CN101042718A - 带安全认证的网络手持多媒体终端及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可扩展、能够进行安全认证以及模块化应用功能集成的网络手持多媒体终端。该终端集成了个人多媒体播放器、IPTV、游戏、上网、通讯、PDA等多种功能。该终端通过软件实现上述功能，通过USB接口支持各种不同的无线网络接入，实现功能和应用软件远程升级。同时提供了一种对网络多媒体终端扩展的功能进行安全认证的方法。

Description

带安全认证的网络手持多媒体终端及实现方法

技术领域

本发明涉及多媒体技术领域，以及网络技术领域。例如，Internet技术、广播电视技术、移动通讯技术。

背景技术

通过内容服务网站或运营平台提供内容服务与下载，通过互联网传输，通过个人计算机(PC)作为多媒体服务终端的使用已经随处可见。

例如，在网站提供的多媒体服务中，用户可以通过互联网任意下载所选择的流媒体服务，如果带宽足够的话，还可以直接用PC欣赏实时的流媒体视频广播。多台PC直接还可以通过P2P技术共享带宽和存储资源。

通过IPTV技术为PC提供服务已经是成熟的技术，通过用户端的处理终端处理后再通过电视提供多媒体服务正方兴未艾。

但是，目前用户端的处理终端中具有不能进行有安全认证的扩展的缺陷，并且可以实现的功能有限，无法满足用户需要。因此，为解决上述技术问题，本发明提供一种可扩展、能够进行安全认证和模块化应用功能集成的网络手持多媒体终端(VPOD)。

发明内容

本发明提供一种可扩展、能够进行安全认证以及模块化应用功能集成的网络(通过USB扩展)手持多媒体终端(VPOD)。该终端集成了个人多媒体播放器(PMP)、IPTV、游戏、上网、通讯、PDA等多种功能。该终端采用先进的DSP(硬件解码)+MIPS(ARM)结构，通过软件实现上述功能，实现功能和应用软件远程升级。

提供一种多功能的网络手持多媒体终端，包括连接到音频视频输出终端用于实现各种功能，其中所述网络手持多媒体终端包括：存储装置，用于存储程序和数据；安全芯片，用于实现对升级和运行的安全认证；插件模块，包括不同的功能插件来实现各种功能；USB接口，用于接入各种硬件模块；媒体专用处理器，对数字信号进行编码和处理。还包括通用处理器，实现对流程和非媒体应用的控制，具体包括：应用程序管理器，用于管理、加载、卸载应用程序；USB扩展外设管理器，对接入的USB硬件模块进行统一管理，包括认证管理；插件管理器，通过与应用程序管理器交流获取软件插件模块上的数字水印，再通过安全芯片验证水印，验证成功则应用程序管理器允许加载安装。

该网络手持多媒体终端，其中还包括音视频输出部件，将解码后的数字视频音频数据流恢复成为模拟音视频信号，输出给电视机。或者可以包括通过数字版权管理部分，对多媒体内容进行数字版权管理认证，经过认证后才允许播放。

提供一种对网络多媒体终端扩展的模块进行安全认证的方法，所述方法包括以下步骤：下载所要的功能插件模块；由插件管理器向应用程序管理器发出识别请求；应用程序管理器获取该下载的功能插件模块上的数字水印，同时操作系统驱动层产生附加密钥；将该密钥送到安全芯片进行来源鉴定以及权限鉴定；验证成功，对应用程序管理器发出运行请求，应用程序管理器允许加载安装。

提供另外一种对网络多媒体终端扩展的模块进行安全认证的方法，所述方法包括以下步骤：将USB硬件模块接入USB接口；硬件模块设备运行时，由USB扩展外设管理器向应用程序管理器发出识别请求；应用程序管理器获取该硬件模块自身的数字水印，同时操作系统驱动层产生附加密钥；将该密钥送到安全芯片进行来源鉴定以及权限鉴定；验证成功，对应用程序管理器发出运行请求，应用程序管理器允许加载安装该插件模块。

