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1、一2 5 6 一 第六届京、津、沪、渝及全国城市有线电视技术研讨会论文毒 浅析基于同密技术的两级条件接收系统 中国传媒大学信息工程学院宋翠翠郭华帅江志雄张晨 摘耍：条件接收技术是数字电视接收控制的重要保障。两级条件接收系统实现了对节目的两级授权控制。从而使中央 节目平台和地方服务平台对节目拥有相同的控制权和管理权。本文介绍了两级条件接收系统螅基本组成和原理并详细闱述 了两级授权使用的关键技术。 关键词：同密技术条件接收两级授权 1 引言 随着数字电视广播的开播、运营和发展，条件接收系统( C A S ) 作为数字电视广播实行收费所必须采用 的系统，越来越成为数字电视综合利用不可缺少的部分。传统
2、的单级条件接收系统采用逐级授权的方式， 地方网络运营商从中央节目平台得到授权信息对节目进行解密和解扰，然后将节目与本地节目一起通过 自己的C A S 进行加密和加扰，并送往用户。这样本地运营商对用户节目授权拥有完全的控制权和管理权。 而中央节目平台不能直接对用户进行授权控制，也不能直接获取用户的收视数据等信息。 因此，为达到中央节目平台和地方网络公司对节目收视的平等的共同管理，两级条件接收系统应运而 生。两级条件接收要求中央、地方采用同一种C A 系统，但由于各地方数字电视平台使用C A 系统的情况比 较复杂，中央节目平台需要对国内应用中占据主流的C A 系统进行同密，因此同密技术是实现两级条
3、件接 收的必要条件。本文对条件接收以及同密技术进行了介绍，之后详细说明了两级条件接收系统的实现原理 以及其使用的关键技术，并对其作了一定的分析。 2 条件接收以及同密技术 2 1 C A 系统组成 典型条件接收系统由用户管理系统、节目信息管理系统、加密解密系统、加扰解扰系统等构成，其关 键部分是加解密以及加解扰系统。 如图l 所示，用控制字( C W ) 对指定传输流进行加解扰，再将控制字安全传输给授权用户。在发端利用 关键字( 密钥) 将节目信息加扰随机化。在传输加扰的节目比特流前，对加扰关键字加密，传送给收端C A 组件。在收端，C A 组件从比特流中将加密关键字( 密钥) 取出，通过相应
4、算法将其解密恢复原始关键字，对 节目解扰恢复。 2 2 同密技术 同密方式是指通过使用同一种加扰算法和相同的控制字，使多个不同的C A 系统一同工作的技术。 D V B 为同密模式规定了通用的加扰算法，所有实现同密的C A 系统厂商可以开发各自不同加密的E C M 和 E M M ，但都要遵循通用加扰算法。在同密情况下，用相同的控制字控制加扰算法，而这个控制字可以通过不 同的C A 系统经过加密后传输给终端不同的C A 系统的机顶盒用户。 同密技术的传输方式如图2 所示。在发送端，条件接收器l 和2 同时对进入复用器的所有节目进行条 件接收控制处理，所产生的E C M I 、E M M l 和
5、E C M 2 、E M M 2 信号数据流与节目数据流复合后一同传送给尉 户。在接收端，由于接收机A 中装有条件接收系统1 的子系统，它能够对条件接收器l 产生的E C M l 和 E M M l 信号进行解码，接收到该系统授权的节目；若接收机A 得到了所有被加扰节日的授权，则它仅用装 第六届京、津、沪、渝及全国城市有线电祝技术研讨企论文集 2 5 7 一 图1 条件接收系统图 圈2 同密技术的C A 系统 有条件接收系统l 的子系统，便能收看到所有从发送端传来的节目。 3 两级条件接收 两级条件接收就是说中央节目平台节目加密传输，地方服务平台不解密直接下传到用户，中央节目平 台与地方服务平
6、台共同管理本地网络用户的授权信息，订户只有获得了中央节目平台和地方运营商的双 重授权后，才可以收看到共享节目。也就是说在中央节目平台不知晓并没有授权的情况下，本地运营商不 可单独授权订户观看共享节目。相同地，中央节目平台也不可以在没有本地运营商的配合下单独授权订户 观看共享节目。 3 1 两级条件接收原理 中央节目平台加扰节目在地方服务平台前端不解扰，地方服务平台前端对中央节目平台产生的E C M 信息进行加扰保护后，通过本地有线网将节目传送到用户机顶盒。只有当用户接收到地方服务平台发送的 2 5 8 第六届京、津、沪、渝反全国城市有线电视技术研讨会论文集 节目授权信息，才能将加扰的中央节目平
7、台E C M 信息还原成正常的E C M 信息；只有当用户接收到中央节 目平台发送的节目授权，才能解密正常的中央节目平台E C M 信息得到C W ，解扰中央节目平台的加扰节 目。 授权过程如下： 当中央节目平台的C A 及S M S 和地方服务平台的C A 及S M S 都定义了中央节目平台加扰节目的产品 I D 后，地方服务平台便可以对中央节目平台的加扰节目进行授权。各地用户订购中央节目平台的加扰节 目，需要中央节目平台和地方网络公司同时对该用户的智能卡进行授权，这个过程由地方服务平台的S M S 发起申请，中央节目平台的S M S 及C A 根据预定格式自动响应。由地方S M S 发起两
