CN103004184A - 用于防止传送的视频数据的篡改的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供确保由IRD发送的内容是有效地显示在屏幕上的内容的解决方案。然后提出了一种防止传送的视频数据的篡改的系统，其包括用于接收音频/视频数据的集成接收器解码器（IRD）、显示设备（TV），所述IRD包括用于朝向所述显示设备传送HDMI兼容的音频/视频数据流的装置。该系统包括：－用于在所述显示设备上显示的图像的位置处限定可变区域的装置，－用于存储对应于被发送到所述显示设备的、所述区域的视频数据的参考数据的装置，－用于提取所述区域的实际显示的视频数据的、在所述显示设备内部或者外部的装置，－用于向所述IRD发送根据所提取的视频数据确定的测试数据的装置，－用于将所述测试数据与所述参考数据相比较的装置，－用于在存在源于该比较的差别的情况下将所述系统的操作模式从标准模式切换到扰乱模式的装置。

Description

用于防止传送的视频数据的篡改的系统和方法
技术领域
本发明涉及电视机设备领域，具体而言涉及被设计成在电视机上提供附加媒体体验的机顶盒（或者IRD集成接收器解码器）。
背景技术
关于图1描述了当今状况。IRD与各种数据源（IP、卫星、线缆、天线）连接，并且负责通过提供加密数据的解密以及处理访问权限来扩展电视机的能力。IRD还提出了存储能力、利用用户的身份的家长控制以应用适当的属性以及节目向导。输出与电视机或者屏幕连接，以充分利用多媒体体验。
多媒体内容供应商的收益模型之一是在动人的广播内容期间引入的广告。因此，重要的是由IRD发送给电视机的广告不被其它信息替代。
发明内容
本发明的目的在于提供确保由IRD发送的内容是有效地显示在屏幕上的内容的解决方案。
然后提出了一种防止传送的视频数据的篡改的系统，其包括用于接收音频/视频数据的集成接收器解码器（IRD）、显示设备（TV），所述IRD包括用于朝向所述显示设备传送HDMI兼容的音频/视频数据流的装置。该系统包括：
－用于在所述显示设备上显示的图像的位置处限定可变区域的装置，可变区域即，在该设备上显示的图像内的易变部分，
－用于存储对应于被发送到所述显示设备的、所述区域的视频数据的参考数据的装置，
－用于提取所述区域的实际显示的视频数据的、在所述显示设备内部或者外部的装置，
－用于向所述IRD发送根据所提取的视频数据确定的测试数据的装置，
－用于将所述测试数据与所述参考数据相比较的装置，
－用于在存在源于该比较的差别的情况下将所述系统的操作模式从标准模式切换到扰乱模式的装置。
附图说明
由于所附的附图，本发明将变得更好理解，在附图中：
图1图示了标准的已知系统。
图2示出了所谓的“中间人”攻击。
图3图示了使用电子狗来确定实际显示的图像的本发明。
图4与图3类似，不同之处在于反馈数据以无线的方式发送。
图5图示了与图4相同的实施例，其中在IRD侧上无线接收外部电子狗。
图6图示了具有第二HDMI反馈通道的情况。
图7图示了当由显示设备计算签名时的情况。
图8图示了当后向通道用于控制对内容的访问的情况。
具体实施方式
图1图示了标准的已知系统。IRD（集成接收器解码器）在一侧诸如经由天线、线缆或者IP等与广播通道连接，而在另一侧与显示设备TV连接。IRD的目的在于接收信号，将其转换成多个通道，并且如果必要，则通过与安全模块的协作解密所选通道。所选通道然后经由HDMI线缆传送给TV。IRD还提出了其它功能，诸如在其广播时直接或者根据编程的时间/日期记录事件。
IRD也负责接收、准备和显示帮助用户快速访问期望的通道的电子节目向导（EPG）。
HDMI通信由限定数据交换的帧的HDCP协议保护。HDCP基于证书验证和数据加密。在数据由源设备输出之前，发起握手，在此期间交换源和沉（sink）的证书。然后验证接收的证书（例如，X509）并且将其用于建立公共加密密钥。验证可以使用白名单或者黑名单。
图2示出了所谓的“中间人”攻击，其中附加设备MM被置于IRD的输出处，并且其截获音频/视频数据流。在这种情况下的风险在于绕过与内容相关联的安全规则，诸如“只供观看”、“供观看一次”、“不允许记录”。内容在外部设备中的事实带来了第三方以未经内容供应商授权的方式使用内容的可能性。本专利申请的目的在于由IRD检测这种外部且中间设备的存在，并且采取适当动作。
为了防止这种附加设备MM对传送的视频数据的篡改，本发明的系统建议在显示设备上限定可变区域，然后存储对应于被发送到显示设备的这些视频数据的参考数据。在该系统的另一侧上，其包括用于提取包含在相同区域中的显示的视频数据的装置和用于将其发送回IRD的装置，测试数据指的是提取的视频数据。最后，该系统包括用于将测试数据与参考数据相比较的装置，和用于在存在源于该比较的差别的情况下采取适当措施的装置。
在显示设备上限定的可变区域对应于显示器的、每次显示器检查是否已对参考视频数据进行了篡改时变化的区域。通过将由本发明的系统处理的区域限定到显示设备的一部分，例如限制为相对小尺寸区域，参考数据和测试数据也具有小尺寸，并且可以有利地在位于系统的两端处的设备之间迅速传递。系统的响应性也得以改善。
