CN106060614A - 数字电视中基于高安芯片的文件加、解密方法 - Google Patents

数字电视中基于高安芯片的文件加、解密方法 Download PDF

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Abstract

本发明加解密技术领域，其公开了一种数字电视中基于高安芯片的文件加、解密方法，提高文件传输的安全性。本发明通过采用基于KeyLadder机制的高安芯片，用芯片的CSK解密作为密文的芯片ID，得到的明文作为M2M key；对不同的文件采用不同的随机密钥进行加密，并将每个加密文件的密钥用M2M key进行加密，然后对加密后的密钥和文件进行数字签名，并将签名和加密后的文件和密钥按一定格式存储到一个文件中。本发明适用于数字电视内容的版权保护。

Description

数字电视中基于高安芯片的文件加、解密方法
技术领域
本发明加解密技术领域，具体涉及数字电视中基于高安芯片的文件加、解密方法。
背景技术
随着数字电视、互联网、芯片技术的发展，人们对数字电视内容的版权保护越发重视。目前在数字电视对内容保护的存在以下缺陷：
1、采用CA仅仅对数字电视内容传输进行了保护，用户依然可以通过PVR等功能获取并传播内容；
2、对通过PVR等功能获取的数字电视内容加密方法简单，通常采用数字电视或机顶盒的芯片ID作为明文密钥加密，加密密钥极容易获取，加密方法容易破解；
3、对所有文件加密都使用一个密钥，如果加密文件数量众多，加密文件过大，密钥都很容易被破解，从而导致整个加密系统被破解；
4、直接使用芯片固化的芯片安全密钥CSK进行文件加解密，一旦CSK被破解被，整个基于高安芯片的解扰系统的安全性将受到极大的挑战。
目前市场上大多数高安芯片都支持二级加密的KeyLadder机制，如图1所示，基于KeyLadder机制的高安芯片包括有固化到OTP区域的芯片ID和芯片安全密钥CSK，还有可以设置到芯片存储区的M2M key，以及加解密模块，支持算法包括了TDES、AES等。
为便于理解本发明，下面对本发明可能出现的技术术语进行说明：
CA：条件接收系统
PVR：个人视频录制
OTP：一次性编程
CSK：芯片安全密钥
KeyLadder：阶梯密钥机制
M2M：内存加密
SHA：安全哈希算法
TDES：三重数据加密标准
AES：高级加密标准
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提出一种数字电视中基于高安芯片的文件加、解密方法，提高文件传输的安全性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：数字电视中基于高安芯片的文件加密方法，包括以下步骤：
a.读取高安芯片的芯片ID，用芯片固化到OTP中的CSK作为密钥，采用芯片提供的TDES或者AES算法解密芯片ID，并将得到的明文作为M2M key；
b.加密文件前为该文件生成一个随机数；
c.采用芯片提供的TDES或AES算法，利用M2M key解密为文件生成的随机数获得明文，并将该明文作为最终密钥采用芯片提供的TDES或AES算法加密文件；
d.计算加密后的文件和随机数的数字签名，将数字签名和随机数添加到加密文件的头部。
作为进一步优化，步骤a中，通过调用SDK函数读取高安芯片的芯片ID。
作为进一步优化，步骤a中，还包括：将读取的芯片ID和CSK设置到芯片加密模块的一阶寄存器中，在一阶寄存器中采用芯片提供的TDES或者AES算法解密芯片ID。
作为进一步优化，步骤b中，针对不同的文件生成不同的随机数。
作为进一步优化，步骤c中，还包括：将M2M key和随机数设置到芯片加密模块的二阶寄存器中，在二阶寄存器中采用芯片提供的TDES或者AES算法，利用M2M key解密为文件生成的随机数。
作为进一步优化，步骤d中，采用SHA_1算法计算加密后的文件和为随机数的数字签名。
此外，本发明的另一目的还在于，提出一种数字电视中基于高安芯片的文件解密方法，包括以下步骤：
a.提取文件的数字签名，并重新计算去掉文件头部签名部分的剩余数据的数字签名；
b.判断提取的数字签名和重新计算获得的数字签名是否相等，若相等，则进入步骤c，若不等，则表明文件完整性被破坏，提示解密失败，结束流程；
c.提取加密文件的随机数，并用芯片ID解密出来的M2M key通过TDES或AES算法，解密随机数得到明文，作为最终密钥并解密文件。
作为进一步优化，步骤a中，采用SHA_1算法计算去掉文件头部签名部分的剩余数据的数字签名。
本发明的有益效果是：本发明通过采用基于KeyLadder机制的高安芯片，用芯片的CSK解密作为密文的芯片ID，得到的明文作为M2M key；对不同的文件采用不同的随机密钥进行加密，并将每个加密文件的密钥用M2M key进行加密，然后对加密后的密钥和文件进行数字签名，并将签名和加密后的文件和密钥按一定格式存储到一个文件中。这样不仅增强了加密文件密钥的安全性，降低了加密文件被破解的可能性，而且确保文件内容的不可传播，大大加强了数字电视内容的版权保护。
附图说明
图1为基于KeyLadder的高安芯片结构原理图；
图2为本发明文件加密流程图；
图3为本发明文件解密流程图；
图4为某型芯片平台实现原理图。
具体实施方式
如图2所示，本发明中文件加密流程包括以下步骤：
a.首先读取高安芯片的芯片ID，用芯片固化到OTP中的CSK作为密钥，采用芯片提供的算法TDES或者AES，解密作为密文的芯片ID，得到的明文作为M2M key设置到M2M寄存器中。
b.加密文件前为该文件生成一个随机数，将该随机数作为加密该文件的密钥的密文。
c.采用芯片提供的TDES或AES算法，用芯片ID解密出来的M2M key，解密为文件生成的随机数，得到的明文再次设置到M2M的寄存器中，并将该明文作为最终密钥采用芯片提供的TDES或AES算法加密文件。
d.计算加密后的文件和为该文件生成的随机数的数字签名，将数字签名和随机数添加到加密文件的头部。
如图3所示，本发明中文件解密流程包括以下步骤：
a.提取加密文件头部的数字签名，并重新计算去掉文件头部签名部分的剩余数据的数字签名。
b.如果提取出来的数字签名和重新计算得到的数字签名不相等，则表明文件完整性被破坏，提示解密失败。
c.如果提取出来的数字签名和重新计算得到的数字签名相等，则提取加密文件的随机数，并用芯片ID解密出来的M2M key通过TDES或AES算法，解密随机数得到明文并设置到M2M寄存器，作为最终密钥解密加密的文件。
实施例：
以某型高安芯片平台为例，如图4具体实施如下：
S1.加解密文件密钥获取过程：
a.调用SDK函数读取32bit的芯片ID。
b.将芯片号作为阶层一的数据连同根密钥(芯片安全密钥CSK)设置到芯片加解密模块的一级寄存器中。在一级寄存器中，用芯片的根密钥解密芯片号，得到数据K1。
c.将加密文件生成的32位随机数Kx作为阶层二的数据，连同一级寄存器中解出的数据K1，一起设置到加解密模块的二级寄存器中。在二级寄存器中，用K1解密Kx,得到K2。
d.将K2作为密钥，设置到芯片平台SDK(软件开发工具包)的内存加密模块中作为加解密文件的最终密钥。
S2.文件加密存储过程：
a.利用S1得到的密钥采用TDES算法，加密文件X,得到文件X的密文Y。
b.将32位随机数Ki添加到密文Y头部,合并成文件Z，并用SHA_1算法计算整个文件Z的数字签名。
c.将步骤b生成的160位的文件数字签名再添加至文件Z头部存储。
S3.文件解密过程：
a.从文件Z中提取头部的160位文件数字签名，并裁剪掉头部的数字签名，得到文件Y。
b.用SHA_1计算文件B的数字签名跟步骤a中提取文件Z头部的数字签名进行比较，如果不相等，则提示文件已损坏；如果相等，执行步骤c
c.提取文件Y头部32位的随机数Ki,重新执行设置解密文件密钥的步骤S1，得到最终密钥采用TDES算法解密，得到明文X。

