一種改進(jìn)型條件接收方法在機(jī)頂盒上的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

武 一，巴 佳，馬建華

（河北工業(yè)大學(xué) 信息工程學(xué)院，天津 300401）

在如今數(shù)字電視機(jī)頂盒發(fā)展迅猛的時(shí)代，我們可以收看的電視節(jié)目越來越多，內(nèi)容也更加豐富多彩。因此，為了滿足不同用戶的需求，也為了保護(hù)運(yùn)營商的利益，需要利用條件接收（CA，conditional access）系統(tǒng)來管理用戶的權(quán)限以保證付費(fèi)的用戶能夠正常的收看電視節(jié)目[1]。

但在實(shí)際情況下，由于各個(gè)地區(qū)的電網(wǎng)會(huì)下設(shè)一些分區(qū)，因此可根據(jù)光節(jié)點(diǎn)的情況將地域上不相鄰的多個(gè)光節(jié)點(diǎn)設(shè)為一個(gè)區(qū)域，而為了更好的管理各個(gè)區(qū)域的接收條件，可采取針對每個(gè)單獨(dú)的區(qū)域進(jìn)行單獨(dú)管理的方法來對用戶進(jìn)行區(qū)域鎖定管理，即在A區(qū)域購買節(jié)目的用戶不能私自將自己的智能卡在B地使用。而對于這種情況，一般地，我們可以將傳輸流（TS）中的表 PMT（Program Map Table）和表 CAT（Conditional Access Tab）中的描述子 CA_descriptor分別改寫，然后通過復(fù)用器插入到這些表中[2]，但這樣對于CA系統(tǒng)來說改動(dòng)較大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

本文則針對上述情況提出了一種改進(jìn)型的條件接收，即每個(gè)區(qū)域單獨(dú)擁有自己的中心頻點(diǎn)，在中心頻點(diǎn)中發(fā)送相關(guān)的區(qū)域信息，也就是在NIT表中插入一個(gè)專用的數(shù)據(jù)描述符，用它的的值（REGLOCK）來區(qū)分不同的網(wǎng)絡(luò)，這樣只需在CA中添加一個(gè)判斷條件即可，對CA系統(tǒng)的改寫較簡單，也比較實(shí)用。具體做法為：機(jī)頂盒首先把從中心頻點(diǎn)NIT表中搜索到的區(qū)域信息（即REGLOCK的值）保存下來，然后通過智能卡中的區(qū)域信息來進(jìn)行比較，若相同，則代表了智能卡是在正確的區(qū)域使用，用戶則可以收看該區(qū)域的節(jié)目，若不同，則說明用戶的智能卡在非法區(qū)域，因此便不對其節(jié)目進(jìn)行解擾，用戶不能正常收看節(jié)目。

實(shí)際應(yīng)用證明，雖然該方法操作簡單，實(shí)現(xiàn)較容易，但實(shí)用性較強(qiáng)。

1 條件接收系統(tǒng)在電視機(jī)頂盒中的作用

我國數(shù)字有線電視傳輸采用的是DVB-C標(biāo)準(zhǔn)，模擬的音視頻及其輔助信息在進(jìn)入有線數(shù)字傳輸前，一般要經(jīng)過兩級(jí)編碼：第一級(jí)，將所有要傳輸?shù)幕玖鳎‥S）和傳輸流（TS）以MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)封裝，第二級(jí)，采用RS（Reed-solomon codes）編碼和 QAM（Quadrature Amplitude Modulation）調(diào)制等方式將數(shù)字傳輸流調(diào)制為射頻信號(hào)再進(jìn)行傳輸。因此機(jī)頂盒所要做的工作簡單說來就是還原這些基本流。

數(shù)字電視機(jī)頂盒的基本工作原理及條件接收系統(tǒng)在其中的作用：

數(shù)字電視機(jī)頂盒首先由高頻頭接收來自有線網(wǎng)的射頻信號(hào)，使其變成中頻信號(hào)，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換模塊，將接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，自此在機(jī)頂盒里傳輸?shù)男盘?hào)就變?yōu)閿?shù)字信號(hào)了，然后將其送入QAM信道解調(diào)器進(jìn)行QAM解調(diào)，輸出MPEG-2多節(jié)目傳輸流數(shù)據(jù)，送給解復(fù)用器（DMUX模塊），解復(fù)用器（DMUX模塊）從多節(jié)目輸出流中抽出一個(gè)節(jié)目的已打包的音視頻基本流數(shù)據(jù) （PES），其中包括音頻PES，視頻PES和輔助數(shù)據(jù)PES。

（這里的音視頻PES有的是已經(jīng)加擾的，而在解復(fù)用器中含有一個(gè)解擾引擎，條件接收系統(tǒng)的智能卡可通過啟動(dòng)解擾引擎對這些加擾的節(jié)目進(jìn)行解擾（其具體做法在下面第三點(diǎn)中給出了詳細(xì)說明）。）最后解復(fù)用器將整理好的音視頻數(shù)據(jù)分別送入音視頻解碼器進(jìn)行解碼，解碼后的音視頻數(shù)據(jù)再通過D/A轉(zhuǎn)換模塊即可通過音視頻輸出接口輸出給模擬電視機(jī)。

