衛星數字電視系統缺陷及解決思路研究

1 引言

DVB-S數字衛星直播系統標準是為了滿(mǎn)足衛星轉發(fā)器的帶寬及衛星信號的傳輸特點(diǎn)而設計的，目前國內衛星數字電視市場(chǎng)廣泛采用該標準。其版權保護主要是基于條件接收系統(Conditional AccessSystem，CAS)，系統原理是傳輸合適的控制字(Control Word，CW)到解擾端來(lái)控制整個(gè)加解擾節目過(guò)程，并且僅當某個(gè)用戶(hù)被授權使用某項節目時(shí)，才將解擾控制字傳輸給該特定用戶(hù)，實(shí)現節目傳輸過(guò)程中的加密保護。條件接收的核心是控制字(CW)數據傳輸的控制。在較長(cháng)一段時(shí)間里，在基于DVB標準傳輸的衛星加密節目市場(chǎng)中，一直存在著(zhù)將解密信息CW控制字通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)等進(jìn)行傳播，非法盜看衛星節目的現象。近年來(lái)，隨著(zhù)衛星數字化高潮期的到來(lái)，此類(lèi)問(wèn)題也開(kāi)始在衛星數字電視市場(chǎng)出現，這種方式通常被稱(chēng)為CW共享。

2 現狀

正規的加密衛星電視接收需要一機配一正版卡，由于正版卡的價(jià)格較昂貴，共享服務(wù)提供商通過(guò)各種渠道將一張正版卡上的CW數據以較低的價(jià)格給多個(gè)用戶(hù)有償共享使用，從中牟取暴利。這樣衛星運營(yíng)商的合法權益受到侵害，也擾亂了國內衛星數字電視市場(chǎng)的正常秩序。

目前市場(chǎng)中出現了兩種CW數據共享渠道，非法接收加密衛星節目，一種是通過(guò)網(wǎng)絡(luò )共享CW，還有一種是通過(guò)衛星共享CW。

2.1 網(wǎng)絡(luò )共享CW接收

網(wǎng)絡(luò )共享CW接收如圖1所示，共享服務(wù)器將特定加密頻道的ECM送到相應正版卡里，正版卡解出CW后返回共享服務(wù)器，共享服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò )等渠道將CW傳播給盜版用戶(hù)的非法終端。共享服務(wù)器設置多個(gè)讀卡器和智能卡，提供非法終端用戶(hù)收看不同頻道的數字衛星電視。

2.2 衛星共享CW接收

衛星共享CW接收的基本原理如圖2所示，它是最近新出現的一種共享渠道，它從衛星上下載所提供共享信號全部的ECM及相應的CW數據，并存儲到共享接收機的共享密鑰閃存(FLASH)存儲器中，當共享接收機接收加密信號時(shí)，向共享密鑰閃存發(fā)送ECM請求給正版卡，共享密鑰閃存從正版卡中發(fā)送匹配的CW給接收機，從而解出圖像。

3 缺陷存在的原因

CW共享之所以能夠發(fā)生，主要源自DVB體系架構設計本身。在DVB同密體系架構中，加解擾與加解密是分離的兩個(gè)過(guò)程：加擾由前端加擾設備完成，解擾由機頂盒芯片的解擾電路實(shí)現；加解密主要完成對加解擾控制字的保護，控制字在前端由加擾器生成后，利用有條件接收系統(CAS)的加密機完成加密，解密由CAS提供的智能卡完成。

在同密情況下，CAS的邊界被定義為“在前端對CW加密到終端智能卡把CW由密文解成明文”，而對“從智能卡把CW解密完成并通過(guò)接口送給機頂盒之后的過(guò)程”則沒(méi)有明確界定。

另外，由于機頂盒芯片標準化生產(chǎn)的需要，機頂盒芯片缺省被要求在支持不同CAS時(shí)沒(méi)有差異，在這種理念下，機頂盒芯片上設置的CW接口通常被采用以明文傳遞。

