數(shù)字電視的條件接收系統(tǒng)原理與應(yīng)用
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2.1 同密條件接收系統(tǒng)
若發(fā)送端有多個(gè)CA系統(tǒng)加入，同密方式的做法基于各個(gè)運(yùn)營商之間的商業(yè)協(xié)議，采用相同控制字生成器和擾碼生成器，并使用通用加擾算法對信號加擾。不同系統(tǒng)之間的差別是從對CW的加密開始的，各個(gè)系統(tǒng)使用自己的加密算法對CW和授權(quán)密鑰KS加密。用戶管理系統(tǒng)可以公用也可以分開。節(jié)目管理系統(tǒng)會將各種CA系統(tǒng)的標(biāo)識CA_System_Id以及EMM,ECM索引信息一一對應(yīng)描述在PSI/SI信息中，原理圖如圖2所示。
圖2 同密CA系統(tǒng)原理
集成了其中一套CA系統(tǒng)的接收解碼器（STB）從插入的智能卡中讀出對應(yīng)CA_System_I d，根據(jù)這個(gè)標(biāo)識獲取EMM,ECM索引信息進(jìn)而濾取出具體信息發(fā)送回智能卡。
智能卡中集成了2套私有的解密算法，對應(yīng)與前端生成EMM和ECM的加密算法，從而獲得CW，送到接收解碼器STB中，STB的解碼芯片中有集成了通用解擾算法的解擾器，用這個(gè)解擾器就可以恢復(fù)出原始信號。用戶只要獲得其中一種機(jī)密系統(tǒng)的授權(quán)就可以收看節(jié)目。這種方式下對信號的加解擾是使用通用算法的，所以保證這種方式的通信安全全靠智能卡，兩層私有加密電路是其中的關(guān)鍵。這種做法要求將條件接收系統(tǒng)嵌入接收機(jī)中。
2.2 多密條件接收系統(tǒng)
了解了同密的原理，多密系統(tǒng)的原理容易理解了。他們不同的是對于多密系統(tǒng)各種CA系統(tǒng)運(yùn)營商使用各自不同的CW，不同的擾碼生成器和加擾算法，相同的是，后面的兩層加密算法也是私有的。這使接收端不能使用解碼芯片中的公共解擾算法電路，但使用條件接收模塊很好地解決這個(gè)問題。他是將接收端所需的3層解密電路都集成到一個(gè)使用通用接口標(biāo)準(zhǔn)的模塊中。模塊中集成了微處理芯片和濾取CAT，EMM，ECM所需的硬件電路，主機(jī)需要做的就是濾取出節(jié)目對應(yīng)的PMT表，獲取CA相關(guān)的信息按通用接口標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議規(guī)定的格式發(fā)送到模塊就可以了。模塊與主機(jī)間的命令接口提供模塊和主機(jī)部分的通信方法卻不需要主機(jī)了解具體的細(xì)節(jié)操作。這種通用接口的應(yīng)用，使一臺機(jī)頂盒可以使用多個(gè)CA運(yùn)營商的模塊，也就是可以收看由不同CA系統(tǒng)控制的節(jié)目。
同密和多密方式的原理如圖3所示。
圖3 同密和多密CA系統(tǒng)接收原理
3 兩種方式的比較
3.1 通信成本
在同密方式下，TS流中載有所有應(yīng)用的CA系統(tǒng)的EMM和ECM，增加了發(fā)送端復(fù)用難度（每個(gè)EMM,ECM流都必須分配惟一的PID，還有一些同步要求），同時(shí)也增加了通信帶寬要求。一個(gè)TS流中通常只有一套CA系統(tǒng)的應(yīng)用，所以信息量比同密方式小。
3.2 機(jī)頂盒的通用性
從原理圖可以看出，由于同密系統(tǒng)的機(jī)頂盒內(nèi)必須集成特定CA系統(tǒng)軟件，而同密方式的接收機(jī)將與CA相關(guān)的軟硬件系統(tǒng)都集成在一張CI模塊中，機(jī)頂盒可應(yīng)用任何符合通用接口標(biāo)準(zhǔn)的模塊，因此可應(yīng)用在多種CA系統(tǒng)中。通用性方面多密優(yōu)于同密。
3.3 安全性
多密方式的控制字CW形式和3層加密算法都是私有的，若要破解至少需要已知2套加密算法，而同密算法使用的CW編碼空間是公開的而且使用的解擾算法是通用的，所以他比多密系統(tǒng)少了一層防破解防線。再次，由于支持同密系統(tǒng)的機(jī)頂盒與智能卡之間的通信接口比同密系統(tǒng)開放，盜密者很容易從主機(jī)與卡的通信接口間盜取通信數(shù)據(jù)進(jìn)行分析或用于激活另外解碼器，達(dá)到盜版的目的。事實(shí)當(dāng)前破解的系統(tǒng)大多使用這種途徑。所以在接口安全上同密系統(tǒng)也比多密系統(tǒng)差。
3.4 成本
雖然多密系統(tǒng)有以上兩種優(yōu)勢，但是他需要花費(fèi)成本的代價(jià)。現(xiàn)在一個(gè)模塊市場價(jià)格至少為300~400元，有些在千元以上。而且如果只用一個(gè)模塊，那么使用多密也就沒有意義了。所以多密系統(tǒng)的機(jī)頂盒總體上要比同密下的花費(fèi)更多成本，同時(shí)發(fā)送端也要耗費(fèi)更大的設(shè)備成本。當(dāng)前我國正處于數(shù)字電視發(fā)展的初級階段，由于成本的原因，同密系統(tǒng)還是目前國內(nèi)數(shù)字電視的主流。但從發(fā)展來看，多密系統(tǒng)必將取代同密系統(tǒng)。
4 CA系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀
目前國際上的有條件接收系統(tǒng)主要有荷蘭愛迪德(IRDETO)公司的M_Crypt系統(tǒng)和π_s ys系統(tǒng)，法國電信(France Telecom)公司的Viaccess系統(tǒng)，英國NDS公司的NDS系統(tǒng)，法國Canal+公司的Mediaguard系統(tǒng)，以及Nagra系統(tǒng)等。國內(nèi)主要有清華同方、中視聯(lián)（與Philips合資）、算通科技等。國外的CA系統(tǒng)經(jīng)歷多年的發(fā)展，技術(shù)比較成熟并形成一定市場，國內(nèi)的CA系統(tǒng)研究起步比較晚，起點(diǎn)比較高，同時(shí)借鑒了國外的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)展很快，已經(jīng)形成了初具規(guī)模的國內(nèi)市場，同時(shí)積極開展與國外CA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)同密，以上幾家國內(nèi)知名的CA運(yùn)營商都已經(jīng)和IRDETO、NDS等實(shí)現(xiàn)同密。這種競爭并同步發(fā)展的形勢在國內(nèi)數(shù)字電視界已經(jīng)形成。事實(shí)上，數(shù)字電視中條件接收系統(tǒng)正以特有的方式推動中國廣播電視事業(yè)的發(fā)展，將來這種條件接收系統(tǒng)還有可能為人類展現(xiàn)新形式的數(shù)字通信。
參考文獻(xiàn)
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［4］ETSI TS 101 197- 1997，Digital Video Broadcasting(DVB)；DVB Simulcryptpart1：Headend Architecture and Synchronization.
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