淺談?dòng)芯€電視的有條件接收

奚修仲

【摘要】本文從加擾與解擾，加密與解密，使用有條件接收系統(tǒng)的目的，有條件接收系統(tǒng)的特點(diǎn)、技術(shù)、結(jié)構(gòu)，使用有條件接收系統(tǒng)的意義，有條件接收系統(tǒng)的發(fā)展概況等方面，詳細(xì)地介紹了有線電視網(wǎng)絡(luò)有條件接收技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】有條件接收;有線電視網(wǎng)絡(luò)

有條件接收（CA）經(jīng)歷了模擬和數(shù)字兩代的發(fā)展，模擬第一代的特征是以設(shè)備為基礎(chǔ)，一般用于模擬系統(tǒng)。多年前，為了實(shí)現(xiàn)有線電視的有效收費(fèi)，在前端將模擬信號(hào)進(jìn)行加擾，使普通電視機(jī)無法收看，只有安裝了解擾器的用戶才能正常收看。系統(tǒng)可以通過前端的尋址來控制單個(gè)用戶的解擾器開關(guān)，實(shí)現(xiàn)全頻段加擾和頻道加擾，方法通常是采用視頻倒相、水平同步重疊、垂直同步重疊、數(shù)字隨機(jī)視頻行抖動(dòng)等技術(shù)。

第二代是隨著數(shù)字電視的出現(xiàn)而產(chǎn)生的，采用加擾控制字加密傳輸?shù)姆椒?，用戶端利用IC卡解密。由于采用的是數(shù)字技術(shù)，對(duì)信號(hào)沒有損耗，系統(tǒng)的保密性、可靠性均大大提高。對(duì)傳輸流的加擾，DVB已有標(biāo)準(zhǔn);對(duì)控制字的加密算法一般采用RSA以及3DES算法。

一、使用有條件接收系統(tǒng)的目的

對(duì)運(yùn)營(yíng)者來說，加擾不是目的，而只是進(jìn)行商業(yè)控制的一個(gè)步驟。最終的目標(biāo)是有條件接收系統(tǒng)提供的另外的功能：控制字提供、接入條件申明以及用戶的權(quán)限管理。終端的解擾過程必須與前端的加擾同步。尤其是應(yīng)將加擾算法中隨機(jī)和周期性改變算法的控制字傳輸?shù)浇K端，它們附加在同一信號(hào)和幾個(gè)復(fù)用結(jié)構(gòu)中的節(jié)目?jī)?nèi)，并解析規(guī)則以允許終端在準(zhǔn)確時(shí)刻恢復(fù)和運(yùn)用好控制字。很明顯，這些控制字是不明顯的，而是被加密的，在有條件接收系統(tǒng)中，它們被攜帶在稱為ECM（授權(quán)檢驗(yàn)信息）的信息中。但是，接收控制字時(shí)，終端不直接用它起解擾作用，控制字供給取決于接入條件，也就是運(yùn)營(yíng)者在商業(yè)上對(duì)節(jié)目接入進(jìn)行控制的地方。根據(jù)運(yùn)營(yíng)者的政策，他可規(guī)定如何出售節(jié)目：預(yù)約，按次付費(fèi)，視頻點(diǎn)播等。有條件接收系統(tǒng)建議，這種接入條件應(yīng)附于節(jié)目上，并用附加參數(shù)來描述（預(yù)約類型、PPV費(fèi)用、預(yù)覽時(shí)間等）。一般，它們像控制字那樣被攜帶于ECM信息中。

在終端，可將接入條件與用戶已獲得的權(quán)限進(jìn)行對(duì)比，如果接入條件與用戶權(quán)限相匹配，或者用戶購(gòu)買了節(jié)目，那么就由控制字提供解擾功能，允許接入節(jié)目。

有條件接收系統(tǒng)支持的3種新功能：安全地?cái)y帶控制字，給節(jié)目附加商業(yè)條件，驗(yàn)證用戶已獲得節(jié)目接入的權(quán)限。另一重要功能是商業(yè)運(yùn)營(yíng)者具有能遙控管理每一個(gè)用戶權(quán)限的能力，例如對(duì)用戶更新其下一個(gè)月的預(yù)約授權(quán)，或者發(fā)給他們新的PPV信用卡。這些數(shù)據(jù)在稱為EMM（授權(quán)管理信息）的信息中傳輸給終端，由有條件接收系統(tǒng)來提供。

二、有條件接收系統(tǒng)的特點(diǎn)

