數(shù)字視頻廣播內(nèi)容安全保護關鍵技術研究.pdf

1、數(shù)字視頻廣播技術已經(jīng)在全球得到了廣泛應用,帶給用戶豐富的數(shù)字內(nèi)容和優(yōu)質的影音效果。自上世紀九十年代中期,數(shù)字視頻廣播技術開始出現(xiàn)和興起,全球形成了以歐洲數(shù)字視頻廣播(DVB:Digital Video Broadcasting)標準、美國高級電視系統(tǒng)(ATSC:Advanced Television System Committee)標準、日本綜合業(yè)務數(shù)字廣播(ISDB:Integrated Services Digital Broad

2、casting)標準為代表的三大數(shù)字電視技術體系。其中歐洲 ETSI(Euroupe Telecommunication Standard Institute)協(xié)會主導制定的面向全球的DVB系列標準應用最為廣泛,涵蓋多媒體信息處理、傳輸、通信等眾多領域,被包括我國在內(nèi)的全球100多個國家所采用。
　　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,且因為數(shù)字音視頻內(nèi)容的巨大價值,其遭受非法復制與販

3、售的程度有過之而無不及。因此,對數(shù)字視頻廣播的內(nèi)容進行安全保護具有重要意義。目前數(shù)字視頻內(nèi)容保護的主流技術有兩種,一種是通過數(shù)字視頻傳輸網(wǎng)絡的網(wǎng)絡層/傳輸層實現(xiàn)的保護措施:也就是通常所說的數(shù)字電視加解擾系統(tǒng)與條件接收系統(tǒng);另外一種是應用層的保護技術,也就是目前在網(wǎng)絡視頻應用中很普及的數(shù)字水印技術或DRM版權保護技術。本論文主要圍繞上述兩種內(nèi)容安全保護技術展開研究。
　　首先分析了目前數(shù)字電視條件接收系統(tǒng)(CAS)的架構與原理,指出

4、在“三網(wǎng)融合”的戰(zhàn)略背景與發(fā)展形勢下,傳統(tǒng)的三級加密條件接收系統(tǒng)或固定分組的四級層次加密機制難以支撐千萬級數(shù)字電視用戶的實時授權要求,借鑒通信網(wǎng)絡中得到廣泛應用的邏輯密鑰層次(LKH)算法,設計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)模的平滑擴展。研究表明,基于LKH二叉樹的子集覆蓋與固定分組相結合的用戶授權發(fā)送策略,通過動態(tài)子集覆蓋分組方式

5、,減少了用戶授權所需傳送的數(shù)據(jù)包,降低了用戶授權管理數(shù)據(jù)信息量,提高了分組授權的速度,節(jié)省了網(wǎng)絡帶寬,使得支持千萬級用戶規(guī)模的實時快速授權成為可能。
　　此外,通過對層次加密機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值和意義,從

6、而在實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現(xiàn)主密鑰的在線更新,同時,通過Shamir(t,n)門限秘密共享可以實現(xiàn)主密鑰的離散化,并利用Hash函數(shù)對主子密鑰次序進行擾動后存儲,提高了主子密鑰的安全性,從而進一步提升了系統(tǒng)的安全性。
　　數(shù)字電視的內(nèi)容提供商希望通過內(nèi)容保護等技術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、復制或者能夠對內(nèi)容進行標識或追蹤,數(shù)字水印算法在保護數(shù)字內(nèi)容的完整性和版權信息等方面起到了重要作用,是內(nèi)容安全保護的有效武器。數(shù)字水印的主要技術分為空域(時域)或頻域兩種,傳統(tǒng)的數(shù)字水印技術都是基于空域或頻域展開的。分數(shù)傅里葉變換是一種聯(lián)合時頻域變換,信號的FRFT既有時空域又有頻率域,非常適合于非平穩(wěn)信號的處理,是一種優(yōu)異的水印變換算法。在FRFT基礎上,基于超混沌映射算法構造了碼序長、隨機度高、實現(xiàn)簡單的優(yōu)選混沌序列作為擴頻碼,克服