基于DRM的雙向DTV安全解決方案的設(shè)計(jì)-技術(shù)方案

精品文檔-下載后可編輯基于DRM的雙向DTV安全解決方案的設(shè)計(jì)-技術(shù)方案引言

隨著數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)雙向化改造的快速發(fā)展，傳統(tǒng)單向廣播網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的條件接收體系已無法滿足新的雙向網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和業(yè)務(wù)模式的增長需求。為了加速數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)的推廣和發(fā)展，設(shè)計(jì)出能夠適應(yīng)雙向DTV網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和業(yè)務(wù)模式的安全解決方案就是一項(xiàng)迫在眉睫的任務(wù)了。

在雙向DTV網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，內(nèi)容發(fā)布者和終端用戶之間存在兩條傳輸信道，一條傳輸信道是傳統(tǒng)的單向廣播HFC信道，另一條是數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)雙向化改造后增加的雙向IP信道，如圖1所示。

本文基于數(shù)字版權(quán)管理（DRM）技術(shù)提出了一種雙向DTV安全解決方案，可以實(shí)現(xiàn)對雙向DTV數(shù)字內(nèi)容端到端的安全傳輸和存儲，并能實(shí)現(xiàn)對數(shù)字內(nèi)容權(quán)限的使用控制。

1DRM技術(shù)簡介

DRM技術(shù)通過數(shù)字內(nèi)容描述、識別、保護(hù)、監(jiān)控和跟蹤，來保護(hù)整個(gè)生命周期內(nèi)的數(shù)字內(nèi)容的知識產(chǎn)權(quán)，實(shí)現(xiàn)對數(shù)字內(nèi)容端到端的安全傳輸和存儲，并達(dá)到對數(shù)字內(nèi)容權(quán)限的使用控制的目的。

實(shí)現(xiàn)DRM主要通過數(shù)字水印技術(shù)和數(shù)據(jù)加密技術(shù)，數(shù)字水印技術(shù)在現(xiàn)在發(fā)展得還不夠成熟，并且只能在發(fā)現(xiàn)盜版后用于取證或追蹤，不能在事前防止盜版。以數(shù)據(jù)加密為的DRM技術(shù)，把數(shù)字內(nèi)容進(jìn)行加密，只有授權(quán)用戶才能得到密鑰。

本文采用基于數(shù)據(jù)加密技術(shù)，結(jié)合數(shù)字簽名和證書等相關(guān)技術(shù)，提出了一種有效地雙向DTV業(yè)務(wù)的版權(quán)保護(hù)安全解決方案，可以實(shí)現(xiàn)對雙向DTV業(yè)務(wù)數(shù)字內(nèi)容的管理控制和版權(quán)保護(hù)。

2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文提出的雙向DTVDRM安全方案的系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示：

安全方案由下列模塊組成：

2.1證書中心

證書中心為前端授權(quán)管理系統(tǒng)和終端簽發(fā)數(shù)字證書，建立基于PKI的信任體系；終端和授權(quán)管理系統(tǒng)通過證書交換和密鑰協(xié)商完成雙向身份和安全通道建立；

2.2授權(quán)管理系統(tǒng)

生成終端的許可證，其身份，并為終端安全授權(quán)；

2.3密碼管理系統(tǒng)

生成各種密鑰，對內(nèi)容加密；對于直播內(nèi)容則實(shí)時(shí)在線加密；對于點(diǎn)播內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)離線預(yù)加密；

2.4DRM代理

DRM代理是設(shè)備中的可信實(shí)體，實(shí)施對內(nèi)容的許可和限制，以控制內(nèi)容使用。使得嚴(yán)格按照權(quán)限對數(shù)字內(nèi)容進(jìn)行操作，不會產(chǎn)生誤操作。

2.5內(nèi)容分發(fā)服務(wù)器

其職責(zé)是存儲、管理加密的數(shù)字內(nèi)容，并且按照不同業(yè)務(wù)模式分發(fā)內(nèi)容。

3密鑰體系

本文的安全解決方案結(jié)合了PKI非對稱密碼體系，建立了多層密鑰體系。

密鑰體系的上面兩層是設(shè)備公私鑰對和用戶密鑰。對于諸如機(jī)頂盒的終端設(shè)備，在初始化時(shí)生成公私鑰對，私鑰在終端安全存儲，公鑰通過安全通道送到前端CA中心申請終端證書，這樣服務(wù)端就維護(hù)著終端的設(shè)備公鑰或證書。在為用戶分發(fā)智能卡時(shí)需要初始化智能卡，并在智能卡內(nèi)寫入用戶密鑰或域密鑰，并且服務(wù)端也維護(hù)用戶密鑰/域密鑰和智能卡的對應(yīng)關(guān)系。

對于直接加密內(nèi)容的密鑰，根據(jù)內(nèi)容類型的不同，采用不同的密鑰體系：

a當(dāng)數(shù)據(jù)內(nèi)容是TS流或流文件時(shí)，密鑰方案采用類CAS的實(shí)時(shí)加擾的密鑰體系：首先使用控制字（CW）加擾內(nèi)容，再使用業(yè)務(wù)密鑰（SK）加密傳輸CW，加密的CW和節(jié)目控制數(shù)據(jù)被封裝在ECM中，隨內(nèi)容數(shù)據(jù)一起廣播。業(yè)務(wù)密鑰被用戶密鑰（PK）/域密鑰（DK）加密，可以封裝在EMM中廣播下發(fā)，或者通過雙向IP信道端對端下發(fā)，如圖3所示。

b對于非TS流數(shù)據(jù)，如圖像、動畫數(shù)據(jù)等，本方案采用對稱密鑰加密的密鑰體系，使用內(nèi)容加密密鑰（CEK）直接加密內(nèi)容數(shù)據(jù)，內(nèi)容加密密鑰被封裝在權(quán)限對象中使用用戶密鑰（PK）/域密鑰（DK）加密，通過雙向IP通道端對端下發(fā)，如圖4所示。