Claims (8)

1.数字电视中基于高安芯片的文件加密方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.读取高安芯片的芯片ID，用芯片固化到OTP中的CSK作为密钥，采用芯片提供的TDES或者AES算法解密芯片ID，并将得到的明文作为M2M key；
b.加密文件前为该文件生成一个随机数；
c.采用芯片提供的TDES或AES算法，利用M2M key解密为文件生成的随机数获得明文，并将该明文作为最终密钥采用芯片提供的TDES或AES算法加密文件；
d.计算加密后的文件和随机数的数字签名，将数字签名和随机数添加到加密文件的头部。
2.如权利要求1所述的数字电视中基于高安芯片的文件加密方法，其特征在于，步骤a中，通过调用SDK函数读取高安芯片的芯片ID。
3.如权利要求1所述的数字电视中基于高安芯片的文件加密方法，其特征在于，步骤a中，还包括：将读取的芯片ID和CSK设置到芯片加密模块的一阶寄存器中，在一阶寄存器中采用芯片提供的TDES或者AES算法解密芯片ID。
4.如权利要求1所述的数字电视中基于高安芯片的文件加密方法，其特征在于，步骤b中，针对不同的文件生成不同的随机数。
5.如权利要求1所述的数字电视中基于高安芯片的文件加密方法，其特征在于，步骤c中，还包括：将M2M key和随机数设置到芯片加密模块的二阶寄存器中，在二阶寄存器中采用芯片提供的TDES或者AES算法，利用M2M key解密为文件生成的随机数。
6.如权利要求1所述的数字电视中基于高安芯片的文件加密方法，其特征在于，步骤d中，采用SHA_1算法计算加密后的文件和为随机数的数字签名。
7.数字电视中基于高安芯片的文件解密方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.提取文件的数字签名，并重新计算去掉文件头部签名部分的剩余数据的数字签名；
b.判断提取的数字签名和重新计算获得的数字签名是否相等，若相等，则进入步骤c，若不等，则表明文件完整性被破坏，提示解密失败，结束流程；
c.提取加密文件的随机数，并用芯片ID解密出来的M2M key通过TDES或AES算法，解密随机数得到明文，作为最终密钥并解密文件。
8.如权利要求7所述的数字电视中基于高安芯片的文件解密方法，其特征在于，步骤a中，采用SHA_1算法计算去掉文件头部签名部分的剩余数据的数字签名。
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Assignor: SICHUAN CHANGHONG ELECTRIC Co.,Ltd.

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Denomination of invention: File encryption and decryption methods based on high security chips in digital television

Granted publication date: 20190827

License type: Common License

Record date: 20231030

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