数字电视的条件接收系统原理与应用
数字电视的条件接收系统原理与应用
黄有明
(大庆广电集团网络公司 16331 1)
高 新 技 术
摘 要：数字电视指将传统的模拟信号转化为数字进行处理 、传输和接收的系统。数字电视的条件接收系统运用各种数字技术通过对
节 目的加扰处理，使只有授权用户才能收看被加扰节目，从而保障运营商的利益，保证数字电视发展。本文主要阐述当前数字电视使用的
条件接收系统的基本原理 ，以及实际中应用两种条件接收方式的设计和实现 ，并比较两种方式的优势和不足。
关键词 ：条件接收 数字 电视机顶盒(或综合解码接收机 ) 授 权管理信息 授权控制信息 同密 多密 公共接 口
中图分类号 ：G22 文献标识码 ：A 文章编号：1673一O534(2o07)O8(b)一0030 O1
数字电视是将传统的模拟电视信号经过
抽样 、量化和编码转换成二进制数代表的数
字式信号，然后进行各种功能的处理、传输 、
记录、存储，监测和控制的一种全数字处理过
程的端到端系统。正是这种全数字化的特点，
使我们可运用各种数字技术使电视设备获得
比原有的模拟电视设备更高的技术性能 ，同时
还具备了模拟设备无法实现的功能，也是这个
特点使条件接收在数字电视系统 中在提高服
务 质量和安 全性 能的 同时 变得 易于 实现 。条
件接收就是对视频、音频和数据等信息加密、
传输并为合法用户接收解密的过程。以只有
获 得授权 的用 户才能 使 用相关业 务 的方 式实
现 数字 电视广播 系统 的有偿 服 务 。条件 接收
广播电视运营商管理手段的拓展 ，使运营商能
够对用户收到的信息进行授权控制，他被认为
是广播电视行业 打破以广告为主要收入的单
一 经营模式 ，实现多元化 经营的技术基 础和有
力工具 。
1条件接收系统的原理
1．1条件接收系统的原理
从实现过程可以基本了解集成一个条件
接收系统所需的基本技术。首先是记录用户
授权情 况的数据库 系统 ，即 CA 系统中的用户
管理系统，其次是记录服务授权控制情况的数
据库系统 ，这是节 目管理系统 ；及服务加扰 ／
解扰控制的系统；密钥的管理和传输系统技术、
智能卡读写技术等。这些都是集成一个CA系
统 必不可少的技 术 ，其 中对信息加 密 ，解 密以
及密码管理传输是 C A系统的核心，对信息的
加 ／解 密的过程 将上 述所有 涉及 的技 术都 紧
密连接起来而成 为一个 CA系统 。
常用的 CA 系统一 般有 3层的加 密体制 。
首先是对音视频 ，数据流的加扰 ，他是
扰码 序 列对信 息流 进行加 密处 理 的过程 。扰
码序 列是伪随机 二进制序列 ，他具 有近似随机
序列的功率谱特征，不同的是他具有周期 ，但
周期 很长 ，一般是数 小时甚至是数 天。 PRBS
指扰码序列生成器。生成器的初始条件受控
于控制字(cw)，在 初始 条件 已知 的情况 ，可以
推 测出生成的扰码 序列 。根据这个 原理 ，只要
在 接 收端 有一 个相 同 的扰 码生 成 器 ，同时 将
CW 发送给接收端 用于控制 他 ，运用对应 的解
扰算法就可以对相应的信息流解扰恢复原始
信号 。在这里 CW 起到 了 “种子”的作 用 ，只
要获得 了 CW ，系统就 被破解 了。所以如 何将
Cw 安全送到接收 端 ，就成 了 CA系统 的核 心。
后面 的两重加 密过程 便是为 实现 C w 的 安全
传送并达 到授权控 制的 目的 。
为 实现保密 ，使 用授 权密钥 KS对控 制字
CW加密形成授权控制信．g(ECM)，复用到传
送流当中。同时使用分配密钥 KD对授权密
钥KS加密形成授权管理信息(EMM)，也复用
到传送流当中。分配密钥KD通常是固化在智
能卡中，用户通过购买智能卡方式获得 ，避免
广播方式的信道传送有被窃取的可能。如果
将授权密钥 KS通过安全通道分配给用户 ，一
样也能起到保护控制字的效果 ，为什么要再加
一 层加密操作呢?这种体制是为实现授权控
制的 目的 。
2两种实现方式
从原理可以看出，cA系统的最重要特性
是信息保密 。事 实上 很多 CA系统使用的加密
算法都 是各 个系统 运营 商私 有而且 是绝 对保
密的。这种特性决定了各个 CA系统的排他性
和不通用性。为解决这个问题欧洲 DVB标准
组织 定 义 了 同密 (Sim ul c rYPt)和 多 密
