智能卡在條件接收系統(tǒng)的應(yīng)用

　　隨著有線電視網(wǎng)的飛速發(fā)展，以及衛(wèi)星電視節(jié)目的豐富，數(shù)字電視的加密技術(shù)得到了越來廣泛的應(yīng)用，相應(yīng)的設(shè)備公司也如雨后春筍一樣相繼出現(xiàn)，對(duì)應(yīng)于不同的終端設(shè)備出現(xiàn)了兩大類系列產(chǎn)品：用于計(jì)算機(jī)接收的圖文電視接收卡及用于電視接收的機(jī)頂盒兩大系列產(chǎn)品。但盡管國(guó)內(nèi)公司經(jīng)過幾年的發(fā)展，產(chǎn)品也幾經(jīng)換代，但面對(duì)巨大的市場(chǎng)空間和經(jīng)濟(jì)利益，還是不斷面對(duì)產(chǎn)品被破解和盜版的挑戰(zhàn)，使生產(chǎn)廠家蒙受了很大的經(jīng)濟(jì)損失。相對(duì)而言，國(guó)外公司在條件接收領(lǐng)域卻有幾十年的經(jīng)驗(yàn)，他們采用*流行的動(dòng)態(tài)加密及智能卡技術(shù)，使整套系統(tǒng)保密性、安全性極強(qiáng)，基本解決了終端設(shè)備被盜版的問題。 

　　下面以PHILIPS公司的Crypto Works TM 條件接入系統(tǒng)為例，說明智能卡技術(shù)在數(shù)字電視的加/解擾技術(shù)中的具體應(yīng)用。 

　　該系統(tǒng)由5臺(tái)PC微機(jī)及相應(yīng)設(shè)備組成，其中一臺(tái)微機(jī)及相應(yīng)設(shè)備產(chǎn)生授權(quán)控制信息（以下簡(jiǎn)稱ECM），4臺(tái)微機(jī)及相應(yīng)設(shè)備產(chǎn)生授權(quán)管理信息（以下簡(jiǎn)稱EMM），解密由PHILIPS解碼器、智能卡組成。系統(tǒng)采用對(duì)稱密鑰機(jī)制，基本原理圖如下： 

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　　在發(fā)送端，將原始數(shù)據(jù)流（TS）與控制字（CW）進(jìn)行模二加形成加擾的數(shù)據(jù)流（TS’），控制字是一組隨機(jī)數(shù)，即數(shù)據(jù)流的加密密鑰。在該系統(tǒng)中，控制字由3位數(shù)字組成，隔幾秒鐘隨機(jī)變化一次，在接收端要用同樣的控制字控制同樣的電路進(jìn)行解密。 

　　控制字在對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行加擾的同時(shí)，控制字本身也在ECM PC中被密鑰ECMK1加密，形成授權(quán)控制信息ECM（Entitlement Control Message）,即加密的控制字，ECM信息通過以太網(wǎng)經(jīng)高速數(shù)據(jù)板插入傳送流，大約每幾秒 鐘在傳送流中出現(xiàn)一次。 

　　同時(shí)，用戶管理信息（Management Message）也被密鑰EMMK1加密形成授權(quán)管理信息EMM（Entitlement Management Message），用戶管理信息由信息提供商的用戶管理系統(tǒng)形成，用戶管理系統(tǒng)用來建立有關(guān)所有用戶的名稱、地址、智能卡號(hào)、帳單的信息和當(dāng)前授權(quán)的數(shù)據(jù)庫等等。EMM約每8-10秒插入傳送流一次。 

　　在接收端，解密由智能卡和解碼器配合完成，對(duì)應(yīng)于解碼器，在傳送流中，還有一個(gè)非常重要的數(shù)據(jù)包--MPEG-2的節(jié)目專用信息PSI。PSI 中包含了有關(guān)傳送流包的包識(shí)別碼PID 信息以及PID 之間的關(guān)系。MPEG-2解碼器將使用PSI 信息來自動(dòng)設(shè)置解碼器所需參數(shù)。 

　　PSI信息必須以一定的頻率不斷發(fā)送，每秒至少20次。PSI使用4個(gè)表來定義碼流結(jié)構(gòu)，這4個(gè)表分別是節(jié)目相關(guān)表PAT，它的PID為0，查找節(jié)目信息必須從PAT表開始，表中列出了傳送流中的節(jié)目對(duì)應(yīng)表PMT表的PID；PMT表中又可以找到相應(yīng)節(jié)目的基本碼流；第三個(gè)表是條件接收表CAT表，它的PID 為1，它將給出所有EMM所在包的PID ；第四個(gè)表是網(wǎng)絡(luò)信息表NIT，它給出相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)信息。 

　　接收端解密的原理如下：當(dāng)智能卡插入時(shí)，解碼器首先在傳送流中尋找PSI，在PSI中找到條件接收表CAT，根據(jù)CAT表中給出的EMM包識(shí)別碼（PID），找到相應(yīng)的加密的EMM信息，智能卡中存有加密系統(tǒng)號(hào)和ECMK2、EMMK2等密鑰，智能卡首先使用EMMK2，對(duì)加密的EMM解密，根據(jù)解出的EMM信息來確定本智能卡是否被授權(quán)收看該套節(jié)目，如果沒有授權(quán)將不能進(jìn)行后續(xù)解密，也就不能收看該套節(jié)目；如果該卡以被授權(quán)，則啟用ECMK2 對(duì)ECM解密，得到控制字CW，*后由CW對(duì)加密的傳送流解密，得到正常的MPEG-2傳送流，由解碼器解碼后得到所需的電視、廣播或數(shù)字信號(hào)。 

　　智能卡在整個(gè)系統(tǒng)的安全性上起到非常關(guān)鍵的作用，由于智能卡具有無與倫比的安全性，抗攻擊性，使得存放在其中的密鑰絕對(duì)安全，另外智能卡具有自己的COS 操作系統(tǒng)，使得文件的管理，密鑰的管理非常安全方便，很容易實(shí)現(xiàn)很多不同的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)多層授權(quán)，多層服務(wù)，便于管理與收費(fèi)。 

　　在收費(fèi)與服務(wù)比較簡(jiǎn)單的情況下，例如以出售設(shè)備的方式一次收取費(fèi)用，可以采取將智能卡封裝成標(biāo)準(zhǔn)模塊的方式直接嵌入到設(shè)備中去，使用該模塊存儲(chǔ)重要的密鑰信息等。