CN101127764B

CN101127764B - 实现音视频安全播放的方法、认证模块及系统

Info

Publication number: CN101127764B
Application number: CN2007101216041A
Authority: CN
Inventors: 张洁; 石崇源
Original assignee: EPIN TECHNOLOGIES Co Ltd
Current assignee: EPIN TECHNOLOGIES Co Ltd
Priority date: 2007-09-11
Filing date: 2007-09-11
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2027-09-11
Also published as: CN101127764A

Abstract

本发明公开了一种实现音视频安全播放的方法，该方法包括：服务端与客户端间进行相互认证；当认证成功时，服务端与客户端协商密种；当密种协商成功时，服务端接通客户端的音视频播放，通过上述方法能够防止播放系统被替换，当出现异常情况时能自动切断音视频输出，保证了播放系统的正常运行。另外，本发明还公开了一种实现音视频安全播放的认证模块及系统，通过该认证模块及系统能够防止播放系统被替换，当出现异常情况时能自动切断音视频输出，保证了播放系统的正常运行。

Description

实现音视频安全播放的方法、认证模块及系统

技术领域

本发明涉及一种实现音视频安全播放的方法，尤其涉及一种通过互相认证进行音视频安全播放的方法；本发明还涉及一种实现音视频安全播放的认证模块及系统，尤其涉及一种通过互相认证进行音视频安全播放的认证模块及系统。

背景技术

由于近年来经常发生非法组织对有线电视节目的攻击事件，而且IP网络的复杂性使得在IP网络上发起攻击更加容易且难以溯源，这使得大众音视频播放系统存在极大的安全隐患。

目前有对节目播出进行监控的方法，如在播放屏上预先安装摄像头，监播员通过对摄像头采集的播出节目画面进行监播，判断所播出的节目是否是运营商真正要播出的内容，若发现问题，人工中止播放。这种方法虽然能对节目监控起到一定的监控作用，但存在着两个致命的弱点，一是必须有人值守，二是可能存在非法播放系统接入并与显示屏相连的问题，导致运营商的节目无法正常播出，甚至出现不符合国家的政策法规的节目播出。

发明内容

本发明第一方面是通过一些实施例提供一种实现音视频安全播放的方法，能够防止播放系统被替换，保证播放系统的正常运行，实现音视频的安全播放。

本发明第二方面是通过另一些实施例提供一种实现音视频安全播放的认证模块，能够防止播放系统被替换，保证播放系统的正常运行，实现音视频的安全播放。

本发明第三方面是通过再一些实施例提供一种实现音视频安全播放的系统，能够防止播放系统被替换，保证播放系统的正常运行，实现音视频的安全播放。

本发明第一方面的一些实施例提供了一种实现音视频安全播放的方法，包括：

服务端与客户端间进行相互认证；

当认证成功时，服务端与客户端协商密种；

当密种协商成功时，服务端接通客户端的音视频播放。

该方法通过服务端与客户端之间的相互认证、密种协商等手段，有效地防止了播放系统被替换掉，保证了播放系统的正常运行。

本发明第二方面的另一些实施例提供了一种实现音视频安全播放的认证模块，包括：

以太网接口，用于输入来自客户端的认证信息和/或向客户端输出认证信息；

串口，用于输入来自客户端的认证信息和/或向客户端输出认证信息；

微控制器，用于处理来自客户端的认证信息，并在认证成功后与客户端协商密种；

第一音视频输入输出接口，用于密种协商成功后接通客户端的音视频信息。

该模块通过微控制器与客户端进行互相认证、协商密种，有效地防止了播放系统被替换掉，保证了播放系统的正常运行，实现了音视频的安全播放。

本发明第三方面的再一些实施例提供了一种实现音视频安全播放的系统，包括服务端和客户端，其中：

服务端，包括认证模块，用于与客户端进行认证，并当认证成功后，与客户端协商密种；

客户端，包括播放器和服务器，用于与认证模块进行认证，并当认证成功后，与认证模块协商密种；

音视频播放设备，用于播放音视频信息；

其中，播放器、服务器和音视频播放设备分别与认证模块连接。

该系统通过服务端与客户端之间的相互认证、密种协商等手段，有效地防止了播放系统被替换掉，保证了播放系统的正常运行，实现了音视频的安全播放。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明一些实施例实现音视频安全播放方法的流程图；

