數(shù)字電視條件接收系統(tǒng)的安全性研究
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但是，隨著數(shù)字電視普及和條件接收系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的制定，再使用一機(jī)一卡、機(jī)卡配對的方式管理，遭受攻擊的可能性就大大增加。所以說這種管理方式只是從模擬電視條件接收系統(tǒng)到數(shù)字電視條件接收系統(tǒng)的過渡產(chǎn)物。隨著數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，將來的條件接收系統(tǒng)的主流必然是“機(jī)卡分離”的方式，徹底解決一機(jī)一卡易受攻擊的缺點(diǎn)。
采用的方法是借鑒現(xiàn)在的國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)卡技術(shù)，每個用戶的用戶ID都是不同的，PDK是用戶ID和其他信息的一個函數(shù)，不同的是它采用了盜版防護(hù)機(jī)制，即使黑客通過高科技制造出一模一樣的盜版，通過回傳綁定機(jī)制也可以發(fā)現(xiàn)。具體方法如下：用戶ID加密后存放在ROM中，用戶觀看次數(shù)加密后存放在EEPROM中(如果電路有回傳線路可選)，其他的解密、解擾電路和算法都存放在用戶端的主芯片中。IC卡和現(xiàn)在流行的“一機(jī)一卡，機(jī)卡配對”內(nèi)有解密電路的智能卡完全不同，在它里面只保存IC卡號和IC卡密碼（如果沒用回傳線路，里面還有余額）等，就像現(xiàn)在的電話IC卡一樣，用戶在什么地方買卡都可以，只要是播放本節(jié)目的服務(wù)商發(fā)行的卡都可以用，實(shí)行機(jī)卡分離。
用戶買到IC卡后，首先通過回傳系統(tǒng)或者電話通知服務(wù)端，使IC卡號和接收機(jī)用戶ID進(jìn)行綁定。一般來說，用戶為了避免買到偽造卡，買卡時就像手機(jī)充值一樣，拿到卡后就立即打電話通過服務(wù)端進(jìn)行認(rèn)證和綁定。用戶的舊卡的余額也轉(zhuǎn)移到新綁定的卡上（有回傳通路的）。綁定后，服務(wù)端就用IC卡號和用戶ID的函數(shù)共同生成PDK，通過這樣的PDK對SK加密。通過IC卡綁定，還可以發(fā)現(xiàn)偽造的接收電路，因?yàn)椋?dāng)有不同的IC卡去綁定同一個用戶ID時，就會被發(fā)現(xiàn)，接收電路的真假通過用戶資料馬上就可辨別。再說，就是偽造接收電路，還要買接收卡，達(dá)不到免費(fèi)接收的目的，黑客不會去花費(fèi)功夫制作偽造電路的。
接收時用戶必須插入IC卡，安全處理器首先對IC卡識別真?zhèn)巍ＷR別后，如果是沒有回傳線路的系統(tǒng)，安全處理器讀取IC卡的余額，如果余額較多，讀取IC卡的卡號和ROM內(nèi)的用戶ID對SK解密；如果余額不足，通知用戶及時換卡。換卡后，電視就按新卡序號進(jìn)行加密。用戶端可以設(shè)計有保存余額的存儲器，把里面保存的舊卡余額加到新卡中去。沒有回傳線路的這類系統(tǒng)，面對黑客的攻擊主要是對IC卡的余額讀取的攻擊。針對這類攻擊，在讀取余額時與上次余額進(jìn)行比較，如果沒有換卡且卡上余額大于存儲器中保存的上次觀看后的余額，IC作廢。而余額讀取的電路和算法在主芯片中，對主芯片的破解難度一般較大。即使這樣，也不能說完全安全，采用IC卡有一定的使用期限的方法降低對余額讀取攻擊的風(fēng)險。
在有回傳線路的系統(tǒng)中，就不會面臨讀余額的攻擊。因?yàn)橛脩舻挠囝~保存在服務(wù)端，用戶的IC卡只有卡號和密碼，用戶每開一次機(jī)和關(guān)一次機(jī)，用戶ID和用戶IC卡號加密（加密方式和ID存儲在ROM內(nèi)的加密方式不同）后傳到服務(wù)端。服務(wù)端根據(jù)用戶的開關(guān)機(jī)情況計算接收費(fèi)用和卡上余額，當(dāng)余額不足時，用戶屏幕上會出現(xiàn)通知用戶及時充值的信息。對于黑客攻擊來說，同時仿制出接收電路和接收IC卡的可能性很小，就是有，過一段時間后，IC卡的余額就會用完，對整個系統(tǒng)的影響很小。如果要求更高的安全性，可以把用戶接收次數(shù)加密后同時傳到服務(wù)器端，服務(wù)端和上一次接收的次數(shù)比較，可以查出是不是非法用戶。PDK可以使用上次接收次數(shù)、用戶ID和IC卡號的函數(shù),增加保密性。
經(jīng)上述處理后，整個系統(tǒng)的安全性就主要看對SK和CW的加密強(qiáng)度，以及CW的周期序列長度和易變性。CW的周期長度靠CW產(chǎn)生器保證，前面介紹了一種安全性較高的實(shí)現(xiàn)方法。至于對SK和CW的加密方法，現(xiàn)在都比較成熟。由于CW變化比較快，可以選擇加密強(qiáng)度較高，加密較快的DES，IDEA等算法；SK變化比較慢，可以選擇加密強(qiáng)度更高，加密較慢的RSA等方法，現(xiàn)在這些加密算法依舊比較安全，用于條件接收系統(tǒng)中可以抵御黑客的攻擊。
3 可行性分析
機(jī)卡分離的管理方式的安全性高于現(xiàn)在流行的“一機(jī)一卡，機(jī)卡配對”的管理方式，并且實(shí)現(xiàn)并不復(fù)雜。特別是，隨著數(shù)字電視的發(fā)展，用戶追求個性化服務(wù)，必然會實(shí)現(xiàn)服務(wù)端與用戶的交流，比如實(shí)現(xiàn)節(jié)目預(yù)定，通過回傳知道電視的收視率，改進(jìn)服務(wù)質(zhì)量等，那么，通過回傳方式的機(jī)卡分離管理用戶并沒有增加太多成本。
對于現(xiàn)在的單通道數(shù)字電視系統(tǒng)，增加一條信道會增加很多成本， 可以采用沒有回傳通路的用戶ID和IC卡序號綁定的方式代替現(xiàn)在的在內(nèi)部有解密系統(tǒng)的智能卡，它的成本比智能卡的管理方式成本并沒有增加很多，并且機(jī)卡分離的IC卡損壞或丟失比內(nèi)部有解密系統(tǒng)智能卡損失小得多，機(jī)卡分離的IC卡丟失，用戶可以買取新卡，把余額轉(zhuǎn)入新卡，對用戶來說并沒用任何損失。
4 結(jié)論
由以上分析可知，現(xiàn)在流行的機(jī)卡配對管理模式存在著很大的安全隱患，而機(jī)卡分離的管理方式安全性就高得多,并且機(jī)卡分離方式實(shí)現(xiàn)成本不是很高，方便用戶付費(fèi)。隨著數(shù)字電視的普及，機(jī)卡分離的管理模式必然成為數(shù)字電視條件接收的主要管理方式。
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