常收看電視節(jié)目的同時(shí)，限制非法用戶(hù)的盜看需要一個(gè)身份識(shí)別系統(tǒng)數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)仍采用模擬電視的HFC網(wǎng)絡(luò)HFC是一個(gè)單向網(wǎng)絡(luò)，用戶(hù)無(wú)法向廣電提供身份信息概況模擬電視的CA系統(tǒng)全頻段加擾和頻道加擾，原理破壞水平和垂直同步信號(hào)，缺點(diǎn)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生損傷，圖像質(zhì)量下降。數(shù)字嵌入式的CA系統(tǒng)當(dāng)前數(shù)字電視主要加擾方式。特點(diǎn)是一體化設(shè)計(jì)細(xì)想，解密和解擾模塊與TS流解復(fù)用，音/視頻解碼器都集成在機(jī)頂盒上。缺點(diǎn)更換機(jī)頂盒?？煞蛛x式的CA系統(tǒng)CA控制模塊從機(jī)頂盒中獨(dú)立出來(lái)，支持多密工作方式技術(shù)發(fā)展歷程CW：ControlWord，控制字SK：ServiceKey，業(yè)務(wù)密鑰ECM：EntitlementControlMessage，授權(quán)控制信息。PDK：PersonalDataKey，個(gè)人密匙EMM：EntitlementManagementMessage，授權(quán)管理信息AC：AccessCriteria訪(fǎng)問(wèn)準(zhǔn)則PSI：ProgramSpecificInformation，節(jié)目特殊信息SI：ServiceInformation，服務(wù)信息TS：TransportStream，傳輸流PES：PackageElementStream，打包的原始流SMS：SubscriberManagementSystem，訂戶(hù)管理系統(tǒng)MUX/SCR:復(fù)用器/加繞器常用縮略語(yǔ)內(nèi)容介紹第1章CA系統(tǒng)概述第2章加密基礎(chǔ)知識(shí)第3章條件接收系統(tǒng)原理第4章條件接收系統(tǒng)架構(gòu)RSA公鑰加密算法原理RSA公鑰加密算法基于大整數(shù)因式分解困難這樣的事實(shí)。選擇兩個(gè)素?cái)?shù)p，q。（一般p,q選擇很大的數(shù)）然后計(jì)算z=p*qf=(p-1)(q-1)選擇一個(gè)n，使gcd(n,f)=1（gcd代表greatestcommondivider,一般n也選擇一個(gè)素?cái)?shù)），n和z就作為公鑰。選擇一個(gè)s,0<s<f,滿(mǎn)足n*s%f=1，s就作為私鑰。特點(diǎn)：非對(duì)稱(chēng)算法RSADES原理DES算法的入口參數(shù)有三個(gè)：Key、Data、Mode。其中Key為8個(gè)字節(jié)共64位，是DES算法的工作密匙；Data也為8個(gè)字節(jié)64位，是要被加密或被解密的數(shù)據(jù)；Mode為DES的工作方式，有兩種：加密或解密。DES工作方式：如Mode為加密，則用Key去把數(shù)據(jù)Data進(jìn)行加密，生成Data的密碼形式（64位）作為DES的輸出結(jié)果；如Mode為解密，則用Key去把密碼形式的數(shù)據(jù)Data解密，還原為Data的明碼形式（64位）作為DES的輸出結(jié)果。特點(diǎn)：對(duì)稱(chēng)算法DES加密算法比較內(nèi)容介紹第1章CA系統(tǒng)概述第2章加密基礎(chǔ)知識(shí)第3章條件接收系統(tǒng)原理第4章條件接收系統(tǒng)架構(gòu)PESHeaderPESDataTS_HTS_AFTS_HTS_AFTS_HTS_AFTS_HTS_AFTS級(jí)加擾：完整的PES（包括PES頭信息）數(shù)據(jù)通過(guò)轉(zhuǎn)換為若干個(gè)TS包，然后對(duì)屬于同一個(gè)PES數(shù)據(jù)的多個(gè)TS包中的有效載數(shù)據(jù)做加擾。TS級(jí)加擾PES級(jí)加擾：僅對(duì)PES的負(fù)荷包中的有效負(fù)載數(shù)據(jù)做加擾，然后分別放入多個(gè)TS的數(shù)據(jù)中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。其中PES_H部分放入TS適應(yīng)字段中不做加擾。PES級(jí)加擾碼流被加擾之后，必須得到CW之后才能進(jìn)行解擾。在傳送中，如果CW是明文傳送，則非常容易被破解，因此提出了需要對(duì)CW進(jìn)行加密，傳送密文信息，而不直接傳送明文。CW：ControlWord控制字ECM：EntitlementControlMessage，授權(quán)控制信息。EMM：EntitlementManagementMessage，授權(quán)管理信息SK：ServiceKey業(yè)務(wù)密鑰PDK：PersonalDataKey個(gè)人密匙加擾概述條件接收原理加擾TSTS’解擾TS’TSCWCW第一層：碼流加擾加擾過(guò)程是在發(fā)送端用一個(gè)偽隨機(jī)序列（稱(chēng)為控制字，CW）對(duì)復(fù)用后的TS流進(jìn)行實(shí)時(shí)擾亂控制。接收端必須獲得CW，再次對(duì)碼流進(jìn)行位運(yùn)算才能將碼流還原只有授權(quán)用戶(hù)才能獲取CW，才能對(duì)碼流進(jìn)行解擾如何保密傳輸CW？如何使只有授權(quán)用戶(hù)才能獲取CW呢？