孫長祥　龔淑艷

【摘 要】將以前使用的模擬電視信號處理、傳輸和接受系統(tǒng)進行改造，變成傳輸數(shù)字電視的系統(tǒng)，是現(xiàn)代數(shù)字電視的實現(xiàn)方式。數(shù)字電視的接收端能夠通過數(shù)字技術來實現(xiàn)付費收看節(jié)目的功能，這依靠于數(shù)字技術的加擾功能，既能夠保證運營商的利益，同時滿足不同觀眾的需求，讓數(shù)字電視業(yè)可以良好的發(fā)展。本文對于目前數(shù)字電視使用的條件接收系統(tǒng)進行了探討分析，對比了兩種條件接收方式的差異和優(yōu)劣。

【關鍵詞】數(shù)字電視；條件接收系統(tǒng)；原理；實現(xiàn)方式

信源、信道、信宿是數(shù)字電視能夠實現(xiàn)的主要內容。數(shù)字電視的信源有信號采集、加工、發(fā)送；數(shù)字電視信道包含了傳輸、存儲；數(shù)字電視的信宿則是觀眾的接收端和顯示器件。數(shù)字電視的主要優(yōu)勢在于，其傳輸?shù)膱D像質量高，聲音清晰，使用較少的頻率資源，可以對頻譜進行充分的利用，并且能夠具有很強的抗干擾能力，提供更加個性和豐富的電視服務業(yè)務，便于電視運營商來進行業(yè)務的拓展，提供多種增值服務。數(shù)字電視的傳輸過程包括了一下步驟：首先電視臺以信號為載體，將畫面和聲音進行數(shù)字壓縮和調制，通過信號來傳輸，經(jīng)由信道傳送到觀眾的信宿，信宿進行解調和解壓后，將壓縮前的畫面和聲音進行還原處理，這樣就可以實現(xiàn)電視的傳播。這一過程使用了非常復雜和多樣的技術，主要有集成電路技術、計算機技術、通信技術、信號編碼解碼技術、信道復用和糾錯技術、調制解調技術、高清顯示技術等等。

1.條件接收系統(tǒng)的應用特點

數(shù)字電視是一種端到端的系統(tǒng)，它是將模擬信號抽樣、量化、編碼后，轉變成數(shù)字信號，通過各種處理方式來對信號進行管理和控制，以實現(xiàn)電視節(jié)目的傳輸。這種方式的所有過程都是數(shù)字化處理，正是因為這樣，才能夠讓數(shù)字電視設備的性能比模擬電視設備要高出不少，一些模擬設備無法實現(xiàn)的功能，也得以實現(xiàn)。全數(shù)字處理方式能夠減少在提升服務質量和安全性能的時候的難度。條件接收條件接收就是對視頻、音頻和數(shù)據(jù)等信息加密、傳輸并為合法用戶接收解密的過程。用戶在通過授權后才能夠使用數(shù)字電視系統(tǒng)中的增值服務和有償服務。采用條件接收廣播電視的方式，能夠為運營商的權益帶來保證，并且讓廣播電視不在以單純的廣告作為主要收入，提供了多元化的經(jīng)營模式。

2.條件接收系統(tǒng)的原理

對條件接收系統(tǒng)的了解可以通過其基本技術來達到目的。首先就是CA系統(tǒng)的用戶管理系統(tǒng)，它是對用戶授權情況進行記錄的一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；然后就是節(jié)目管理、服務加擾和解擾系統(tǒng)，它是對服務授權情況進行控制的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。像是秘鑰管理、傳輸系統(tǒng)技術、讀卡技術等等是CA系統(tǒng)必備的基本技術，也是對信息進行加密、解密和管理的主要核心內容。

常用的CA系統(tǒng)一般有3層加密體制。

首先是對音視頻、數(shù)據(jù)流的加擾，它是擾碼序列對信息流進行加密處理的過程。擾碼序列是偽隨機二進制序列，它具有近似隨機序列的功率譜特征，不同的是它具有周期，但周期很長，一般是數(shù)小時甚至是數(shù)天。 PRBS指擾碼序列生成器。生成器的初始條件受控于控制字（CW），在初始條件已知的情況，可以推測出生成的擾碼序列。根據(jù)這個原理，只要在接收端有一個相同的擾碼生成器，同時將CW發(fā)送給接收端用于控制它，運用對應的解擾算法就可以對相應的信息流解擾恢復原始信號。在這里CW起到了“種子”的作用，只要獲得了CW，系統(tǒng)就被破解了。所以如何將CW安全送到接收端，就成了CA系統(tǒng)的核心。后面的兩重加密過程便是為實現(xiàn)CW的安全傳送并達到授權控制的目的。

為實現(xiàn)保密，使用授權密鑰帕對控制字CW加密形成授權控制信息 （ECM），復用到傳送流當中。同時使用分配密鑰KD對授權密鑰KS加密形成授權管理信息（正MM），也復用到傳送流當中。分配密鑰KD通常是固化在智能卡中，用戶通過購買智能卡方式獲得，避免廣播方式的信道傳送有被竊取的可能。如果將授權密鑰KS通過安全通道分配給用戶，一樣也能起到保護控制字的效果，為什么要再加一層加密操作呢？這種體制是為實現(xiàn)授權控制的目的。

