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基于有线数字电视的无卡CA系统探索
摘要:就终端而言,目前国内有线电视数字化采用的CA主要分为两大模式:第一种,解密/解授权任务由机顶盒智能卡及主机芯片共同完成(即智能卡方式);第二种,解密/解授权任务由智能卡单独完成(机卡分离方式),理论上智能卡可直接做在机顶盒中,因此这种CA被形象地称为无卡CA。
Abstract:
Key words :

就终端而言,目前国内有线电视" title="有线电视">有线电视数字化采用的CA" title="CA">CA主要分为两大模式:第一种,解密/解授权任务由机顶盒智能卡" title="机顶盒智能卡">机顶盒智能卡及主机芯片共同完成(即智能卡方式);第二种,解密/解授权任务由智能卡单独完成(机卡分离方式),理论上智能卡可直接做在机顶盒中,因此这种CA被形象地称为无卡CA。

基本原理

无卡CA其实并不神秘,其在卫星数字电视领域已应用多年,但在有线数字电视市场还是一个新鲜的话题。以国内已开发的产品为例,目前无卡CA系统具有如下特点:

1.支持加密算法的动态下载。即将算法的一部分存储在终端,一部分安排在前端供临时下载使用。

2.CA的壳与内核分离。CA公司提供统一的壳,内核则可根据运营商的需求进行个性化设计。

3.解密、解扰全部在机顶盒芯片内完成。

4.支持与有卡CA的同密。

无卡CA的工作流程为:首先,前端系统发送经配对私钥加密的EMM(授权管理信息),终端利用机顶盒芯片内置序号与私钥配对,将加密的重要资料存储在Flash中。其次,前端系统ECM(授权控制系统)内存的CW(控制字)经CK(公钥)加密,终端直接将CW转入解扰器。

无卡CA与有卡CA的优劣势分析

衡量CA好坏的标准主要包括安全性、稳定性、扩展性、经济性及技术成熟度等方面。

安全性。主要指CA加密系统被攻破的难易程度,理论上,在一个接近无限长的时间内,没有一家的CA系统能够不被攻破,因此CA的安全性其实是相对的。

先看有卡CA,有卡CA的终端在工作时,由于智能卡要与机顶盒进行通讯,在通讯过程就会存在算法被截取的风险。虽然理论上可以不断更新加密算法,但智能卡接收后就等于将算法完全向黑客公开。另外,智能卡的物理结构决定了其存储器的容量不可能做得很大(一般只有几十K字节),黑客在其中寻找目标码,并不是太难。而破解了解密算法的黑客通过复制智能卡或通过网络共享智能卡CA信息的方式就可侵吞运营商的利益。

而无卡CA终端的解密在机顶盒芯片中进行,不但大大提升了截取加密信息的难度,且黑客要获得待破解的目标码,须在几兆乃至十几兆字节容量的Flash中寻找,从理论上来说要慢得多,因此,无卡CA的安全性要大大高于有卡CA。

稳定性。由于智能卡是通过插槽与机顶盒内电路连接,因此,有卡CA很难避免出现接触不良的问题。如不少用户将智能卡插入插槽后,机顶盒因不能读取EMM信息无法对节目进行解扰时,将智能卡芯片擦拭几下就能解决一般都是因为接触问题,相比较而言,无卡CA由于省掉了智能卡,稳定性也会相应提高。

经济性。无卡CA由于省掉了智能卡,理论上也可以节省与智能卡对应的插槽及接口电路,但出于与有卡CA同密的考虑,笔者建议应保留这些插槽及接口。即使是这样,无卡CA机顶盒的成本与有卡CA机顶盒相比,每台也将下降50元左右,鉴于这一原因,对于经济欠发达地区的有线整体平移工作来说,无卡CA的经济优势不容小觑。

技术成熟度。从技术成熟度来考虑,有卡CA应用于数字电视领域时间较长,且有较完善的DVB标准系列支持;无卡CA在数字电视领域应用时间较短,尤其在有线数字电视领域,近几年才开始起步,而且终端尚无相关标准。

应用情况。从应用情况来考察,全国已数字整转地区95%以上采用有卡CA;采用无卡CA的仅有青岛莱西、广西有线网络及部分卫星和地面数字电视运营商。

无卡CA与软硬分离

由于无卡CA不再使用智能卡,因此其原理是一种在机顶盒硬件平台上单独使用的应用软件,即CA终端软件与机顶盒的硬件平台已经能够做到软硬分离,而软硬分离其实也可以看做是机卡分离的终极形式(将大小卡的功能均做进机顶盒芯片)。

机卡分离实现了机顶盒EPG、数据广播、VOD等应用软件与机顶盒的分离,但其CA应用软件只是与机顶盒主机进行了分离,运行在机顶盒UTI卡或CAM卡的硬件平台上。因此笔者认为机卡分离是一种不完全的软硬分离,只有无卡CA才能真正实现软硬分离,而建立在无卡CA基础上的软硬分离优势非常显著,具体如下:

1.有助于解密算法和密钥的保护。软硬分离后,(无卡)CA软件作为一个单独的模块,可以临时从码流里下载执行,假如黑客从Flash或码流里截获了CA信息,也只能得到被加密的目标码。而即使黑客有足够的人力、财力,也要花费半年以上的时间才有可能破译。同时如果解密算法每天都在变动的话,黑客的破解工作实质上没有任何意义。只能“孤芳自赏”自己的劳动“成果”。

当然,从理论上说,黑客可以像破解有卡CA一样,采取复制无卡机顶盒方式来获取利润,但每台机顶盒的CPU、主芯片、Flash等都有自己的ID(标识符),如果克隆它们,必须同时通过相应的生产厂商来完成,而这显然是不可能的。因为机顶盒中的上述硬件多由国际知名公司生产,首先这些公司不会协助盗版,其次克隆硬件的成本和时间远高于克隆原件,且只能一台一台的克隆。

2.软硬分离有助于业务升级。软硬分离虽然对机顶盒运行应用程序软硬件平台的要求有所提高,但却降低了对应用软件的要求,因此一旦发现(无卡)CA、EPG等应用软件有缺陷,可随时在不影响使用的情况下对其进行单独升级。

3.软硬分离有助于提高工作效率。软硬分离后,机顶盒的硬件及运行平台由机顶盒厂家提供,(无卡)CA、EPG、数据广播等应用软件由专门的软件公司开发,由于软硬件厂商均可专心于自己所擅长的工作,不但效率大大提升,成本也会相应下降。

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