直播衛(wèi)星北斗“戶戶通”可管可控及安全性分析

+ 孫功憲

(深圳市北斗萬方信息技術(shù)有限公司 )

具備北斗定位功能的新一代“戶戶通”（也稱第四代“戶戶通”）已成為當(dāng)下行業(yè)最新熱門話題。本文將從TVOS操作系統(tǒng)、北斗芯片SiP封裝、 ROM版及其安全性三方面，對(duì)北斗“戶戶通”進(jìn)行分析，看看它能否有效解決北斗“戶戶通”定位的可管可控及安全性問題，保證廣播電視安全播出。

北斗戶戶通 TVOS2.0操作系統(tǒng) 可管可控 SiP系統(tǒng)級(jí)封裝

直播衛(wèi)星“戶戶通”安全性面臨巨大挑戰(zhàn)

目前，全國(guó)直播衛(wèi)星“戶戶通”用戶已達(dá)到1.1億戶，“戶戶通”作為廣電的重大惠民工程，一直都是政府重點(diǎn)監(jiān)管的地帶。廣播電視作為黨和政府的喉舌，必須要確保其安全、綠色健康、可管可控。2015年6月，國(guó)家新聞出版廣電總局科技司發(fā)布《關(guān)于嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)銷售衛(wèi)星直播系統(tǒng)綜合接收解碼器的通知（技科字【2015】242號(hào)）》，明確指出我國(guó)的“戶戶通”衛(wèi)星電視接收機(jī)必須安裝GPRS模塊，具備基站定位功能，一旦出現(xiàn)跨區(qū)域使用，就不能正常收看電視。然而，市面上屢屢出現(xiàn)免定位破解型機(jī)頂盒，給廣播電視的安全播出、“戶戶通”業(yè)務(wù)的正常開展帶來巨大隱患；也給行業(yè)主管部門、正規(guī)的“戶戶通”機(jī)頂盒廠家、經(jīng)銷商帶來了很大的困擾。

作者在網(wǎng)上搜索了“戶戶通定位破解方法”，得到186,000個(gè)結(jié)果，各種“攻略”一步步指導(dǎo)用戶如何破解，包括教程、視頻、PPT、文章等一應(yīng)俱全。甚至有些廠家的機(jī)頂盒，只要在遙控器上按次序輸入某些字母組合，就可以自動(dòng)切換到免定位工作模式。管理部門雖然嚴(yán)厲打擊免定位、非法破解，但是利益的趨勢(shì)使得部分廠家屢屢以身試法，免定位機(jī)“野火燒不盡、春風(fēng)吹又生”，嚴(yán)重?cái)_亂了“戶戶通”產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

為此，新聞出版廣電總局成立了TVOS工作組專門負(fù)責(zé)推進(jìn)新一代“戶戶通”系統(tǒng)工作，于2017年頒布了北斗機(jī)頂盒、北斗LNB行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（GD/J071、072、073-2017），明確采用TVOS操作系統(tǒng)及北斗定位。

那么新一代采用北斗定位的“戶戶通”系統(tǒng)是否會(huì)面臨和上一代GPRS定位模式一樣的問題呢，這些安全性問題如何才能從根本上得以根治？筆者試著就北斗“戶戶通”如何保障安全播出、可管可控、防止免定位等問題，進(jìn)行初步的探討。

北斗“戶戶通”的安全關(guān)鍵技術(shù)問題

一、TVOS2.0系統(tǒng)將有效保障“戶戶通”安全播出，防刷機(jī)、防翻墻、無法自行安裝第三方軟件

2015年12月，國(guó)家新聞出版廣電總局科技司、工業(yè)和信息化部電子信息司在湖南長(zhǎng)沙舉辦了“智能電視操作系統(tǒng)TVOS2.0發(fā)布會(huì)暨TVOS2.0產(chǎn)業(yè)化規(guī)模應(yīng)用啟動(dòng)儀式”。

2016年8月，國(guó)家新聞出版廣電總局審查通過了《智能電視操作系統(tǒng)第1部分：功能與架構(gòu)》與《智能電視操作系統(tǒng)第2部分：安全》兩項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)第四代“戶戶通”機(jī)頂盒就將采用TVOS2.0操作系統(tǒng)。

TVOS2.0是我國(guó)自主研發(fā)的可管可控、安全高效、開放兼容的電視操作系統(tǒng)，將使得廣電終端更加安全。TVOS2.0構(gòu)建了以硬件可信執(zhí)行環(huán)境為基礎(chǔ)的開放、自主的安全技術(shù)體系，并針對(duì)性地加強(qiáng)了DCAS、DRM和在線支付等的相關(guān)安全，將支撐廣電有線、無線、衛(wèi)星的智能融合一體化和廣電業(yè)務(wù)生態(tài)的構(gòu)建。

TVOS2.0具有可管可控的特點(diǎn)，從底層鎖死root，用戶無法自行安裝第三方軟件，無法刷機(jī)、無法翻墻，無法收看明令禁止的內(nèi)容，確保所輸出的內(nèi)容都是正規(guī)合法的。和Android操作系統(tǒng)的機(jī)頂盒相比，更容易對(duì)系統(tǒng)內(nèi)容進(jìn)行管理。

二、北斗定位的防破解技術(shù)