上述安全认证方法，还包括数字版权管理认证的步骤，对多媒体内容进行数字版权管理认证，经过认证后才允许播放。

附图说明

图1为根据本发明的网络手持多媒体终端的硬件框图；

图2为根据本发明的网络手持多媒体终端的软件框图；

图3A是根据本发明的手持多媒体终端实现无缝软件升级的系统框图；

图3B是根据本发明的手持多媒体终端实现内容自动下载的系统框图；

图4是用户利用本发明的系统自动下载多媒体内容的流程图；

图5是用户通过本发明进行手动下载多媒体内容的流程图；

图6是用户利用本发明的系统播放多媒体内容的流程图；

图7是用户下载的软件插件更新流程图。

具体实施方式

本发明提供一种可扩展、能够进行安全认证和模块化应用功能集成的网络(通过USB扩展)手持多媒体终端(VPOD)。VPOD的工作流程是，用10/100M以太网卡或者即插式USB无线网络设备，通过网络，将流媒体送给CPU，CPU将其保存到硬盘或者其他存贮设备。在用户需要播放的时候，CPU从硬盘读出媒体文件，先做DRM和安全认证处理，处理后的视频和音频数据流送给媒体处理器解码，解码后的视频音频数据流，通过音视频输出部分恢复成为模拟音视频信号，送给电视机。

一、系统结构

图1为根据本发明的网络手持多媒体终端的硬件框图。根据图1，本发明的网络手持多媒体终端VPOD主要包括硬件平台和运行在该硬件平台上的软件平台：多媒体CPU，用于处理和控制数据；安全芯片1，用于实现认证；存储装置，用于存储程序和数据；USB接口2，以太网接口，CF/SM卡，音频、视频的输入输出，用于输入输出音频和视频。视频输出可以采用液晶显示器或者电视机。其中，多媒体CPU上运行的软件结构采取高效的嵌入式媒体处理方式，其包括媒体专用处理器和通用处理器。在媒体应用方面，如视/音频的播放、录制等，由媒体专用处理器(嵌入式DSP)对数字信号进行编码和处理。而在控制流程和非媒体应用方面，例如上网、游戏、文字处理等，则使用通用处理器(MIPS/ARM处理器)实现。在不提高硬件运行频率及成本条件的基础上，可以在硬件上实现分别处理两类重负载任务，使运行速度更加流畅。

下面结合图2对本发明进行详细描述。

图2所示的软件框图由组件模块、插件模块、应用程序管理器、中间件和硬件平台构成，是分层、模块化软件结构，可扩展和可升级的软件平台。硬件平台包括安全认证芯片，操作系统和安全认证软件在硬件平台上运行。操作系统中还包括USB扩展外设管理器及其驱动。

中间件内置智能电话平台、PDA平台、IPTV平台和DVB平台，通过对平台的选择，配合插件管理器，可侧重到不同的平台上进行应用。从而实现本终端的多环境自适应功能。

应用程序管理器管理、加载、卸载应用程序。插件模块包括实现各种功能的插件，例如网络浏览器、游戏、工具、网络电话等等。组件模块包括实现各种不同的基本功能的模块。它包括媒体播放器、插件管理器、网络、文件功能和屏幕菜单显示功能。插件管理器通过数字水印技术对官方插件和第三方插件进行管理，通过插件模块实现各种功能的扩展。

安全芯片基于自主开发的程序安装模块，结合硬件指纹和数字水印识别(RSA 128bit)技术，与CPU、硬盘、闪存紧密结合，保障系统代码的安全。内置DRM数字保护技术保障多媒体内容的版权。通过安全芯片的进行认证，确保升级和运行的合法化。

USB接口和USB扩展外设管理器及各种功能驱动软件是本发明最重要的贡献之一，通过USB接口可以接入硬件模块，通过USB扩展外设管理器对硬件模块进行统一管理，例如可以方便扩展鼠标、键盘等硬件设备，同时可以对CDMA、WiFi、GPS、GPRS、WiMax、DVB-T/H、DVB-S、DVB-C、DMB和3G等无线外接设备的插入进行数字水印的认证，验证通过即可接入系统，实现随时随地上网。例如，当需要接入DVB-T时，可以直接将有USB接口的DVB-T接收器通过该终端的USB接口接入，通过USB扩展管理器对该接收器进行认证，并调用相应的驱动软件使得该终端可以接收和处理通过DVB-T下载的多媒体流。此时该终端实现了手持DVB-T接收终端功能，类似地，当接入3G接收端时，该终端就变成了3G多媒体娱乐与通讯终端。

现以游戏模块的加载为例来说明本发明如何对扩展的模块(包括功能模块和硬件模块)进行安全认证。首先，由插件管理器向应用程序管理器发出识别请求，应用程序管理器获取游戏插件模块上的数字水印(相当于公钥)，同时操作系统驱动层产生附加密钥(相当于私钥)，将密钥送到安全芯片进行来源鉴定以及权限鉴定，是官方、第三方或未知。验证成功(意味着来源合法，允许使用)，应用程序管理器允许加载安装。