2 條件接收在機(jī)頂盒中的具體應(yīng)用原理

首先在前端通常是采用加擾控制字加密傳輸?shù)姆椒▽?jié)目進(jìn)行加擾的，然后在用戶端通過智能卡中的控制字來進(jìn)行解擾[3]。

具體做法是：

在前端，發(fā)送的MPEG傳輸流中[4-5]，有2個(gè)與控制字相關(guān)的數(shù)據(jù)流，一個(gè)是授權(quán)控制信息（ECM），一個(gè)是授權(quán)管理信息 （EMM）。首先由業(yè)務(wù)密鑰 （SK）加密處理后的控制字（CW）在ECM中傳送，其中包括節(jié)目的來源、時(shí)間、內(nèi)容分類等節(jié)目信息。而對控制字加密的業(yè)務(wù)密鑰SK則在EMM中傳送，并且業(yè)務(wù)密鑰SK在傳送前要經(jīng)過用戶個(gè)人分配密鑰（PDK）（在用戶的智能卡中）的加密處理，因此在用戶端就是利用智能卡通過這一系列的解密最后解出ECM中的加擾控制字CW。

具體做法是，在用戶端，智能卡中含有用戶個(gè)人分配密鑰（PDK），機(jī)頂盒根據(jù) PMT和 CAT表中的 CA_descriptor（描述子），獲得EMM和ECM的PID值，然后從TS流中過濾出ECM和EMM，并通過Smart Card（智能卡）接口送給Smart Card。Smart Card首先讀取用戶個(gè)人分配密鑰（PDK），用PDK對EMM解密，取出SK，然后利用SK對ECM進(jìn)行解密，取出CW，并將CW通過Smart Card接口送給解復(fù)用器中的解擾引擎，最后解擾引擎利用CW就可以將已加擾的傳輸流進(jìn)行解擾[6]。

3 提出的具體解決方法

針對上述提出的問題，文中提出了在NIT表里添加描述子的具體實(shí)現(xiàn)方法如下；

首先，在前端的中心機(jī)房中，將主頻點(diǎn)NIT表中插入專用數(shù)據(jù)描述符，將它的值（REGLOCK）用來表示地域信息。然后把主頻點(diǎn)信號(hào)分離出來，經(jīng)過碼流分配器分出多路信號(hào)，傳給各分前端的主頻點(diǎn)調(diào)制器，該調(diào)制器需具備編輯NIT表的功能，然后將其數(shù)值修改為本區(qū)域的專用區(qū)域信息。

前端NIT表中插入的專用數(shù)據(jù)描述符（REGLOCK）的位置及數(shù)值可通過碼流分析儀得到，如圖1所示。

圖1 NIT表中的專用描述符Fig．1 Specific descriptor in the NIT

4 具體的軟件需求及實(shí)現(xiàn)

首先，機(jī)頂盒默認(rèn)的REGLOCK值為0。當(dāng)我們使用REGLOCK值時(shí)需要對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作[7]。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫相當(dāng)于一個(gè)大的結(jié)構(gòu)體，它的最后一項(xiàng)就是REGLOCK的值。當(dāng)打開系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫時(shí)，得到一個(gè)變量，若為sysInfo則sysInfo．REGLOCK即為REGLOCK的值，在未對其進(jìn)行操作前，值為0。

然后在每次開機(jī)后，從主頻點(diǎn)NIT表中獲取REGLOCK值（專用數(shù)據(jù)描述符的 Descriptor_tag=0x5F），我們需要將Private_data_specifior（也就是REGLOCK的值）記錄下來并保存到flash中的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫里。如果沒有發(fā)現(xiàn)NIT表，不改變REGLOCK值。根據(jù)圖1，具體軟件解析該描述子的實(shí)現(xiàn)如下：

此時(shí)得到的Cur_REGLOCK即為NIT表中的REGLOCK值。

最后將該值記錄到flash中的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。

而機(jī)頂盒為了與CA通信，可以將結(jié)果寫入一個(gè)接口函數(shù)中，即：

對于CA模塊，則只需通過調(diào)用上述接口函數(shù)DVTSTBCA_GetNitValue（）來得到 REGLOCK的值即可，然后通過REGLOCK的值再來決定下一步是跳過還是進(jìn)行解擾操作。

5 結(jié) 論

該做法應(yīng)用于智能卡在特定區(qū)域收看特定節(jié)目的情況下，輔助了CA智能卡對節(jié)目進(jìn)行解擾，其做法簡單易行，目前已應(yīng)用于部分機(jī)頂盒廠商中，實(shí)際應(yīng)用表明其穩(wěn)定可靠，實(shí)用性較強(qiáng)，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

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