图2为本发明一些实施例服务端认证控制的状态图；

图3为本发明一些实施例客户端认证响应的状态图；

图4为本发明另一些实施例实现音视频安全播放的认证模块示意图；

图5为本发明再一些实施例实现音视频安全播放的系统示意图。

具体实施方式

图1为本发明实现音视频安全播放方法的流程图，如图1所示，该方法包括：

步骤101、服务端与客户端间进行相互认证；

步骤102、当认证成功时，服务端与客户端协商密种；

步骤103、当密种协商成功时，服务端接通客户端的音视频播放。

其中，上述步骤101具体包括：

步骤1011、服务端根据自己的MAC地址、当前时间和初始化字符串产生一串随机数作为第一密钥种子，向客户端发送包含第一密钥种子的认证启动请求；

步骤1012、客户端根据自己的MAC地址、当前时间和初始化字符串产生一串随机数作为第二密钥种子，向服务端发送包含第二密钥种子的认证响应。

为了加强认证的安全性，作为密钥种子的随机数需动态产生，因此，产生随机数的方法为：首先读取自己的MAC地址和获取当前时间，然后把初始字符串i0、a、t作为伪随机函数W1的输入，计算出一串随机数。

上述步骤102中服务端与客户端协商密种具体包括：

步骤1021、服务端向客户端发送密种协商请求；

步骤1022、客户端对所述密种协商请求进行完整性检查，若通过完整性检查，则向服务端发送密种协商响应，若未通过完整性检查，则向服务端发送非法信息。

为了保证密种协商请求数据包不易被攻破，在产生密种协商请求之后，用协商密钥加密密种协商请求，然后发给客户端，因此上述步骤1021具体包括：

服务端利用第一密钥种子、第二密钥种子、服务端MAC地址和初始字符串进行伪随机数计算，得出协商密钥，并生成密种协商请求；

利用当前时间、MAC地址和初始字符串信息随机产生随机数，保存并写入密种协商请求中；

用协商密钥进行完整性检查，并用该协商密钥加密密种协商请求及填写完整性信息，发送给客户端。

其中，此处产生随机数的方法与上述步骤1011、1012中所述的方法相同，只是把MAC地址项设为0。

为了更好地保证密种协商过程中的安全性，协商密钥动态产生，不在介质上传递，上述计算协商密钥的方法具体为：

把第一、第二密钥种子按照从大到小的顺序排列组成第一数组；

把服务端MAC地址、客户端MAC地址按照从大到小的顺序排列组成第二数组；

把第一、第二数组和初始字符串作为伪随机函数的输入，计算出协商密钥。

为了保证密种协商响应数据包不易被攻破，在产生密种协商响应之后，用协商密钥加密密种协商响应，然后发给服务端，因此上述步骤1022具体为：客户端利用第一密钥种子、第二密钥种子、服务端MAC地址、客户端MAC地址、初始字符串和随机数进行伪随机计算，得出会话密钥，并生成密种协商响应，用协商密钥加密密种协商响应，发送给服务端。

为了更好地保证密种协商过程中的安全性，会话密钥动态产生，不在介质上传递，上述计算会话密钥的方法具体为：

把第一、第二密钥种子按照从大到小的顺序排列组成第三数组；

把服务端MAC地址、客户端MAC地址按照从大到小的顺序排列组成第四数组；

把所述第三、第四数组和随机数作为伪随机函数的输入，计算出会话密钥。

另外，为了确保他人无法非法使用认证服务/客户程序，在上述步骤101之前，还包括：首次安装认证服务端和认证客户端程序时，利用设备的MAC地址和硬盘序列号，通过激活程序激活认证服务端和认证客户端程序；待确认激活成功后，激活程序会自行删除，保证了认证程序的无法复制性，为实现音视频的安全播放奠定了基础。