插件管理器根据验证信息，识别模块来源为官方或第三方或未知，由此决定自行安装或让用户选择安装或拒绝安装。对游戏的功能扩展，可通过网络浏览器或内建升级模块发现并下载游戏。插件管理器通过以上方法进行验证决定是否加载。

通过本发明，可以实现一种手持可扩展的、能够进行安全认证的多媒体终端。要点如下：

①操作系统中内置安全芯片硬件及相应的配套软件，对插件模块进行安全认证管理。通过数字水印技术确定模块的安全性和正确性。

②USB外接模块接入时，应用程序管理器通过软件驱动层识别硬件模块的数字水印是否得到官方认证或是合法的第三方的插件，验证通过即可允许操作系统中的USB接口接入插件模块并加载。

③插件管理器对每个插件模块进行管理，每个可单独下载的功能模块由插件管理器向应用程序管理器发出识别请求，应用程序管理器发出指令验证插件模块的数字水印。验证通过，对应用程序管理器发出加载指令，进行加载。

④USB扩展外设管理器，对接入任何USB插件模块设备进行验证，在操作系统的驱动层运用数字水印技术识别该插件模块设备。

⑤媒体播放器通过数字版权管理DRM的数字版权保护技术，对打开的媒体文件进行认证，验证通过后产生密钥解密，即可正常播放。

⑥中间件内置可选的功能应用平台，包括智能电话平台、PDA平台、IPTV平台和DVB平台，每个平台针对特殊的应用而优化，将应用与功能整合在一起，作为解决复杂集成问题的平台有助于提高系统的整体性能。

二、系统工作原理

1工作流程

VPOD的工作流程是，用10/100M以太网卡或者即插式USB无线网络设备，通过网络，将流媒体送给CPU，CPU将其保存到硬盘或者其他存贮设备。在用户需要播放的时候，CPU从硬盘读出媒体文件，先做DRM和安全认证处理，处理后的视频和音频数据流送给媒体处理器解码，解码后的视频音频数据流，通过音视频输出部分恢复成为模拟音视频信号，送给电视机。

CPU负责运行操作系统、浏览器、通讯协议、管理软件等，完成VPOD的所有功能，媒体处理器负责对各种视频格式的多媒体信号进行解码、渲染、音视频增强处理，通过模拟视频和音频送给电视机显示，在此，可以是标准清晰度电视，也可以是高清晰度电视(根据输入的媒体格式系统自动识别，或者系统自动匹配)。可以处理的视频格式有MPEG2、PEG4、DivX 3-5、WMV、VC-1和H.264等，音频格式有MPEG、MP3、AAC、OGG、APE、AC-3等。

本VPOD采用Linux操作系统，装有支持HTML、JavaScript、Flash等功能的浏览器，可以直接上网浏览、收发EMAIL，菜单及信息都通过以上三种方式传送。

CPU的另一项重要任务是对Internet协议进行处理，完成对软件升级服务器的软件升级推送以及媒体服务器的媒体内容推送的侦听、下载、认证等功能。

2无缝软件升级

图3A是根据本发明的手持多媒体终端实现无缝软件升级的系统框图。

VPOD系统内建了无缝软件升级功能。连接到网络后，CPU自动连接软件升级服务器，根据VPOD的硬件版本、软件版本、当前系统语言，判断是否有可适用的更新。如果有的话，自动或者通知用户是否下载升级包。当确认开始下载后，系统自动通过Internet连接到软件下载服务器，用SSL/SSL2安全传输方式下载升级包，升级包下载完成以后，CPU将通过调用安全认证模块，检查升级包的数字水印以确认升级包的完备性和安全性。

3内容自动下载

图3B是根据本发明的手持多媒体终端实现内容自动下载的系统框图。

VPOD系统内建了内容自动下载功能。

连接到网络后，媒体服务平台会向各个终端设备(VPOD)推送节目单，CPU根据VPOD的系统版本，客户的订购情况，判断是否有新的可下载的媒体内容，自动或者通知用户是否下载。订购主要分为基本服务和客户定制服务两类。基本服务是每个付费的VPOD都会提供，每天定期更新，客户定制服务需要用户另外付费，媒体服务平台按周进行更新。