3.兩種實現(xiàn)方式

根據(jù)上文中對于條件接收的原理介紹，我們可以知道，信息保密性是CA系統(tǒng)中最重要特性?，F(xiàn)實中的CA系統(tǒng)使用的加密算法都是各個系統(tǒng)運營商自己研發(fā)的，是不對外公開的，因此CA系統(tǒng)存在排他性，不具備通用性。歐洲DVB標準組織制定了同密和多密兩個條件接收系統(tǒng)，目的就是希望能夠解決其不通用性問題。

3.1同密條件接收系統(tǒng)

發(fā)送端有多個CA系統(tǒng)的話，使用同密條件接收系統(tǒng)的方式就是，通過對不同運營商之間的商業(yè)協(xié)議，來使用同樣的控制字生成器的擾碼生成器，對信號進行加擾。不同系統(tǒng)之間的差別是從對CW的加密開始的，各個系統(tǒng)使用自己的加密算法對CW和授權密鑰KS加密。用戶管理系統(tǒng)可以公用也可以分開。節(jié)目管理系統(tǒng)會將各種CA系統(tǒng)的標識CA_System_Id以及 EMM，ECM索引信息一一對應描述在PSFSI信息中。

智能卡中集成了兩套私有的解密算法，對應與前端生成EMM和 ECM的加密算法，從而獲得CW，送到接收解碼器STB中，STB酌解碼芯片中有集成了通用解擾算法的解擾器，通過它就可以將原始信號進行恢復。用戶在獲取了任何一種機密系統(tǒng)授權后，都能夠進行節(jié)目的接收。在這樣的方式下進行信號加擾和解擾，都是用通用算法，因此，智能卡是此通信方式安全的主要保障，必須要將條件接收系統(tǒng)內嵌于接收機內。

3.2多密條件接收系統(tǒng)

了解了同密的原理，多密系統(tǒng)的原理容易理解了。他們不同的是對于多密系統(tǒng)各種CA系統(tǒng)運營商使用各自不同的CW，不同的擾碼生成器和加擾算法，相同的是，后面的兩層加密算法也是私有的。這使接收端不能使用解碼芯片中的公共解擾算法電路，但使用條件接收模塊很好地解決這個問題。他是將接收端所需的3層解密電路都集成到一個使用通用接口標準的模塊中。模塊中集成了微處理芯片和濾取CAT，EMM，ECM所需的硬件電路，主機需要做的就是濾取出節(jié)目對應的PMT表，獲取CA相關的信息按通用接口標準協(xié)議規(guī)定的格式發(fā)送到模塊就可以了。模塊與主機間的命令接口提供模塊和主機部分的通信方式卻不需要主機了解具體的細節(jié)操作。這種通用接口的應用，使一臺機盒可以使用多個CA運營商的模塊，也就是可以收看由不同CA系統(tǒng)控制的節(jié)目。

4.兩種方式的比較

4.1通信方式

在同密方式下，TS流中載有所有應用的CA系統(tǒng)的EMM和ECM，增加了發(fā)送端復用難度（每個EMM，ECM流都必須分配唯一的PID，還有一些同步要求），同時也增加了通信帶寬要求。一個TS流中通常只有一套 CA系統(tǒng)的應用，所以信息量比同密方式小。

4.2機頂盒的通用性

由于同密系統(tǒng)的機頂盒內必須集成特定CA系統(tǒng)軟件，而同密方式的接收機將與CA相關的軟硬件系統(tǒng)都集成在一張CI模塊中，機頂盒可應用任何符合通用接口標準的模塊，因此可應用在多種CA系統(tǒng)中。通用性方面多密優(yōu)于同密。

4.3安全性比較

多密方式的控制字CW形式和3層加密算法都是私有的，若要破解至少需要已知2套加密算法，而同密算法使用的CW編碼空間是公開的而且使用的解擾算法是通用的，所以他比多密系統(tǒng)少了一層防破解防線。還有就是，具有同密系統(tǒng)的機頂盒與智能卡的通信接口的開放性比較高，盜密者，能夠輕易的通過主機和卡的通信接口來進行信息分析，便可以進行節(jié)目盜取，因此同密系統(tǒng)的接口沒有多米系統(tǒng)好，大部分的破解系統(tǒng)都是這樣的方式進行的。

4.4成本比較

多米系統(tǒng)的優(yōu)勢雖然比較多，但是同樣的價格也是比較高的。市場中單個模塊普遍的價格為300到400元之間，部分甚至超過千元。多密系統(tǒng)不能夠單獨的使用一個模塊，那樣就失去了使用多密的意義。因此多密系統(tǒng)的成本要遠遠超過機頂盒，而我國的數(shù)字電視尚屬發(fā)展階段，所以不會使用多密系統(tǒng)，但是未來一定會用多密系統(tǒng)代替同密系統(tǒng)。 [科]