發(fā)送端接收端條件接收原理加擾TSTS’解擾TS’TSCWCW第二層：訪(fǎng)問(wèn)控制（CW加密）發(fā)送端：采用SK（加密密鑰）對(duì)CW進(jìn)行加密，傳輸加密后的數(shù)據(jù)（ECM）接收端：必須先獲取SK，然后運(yùn)用SK對(duì)ECM進(jìn)行解密，得到CW如何保證只有授權(quán)用戶(hù)才能得到SK？發(fā)送端接收端加擾CWECM解擾ECMCWSKSK條件接收原理加擾TSTS’解擾TS’TSCWCW第三層：授權(quán)管理（SK加密）發(fā)送端接收端加密CWGECM解密ECMSK加密SKEMM解密EMMPDKPDKCW條件接收原理第三層：授權(quán)管理（SK加密）每一授權(quán)用戶(hù)將獲得一張IC卡，在卡內(nèi)保存有一個(gè)或多個(gè)PDK（個(gè)人密鑰），在發(fā)送端運(yùn)用PDK對(duì)SK進(jìn)行加密，生成數(shù)據(jù)以EMM的形式打包進(jìn)碼流中。這樣保證只有擁用該P(yáng)DK的用戶(hù)才能解密得到SK。發(fā)送端接收端加密SKEMM解密EMMPDKPDKSK條件接收原理加擾TSTS’解擾TS’TSCW發(fā)送端接收端加密CWECM解密ECMSKSK加密EMM解密EMMPDKPDK加擾器機(jī)頂盒CASMARTCARDCWG條件接收原理加擾TSTS’解擾TS’TSCW發(fā)送端接收端加密CWECM2ECM1SK2SK1SK1EMM2解密EMM1PDK2PDK1加擾器機(jī)頂盒加密SK1ECM1加密加密PDK1SK2EMM1CA1CA2解密解密解密PDK2ECM2EMM2SK2IC2IC1條件接收原理CW變化周期5～20秒抗攻擊；保證終端開(kāi)機(jī)瞬時(shí)同步。CW是隨機(jī)序列發(fā)生器的初始字，因此CW變化的頻率必須很頻繁，以便保證終端可以即時(shí)獲得初始字，產(chǎn)生和前端同步的隨機(jī)序列進(jìn)行解擾SK及變化周期較緩慢減少CA的控制信息的數(shù)據(jù)量。由于要把密鑰信息發(fā)給所有授權(quán)用戶(hù)，因此如果直接發(fā)送CW則數(shù)據(jù)量很大，因此用緩慢變化的SK加密CW，再把SK發(fā)給每個(gè)用戶(hù)，可以顯著減少數(shù)據(jù)量，比如SK每月變化一次，則可以減少約6個(gè)數(shù)量級(jí)的數(shù)據(jù)。分組即使存在SK，但為了保證每個(gè)開(kāi)機(jī)用戶(hù)在短時(shí)間內(nèi)獲得SK，就要求對(duì)所有用戶(hù)遍歷輪循廣播SK的時(shí)間不能太長(zhǎng)，一般約幾個(gè)小時(shí)，如果對(duì)大量用戶(hù)輪循SK的數(shù)據(jù)量還是比較大，因此采用分組，每256人一組，可以減少約2個(gè)數(shù)量級(jí)數(shù)據(jù)。PDK保證密鑰（SK）只發(fā)給授權(quán)用戶(hù)。第1章CA系統(tǒng)概述第2章加密基礎(chǔ)知識(shí)第3章條件接收系統(tǒng)原理第4章條件接收系統(tǒng)架構(gòu)內(nèi)容介紹復(fù)用／加擾器CAS條件接收系統(tǒng)架構(gòu)MUXSCRCWGSCSECMGEMMGSMSCW/ACECMsECMsCWEMMsTSCWSCS 同密同步器 MUX 復(fù)用器SCR 加擾器 CWG 控制字生成器ECMG 授權(quán)控制信息生成器 EMMG 授權(quán)管理信息生成器SMS 訂戶(hù)管理系統(tǒng) AC 訪(fǎng)問(wèn)準(zhǔn)則TS流TCP/IP內(nèi)部通訊SMSInterfaceServiceManagerConfigurationManagerCASECMG生成ECMEMMG生成EMM加密機(jī)加密CW和SK數(shù)據(jù)庫(kù)保存?zhèn)€人數(shù)據(jù)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)復(fù)用加擾器復(fù)用器MUX,復(fù)用輸入的視頻流，音頻流和SI數(shù)據(jù)流等多路碼流為一路碼流輸出控制字發(fā)生器CWG同密同步器SCS加擾器SCRSMSCA接口信息處理訂戶(hù)信息管理產(chǎn)品信息管理授權(quán)信息管理前端組件條件接收系統(tǒng)架構(gòu)ECMCWG生成CW并提交給SCSSCS將CW和AC打包到CW_Provision消息中，并發(fā)送給ECMGECMG接收到CW_Provision消息后，從中取出CW和AC信息，并用當(dāng)前的SK加密CW，并附上AC信息組成相應(yīng)的ECM數(shù)據(jù)，并以ECM_datagram消息發(fā)送給SCSSCS從ECM_datagram中解出ECMPkt，將之插入碼流中EMMEMMG從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取某用戶(hù)IC卡的PDK和所訂閱的產(chǎn)品信息，用PDK對(duì)相應(yīng)產(chǎn)品的SK進(jìn)行加密生成EMM數(shù)據(jù)，以data_provision消息的形式發(fā)送給MUXMUX接收到data_provision消息后，將之分解成EMMPkt插入到碼流中1CWG生成CW并提交給SCS2SCS將CW和AC打包到CW_Provision消息中，并發(fā)送給ECMG3ECMG接收到CW_Provision消息后，從中取出CW和AC信息，并用當(dāng)前的SK加密CW，并附上AC信息組成相應(yīng)的ECM數(shù)據(jù)，并以