4數(shù)據(jù)封裝

本方案針對不同的內(nèi)容類型，采用不同的數(shù)據(jù)加密及封裝方式。對于TS流媒體內(nèi)容，逐個(gè)TS報(bào)文加密，并只加密TS報(bào)文負(fù)荷的184字節(jié)，并且直接與其它TS流復(fù)用進(jìn)行廣播分發(fā)；對于非TS流文件（如動畫、圖片內(nèi)容），應(yīng)連續(xù)加密，打包成TS流循環(huán)廣播。

5業(yè)務(wù)流程

以點(diǎn)播業(yè)務(wù)為例，簡單說明下業(yè)務(wù)的處理流程：

數(shù)字內(nèi)容在密碼管理系統(tǒng)被預(yù)加密，同時(shí)把加密密鑰發(fā)送給授權(quán)管理系統(tǒng)生成權(quán)限許可證，并把加密的數(shù)字內(nèi)容發(fā)送給內(nèi)容分發(fā)服務(wù)器；用戶在終端點(diǎn)播數(shù)字內(nèi)容時(shí)，首先向授權(quán)管理系統(tǒng)請求此數(shù)字內(nèi)容的權(quán)限許可證。此時(shí)需要對終端和授權(quán)管理系統(tǒng)進(jìn)行雙向身份，并協(xié)商會話密鑰，以建立雙方的安全連接；授權(quán)管理系統(tǒng)通過連接保護(hù)向終端下發(fā)點(diǎn)播內(nèi)容的授權(quán)許可證，同時(shí)要求內(nèi)容分發(fā)服務(wù)器向終端廣播所點(diǎn)播內(nèi)容；終端DRM代理驗(yàn)證授權(quán)許可證有效性，嚴(yán)格按照許可證中的權(quán)限許可和限制對內(nèi)容進(jìn)行操作，為用戶提供服務(wù)。

6安全性分析

6.1信任模型

本文提出的雙向DTVDRM安全解決方案采用基于PKI的證書體系，每個(gè)終端設(shè)備初始化時(shí)都需要向證書中心申請證書。前端服務(wù)器通過驗(yàn)證終端代理的證書的有效性來終端代理的身份，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)體之間的可信任性；

6.2內(nèi)容安全和授權(quán)安全

在雙向DTV系統(tǒng)中，數(shù)字內(nèi)容是通過廣播信道下發(fā)到終端的，所有終端都能得到這些數(shù)字內(nèi)容。所以為了保障數(shù)字內(nèi)容不被非授權(quán)方訪問，只有被已鑒別和已授權(quán)的用戶按照權(quán)限適當(dāng)?shù)亟鹦窃L問。本文提出的方案中，對數(shù)字內(nèi)容進(jìn)行加密，并且加密密鑰對每個(gè)內(nèi)容對象是的，而且版權(quán)對象攜帶的加密密鑰也被加密之后進(jìn)行封裝，只能被指定的終端所訪問。這樣可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)容安全和授權(quán)安全，有效地防止媒體內(nèi)容被非授權(quán)破解，從而保護(hù)內(nèi)容提供商和用戶的合法權(quán)益。

6.3安全連接

在雙向DTV業(yè)務(wù)中，終端需要在線向授權(quán)管理系統(tǒng)請求獲取權(quán)限許可證，這就需要避免非法冒充終端或授權(quán)管理系統(tǒng)，以避免造成授權(quán)給非法終端，或用戶敏感信息丟失。本方案中，終端和授權(quán)管理系統(tǒng)建立安全連接，可以實(shí)現(xiàn)防止這種攻擊。安全連接的建立過程首先是雙向身份，就是通過數(shù)字證書交換，雙方分別驗(yàn)證對方數(shù)字證書的有效性，來驗(yàn)證對方身份的合法性，這樣可以避免冒充終端或授權(quán)管理系統(tǒng)的攻擊。然后雙方協(xié)商一個(gè)臨時(shí)會話密鑰，如使用DH密鑰協(xié)商協(xié)議，這樣權(quán)限許可證被加密傳輸?shù)浇K端，攻擊者不能獲得終端用戶的許可證。這樣保障了終端向授權(quán)管理系統(tǒng)在線請求獲取權(quán)限許可證的安全性。

7結(jié)論

各種互聯(lián)網(wǎng)公網(wǎng)業(yè)務(wù)，如網(wǎng)絡(luò)視頻、互聯(lián)網(wǎng)電視、視頻化的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)等，已經(jīng)逐漸滲透到廣電網(wǎng)絡(luò)中。這些互聯(lián)網(wǎng)視音頻業(yè)務(wù)大多提供給廣大用戶的，它們并不以內(nèi)容或節(jié)目授權(quán)作為盈利，因而缺乏相關(guān)的業(yè)務(wù)保護(hù)和內(nèi)容保護(hù)，內(nèi)容的端對端安全保障