当VPOD确认开始下载后，VPOD将通过SSL/SSL2安全传输与认证平台进行身份认证和授权认证，以确定媒体服务平台是否允许向该VPOD提供媒体下载服务。下载有两种方式，组播(multicast)和单播(unicast)。组播主要针对基本型服务。由于所有的已付费VPOD都会下载此媒体码流，通过组播，可以最大程度上节约网络带宽，增加网络的利用率。单播主要针对客户定制服务，为每个用户提供个性化的服务。同时，单播也是在组播受到限制时的补充下载方式。

VPOD下载过程中，认证平台将在下载的内容添加数字水印，以及通过DRM对媒体内容加密，确保内容的安全性以及不被非法用户播放，即使用户将此媒体文件拷贝到另外一台电脑，由于没有DRM认证，此文件也是无法播放的。当下载完成后，用户需要播放的时候，CPU将通过调用安全认证模块，检查媒体文件的数字水印以确认安全性，同时通过DRM，做实时的内容解密，在解码器内部还原出原始的数据，送给视频、音频解码器，还原成模拟的视音频信号，用户即可观赏媒体文件。

三、操作流程

1、自动下载

图4是用户利用本发明的系统自动下载多媒体内容的流程图。首先，用户通过10/100M以太网卡或者即插式USB无线网络设备，接入互联网。

系统将通过SSL/SSL2安全传输与认证平台进行身份认证和授权认证，认证通过后提示用户是否“下载更新的节目包”，用户确认后，系统自动搜索下载日志，检测并校验已下载文件的信息：

如果没有下载过该文件，则分配硬盘空间，新建下载链接；

如果已下载但未完成的，则进行断点续传。

如果系统搜索出该文件已经下载完成的信息，则提示用户“该文件已经存在”，系统返回主界面。

下载过程中屏幕下端显示“下载信息”，下载完成后自动保存到相应的目录。下载信息指文件下载情况的实时反映，用户可以随时掌握。并且至少包括以下内容：“文件名、大小、完成百分比、已用时间、剩余时间、注释”。

2、手动下载

图5是用户通过本发明进行手动下载多媒体内容的流程图。首先，通过10/100M以太网卡或者即插式USB无线网络设备，接入互联网。

用户从主界面选择进入网络浏览界面，通过网络浏览器进入下载网站。系统将通过SSL/SSL2安全传输与认证平台进行身份认证和授权认证，认证通过即显示提供下载的所有多媒体节目内容分类，供用户选择下载。

用户选择要下载的文件，点击“下载”。系统自动搜索下载日志，检测并校验已下载文件的信息：

如果没有下载过该文件，则分配硬盘空间，新建下载链接；

如果已下载但未完成的，则进行断点续传；

如果系统搜索出该文件已经下载完成的信息，则提示用户“该文件已经存在”，系统返回网络浏览界面。

下载过程中屏幕下端显示“下载信息”，下载完成后自动保存到相应的目录。下载信息指文件下载情况的实时反映，用户可以随时掌握。并且至少包括以下内容：“文件名、大小、完成百分比、已用时间、剩余时间、注释”。

3、多媒体播放

图6是用户利用本发明的系统播放多媒体内容的流程图。用户进入相应文件目录(例如“我的电影”、“我的音乐”、“我的图片”)，使用方向键选择播放的文件(例如AVI格式的视频文件、MP3格式的音频文件、JPG格式的图片文件)，按确认键或播放键进行播放。

此时系统检测文件关联的播放器是否存在：如果存在，则打开并播放文件；如果不存在，则提示用户，“是否下载解码器”。选择“是”，用户连接互联网后，系统自动连接远程服务器，并通过SSL/SSL2安全传输与认证平台进行身份认证和授权认证，通过认证后搜索需要解码器，自动下载更新。

该系统还支持以下功能：外接到电视机或内置的LCD上显示；设置播放列表，按照顺序对多媒体文件进行播放；播放过程中的快进、快退、停止、暂停、播放；可随时进行视频和音频的设置、音量调节。

4、插件认证

图7是用户下载的软件插件更新流程图。首先系统自动提示“是否下载软件更新插件”，用户选择“是”，系统使用SSL/SSL2安全传输与认证平台进行身份认证和授权认证，通过认证后搜索并下载相应插件。