4 六條解決思路

從前面的分析可以看出，CW共享是DVB體系存在的一種缺陷。為了避免合法CW被竊聽(tīng)、共享，主要有如下技術(shù)解決思路：

1．CW加密通訊和機頂盒安全芯片，其中CW加密通訊是通過(guò)對機頂盒與智能卡之間進(jìn)行的加密通信實(shí)現保護，機頂盒安全芯片實(shí)現了從智能卡到機頂盒解擾電路之間的安全通路，使得CW明文僅在解擾電路內部出現，外部無(wú)法獲取。這種預防措施應該說(shuō)是目前較好的方式。其不足之處在于：一方面，由于在芯片中預埋了CAS廠(chǎng)家相關(guān)的密鑰，因此具有一定的鎖定性，可能增加運營(yíng)商更換CAS系統的成本。另一方面，目前已經(jīng)大量使用的機頂盒未采用安全芯片，這些用戶(hù)也存在CW共享的風(fēng)險。

2．運營(yíng)商可根據情況采用的一些技術(shù)手段，例如運營(yíng)商通過(guò)發(fā)送未被破解的指令對共享服務(wù)器軟件漏洞的攻擊，使共享服務(wù)器無(wú)法正常工作；或通過(guò)縮短數據包的發(fā)送頻率，畢竟共享軟件用戶(hù)手里沒(méi)有全套的智能卡資料，發(fā)一些奇怪的命令和超長(cháng)超短的命令，可能會(huì )處理出錯，造成通過(guò)網(wǎng)絡(luò )共享CW的大批共享用戶(hù)由于接收CW不及時(shí)而收視黑屏。

3．限制正版卡讀寫(xiě)次數以增加共享服務(wù)器的成本等。限制ECM解密次數，會(huì )限制到共享服務(wù)器的運作。這種方法會(huì )使共享服務(wù)成本大大增加，因為服務(wù)器上現在需要更多的卡解密所有頻道。

4．通過(guò)數字視頻水印實(shí)現版權標識，通過(guò)視頻指紋實(shí)現盜版追蹤，其中數字指紋可解決多用戶(hù)共享盜版的問(wèn)題。通過(guò)識別出共享CW的叛逆用戶(hù)，從而將其智能卡禁用。要識別出共享CW的盜用者，需要不同用戶(hù)的CW具有一定的差異性，在這方面的解決思路是通過(guò)CW指紋和CW染色，從而識別出一個(gè)盜用者或多個(gè)共謀盜用者。該技術(shù)降低了加密保護的壓力，對CW共享的盜用者形成較大的威懾。

5．縮短CW更換速度，如果更換速度比網(wǎng)絡(luò )傳輸延時(shí)要快，那么接收者就會(huì )收到斷續的信號，甚至完全無(wú)法看。由于ECM數據插入量比較小，再加上系統設計時(shí)為了保證穩定收視，考慮到偶爾傳輸錯誤的因素，具有2個(gè)CW輪流更換和2～3次ECM數據更換一次CW的特性。

6．DVB-S2開(kāi)發(fā)中，考慮數據流與解碼器之間采用加密方式傳輸，兩端隨機產(chǎn)生密鑰進(jìn)行碼流加密，是為了防止從總線(xiàn)接口上將數據讀出，以保護版權。如果對總線(xiàn)信號接口都采取這加密措施，對CAS系統更是如此。對CAS接口的數據也采用類(lèi)似的方法。一旦這樣處理，共享用戶(hù)就沒(méi)辦法獲得原始的ECM和CW了，而且每臺機器的加密密鑰還是隨機產(chǎn)生的，是各不相同的。這么一來(lái)，共享的終端和服務(wù)器實(shí)現都困難了。

5 結論

CW共享屬于DVB的系統缺陷，從某種意義上來(lái)說(shuō)，目前所有的CAS都存在這個(gè)問(wèn)題，是所有CAS廠(chǎng)商共同面臨的挑戰。解決控制字共享問(wèn)題，不僅需要CAS提供商的努力，同時(shí)也需要機頂盒軟硬件環(huán)境的支持。技術(shù)方案能給非盈利目的的共享愛(ài)好者增加盜版成本，但是不能阻止資金雄厚的以盈利為目的的有組織團體、公司。針對以盈利為目的的共享服務(wù)提供商，除加大其破解研發(fā)的成本外，也需要通過(guò)法律途徑來(lái)打擊其非法行為。通過(guò)獲取非法提供服務(wù)的證據，通過(guò)公安機關(guān)訴諸法律，打擊共享服務(wù)提供商。