可变区域可以通过二维系统内的坐标限定。这些坐标可以从IRD发送至负责提取加密消息内的实际显示的视频数据的预定区域的装置。该消息可以通过仅在通信的两个设备（即IRD和提取装置）已知的适当加密密钥参数化。提取装置在显示设备内部或者外部。
为了进行数据的比较，该系统还包括用于暂时存储对应于被发送到显示设备的、区域的视频数据的参考数据的装置。这些数据被存储，直到完成测试数据与参考数据的比较。
根据本发明的优选实施例，在显示设备上限定的可变区域的位置根据伪随机过程确定，以便为不可预测的。此外，这种过程可以是采样过程，其渐进地检查显示设备的整个可能区域，从而考虑到已经被检查的区域。
图3图示了使用电子狗作为用于确定实际显示的图像的本发明。电子狗DG－SN与显示设备连接，目的在于收集关于当前在该设备上显示的内容的信息。这可以通过朝向电子狗输出进入到显示设备的HDMI信号来完成。为了这个目的，电子狗可与显示设备的HDMI输出连接，或者例如在电子狗具有CI＋卡的形状并且由显示设备的CI＋接口供电的情况下与诸如CI＋的另一接口连接。
根据本发明的优选实施例，该系统包括用于计算被发送到显示设备的视频数据（仅限于可变区域）上的参考签名以及在相同区域内的提取的视频数据上的测试签名的装置。优选地，在数据比较期间使用的参考数据对应于这一参考签名，并且被发送回IRD的测试数据对应于这一测试签名。
通常，根据优选实施例，电子狗DG可以包括用于提取在可变区域中显示的视频数据的装置和/或用于计算这些提取的视频数据上的签名的装置；这一签名被与由IRD计算的参考签名相比较。这两个签名的比较可以在电子狗DG内执行，或者由IRD执行。在第一种情况中，电子狗通过另一连接（诸如USB连接）从IRD接收参考签名，并且简单地向IRD发回积极的比较或者消极的比较的信号。在第二示例中，电子狗向IRD传送显示的图像的测试签名，并且IRD执行比较。
每个签名首先通过使用向待签名的视频数据应用哈希函数来计算。作为该哈希函数结果而获得了摘要。其次，然后通过加密函数来加密该摘要。哈希或者摘要确保视频数据的完整性，并且其加密确保鉴别。因此，被发送给IRD的数据通过电子狗或者用来计算提取的数据上的签名的任何装置来加密。在视频数据被直接发送给IRD以用于计算签名的情况下，这些视频数据在被发送之前首先通过电子狗或者任何其它装置加密。
备选地，可变区域内部包括的并且被发送给显示设备的视频数据可被直接用作参考数据，而不计算该数据上的签名。以相同的方式，被发送到IRD的提取的视频数据可以直接被用作测试数据。然而，使用被发送到显示设备的视频数据的签名作为参考数据并且使用提取的数据的签名作为测试数据更明智。
图4图示了与图3的实施例类似的实施例。不同之处仅在于电子狗DG－SN与IRD之间的连接是无线的。在这种情况下，IRD不包括无线装置，并且这是IRD与发射器RC连接的原因。发射器RC例如由于USB连接而与IRD连接。
图5与图4类似，其中电子狗在显示设备外部且在IRD侧上无线接收。
图6基于相同的原理，但是上述电子狗被包括在IRD中。显示设备TV包括给出当前显示的数据的输出，例如HDMI输出。IRD然后基于接收的数据计算签名，并且将其与通过IRD的HDMI输出发送的视频数据上计算的签名相比较。
图7也基于签名比较，显示设备具有处理模块，其可计算显示的图像上的签名。该签名然后通过各种装置，例如USB、蓝牙、wifi、电力线，发送给IRD。IRD计算被发送给显示设备的图像上的签名，并且将接收的签名即测试签名与参考签名相比较。
本发明的系统包括用于在这些签名之间存在差别的情况下将所述系统的操作模式从标准模式或常规模式切换到扰乱模式的装置。根据优选实施例，IRD包括用于在存在差别的情况下中断视频信号的传送的装置。然而，应当理解，在这些签名对之间存在差别的情况下，可采取其它措施。
该实施例的另一方面（在关于视频数据将用于比较的方面与先前方面是相同的）是用于处理显示的图像（例如，通过计算测试签名）的模块和用于处理参考图像（例如，通过计算参考签名）的模块之间的同步。这一同步旨在限定哪个图像，即哪个参考数据和哪个测试数据将用作例如计算签名的基础。为了理解的目的，显示设备内（或者附接于显示设备）的模块将被命名为“接收器签名模块”，并且IRD内的等价模块将被命名为“发射器签名模块”。IRD可发送命令给触发签名计算的接收器签名模块。该命令可包括关于应该在其上完成计算的区域的指示（坐标）。由IRD发送给接收器签名模块的命令还可以指示帧编号。显示设备显示一连串帧，每个帧具有编号。当检测到适当的帧时，接收器签名模块计算测试签名，并且将其发送给IRD（或者将其与从IRD接收的参考签名本地进行比较）。
确保源自参考数据的图像与源自测试数据的图像的同步的另一实施例为计算系统所需的在待显示的视频数据由IRD发送的时刻与这些数据由显示设备有效地显示的时刻之间的传送延迟。该传送延迟可根据系统不同而不同，鉴于每个系统不必包括相同的部件/设备。确定该传送延迟的一个解决方案是发送由IRD发射的信号，例如通过在短时间内生成标记，该标记作为可由接收器模块或者由负责提取视频数据的装置可靠地检测到的清楚（clear）标记，并且计算该信号的发射与接收之间经过的时间。一旦确定，视频数据从系统的发射器模块到接收器模块之间的传送延迟可被用于配置提取过程并且以确保参考数据与适当的测试数据相比较。由于直到图像显示所需的时间可轻微波动，可向传送延迟指派容差。通常，这种容差可以为几微秒量级。如果需要，传送延迟和/或容差可以经由命令或者具体消息被发送给提取装置和/或接收器模块。所有这些操作例如可以包含在可通过校准装置实现的校准过程内。根据优选实施例，用于提取实际显示的视频数据的装置包括用于触发提取的装置，使得提取的视频数据指的是被发送到所述显示设备的对应的视频数据。就这一点而言，触发装置被配置为考虑到先前提到的传送延迟。
