CN108769742A - 一种iptv组播内容防篡改方法 - Google Patents

一种iptv组播内容防篡改方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种IPTV组播内容防篡改方法，在直播源侧，对TS复用器进行改造，并增加了防篡改生成模块；当TS复用模块检测到PES携带为I帧后，调用防篡改生成模块，传入PES并将获取的防篡改信息封装到TS传输流中；在终端侧，对TS解复用器进行改造，并增加了防篡改校验模块；TS解复用模块实时检测I帧的PES及对应的防篡改信息，并调用防篡改校验模块完成防篡改校验。本发明提高了IPTV组播内容防篡改的安全性，且不依赖于硬件，对现有系统改造较小。

Description

一种IPTV组播内容防篡改方法
技术领域
本发明属于IPTV网络电视技术领域，具体涉及一种IPTV组播内容防篡改方法。
背景技术
传统IPTV采用专用网络传送组播视频，在提高播出稳定性的同时也提高了播出安全性。但随着IPTV OTT化的深入改造、IPTV公网访问需求的不断增加及公网组播的不断推进，专用网络和公用网络之间的安全边界不断被突破，来自公网的网络攻击、内容篡改等网络攻击不断威胁IPTV的播出安全。
IPTV组播内容防篡改技术是防范IPTV组播视频安全播出风险的重要手段，目前主要有两种实现思路：
（1）视频加密：有线电视通过对直播流加密进行内容防篡改，有较高的安全性，但由于视频的加密及解密均依赖硬件，灵活性差且对IPTV平台及终端的改造太大，难以满足IPTV组播内容防篡改需求。
（2）视频流中插入固定的签名信息：该方法将固定的签名并插入视频流中，之后在播放端对视频签名信息进行校验。由于不依赖硬件，该方法较视频加密方法灵活性高，但由于签名信息与视频内容无关、签名信息易被伪造，导致该方法安全性较差。
由上述分析可见，现有IPTV组播内容防篡改方法尚存在不足，难以满足IPTV安全播出要求。
发明内容
针对现有IPTV组播内容防篡改方法难以满足IPTV安全播出要求的问题，本发明提出了一种新的IPTV组播内容防篡改方法；本发明提高了IPTV组播内容防篡改的安全性，且不依赖于硬件，对现有系统改造较小。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种IPTV组播内容防篡改方法，在直播源侧，对TS复用器进行改造，并增加了防篡改生成模块；当TS复用模块检测到PES携带为I帧后，调用防篡改生成模块，传入PES并将获取的防篡改信息封装到TS传输流中；在终端侧，对TS解复用器进行改造，并增加了防篡改校验模块；TS解复用模块实时检测I帧的PES及对应的防篡改信息，并调用防篡改校验模块完成防篡改校验。
进一步的，所述直播源侧防篡改生成模块实现流程如下：
步骤A、解析PES包；接收到视频PES包后，按照PES格式规范对PES包进行解析；
步骤B、获取PTS和DTS；解析PES包头后，从中提取PTS和DTS；
步骤C、解析ES包头；从视频PES包体解析视频ES包，从中提取帧类型：I帧、B帧、P帧的信息；
步骤D、I帧判断；判断该PES中携带的帧是否为I帧；
步骤E、生成防篡改信息；若PES中携带的帧为I帧，则采用SHA1算法对PES进行加密生成校验码，并生成防篡改信息；
步骤F、将防篡改信息插入TS封装流中；将防篡改信息封装成188字节的TS包，采用PID为0x1FFF,不足188字节部分全部填充为0xFF；并将防篡改信息插入在视频PES的TS包之前。
更进一步的，所述步骤E中，校验码生成算法为：校验码=SHA1（PES包+SHA1密钥）,SHA1密钥为8字节自定义扰码串。
更进一步的，防篡改信息定义格式如下：
（1）PTS：视频PES包的显示时间戳，该字段长度为5字节；
（2）DTS：视频PES包的解码时间戳， 该字段长度为5字节；
（3）版本号：版本号不同，相应的SHA1扰码也不同；通过该字段进行SHA1密钥升级，防止密钥泄露；该字段长度为1字节,取值范围为[1-255]；
（4）校验码：即对携带I帧的PES包进行SHA1加密得到的数据；该字段长度为20字节。
进一步的，所述终端侧，即IPTV机顶盒侧防篡改校验模块实现流程如下：
步骤A、解析PAT、PMT，获取视频PID；从TS流中针对188字节的TS包进行检查，通过解析PID为0x00获取PAT，通过PAT提取PMT的PID，最后从PMT中提取视频PID；
步骤B、根据PID过滤TS包；通过视频PID过滤TS流中视频包，并过滤PID为0x1FFF的防篡改信息包；
步骤C、组装视频PES包，并解析防篡改信息包；将过滤得到的视频TS包进行组装，得到视频PES包；
步骤D、判断PES包是否完整；对视频PES包的完整性进行检查，若PES包不完整，则不进行防篡改校验；否则进入下一步骤；
步骤E、是否I帧；判断视频PES包中是否携带I帧，若不携带I帧，不进行防篡改校验；否则进入下一步骤；