1、SiP封裝的安全性問題

圖1 TVOS2.0基礎(chǔ)安全架構(gòu)

圖2 TVOS2.0沙箱隔離安全架構(gòu)

新一代“戶戶通”機(jī)頂盒主CPU將與北斗定位芯片采取SiP封裝的方式，合封在一顆芯片中。在SiP封裝過程中，北斗芯片Die需要保證信息安全性，其關(guān)鍵測(cè)試管腳和功能配置管腳只能在裸片時(shí)可見，封裝后不可見，確保無物理?xiàng)l件進(jìn)行切換。北斗芯片輸出定位信息給機(jī)頂盒主CPU，主CPU只能接收NEMA0183格式的數(shù)據(jù)，而無法對(duì)北斗芯片發(fā)出指令，這種傳輸是單向的。

圖3 北斗“戶戶通”機(jī)頂盒主CPU與北斗定位的SiP封裝

2、ROM版與FLASH版的差異

新一代“戶戶通”機(jī)頂盒中與主CPU合封的北斗定位Die，從業(yè)內(nèi)情況看，有FLASH版、ROM版兩種形式，這里推薦使用ROM版進(jìn)行合封。首先，北斗芯片 Die的ROM版程序在ROM中運(yùn)行，直接固化，無任何條件修改運(yùn)行程序；其次，F(xiàn)LASH版本相當(dāng)于在主CPU中合封了兩個(gè)Die，成本高而且可靠性下降，并且在遇到某些情況（如開關(guān)機(jī)、斷電、嚴(yán)重干擾等）下可能會(huì)發(fā)生FLASH改寫問題，造成主CPU無法工作。

3、偽基站的高成本及易發(fā)現(xiàn)問題

新一代“戶戶通”機(jī)頂盒主CPU與北斗Die合封，北斗芯片采用的是射頻基帶一體化方案，進(jìn)入CPU的是衛(wèi)星定位射頻信號(hào)，而不是數(shù)字信號(hào)。一般衛(wèi)星定位需要接收四顆或以上衛(wèi)星的信號(hào)才能定位。如果采用偽基站的方式模擬衛(wèi)星定位的射頻信號(hào)來破解定位，面臨如下的問題：

首先，違法成本高。需要采用北斗/GPS信號(hào)模擬器、信號(hào)發(fā)射設(shè)備，覆蓋某片區(qū)域，發(fā)射的定位導(dǎo)航信號(hào)強(qiáng)度高于正常的衛(wèi)星定位信號(hào)強(qiáng)度，設(shè)備投資較大，預(yù)計(jì)達(dá)到數(shù)十萬元的規(guī)模。而偽基站是我國(guó)行業(yè)主管部門一致重點(diǎn)打擊的違法行為，目前，管理部門各種偽基站探測(cè)設(shè)備和技術(shù)逐漸成熟，違法行為一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，違法者將面臨法律的處罰，所投設(shè)備也會(huì)血本無歸。

其次，破解新一代“戶戶通”定位的商業(yè)模式不成立。現(xiàn)有的免定位機(jī)頂盒因?yàn)椴捎靡苿?dòng)基站定位，破解后即可隨意到各個(gè)地區(qū)銷售流通。考慮到“戶戶通”經(jīng)銷是“省-地市-縣級(jí)”三級(jí)模式。如果采用偽衛(wèi)星定位基站的破解方式，需要在全國(guó)所有準(zhǔn)備銷售免定位機(jī)的地區(qū)都安裝衛(wèi)星定位偽基站。那么誰來投資？省級(jí)經(jīng)銷商在全省統(tǒng)一建偽基站，投資大、風(fēng)險(xiǎn)大、可能性小，而且通常在一個(gè)省內(nèi)會(huì)存在多個(gè)省級(jí)經(jīng)銷商；各個(gè)地區(qū)、市縣，更是存在多個(gè)大大小小的經(jīng)銷商，彼此屬于競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，單個(gè)經(jīng)銷商自己建設(shè)，不符合其商業(yè)利益；而破解機(jī)頂盒定位是非法行為，因此政府或者行業(yè)聯(lián)盟也不可能出面主導(dǎo)組織投資建設(shè)。

綜上所述，北斗“戶戶通”將能夠有效解決免定位接收機(jī)擾亂市場(chǎng)的難題。

展望

可以預(yù)見，具備北斗定位功能的新一代“戶戶通”面臨著爆發(fā)性的增長(zhǎng)，其安全性備受關(guān)注。TVOS2.0操作系統(tǒng)與北斗定位的完美結(jié)合，將從根本上保障可管可控的問題，而目前“戶戶通”市場(chǎng)的免定位機(jī)亂象也有望得以根治。我國(guó)“戶戶通”產(chǎn)業(yè)即將迎來新的春天。

1、新聞出版廣電總局，GD/J 072—2017，《衛(wèi)星直播系統(tǒng)綜合接收解碼器（智能基本型—衛(wèi)星地面雙模） 技術(shù)要求和測(cè)量方法》，2017年3月

2、新聞出版廣電總局，GD/J 073—2017， 《衛(wèi)星直播系統(tǒng)綜合接收解碼器（智能基本型）技術(shù)要求和測(cè)量方法》，2017年5月

3、新聞出版廣電總局，GY/T 303.2-2016，《智能電視操作系統(tǒng) 第2部分：安全》，2016年12月