图8图示了基于在文献WO2004/073292中描述的技术的另一实施例。进入IRD的音频/视频数据被引诱，例如数据的一部分被提取，并且由虚设数据代替。IRD因此创建两个流，一个修改的流和一个控制对象。修改的流以常规方式发送到显示设备，例如使用HDMI。由IRD创建的控制对象CO包含在该引诱阶段提取的数据。控制对象CO可以被发送给附接于显示设备（或显示设备内）的等价模块，以用于重建原始音频/视频流。重建模块的另一功能在于检查重建的流的一致性。一旦原始数据被重新建立到修改的流中的适当位置，则该模块可计算预期原始流上的校验和（或等价验证信息）。这一验证可以采取各种形式，诸如验证代替原始值被插入到修改流中的虚设值。其可以是在指示到第二流中的位置处的另一值或者数据分组的哈希值的验证。验证的结果然后被发送给可在存在差别的情况下采取必要措施的IRD。

Claims (13)

1.一种用于防止传送的视频数据的篡改的系统，所述系统包括用于接收音频/视频数据的集成接收器解码器（IRD）、显示设备（TV），所述IRD包括用于朝向所述显示设备传送HDMI兼容的音频/视频数据流的装置，特征在于，所述系统包括：
－用于在所述显示设备上显示的图像的位置处限定可变区域的装置，
－用于存储对应于被发送到所述显示设备的、所述区域的视频数据的参考数据的装置，
－用于提取所述区域的实际显示的视频数据的、在所述显示设备内部或者外部的装置，
－用于向所述IRD发送根据所提取的视频数据确定的测试数据的装置，
－用于将所述测试数据与所述参考数据相比较的装置，
－用于在存在源于该比较的差别的情况下将所述系统的操作模式从标准模式切换到扰乱模式的装置。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统包括触发装置，用于触发实际显示的数据的提取，使得后者指的是被传送到所述显示设备的对应的视频数据，所述触发装置考虑到对应于待显示的视频数据由所述IRD发送的时刻与这些数据由所述显示设备显示的时刻之间的时间间隔的传送延迟。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述传送延迟通过校准装置来确定，所述校准装置能够测量标记信号所要求的、在其被IRD发射的第一时刻与其由所述显示设备接收的第二时刻之间的时间间隔。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中，所述区域的位置根据伪随机过程来确定，所述位置被传达给所述显示设备。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中，所述位置根据采样过程来确定，所述采样过程渐进地检查所述显示设备的整个可能区域。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其中，所述系统还包括用于计算以下的装置：在被发送给所述显示设备的、所述区域的视频数据上的参考签名和所述测试数据的测试签名；并且
其中比较步骤利用所述参考签名和所述测试签名来执行。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中，所述用于提取所述视频数据的装置和/或所述用于发送所述测试数据的装置为电子狗的一部分，所述电子狗包括与IRD的连接装置，以用于发送所述测试数据。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述与IRD的连接装置是无线的。
9.根据权利要求7或者8所述的系统，其中，所述电子狗与所述显示设备的HDMI输出连接。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的系统，其中，所述电子狗包括用于计算所述测试签名的所述装置。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的系统，其中，所述IRD包括所述用于将所述测试签名与所述参考签名相比较的装置。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述用于切换所述系统的操作模式的装置在所述比较中存在差别的情况下允许中断视频信号的传送。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的系统，其中，显示的视频数据是一连串帧，并且所述用于提取显示的信息的装置从IRD接收触发信号，所述信号指示提取哪个帧以用于计算测试签名。
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