CN107908931B - 数字电视软件混合校验加密方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于数字电视软件加密、校验领域，其公开了一种数字电视软件混合校验加密方法，解决传统技术中电视软件不能兼顾校验速度和安全性的问题。该方法包括以下步骤：a.在数字电视前端，确定加密、校验算法后，对电视软件数据进行分块，根据确定的加密、校验算法对每个分块生成相应描述头信息，不同分块自适应采用不同的校验、加密算法；b.利用打包工具按照每个分块的描述头信息对相应分块进行加密、校验后，将完整的电视软件数据进行打包下发；c.在数字电视终端加载电视软件数据时，首先获得每个分块的描述头信息，然后根据描述头信息对相应数据块进行解密、校验。本发明适用于数字电视软件设计。
Description
技术领域
本发明属于数字电视软件加密、校验领域，具体涉及数字电视软件混合校验加密方法。
背景技术
长期以来，为了加强数字电视操作系统的安全性，各数字电视运营商，都会要求在数字电视操作系统运行之前，对其主程数据进行数据完整性验证。而保证数据完全性和完整性的一般做法是，将主程数据以加密方式存储于非易失存储器中，在芯片启动后，将主程数据加载到内存之前，通过算法解密数据，通过校验算法验证数据完整性。而这解密数据，校验数据，势必花时间，从而导致数字电视开机过程延长，影响用户体验。
因此，各运营商，在对安全级别有严格要求的同时，对开机速度也同样有严格的要求。通过实践证明，解密数据和校验数据的花销时间刚好和主程数据的大小成反比关系。而很多时候，在软件设计之初功能较少，主程数据小，可以满足安全性和开机时间的要求。但后续持续增加新的功能，主程数据变大，解密数据，校验数据耗时增加，就不能满足开机时间的要求了。于是不得不更改设计，采用各种方式缩小主程序或者更改软件启动模块，换用安全级别较低、更高效的校验算法。但这样做法是，产生很多额外的工作量，严重影响开发效率，且软件运行的稳定性风险性更高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提出一种数字电视软件混合校验加密方法，解决传统技术中电视软件不能兼顾校验速度和安全性的问题。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：
数字电视软件混合校验加密方法，包括以下步骤：
a.在数字电视前端，确定加密、校验算法后，对电视软件数据进行分块，根据确定的加密、校验算法对每个分块生成相应描述头信息，不同分块自适应采用不同的校验、加密算法；
b.利用打包工具按照每个分块的描述头信息对相应分块进行加密、校验后，将完整的电视软件数据进行打包下发；
c.在数字电视终端加载电视软件数据时，首先获得每个分块的描述头信息，然后根据描述头信息对相应数据块进行解密、校验。
作为进一步优化，所述描述头信息包括：对应分块的位置、加密方式、校验方式、摘要、密钥。
作为进一步优化，所述描述头信息与对应进行校验、加密后的数据块分别输出。
作为进一步优化，所述描述头信息单独加密，在步骤c中，在获得每个分块的描述头信息后，对描述头信息进行相应解密，然后根据描述头信息对相应数据块进行解密、校验。
作为进一步优化，步骤a中，所述确定校验、加密算法的具体方法为：
在打包工具中输入待处理的数据bin文件、硬件配置信息、经验系数、校验、加密算法，系统根据这些信息通过预置的数学建模公式测算校验、解密耗时，供打包者自定义选择整个软件数据的校验、加密方案的混合组成方式；如果限定了校验、解密耗时阈值，则系统可以自动调整、生成安全级别高低搭配的校验、加密方案。
作为进一步优化，所述硬件配置信息包括：CPU频率、DDR频率、flash读写速率。