为了防止非法播放系统利用我们的播放器进行音视频播放，在上述步骤103之后还包括：当认证不成功和/或密种协商不成功时，服务端切断客户端的音视频输出。

另外，为了更好地保证音视频播放的安全性，需要周期性地查询客户端的状态，因此，该技术方案还包括：查询客户端的状态，且当所述状态不合法时，服务端切断客户端的音视频输出。并且，上述步骤具体为：

服务器周期性用会话密钥加密存活查询，存活查询中带有自己的MAC地址和时间戳，通过网线或串口发送给客户端；客户端收到合法的存活查询后，用会话密钥加密存活响应，存活响应中带有自己的MAC和时间戳，通过网线或串口发送给认证服务端；若播放系统服务端在给定时间内接收到客户端的存活响应，则继续进行音视频播放；若在给定时间内未接收到客户端的存活响应，则服务端切断客户端的音视频输出。

上述服务端在切断客户端的音视频输出之后，还可能关掉显示屏的电源，重启播放系统和/或向监控中心报警。

上述对存活信息的周期性检测不但防止了播放设备被替换播出非法节目的发生，而且还能防止死机，起到了看门狗的作用。

因此，该方法通过首次安装认证程序时激活软件的方式、服务端与客户端间的相互认证、动态产生密钥、加密传输以及周期性存活查询客户端状态等手段，有效地防止了播放系统被替换，并且当出现异常情况时能自动切断音视频输出，保证了音视频的安全播放。

图2为本发明一些实施例服务端认证控制的状态图。如图2所示，服务端在进行安全播放音视频过程中，经历了如下几个状态：

211、初始化状态。当认证开始标志为真，或者认证次数大于最大认证次数时进入此状态，此时，设置各种初始化字符串，认证开始标志复位；

212、认证开始状态。当发送“认证启动请求”/“存活查询”次数大于最大发送次数，或者初始化完成，或者发送“密种协商”循环周期大于最大循环周期时进入此状态，此时，音频输出标志和视频输出标志清零，切断音视频输出，密钥设置标志和认证标志清零，产生认证服务端第一密钥种子，发送认证启动请求，发送计数器加一。

213、认证确认状态。当发送“密种协商请求”大于最大发送次数，或者收到“认证响应”时进入此状态，从数据包中获取客户端的第二密钥种子，通过伪随机数函数W2计算出协商密钥，产生随机数R，发送“密种协商”，发送计数器加一。

214、认证完成状态。当存活检测定时器到了发包查询，或者收到“密种协商响应”时进入此状态，此时，认证标志置位，音频输出标志和视频输出标志置位，接通音视频输出；若密钥设置标志为零，通过伪随机数函数W3计算出会话密钥，密钥设置标志置位。用会话密钥加密“存活查询”并向客户端发送，发送计数器加一。

服务端通过上述状态及其操作，完成了对客户端的监控，保证了播放系统的正常运行。

图3为本发明一些实施例客户端认证响应的状态图。如图3所示，客户端在进行安全播放音视频过程中，经历了如下几个状态：

311、未认证状态。当收到“认证启动请求”时进入此状态，此时，认证标志清零，获取服务端的第一密钥种子，计算自己的第二密钥种子，发送未加密的“认证响应”；

312、已认证状态。当收到“密种协商请求”/“存活查询”时进入此状态，此时，认证标志置位；若数据包中有随机数R，通过伪随机数函数W3计算出会话密钥；若收到的数据包为“密种协商请求”，用协商密钥加密响应回答，若收到的数据包为“存活查询”，用会话密钥加密响应回答，然后向认证服务端发送。

