基于DRM技術(shù)的雙向DTV安全解決方案介紹

　　密鑰體系的最上面兩層是設(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：

　　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。

　　圖3 流媒體的密鑰體系

　　對于非TS流數(shù)據(jù)，如圖像、動(dòng)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。

　　圖4 非流媒體的密鑰體系

　　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(dòng)畫、圖片內(nèi)容)，應(yīng)連續(xù)加密，打包成TS流循環(huán)廣播。
業(yè)務(wù)流程

　　文本提出的雙向DTV DRM安全方案可以支持直播、點(diǎn)播等多種業(yè)務(wù)模式。不同的業(yè)務(wù)模式，具體的業(yè)務(wù)流程不同;對于直播業(yè)務(wù)，加密方式和業(yè)務(wù)流程皆類似于傳統(tǒng)的單向網(wǎng)絡(luò)下的電視廣播業(yè)務(wù)，其中數(shù)字內(nèi)容實(shí)時(shí)加擾，加擾控制字CW加密封裝在ECM中，業(yè)務(wù)密鑰加密封裝EMM中，加擾的數(shù)字內(nèi)容和ECM、EMM一起廣播分發(fā)。當(dāng)然，EMM也可通過雙向IP網(wǎng)絡(luò)在線分發(fā)。

　　本文以點(diǎn)播業(yè)務(wù)為例，簡單說明業(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)行雙向身份認(rèn)證，并協(xié)商會(huì)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)。

　　安全性分析

　　信任模型

　　本文提出的雙向DTV DRM安全解決方案采用基于PKI的證書認(rèn)證體系，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認(rèn)證終端代理的身份，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)體之間的可信任性;

　　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，所有終端都可以得到這些數(shù)字內(nèi)容。所以必須保障數(shù)字內(nèi)容不被非授權(quán)方訪問，只能被已鑒別和已授權(quán)的用戶按照權(quán)限適當(dāng)?shù)卦L問。本文提出的方案中，對數(shù)字內(nèi)容進(jìn)行加密，如流媒體內(nèi)容使用CW加擾，非流媒體內(nèi)容使用內(nèi)容加密密鑰加密，并且加密密鑰對每個(gè)內(nèi)容對象是唯一的，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。

　　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認(rèn)證，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(huì)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。

　　結(jié)論

　　本文提出的雙向DTV DRM安全方案，安全性分析表明可以滿足雙向DTV數(shù)字內(nèi)容保護(hù)的安全性需求。但隨著雙向DTV系統(tǒng)中業(yè)務(wù)類型的增加，尤其是大量增值業(yè)務(wù)的部署運(yùn)營，雙向DTV系統(tǒng)具有更復(fù)雜的安全需求，應(yīng)該要進(jìn)一步考慮雙向DTV安全解決方案對全業(yè)務(wù)的支持，盡可能實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的業(yè)務(wù)安全保障。

　　隨著三網(wǎng)融合的快速發(fā)展，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，將逐漸滲透到廣電網(wǎng)絡(luò)。這些互聯(lián)網(wǎng)視音頻業(yè)務(wù)多是免費(fèi)提供給廣大用戶，不以內(nèi)容或節(jié)目授權(quán)作為獲利手段，所以缺乏完備的業(yè)務(wù)保護(hù)和內(nèi)容保護(hù)，就不能實(shí)現(xiàn)對內(nèi)容的端對端的安全保障。但在廣電網(wǎng)絡(luò)下中，數(shù)字電視作為重要的宣傳窗口，必須實(shí)現(xiàn)對其中的視音頻內(nèi)容實(shí)現(xiàn)全面的安全控制，需要達(dá)到NGB所提倡的“可管可控”，所以進(jìn)入廣電網(wǎng)絡(luò)的視音頻業(yè)務(wù)必須遵循廣電專網(wǎng)下的安全體系，營造安全和諧的電視播放環(huán)境。