本发明的有益效果是：
1)在前端修改加密、校验方式不需要更改解密端代码，只需要加密端更改参数，重新打包即可，兼容性更强；
2)在打包工具中输入文件、平台信息、校验/加密方式后，系统即可自动计算加密耗时，方便修改、调整加密方式以便实现效率、安全兼顾；
3)可以指定校验时间阈值，系统自动计算选择合适的高端、低端加密/校验算法混合比例，好处在于当升级数据大小改变时，能够自适应调整到合适的校验方式，保持校验耗时稳定不变，从而避免开机时间随软件修改波动，让开机时间一直保持比较科学、符合使用习惯，从而提升客户体验。
4)由于加密方式是高端、低端算法的组合；因此如果想要完全破解加密/校验算法，则必须能够破解高端加密/校验算法，这样比破解单一的低端加密/校验算法困难的多；由于数据的高端、低端加密/校验算法是按比例平均分配到各个数据块中的，只要保护好信息头，单独破解低端算法分块只能得到或篡改一些割裂的数据块，实际意义不大。
具体实施方式
本发明旨在提出一种数字电视软件混合校验加密方法，解决传统技术中电视软件不能兼顾校验速度和安全性的问题。
在具体实现上，为了尽可能避免数字电视产品软件的频繁改动，兼顾速度和安全两方面的要求，本发明软件设计方面可以做以下两方面改进：
a、软件和打包工具做兼容性设计；将软件资料分块，可以支持根据不同的头信息描述，不同分块能自适应采用不同的校验、加密方法。同一种软件技术状态可以实现所有常见的加密、校验方式的组合。
b、打包工具做自动化设计，方便使用；可以根据平台性能、数据大小和选择的算法强度计算理论耗时；也可以根据客户能够接受的校验时间阈值和高安全、低安全两种校验方式自行分配高、低校验方式的比例，在满足效率的前提下尽量兼顾安全。
实施例：
在前端设计了一个打包工具，其支持两种模式的软件打包输出，模式1：自定义校验/加密参数，系统计算耗时；模式2：指定耗时阈值，系统自动生成校验/加密参数。在模式1下有校验方式1、加密方式1、校验方式2、加密方式2的选项卡可以从多种预制校验算法和加密算法中选择，并有方式1、方式2的百分比选项，从而便于自定义选择校验方式、加密方式的百分比组合，从而形成安全性高、低级别搭配的校验、加密方案。
在模式2下，还多了时间阈值设置的选项卡，便于根据时间阈值要求系统自动调整校验、加密的搭配方案。
首先，在工具中加载待处理bin文件获得文件总大小；加载硬件配置参数获得一些动作耗时的经验系数、CPU频率、DDR频率、flash读写速率等；
关于理论耗时的计算：
理论耗时＝数据加载到DDR耗时+数据校验耗时+数据解密耗时；
数据加载到DDR耗时＝F1(数据大小,flash读写速率,DDR频率,经验系数1)；即数据加载到DDR耗时和数据大小呈正比关系；和flash读写速率呈反比关系；和DDR频率反比；同款硬件做几次试验很容易通过数学建模手段得到公式，不同硬件平台公式可能需要根据实测资料微调，体现为公式中的经验系数1；
数据校验耗时＝F2(数据大小,CPU频率,DDR频率,校验算法1,校验算法1耗时系数,校验算法2,校验算法2耗时系数,校验算法1百分比,经验系数2)；即耗时与大小正比，与频率反比，与[校验算法1*校验算法1耗时系数*校验算法1百分比+校验算法2*校验算法2耗时系数*(1-校验算法1百分比)]成正比；同款硬件做几次试验很容易通过数学建模手段得到公式，不同硬件平台公式可能需要根据实测资料微调，体现为公式中的经验系数2；
数据解密耗时＝F3(数据大小,CPU频率,DDR频率,解密算法1,解密算法1耗时系数,解密算法2,解密算法2耗时系数,解密算法1百分比,经验系数3)；即耗时与数据大小成正比，与CPU频率,DDR频率成反比，与[解密算法1*解密算法1耗时系数*解密算法1百分比+解密算法2*解密算法2耗时系数*(1-解密算法1百分比)]成正比；同款硬件做几次试验很容易通过数学建模手段得到公式，不同硬件平台公式可能需要根据实测资料微调，体现为公式中的经验系数3。
