數(shù)字視頻廣播內(nèi)容安全保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、數(shù)字視頻廣播技術(shù)已經(jīng)在全球得到了廣泛應(yīng)用,帶給用戶豐富的數(shù)字內(nèi)容和優(yōu)質(zhì)的影音效果。自上世紀(jì)九十年代中期,數(shù)字視頻廣播技術(shù)開始出現(xiàn)和興起,全球形成了以歐洲數(shù)字視頻廣播(DVB:Digital Video Broadcasting)標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)高級(jí)電視系統(tǒng)(ATSC:Advanced Television System Committee)標(biāo)準(zhǔn)、日本綜合業(yè)務(wù)數(shù)字廣播(ISDB:Integrated Services Digital Broad

2、casting)標(biāo)準(zhǔn)為代表的三大數(shù)字電視技術(shù)體系。其中歐洲 ETSI(Euroupe Telecommunication Standard Institute)協(xié)會(huì)主導(dǎo)制定的面向全球的DVB系列標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用最為廣泛,涵蓋多媒體信息處理、傳輸、通信等眾多領(lǐng)域,被包括我國(guó)在內(nèi)的全球100多個(gè)國(guó)家所采用。
　　但是,音視頻內(nèi)容的全數(shù)字化處理,使得數(shù)字音視頻內(nèi)容面臨所有其它數(shù)字內(nèi)容一樣的窘境,且因?yàn)閿?shù)字音視頻內(nèi)容的巨大價(jià)值,其遭受非法復(fù)制與販

3、售的程度有過(guò)之而無(wú)不及。因此,對(duì)數(shù)字視頻廣播的內(nèi)容進(jìn)行安全保護(hù)具有重要意義。目前數(shù)字視頻內(nèi)容保護(hù)的主流技術(shù)有兩種,一種是通過(guò)數(shù)字視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層/傳輸層實(shí)現(xiàn)的保護(hù)措施:也就是通常所說(shuō)的數(shù)字電視加解擾系統(tǒng)與條件接收系統(tǒng);另外一種是應(yīng)用層的保護(hù)技術(shù),也就是目前在網(wǎng)絡(luò)視頻應(yīng)用中很普及的數(shù)字水印技術(shù)或DRM版權(quán)保護(hù)技術(shù)。本論文主要圍繞上述兩種內(nèi)容安全保護(hù)技術(shù)展開研究。
　　首先分析了目前數(shù)字電視條件接收系統(tǒng)(CAS)的架構(gòu)與原理,指出

4、在“三網(wǎng)融合”的戰(zhàn)略背景與發(fā)展形勢(shì)下,傳統(tǒng)的三級(jí)加密條件接收系統(tǒng)或固定分組的四級(jí)層次加密機(jī)制難以支撐千萬(wàn)級(jí)數(shù)字電視用戶的實(shí)時(shí)授權(quán)要求,借鑒通信網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛應(yīng)用的邏輯密鑰層次(LKH)算法,設(shè)計(jì)了基于二叉樹的完備子集覆蓋、差分子集覆蓋模型,并與固定分組相結(jié)合,能夠很好的滿足二叉樹所要求的約束條件:平衡樹與全滿,可靈活的支持用戶規(guī)模的平滑擴(kuò)展。研究表明,基于LKH二叉樹的子集覆蓋與固定分組相結(jié)合的用戶授權(quán)發(fā)送策略,通過(guò)動(dòng)態(tài)子集覆蓋分組方式

5、,減少了用戶授權(quán)所需傳送的數(shù)據(jù)包,降低了用戶授權(quán)管理數(shù)據(jù)信息量,提高了分組授權(quán)的速度,節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)帶寬,使得支持千萬(wàn)級(jí)用戶規(guī)模的實(shí)時(shí)快速授權(quán)成為可能。
　　此外,通過(guò)對(duì)層次加密機(jī)制中加密密鑰傳送的安全性分析,指出CAS系統(tǒng)中系統(tǒng)安全的核心在于系統(tǒng)主密鑰MK的安全性,傳統(tǒng)的CAS中MK基本上固化在智能卡中,一旦被攻擊,這張卡就必須被廢掉。如果能夠周期性的或者隨機(jī)的更新 MK,攻擊者在攻擊MK之后沒有作用,也就失去了攻擊的價(jià)值和意義,從

6、而在實(shí)用意義上提升了系統(tǒng)安全?；诖?提出了一種基于Shamir(t,n)門限秘密共享的多主密鑰管理新算法。研究表明,多主密鑰管理算法可以實(shí)現(xiàn)主密鑰的在線更新,同時(shí),通過(guò)Shamir(t,n)門限秘密共享可以實(shí)現(xiàn)主密鑰的離散化,并利用Hash函數(shù)對(duì)主子密鑰次序進(jìn)行擾動(dòng)后存儲(chǔ),提高了主子密鑰的安全性,從而進(jìn)一步提升了系統(tǒng)的安全性。
　　數(shù)字電視的內(nèi)容提供商希望通過(guò)內(nèi)容保護(hù)等技術(shù)手段保障自己的商業(yè)利益,防止數(shù)字內(nèi)容在用戶端被非法使用和

7、復(fù)制或者能夠?qū)?nèi)容進(jìn)行標(biāo)識(shí)或追蹤,數(shù)字水印算法在保護(hù)數(shù)字內(nèi)容的完整性和版權(quán)信息等方面起到了重要作用,是內(nèi)容安全保護(hù)的有效武器。數(shù)字水印的主要技術(shù)分為空域(時(shí)域)或頻域兩種,傳統(tǒng)的數(shù)字水印技術(shù)都是基于空域或頻域展開的。分?jǐn)?shù)傅里葉變換是一種聯(lián)合時(shí)頻域變換,信號(hào)的FRFT既有時(shí)空域又有頻率域,非常適合于非平穩(wěn)信號(hào)的處理,是一種優(yōu)異的水印變換算法。在FRFT基礎(chǔ)上,基于超混沌映射算法構(gòu)造了碼序長(zhǎng)、隨機(jī)度高、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的優(yōu)選混沌序列作為擴(kuò)頻碼,克服