8、条申请，一条申请进入 本地C A ，完成第一次授权，另一条通过双方S M S 之间的接口进入中央S M S ，中央S M S 通过中央C A 完成第 二次授权。 图3 髓级授权接收原理示意图 3 2 两级授权的关键技术 ( 1 ) 授权管理信息( E M M ) 的提取和合并 由于机顶盒只能识别一个E M M 信息，因此需要对两级C A 产生的E M M 进行合并。在地方服务平台前 端，中央节目平台授权管理信息( E M M ) 的提取和合并主要通过E M M 提取器和E M M 收集器来完成。其中 E M M 提取器是一个硬件组件，每个地方服务平台需要一台。E M M 提取器从输入的传输流中
9、抽出由中央节 目平台中发送的本地用户E M M 信息，E M M 收集器收集被E M M 提取器抽出的E M M ，并将其转发给本地运 营商条件接收系统中的E M M 播放管理器，然后产生一个由本地运营商的E M M 和中央运营商的E M M 混 合组成的E M M 数据流。 上述过程完成后，系统将产生一个单一的混合E M M 数据流，该数据流将通过D V B 标准的E M M G M U X 协议插入到本地传输流和中央节目平台的传输流中。对E M M 信息进行合并可以确保无论用户的机 顶盒是在收看本地节目还是在收看中央节目平台的节目，用户的智能卡都可以接收来自两级运营商的 E M M 信息。
10、这样就能保证由两级运营商发送给该用户的重要数据，如密钥、授权和公告等均不会出现丢失 现象。 ( 2 ) 授权控制信息( E C M ) 的双重加密 对E C M 信息的双重加密是确保两级授权安全、正确运行的关键技术。对于基于密钥的条件接收系统， 根据加解密的一般过程。存在两种方案，一是根据C A 系统的多层密钥机制，对C W 进行多重加密；二是把 中央节目平台传来的E C M 包当成节目流进行加扰，相当于产生两次C W 。下面对这两种方案进行详细的 介绍。 基于C W 两次加密的两级C A 方案 这种方案对C W 进行两次加密来达到共同控制的目的。如图4 所示，首先，中央节目平台在产生E C
11、M ( a ) 包时用其业务密钥对C W 进行加密，加密后的C W 包含在E C M ( a ) 包中传送给本地服务平台前端，本地 服务平台在收到E C M ( a ) 包后对其进行改造，将已经加密的C W 再用本地业务密钥进行加密，然后组成修 改后的E C M ( b ) 传送到终端。 弟六届京、津、沪、渝及全国城市有线电视技术研讨会论文集 2 5 9 一 在机顶盒终端，智能卡先在经过E M M ( b ) 授权提取二次加密E C U ( b ) 的密钥，解密得到中央节目平台 E C M ( a ) ，然后由智能卡上级区经E M M ( a ) 授权从E C M ( a ) t g r 炙密
12、钥对C W 解密得到C W 明文，送入机预盒对 节目进行解扰。 图4 基于C W 两次加密的两级C A 方案 E c M ( a )E M M ( b ) ( ” 节目 扰的节目 图5 基于加扰E C M 的两级C A 方篥 基于加扰E C M 的两级C A 方案 本地服务平台将中央节目平台传来的E C M 看作是一个节目流，用本地C W 进行加扰，这样产生两份 E C M ，即两份C W 。 其方案示意图如图5 ，当中央平台的节目需要加扰时，其前端产生一份C W ( a ) 对节目进行加扰，C W ( a ) 用上级业务密钥加密变成E C M ( a ) 传送给本地服务平台，本地服务平台收到
13、E C U ( a ) 后将其当成一个普通舯 一2 6 0 一 第六届京、津、沪、渝及全国城市有线电视技术研讨会论文亲 节目流送人本地数字电视前端进行加扰，产生本地的c w 0 , ) ，使用本地业务密钥进行加密变成本地E C M C o ) 包送到终端。 终端智能卡先收到本地E C M ( b ) ，解密后得到本地c w ( b ) ，然后将上级加扰E C M ( a ) 和本地c w 0 】) 送人机顶 盒解扰模块后还原出上级E C M ( a ) 来，再将上级E C M ( a ) 送人智能卡，解密后得到上级C W ( a ) ，再将上级C W ( a ) 和真正加扰节目送人机顶盒解扰模
14、块即可解除节目来。 两种两级C A 方案的比较 两种方式均能实现对节目的两级授权控制，比较两种加密控制方式，从理论上讲，与基于C W 两次加 密的两极C A 方案相比，基于加扰E C M 的两级C A 方案中两个C A S 平台的E C M 和C W 相互独立，互不影 响，不需要对E C I V l 包进行过多的更改，只需要通过机顶盒在加扰内容中提取出加扰E C M 包，理论上讲更 简便；从实际应用的角度，前一种方式只涉及到E C M 包的修改，而后一种方式需要对现有机顶盒升级，因 此，对于已有的单级C A S 系统，第一种方案成本更低，升级更容易。 4 结束语 通过对以上两级条件接收系统的相
15、关知识以及两级接收的原理介绍，可以了解两级条件接收系统设 计的基本思路。目前两级条件接收在国内的应用尚处于初步运用阶段，其中暴露出来的一些问题及其解决 也正在不断的完善。随着数字电视的进一步发展，以及节目提供商的多级化的发展趋势，西级条件接收甚 至多级条件接收系统将得到更多地重视和更广泛的应用。 参考文献 1 刘剑波。王晖有线电视网络北京：中国广播电视出版社2 0 0 3 2 赵海武数字电视中的条件接受技术。广播电视技术2 0 0 2 3 王宇，张海英，沈士洲，顾明，吴国威实现基于密钥的两级条件接收系统的新方法，电视技术2 0 0 5 4 阳国威，尉晶晶，郭春长数字电视条件接收系统同密卫星电视与宽带多媒体2 0 0 8