(multiciypt)2种形 式的条件接 收系统 。
2．1同密条件接收系统
若发送 端有 多个 CA 系统加入 ，同密 方式
的做法基于各个运营商之间的商业协议，采用
相同控制 字生成器和扰码 生成器 ，并使 用通用
加扰算法对信号加扰。不同系统之间的差别
是从对 CW 的加密开始的，各个系统使用 自己
的加密算法对 CW和授权密钥 KS加密。用户
管理系统可以公用也可以分开。节 目管理系
统会将各种 cA系统的标识CA System Id以
及 EM M ，ECM 索 引信 息 一一 对应描 述在
PSI／SI信 息中 。
智能卡中集成了2套私有的解密算法，对
应与前端生成EMM~lJECM的加密算法 ，从而
获得 CW ，送 到接收解码 器 STB中 ，STB的解
码芯片中有集成了通用解扰算法的解扰器 ，用
这个解扰器就可以恢复出原始信号。用户只
要获 得其 中一种 机密 系统 的授权 就可 以收 看
节 目。这种方式下对信号的加解扰是使用通
用算法的 ，所以保证这种方式的通信安全全靠
智能卡 ，两层私 有加 密电路 是其 中的关键 。这
种做 法要求将 条件接收 系统嵌 入接收机 中 。
2．2多密条件接收系统
了解 了同密的原理 ，多密系统的原理容 易
理解 了。他们不 同的是 对于多密 系统 各种 CA
系统运营 商使用各 自不同的 CW ，不 同的扰码
生成器和加扰算法 ，相同的是，后面的两层加
密算法也是私有的。这使接收端不能使用解
码芯片中的公共解扰算法电路 ，但使用条件接
收模块很好地解决这个问题。他是将接收端
所需的 3层解密电路都集成到一个使用通用
接 口标准的模块 中。模块 中集成了微处理芯
片和滤取 CAT，EMM ，ECM 所需 的硬件电路 ，
30 科技咨询导报 Science and Technology Consulting Herald
主机需要做的就是滤取出节 目对应的 P M T
表，获取 CA相关的信息按通用接 口标准协议
规定的格式发送到模块就可以了。模块与主
机间的命令接口提供模块和主机部分的通信
方法却不需要主机了解具体的细节操作。这
种通用接 口的应用 ，使一台机顶盒 可以使用 多
个 CA运 营商的模块 ，也就是可 以收看 由不同
cA 系统控制的节 目。
3两种方式的比较
3．1通信成本
在同密方式下，TS流中载有所有应用的
cA系统的EMM和 ECM，增加了发送端复用
难度(每个 EMM，E CM 流都必须分配惟一的
PID，还有一些同步要求)，同时也增加了通信
带宽要求 。一个 TS流 中通 常只有一套 CA系
统的应用，所以信息量比同密方式小。
3．2机顶盒的通用性
由于同密系统的机顶盒内必须集成特定
cA系统软件 ，而同密方式的接收机将与 CA
相关的软硬件系统都集成在一张 cI模块中，
机顶盒可应用任何符合通用接 口标准的模块 ，
因此 可应 用在多种 CA系统 中。通 用性 方面多
密 优 于 同 密 。
3．3 安全性
多密方式的控制字CW形式和 3层加密算
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 编码空间是
公开的而且使用的解扰算法是通用的，所以他
比多密系统少 了一层防破解防 线。再次 ，由于
支持同密系统的机顶盒与智能卡之间的通信
接 口比同密 系统 开放 ，盗 密者很容 易从主 机与
卡的通信接 口间盗取通信数据进行分析或用
于激 活另外解码 器 ，达 到盗版的 目的 。事实当
前 破解 的 系统 大 多使 用这 种途 径 。所以在 接
口安 全上 同密系统也 比多密 系统差 。
3．4 成本
虽然多密 系统 有以上两种 优势 ，但 是他需
要花费成本的代价。现在一个模块市场价格
至 少为 300~400元 ，有些 在千元以上 。而且如
果只用一个模块 ，那么使用多密也就没有意义
了。所 以多密 系统 的机顶 盒总 体上要 比同密
下的花费更多成本，同时发送端也要耗费更大
的设备成本。当前我国正处于数字电视发展
的初级阶段，由于成本的原因，同密系统还是
目前 国内数 字电视的主流 。但从发展 来看 ，多
密 系统必将 取代同密 系统。
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