安全是有條件接收系統(tǒng)性能的核心。敏感數(shù)據(jù)必須在運(yùn)營(yíng)者和用戶之間交換，在回傳通道中交換是可選的。此安全性包括敏感數(shù)據(jù)（典型的是控制字）的可靠性，ECM和EMM信息（它們只能由授權(quán)源產(chǎn)生）的完整性，以及前端、終端和智能卡之間的驗(yàn)證。防御攻擊的能力是有條件接收系統(tǒng)提供者和運(yùn)營(yíng)者永久和主要關(guān)注的問題。由于沒有任何有接收系統(tǒng)能防御長(zhǎng)時(shí)間的攻擊，為了提高安全性和防御攻擊的能力，需進(jìn)行長(zhǎng)久的努力。有多種方法用于實(shí)現(xiàn)這種安全：有力的加密算法，簽字和鑒別（隱蔽密鑰或公共密鑰法），類似智能卡的防止物理和邏輯攻擊的安全處理器。

但是，為了查閱方便，有條件接收系統(tǒng)顯示在電視屏幕上的功能摘要是最重要的，也即是運(yùn)營(yíng)者為出售其節(jié)目可預(yù)先應(yīng)用的功能表。在大多數(shù)有條件接收系統(tǒng)中，可找到相同的作用原理，即預(yù)訂后讓用戶在確定的時(shí)間上接收節(jié)目，按次付費(fèi)時(shí)允許用戶按需要購(gòu)買特定的節(jié)目。每一個(gè)有條件接收系統(tǒng)在這些基本功能上提供出變型的業(yè)務(wù)：預(yù)訂類型，預(yù)約和即時(shí)的PPV，以及VOD業(yè)務(wù)支持。另外還能提出補(bǔ)充特性，例如預(yù)覽、中斷、供用戶檢查其購(gòu)買的回傳通道管理和收視到期率控制等。這些功能的多樣性和它們的靈活性決定了一個(gè)有條件接收系統(tǒng)或另一個(gè)系統(tǒng)能如何適應(yīng)運(yùn)營(yíng)者的商業(yè)政策。

最后，在節(jié)目商業(yè)接入條件定義的補(bǔ)充規(guī)定中，管理用戶的靈活性是有條件接收系統(tǒng)的一個(gè)重要特性。此種管理功能包括處理用戶的接入權(quán)限請(qǐng)求、通過廣播傳送有效的授權(quán)和管理好系統(tǒng)的安全等。技術(shù)上，用戶的權(quán)限管理性能取決于有條件接收系統(tǒng)提供者的實(shí)踐技能，做好有效的用戶尋址和可能的回傳通道管理。

三、有條件接收系統(tǒng)的技術(shù)

有條件接收系統(tǒng)是在數(shù)字電視系統(tǒng)技術(shù)上實(shí)現(xiàn)的一個(gè)功能層。每一個(gè)有條件接收系統(tǒng)方案提出了一種專用技術(shù)，包括設(shè)備、模塊、軟件包和協(xié)議等，它們關(guān)聯(lián)到前端或者還連同終端，用于支持所有功能。

在前端，有條件接收系統(tǒng)提供一個(gè)授權(quán)控制信息ECM（Entitle Control Message）發(fā)生器，它將接入條件和控制字結(jié)合到節(jié)目所屬的ECM中。極少情況下，它也提供控制字發(fā)生器和加擾器。由運(yùn)營(yíng)者編輯的接入條件能由播放系統(tǒng)編排程序，它們能一并地組合到電子節(jié)目指南中。而且，為了將授權(quán)管理信息EMM（Entitle Manage Message）插入到傳送流中，可將EMM發(fā)生器連接到前端上。EMM發(fā)生器是用戶管理系統(tǒng)和授權(quán)管理系統(tǒng)的組合，前者被用戶看作他們的商業(yè)接口，后者在傳送流中對(duì)終端產(chǎn)生和廣播EMM。

在終端，有條件接收系統(tǒng)技術(shù)上是軟件模塊和安全硬件的結(jié)合，它們與機(jī)頂盒的其它調(diào)諧/解復(fù)用/解碼功能相關(guān)聯(lián)。它們可以直接嵌入終端平臺(tái)，或者更多地應(yīng)用于由用戶插入機(jī)頂盒的智能卡中。