客户端通过上述状态及其操作，完成了对服务端的响应，保证了播放系统的正常运行。

图4为本发明另一些实施例的实现音视频安全播放的认证模块，如图4所示，该认证主要包括：

以太网接口41，作为模块的以太网接入，用于输入来自客户端的认证信息和/或向客户端输出认证信息；

RS232串口42，用于输入来自客户端的认证信息和/或向客户端输出认证信息；

微控制器(MCU)44，片内可集成12K以上Flash存储器，用于处理来自客户端的认证信息，并在认证成功后与客户端协商密种；

第一音视频输入输出接口461，用于密种协商成功后接通客户端的音视频信息。

为了保证音视频地安全播放，该认证模块还包括：第二音视频输入输出接口462，用于认证不成功和/或密种协商不成功后切断客户端的音视频信息。

同时，为了保证当异常情况出现时可自动切断显示屏电源，该认证模块还包括：开关控制单元43，与微控制器44相连，用于认证不成功和/或密种协商不成功后切断客户端电源，密种协商成功后接通客户端电源。

另外，该认证模块还包括：

红外接口47，用于与外界PC、PDA或遥控器通讯及报警；

看门狗45，可保证模块自身不死机；

其中，第一音视频输入输出接口461和第二音视频输入输出接口462共同组成了音视频输入输出接口46，它可以支持VGA，HDMI和A/V等类型视频的输入输出；开关控制单元43由扩展两路至四路继电器组成。

该模块可安装在显示屏或交换机内，并可为一个或多个播放设备提供认证服务。

该模块通过微控制器与客户端进行互相认证、协商密种，有效地防止了播放系统被替换掉，保证了播放系统的正常运行。

图5为本发明再一些实施例的实现音视频安全播放的系统示意图，如图5所示，该系统包括服务端和客户端，其中，服务端包括认证模块54，客户端包括本地服务器51和播放器53，另外，还包括显示屏52。

播放器53分别通过网线、音视频输入输出接口或串口、音视频输入输出接口与认证模块54连接，本地服务器11通过网线或串口与认证模块54连接，显示屏52通过音视频输入输出接口与认证模块54连接。

本地服务器51、播放器53和认证模块54在首次安装认证程序时，通过激活程序激活各自的认证程序，在进行音视频播放的过程中，认证模块54首先向播放器53发送认证启动请求；播放器53向认证模块54发送认证响应；然后判断认证模块54是否收到合法的认证响应，若收到，则认证模块54向播放器53发送密种协商请求，否则，切断音视频输出，关掉显示屏52的电源，重启播放系统，向监控中心报警，并且认证模块54再次向播放器53发送认证启动请求；播放器53对密种协商进行完整性检查，若通过完整性检查，则向认证模块54发送密种协商响应，若未通过完整性检查，则向认证模块54发出非法信息；再判断认证模块54是否收到合法的密种协商响应，若收到，则进行音视频播放，否则，切断音视频输出；在进行音视频播放时，还要定时查询播放设备状态是否合法，若合法，继续进行音视频的播放，若不合法，则切断音视频输出，关掉显示屏52的电源，重启播放系统，向监控中心报警，然后重复上述步骤。

在流媒体服务器播放时，认证模块54首先向本地服务器51发送认证启动请求；本地服务器51向认证模块54发送认证响应；然后判断认证模块54是否收到合法的认证响应，若收到，则认证模块54向本地服务器51发送密种协商请求，否则，切断音视频输出，关掉显示屏52的电源，重启播放系统，向监控中心报警，并且认证模块54再次向本地服务器51发送认证启动请求；然后，本地服务器51对密种协商进行完整性检查，若通过完整性检查，则向认证模块54发送密种协商响应，若未通过完整性检查，则向认证模块54发出非法认证汇报；再判断认证模块54是否收到合法的密种协商响应，若收到，则接通音视频信息，否则，切断音视频输出，关掉显示屏52的电源，重启播放系统，向监控中心报警；在进行音视频播放时，还要定时查询服务器状态是否合法，若合法，继续进行音视频的播放，若不合法，则切断音视频输出，关掉显示屏52的电源，重启播放系统，向监控中心报警，然后重复上述步骤。

上述系统，认证模块把播放器和本地服务器看作是客户端，同时进行认证、对客户端周期性的播放设备状态查询等手段，有效地防止了播放系统被替换，并且当出现异常情况时能自动切断音视频输出并及时地向监控中心汇报，保证了播放系统的正常运行。