下载完毕后，系统向插件管理器提出安装请求。插件管理器将控制权交给操作系统，读出数字水印，使用软件算法模块和硬件认证模块进行识别。

验证通过后，插件管理器予以加载此模块，使插件处于可运行状态。

以下为本发明说明书中出现的英文缩写及其解释。

英文缩写解释

CPU：Central Processing Unit中央处理单元

CF/SM：Compact Flash Card/Smart Card闪存卡/智能卡

DRM：Digital Rights Management数字版权管理

CDMA：Code-Division Multiple Access全称码分多址

WiFi：Wireless Fidelity无线保真

GPS：Global Position System全球定位系统

GPRS：General Packet Radio Service通用分组无线服务

WiMax：World Interoperability for Microwave Access全球互通性微波接入

DVB：Digital Video Broadcasting数字视频广播

DVB-T：Digital video broadcasting over Terrestrial数字电视地面广播

DVB-H：Digital Video Broadcasting-Handheld数字电视广播-手持

DVB-S：Digital video broadcasting over satellite数字电视卫星广播

DVB-C：Digital video broadcasting over cable数字电视有线广播

DMB：Digital Multimedia Broadcasting数字多媒体广播

RSA：加密和数字签名的算法

DSP：Digital Signal Processing数字信号处理器

MIPS/ARM：为相应芯片公司的处理器商标

USB：Universal Serial Bus通用串行总线

PDA：Personal Digital Assistant个人数码助理或个人掌上电脑

IPTV：Internet Protocol Television互联网协议电视

SSL：Secure socket layer安全网络套接层

本领域的熟练技术人员会明白，尽管这里为了说明的目的而描述了相似性系统的特定实施例，但是在不脱离本发明精神和范围的情况下可以作各种修改。因此，除了附加的权利要求之外，对本发明不作限制。

Claims (9)

1、一种多功能的网络手持多媒体终端，包括连接到音频视频输出终端用于实现各种功能，其中所述网络手持多媒体终端包括：

-存储装置，用于存储程序和数据；

-安全芯片，用于实现对升级和运行的安全认证；

-插件模块，包括不同的功能插件来实现各种功能；

-USB接口，用于接入各种硬件模块；

-媒体专用处理器，对数字信号进行编解码和处理；

-通用处理器，实现对流程和非媒体应用的控制，具体包括：

--应用程序管理器，用于管理、加载、卸载应用程序；

--USB扩展外设管理器，对接入的USB硬件模块进行统一管理，包括认证管理；

--插件管理器，通过与应用程序管理器交流获取软件插件模块上的数字水印，再通过安全芯片验证水印，验证成功则应用程序管理器允许加载安装。

2、如权利要求1所述的网络手持多媒体终端，还包括通过数字版权管理部分，对多媒体内容进行数字版权管理认证，经过认证后才允许播放。

3、如权利要求1所述的网络手持多媒体终端，还有一个10/100M以太网卡连接到该终端。

4、如权利要求1所述的网络手持多媒体终端，其中通用处理器还包括中间件，中间件内置智能电话平台、PDA平台、IPTV平台和DVB平台，通过对平台的选择，配合插件管理器，可侧重到不同的平台上进行应用。

5、如权利要求1所述的网络手持多媒体终端，其中通用处理器中间件构架了支持应用模块加入的机制，可以方便地将新的应用作为模块加入到软件系统中。

6、如权利要求1所述的网络手持多媒体终端，其中的USB接口和驱动软件支持不同功能的外部接入功能，包括不同的网络接入方式有DVB-T/H，DMB，GPRS，CDMA，3G，WiFi，WiMax及新的无线网络，还包括摄像机，USB存储器等设备输入。

7、一种对网络多媒体终端扩展的模块进行安全认证的方法，所述方法包括以下步骤：

-下载所要的功能插件模块；

-由插件管理器向应用程序管理器发出识别请求；

-应用程序管理器获取该下载的功能插件模块上的数字水印，同时操作系统驱动层产生附加密钥；

-将该密钥送到安全芯片进行来源鉴定以及权限鉴定；

-验证成功，对应用程序管理器发出运行请求，应用程序管理器允许加载安装。

8、一种对网络多媒体终端扩展的模块进行安全认证的方法，所述方法包括以下步骤：

-将USB硬件模块接入USB接口；

-硬件模块设备运行时，由USB扩展外设管理器向应用程序管理器发出识别请求；

-应用程序管理器获取该硬件模块自身的数字水印，同时操作系统驱动层产生附加密钥；

-将该密钥送到安全芯片进行来源鉴定以及权限鉴定；

-验证成功，对应用程序管理器发出运行请求，应用程序管理器允许加载安装该插件模块。

9、如权利要求6或7的安全认证方法，还包括数字版权管理认证的步骤，对多媒体内容进行数字版权管理认证，经过认证后才允许播放。

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