四、有條件接收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

在世界上，一些數(shù)字電視規(guī)劃已經(jīng)專為前端推薦了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。例如歐洲D(zhuǎn)VB規(guī)劃中設(shè)計(jì)的Simulcrypt系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型。這個(gè)模型的目標(biāo)最初是希望在共享節(jié)目下支持多個(gè)有條件接收系統(tǒng)的互操作性。此工作衍生出的目標(biāo)是在有條件接收系統(tǒng)和使用“即插即用”概念的任何前端之間形成標(biāo)準(zhǔn)化接口。這個(gè)模型由美國(guó)的OpenCAS規(guī)劃擴(kuò)展，用于支持新業(yè)務(wù)，比如VOD或交互式帶外業(yè)務(wù)。同樣地，在終端上，外部有條件接收系統(tǒng)模塊用的接口已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化（DVB通用接口，NRSS-B模塊），用于使機(jī)頂盒獨(dú)立并適合于任何有條件接收系統(tǒng)。即使所有問題都還沒有解決，由于不同電子節(jié)目指南方案中有條件接收系統(tǒng)的一致性，復(fù)用的接口標(biāo)準(zhǔn)是提高不同技術(shù)的互操作性的最好方式。

五、使用有條件接收系統(tǒng)的意義

廣播電視的數(shù)字化使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商能充分利用有線電視網(wǎng)絡(luò)，在提供電視基本業(yè)務(wù)的同時(shí)，開展多種增值服務(wù)，在為家庭和商務(wù)用戶開展寬帶服務(wù)的行業(yè)中，占有無可爭(zhēng)議的領(lǐng)導(dǎo)地位，而這些必須依靠一個(gè)強(qiáng)大的有條件接收系統(tǒng)。

1.有條件接收系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)收費(fèi)的基礎(chǔ)

在全世界范圍內(nèi)，付費(fèi)電視業(yè)務(wù)已被確認(rèn)是電視發(fā)展的動(dòng)力和結(jié)構(gòu)變化的方向。有條件接收系統(tǒng)的基本功能是使有授權(quán)的用戶能正常地接收被加擾的節(jié)目。通過授權(quán)信息和客戶服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)的相關(guān)信息實(shí)現(xiàn)計(jì)費(fèi)。無論我們實(shí)現(xiàn)何種服務(wù)，對(duì)于我們的信息提供商、運(yùn)營(yíng)商等參與者來說，沒有收益，無法保證用戶服務(wù)的周到和進(jìn)步，無法保障設(shè)備的正常運(yùn)營(yíng)。實(shí)現(xiàn)井然有序的管理是實(shí)現(xiàn)各種服務(wù)的核心。可以說，有條件接收系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)收費(fèi)的基礎(chǔ)。

2.有條件接收系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)個(gè)性化服務(wù)的系統(tǒng)

進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代的今天，人們對(duì)有線電視提出了更高的要求。尤其是Internet的異軍突起，靠“按需服務(wù)”和交互功能極大地改變了人們的生活方式，我們不僅期望通過有線電視收看數(shù)字高清晰度電視，而且想要具有交互能力和Internet相結(jié)合的服務(wù)，也就是說，有線電視迎來的不僅僅是“數(shù)字電視”時(shí)代，同時(shí)即將面臨“數(shù)據(jù)電視”時(shí)代——利用廣播電視平臺(tái)提供全面數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。另一方面，有線電視的迅速發(fā)展以及電視用戶消費(fèi)傾向的轉(zhuǎn)變，不僅推動(dòng)了電視廣播技術(shù)的進(jìn)步，更重要的是導(dǎo)致了電視廣播運(yùn)營(yíng)機(jī)制的變革。

由于IC卡的使用，在用戶端有了一個(gè)能受前端安全而完全控制的存儲(chǔ)區(qū)域，通過卡可以識(shí)別不同的用戶;用戶的個(gè)人信息可以通過加密通道傳輸，保證了在廣播媒體上傳輸?shù)陌踩浴?/p>

3.有條件接收系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)電視直接購(gòu)物提供良好的渠道

利用有條件接收系統(tǒng)可以開展電視購(gòu)物。我們知道，有條件接收系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)授權(quán)與收費(fèi)。充分利用它的這一特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)基于有線電視網(wǎng)的電子商務(wù)。對(duì)于B2C方式，此項(xiàng)技術(shù)可以將購(gòu)物平臺(tái)延伸到家庭。它具有操作簡(jiǎn)單、快速方便等優(yōu)點(diǎn)，易被家庭主婦等主要購(gòu)物者采納。在傳統(tǒng)的電視購(gòu)物之上增加立即訂貨、付費(fèi)的功能，便能捕捉到用戶的第一需求。