同时，为了更好地保证音视频播放的安全性，还可以引入多级认证，因此，该系统客户端包括第一服务器和第二服务器，第一服务器用于第一级认证，第二服务器用于第二级认证；此处第一服务器为本地服务器，第二服务器为一个中心监控服务器，二者通过互联网相连，该中心监控服务器可实时查看设备状态和播放情况，并对播放设备进行远程控制。

包含多个服务器的上述系统，通过多级相互认证，有效地防止了播放系统被替换，并且当出现异常情况时能自动切断音视频输出，保证了播放系统的正常运行。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种实现音视频安全播放的方法，其特征在于，包括：

服务端与客户端间进行相互认证；

当认证成功时，服务端与客户端协商密种；

当密种协商成功时，服务端接通客户端的音视频播放，并查询客户端的状态，

其中，所述查询客户端的状态包括：

服务端周期性用会话密钥加密存活查询，并将其发送给客户端；

客户端收到合法的存活查询后，用会话密钥加密存活响应，并将其发送给服务端。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

当认证不成功和/或密种协商不成功时，服务端切断客户端的音视频输出。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括：

当所述状态不合法时，服务端切断客户端的音视频输出。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，服务端与客户端问进行相互认证具体包括：

服务端根据自己的MAC地址、当前时间和初始化字符串产生随机数作为第一密钥种子，向客户端发送包含第一密钥种子的认证启动请求；

客户端根据自己的MAC地址、当前时间和初始化字符串产生随机数作为第二密钥种子，向服务端发送包含第二密钥种子的认证响应。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述服务端与客户端协商密种具体包括：

服务端向客户端发送密种协商请求；

客户端对所述密种协商请求进行完整性检查，若通过完整性检查，则向服务端发送密种协商响应，若未通过完整性检查，则向服务端发送非法信息。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述服务端向客户端发送密种协商请求包括：

利用当前时间、MAC地址和初始字符串信息产生随机数，保存并写入密种协商请求中；

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述客户端向服务端发送密种协商响应具体为：客户端利用第一密钥种子、第二密钥种子、服务端MAC地址、客户端MAC地址、初始字符串和随机数进行伪随机计算，得出会话密钥，并生成密种协商响应，用协商密钥加密密种协商响应，发送给服务端。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述服务端利用第一密钥种子、第二密钥种子、MAC地址和初始字符串进行伪随机数计算，得出协商密钥具体包括：

把服务端MAC地址、客户端MAC地址按照从大到小的顺序排列组成第二数组：

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述客户端利用第一密钥种子、第二密钥种子、服务端MAC地址、客户端MAC地址、初始字符串和随机数进行伪随机计算，得出会话密钥具体包括：

10.一种实现音视频安全播放的认证模块，其特征在于，包括：

微控制器，用于处理来自客户端的认证信息，并在认证成功后与客户端协商密种，还用于周期性用会话密钥加密存活查询，将其发送给客户端，并接受来自客户端的存活响应；

11.根据权利要求10所述的认证模块，其特征在于，还包括：

第二音视频输入输出接口，用于认证不成功和/或密种协商不成功后切断客户端的音视频信息。

12.根据权利要求10或11所述的认证模块，其特征在于，还包括：

开关控制单元，与微控制器相连，用于认证不成功和/或密种协商不成功后切断客户端电源，密种协商成功后接通客户端电源。

13.一种实现音视频安全播放的系统，包括服务端和客户端，其特征在于：

服务端，包括认证模块，用于与客户端进行认证，并当认证成功后，与客户端协商密种，并周期性用会话密钥加密存活查询，并将其发送给客户端；

客户端，包括播放器和服务器，用于与认证模块进行认证，并当认证成功后，与认证模块协商密种，并收到合法的存活查询后，用会话密钥加密存活响应，并将其发送给服务端；

音视频播放设备，用于播放音视频信息；

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述客户端包括：第一服务器和第二服务器，第一服务器用于第一级认证，第二服务器用于第二级认证。