数字电视原理第２版课件作者卢官明第9章节数字电视的条件接收.pptVIP

9.1 CA系统的组成及工作原理 用户管理系统 节目信息管理系统 用户授权系统 加密系统 加扰系统 业务信息生成系统 智能卡和解扰系统 条件接收系统发送端工作原理 用控制字对TS流进行加扰 根据用户要求形成授权信息 对授权信息处理生成EMM 对控制字进行加密生成ECM 加扰后码流、ECM、EMM复用输出 9.1.2 加扰、解扰和控制字 所谓加扰就是对传送流（TS）中的视频码流、音频码流或辅助数据进行有规律的扰乱，使得未授权用户无法对视频/音频码流进行解码，从而防止节目的自由接收。那么，加扰是如何实现的呢，授权用户又是如何通过解扰恢复出加扰前的原始数据？ 可以证明，如果KB是随机的，那么在攻击者（黑客）只知道SB的情况下，这个加密算法是不可破译的。但是随机的KB要和IB有相同长度的比特流，这实际上是不可行的。为此，设计了由一个控制字（Control Word，CW）控制的伪随机二进制位序列发生器（PRBSG），产生一个好像是随机的序列，称为伪随机二进制位序列（PRBS），作为密钥比特流。所以，加扰就是在发送端将原始数据流与PRBS进行模2加运算，得到被加扰的数据流。在接收端，用一个和发送端结构相同的PRBSG，只要收、发两端间的PRBS同步（即用同一个初始值启动），则接收端的PRBSG产生的PRBS就和发送端的完全一样。用这个PRBS作为解扰序列，与被加扰的数据流做同样的模2加运算，就可恢复出加扰前的原始数据流。由此可见，解扰的关键是要得到用于同步收、发两端PRBS的初始值（是一个随机数），这个初始值就称为“控制字”（CW）。 MPEG-2标准没有推荐任何具体的加扰算法，只对传送流中运用的加扰方案规定了框架。但是，世界范围内主要的数字电视标准已经规定或推荐了一些有效的算法，例如，欧洲的DVB规定了通用加扰（common scrambling，64位控制字）技术规范，美国的ATSC选择了三重DES算法（168位控制字），也能实施数据加密标准（Data Encryption Standard，DES）算法，日本使用了松下公司提出的一种加扰算法。而一些前端制造商建议使用有专利权的方案。但很显然，为了增强前端及终端的互操作性和降低机顶盒的成本，使用标准的或推荐的算法是最好的方式。 9.1.3 控制字加密与传输控制 从前面加扰与解扰原理可以看出，在接收端只要能及时解出控制字，则采用相同解扰算法就能恢复出原始数据。因此，CA系统的关键是采用多重密钥传输机制将控制字安全地传送到经过授权的用户端。 通常，CA系统采用三重密钥传输机制，它们分别是控制字（CW） 、业务密钥（SK）和个人分配密钥（PDK）。 9.1.5 用户端的解密与解扰 在接收端，用户如果需要收看加扰的节目，首先需要从传送流中找到条件接收表（CAT），CAT的PID为0x0001，在CAT中找到相应加密的EMM。通过智能卡中个人分配密钥（PDK）来解密EMM，然后根据解出的EMM来判断本智能卡是否被授权收看该套节目。如果没有授权将不能解密出业务密钥（SK），用户就不能收看该套节目；相反，如果该智能卡已被授权，则可以通过解密EMM得到SK，利用它可以对ECM进行解密，从而得到加扰节目的控制字（CW），CW又被用来触发和发送端相同的PRBSG产生PRBS，该序列再通过解扰器对节目实现解扰就可以使节目能被正常收看。 3.条件访问描述符(CA descriptor) 条件访问描述符用于描述EMM和ECM。当任何基本流被加扰时，条件访问描述符必须在基本流所在的PMT（Program Map Table节目映射表）中出现，如果位于program info length之后，则其CA PID域指出的是解扰整个节目的ECM；如果位于ES info length之后，则其CA PID域指出的是解扰相应基本流的ECM。当任何与传送流相关的系统级CA管理信息存在时，条件访问描述符必须在CAT中出现。CA descriptor的语法定义如表9-2所示。 CA descriptor(){ Descriptor tag 8 uimsbf descriptor length 8 uimsbf CA system_ID 16 uimsbf reserved