便攜設備中的CA及高級安全實(shí)現技術(shù)介紹

摘要： CA及高級安全特性是數字電視在便攜領(lǐng)域中開(kāi)展的難題，本文針對此問(wèn)題提出了一種解決方案及其實(shí)現方式。并介紹了基于此方案的各種產(chǎn)品應用，及其對整個(gè)產(chǎn)業(yè)的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵字： CA, 高級安全特性，CMMB，安全廣播，安全芯片

數字電視全面進(jìn)軍便攜設備市場(chǎng)

近年來(lái)數字電視產(chǎn)業(yè)一直高速發(fā)展，除了在傳統的機頂盒和一體機領(lǐng)域繼續高歌猛進(jìn)外，現在已經(jīng)很明顯的看出數字電視正全面進(jìn)軍便攜設備市場(chǎng)。電視無(wú)處不在的概念，似乎已成廠(chǎng)家與消費者的共識。電腦，手機，PMP，GPS……只要有屏幕的地方就可以開(kāi)展數字電視業(yè)務(wù)，隨著(zhù)中國移動(dòng)多媒體廣播（CMMB）和地面國標數字電視（DTMB）的全面鋪開(kāi)，這個(gè)市場(chǎng)變的更加火熱和迫切。

CA及高級安全帶來(lái)新難題

便攜市場(chǎng)是個(gè)很大的蛋糕，同時(shí)也是一個(gè)全新的陣地。雖然以公益為目的，部分節目會(huì )以清流的形式傳送，但是如何在便攜市場(chǎng)進(jìn)行CA移植與商業(yè)化開(kāi)發(fā)仍是整個(gè)產(chǎn)業(yè)共同關(guān)心的話(huà)題。便攜設備中的軟硬件環(huán)境與機頂盒里的完全不一樣，在技術(shù)層面上，我們可以分為兩種典型情況：其一，以USB為接口，PC作為解碼和播放主體的電視棒形式；其二，以設備中多媒體芯片或應用處理器（AP）作為解碼和播放主體的形式，手機，PMP，GPS等都屬于這一類(lèi)。如果把CA集成在PC上，顯然是不可行的，因為PC過(guò)于靈活的環(huán)境無(wú)法保證其安全性。而通常的USB接口芯片也沒(méi)有能力很好的完成CA工作的。同樣在手機和PMP中，主芯片在設計之初沒(méi)有充分考慮將來(lái)要進(jìn)行CA集成，有的不支持，有的支持的不好，特別是不能滿(mǎn)足CA廠(chǎng)家的一些高級安全特性。

此外，如何支持無(wú)線(xiàn)廣播的安全接收（例如CMMB安全廣播），以及業(yè)務(wù)開(kāi)展中的通信安全、內容版權保護等都是今后會(huì )面臨的新課題。

高級安全芯片呼之欲出

面對這樣的現狀，我們需要一座能連接原有的CA及安全系統與便攜設備的橋梁，這個(gè)橋梁就是一顆高級安全芯片。如圖1所示，它是一個(gè)小型的SoC芯片，具備CPU，安全模塊，各種接口等功能，以此實(shí)現以下特性：

可支持各種CA集成

芯片可運行嵌入式操作系統，以支持各種CA庫的集成。 配備ISO7816接口，可與smart card進(jìn)行通信和密鑰傳輸。再加上一個(gè)靈活的解復用和解擾模塊，完成信息提取和節目解擾，即可實(shí)現普通的CA系統。

具有高級安全特性

在普通的CA系統基礎上，為了防止CA破解、共享等問(wèn)題，CA廠(chǎng)家通常提出了很多高級安全特性。為此芯片設計中包含了多標準的硬件加解密引擎，支持AES/DES/3DES/MULT2/SMS4等各種加解密標準及衍生算法。同時(shí)進(jìn)行全面的安全接口和通路設計，包括安全JTAG,安全啟動(dòng)，關(guān)鍵數據防捕獲等各種手段，確保CA系統牢不可破。

接口靈活多樣

針對便攜市場(chǎng)上各種各樣的產(chǎn)品和應用，多樣化的接口必不可少。一方面支持各種信道解調器的接入，另一方面將解擾后的內容輸出到各種終端，包括電腦、手機、MP4、GPS等。

低功耗、低成本

在原有的便攜設備中增加數字電視模塊后，如何降低整機功耗和成本是大家都迫切想解決的問(wèn)題。在這顆安全芯片中，采用了先進(jìn)的多級時(shí)鐘門(mén)控，頻率動(dòng)態(tài)調整，超級休眠等技術(shù)，將動(dòng)態(tài)功耗和待機功耗都降到了較低的水平；同時(shí)竭力控制面積和封裝尺寸，使整機成本增加有限。

圖1：高級安全芯片的整體結構圖。

全面助力產(chǎn)業(yè)發(fā)展

　　憑借著(zhù)這樣一顆芯片，我們在便攜市場(chǎng)遇到的很多問(wèn)題便可以迎刃而解，同時(shí)各種差異化的應用也都清晰可見(jiàn)。下面將對各種可能的應用方式進(jìn)行闡述：

多制式的USB PC電視

筆記本電腦或普通臺式PC，擁有強大的解碼能力及較大的屏幕，可實(shí)現高清播放、視頻錄制等各種高端應用，是收看電視的優(yōu)秀平臺。CMMB或DTMB無(wú)線(xiàn)接收，更是筆記本電腦的絕配。針對目前CMMB的CA系統，不論是Nagravision還是永新視博，這樣一顆安全芯片都能輕松集成和完美支持，而且是采用成本更低的SMD或多芯片封裝方式。借助芯片的多標準接口，甚至可以組成一個(gè)CMMB和DTMB雙模電視棒，兩個(gè)制式的信號和節目互補，解決目前節目源少和信號覆蓋的問(wèn)題。

一旦高級安全芯片解決了CA問(wèn)題，其他各種制式的數字電視也可以進(jìn)入PCTV領(lǐng)域。特別是擁有豐富節目源的有線(xiàn)電視和衛星電視，雖然不能移動(dòng)，但作為家庭電視的一種補充，可以吸引更多的消費群體購買(mǎi)。

圖 2 多種制式的USB PCTV應用示意