对于模式1，自定义校验和加密参数模式，容易通过理论耗时所述公式，直接计算出理论总耗时，并在接口上显示出来供打包者参考；如果时间合适则直接打包，否则可调整参数，继续计算理论值。
对模式2，指定耗时阈值的方式，先使用校验方式1+加密1，容易通过耗时公式算得最短校验时间＝加载耗时+校验耗时(记为j_short)+解密耗时(记为m_short)，再使用校验方式2+加密2得到最长校验时间＝加载耗时+校验耗时(记为j_long)+解密耗时(记为m_long)；
指定的阈值在最短校验时间和最长校验时间之间才有意义，否则应调整低耗时的校验方式1和加密1；需要节省的时间＝最长校验时间-校验时间阈值；再用需节省的时间*省时校验占比可得校验需要省的时间；需节省的时间*(1-省时加密占比)可得加密需要的省时；再根据j_long、m_long可算得实际需要的校验、加密时间，按不短于最短加密校验时间的原则调整一次；由于校验时间和算法效率成正比例，容易算得出校验1、加密1的占比。
至此模式1、模式2都已经具备原始数据bin、校验方式1、校验方式2、校验1占比、加密方式1、加密方式2、加密1占比。具体打包输出的逻辑如下：
将bin文件平均分成100份，创建每一份数据的头信息并插入数据开头如下：
保证按加密方式1占的百分比、校验方式1占的百分比平均生成每个分块头的校验、加密方式；如果是RSA-hash或签名的校验方式，由于加密后的数据摘要长度偏长，可约定一个规则将所有该校验方式生成的摘要合成一个，计算摘要的摘要，再对其进行RSA加密。然后按头信息对实际数据先校验再加密，分别生成100个解密头信息映像和实际密文数据映像两个文件即可。
在数字电视终端，加载电视软件数据时，首先获得每个分块的描述头信息，然后根据描述头信息对相应数据块进行解密、校验。
Claims (5)
1.数字电视软件混合校验加密方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.在数字电视前端，确定加密、校验算法后，对电视软件数据进行分块，根据确定的加密、校验算法对每个分块生成相应描述头信息，不同分块自适应采用不同的校验、加密算法；
b.利用打包工具按照每个分块的描述头信息对相应分块进行加密、校验后，将完整的电视软件数据进行打包下发；
c.在数字电视终端加载电视软件数据时，首先获得每个分块的描述头信息，然后根据描述头信息对相应数据块进行解密、校验；
步骤a中，所述确定校验、加密算法的具体方法为：
在打包工具中输入待处理的数据bin文件、硬件配置信息、经验系数、校验、加密算法，系统根据这些信息通过预置的数学建模公式测算校验、解密耗时，供打包者自定义选择整个软件数据的校验、加密方案的混合组成方式；如果限定了校验、解密耗时阈值，则系统可以自动调整、生成安全级别高低搭配的校验、加密方案。
2.如权利要求1所述的数字电视软件混合校验加密方法，其特征在于，所述描述头信息包括：对应分块的位置、加密方式、校验方式、摘要、密钥。
3.如权利要求1所述的数字电视软件混合校验加密方法，其特征在于，所述描述头信息与对应进行校验、加密后的数据块分别输出。
4.如权利要求1所述的数字电视软件混合校验加密方法，其特征在于，所述描述头信息单独加密，在步骤c中，在获得每个分块的描述头信息后，对描述头信息进行相应解密，然后根据描述头信息对相应数据块进行解密、校验。
5.如权利要求1所述的数字电视软件混合校验加密方法，其特征在于，所述硬件配置信息包括：CPU频率、DDR频率、flash读写速率。
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