步骤F、计算防篡改校验码；若PES中携带的帧为I帧，则采用SHA1算法对PES进行加密，生成校验码；
步骤G、校验防篡改信息；校验TS流是否携带防篡改信息，并对防篡改信息进行校验，当校验失败时通知上层应用进行处理。
更进一步的，所述步骤F中，校验码生成算法为：校验码=SHA1（PES包+SHA1密钥）,SHA1密钥为8字节自定义扰码串。
更进一步的，所述步骤G中主要处理环节如下：
（1）判断TS中是否携带防篡改信息；通过视频PES中PTS和DTS两个字段，查找对应的防篡改信息；若未查找到防篡改信息，则校验失败，该视频可能为非法视频；
（2）校验防篡改信息中的版本号；若防篡改信息中的版本号信息在终端侧不存在，则校验失败，该视频可能为非法视频；
（3）校验防篡改信息中的校验码；若防篡改信息中的校验码与终端根据视频PES包计算出的校验码不一致，则校验失败，该视频可能为非法视频。
相比于现有技术，本发明的主要优点包括：
1、对视频I帧提取防篡改校验码，实现了组播内容防篡改。
在直播源侧，本发明通过解析PES、ES检测视频I帧，结合PTS、DTS等信息生成防篡改信息，将防篡改信息封包在TS包中，并插入TS传输流中；在IPTV终端侧，本发明通过解析TS、PES，提取I帧、PTS、DTS等信息，并对比防篡改信息进行校验。如校验失败，则判定视频为非法视频。
此外，本发明对视频I帧提取防篡改校验码，既达到了防篡改的安全效果，又提高了处理性能。
2、对校验码进行加密，避免防篡改校验码生成方法被破解。
本发明在提取防篡改校验码时，通过在SHA1摘要算法加入扰码（即SHA1密钥），防止防篡改校验码生成方法被破解。
3、可通过密钥版本号更新密钥，避免密钥泄露。
本发明通过密钥版本号实现了直播源侧与IPTV终端侧的SHA1密钥保持一致，并可通过密钥版本号实现密钥更新，避免密钥泄露。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明系统模块架构示意图。
图2是本发明防篡改信息生成流程图。
图3是本发明防篡改信息结构定义图。
图4是本发明防篡改信息校验流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
在直播源侧，本发明主要对TS复用器进行改造，并增加了防篡改生成模块；当TS复用模块检测到PES携带为I帧后，其调用防篡改生成模块，传入PES，并将获取的防篡改信息封装到TS传输流中。在终端侧，本发明主要对TS解复用器进行改造，并增加了防篡改校验模块；TS解复用模块实时检测协调I帧的PES及对应的防篡改信息，并调用防篡改校验模块完成防篡改校验。若发现视频被篡改，防篡改校验模块主动通知上层应用进行处理。系统模块架构示意图如图1所示。
1、直播源侧防篡改生成模块实现流程如下：
本发明实现防篡改生成模块的流程如图2所示，包括以下步骤：
步骤A、解析PES包。接收到视频PES包后，按照PES格式规范对PES包进行解析。
步骤B、获取PTS和DTS。解析PES包头后，从中获取PTS（显示时间戳）和DTS（解码时间戳）。
步骤C、解析ES包头。从视频PES包体解析视频ES包，从中获取帧类型（I帧、B帧、P帧）信息。
步骤D、I帧判断。判断该PES中携带的帧是否为I帧（关键帧）。
步骤E、生成防篡改信息。若PES中携带的帧为I帧，则采用SHA１算法对PES进行加密，生成校验码，并生成防篡改信息。
校验码生成算法为：校验码=SHA1（PES包+SHA1密钥）,SHA1密钥为8字节自定义扰码串。
步骤F、将防篡改信息插入TS封装流中。将防篡改信息封装成188字节的TS包，采用PID为0x1FFF,不足188字节部分全部填充为0xFF；并将防篡改信息插入在视频PES的TS包之前。
2、防篡改信息定义格式如下：
本发明定义的防篡改信息格式如图3所示，包含以下字段：
（1）PTS：视频PES包的显示时间戳。该字段长度为5字节。
（2）DTS：视频PES包的解码时间戳. 该字段长度为5字节。
（3）版本号：版本号不同，相应的SHA1扰码也不同。通过该字段进行SHA1密钥升级，防止密钥泄露。该字段长度为1字节,取值范围为[1-255]。
（4）校验码：即对携带I帧的PES包进行SHA1加密得到的数据。该字段长度为20字节。
3、IPTV机顶盒侧防篡改校验模块实现流程如下：
本发明实现防篡改校验模块的流程如图4所示，包括以下步骤：
步骤A、解析PAT、PMT，获取视频PID。从TS流中针对188字节的TS包进行检查，通过解析PID为0x00获取PAT，通过PAT获取PMT，最后通过PMT获取视频PID。
步骤B、根据PID过滤TS包。通过视频PID过滤TS流中视频包，并过滤PID为0x1FFF的防篡改信息包。
步骤C、组装视频PES包，并解析防篡改信息包。将过滤得到的视频TS包进行组装，得到视频PES包。
步骤D、判断PES包是否完整。对视频PES包的完整性进行检查，若PES包不完整，则不进行防篡改校验；否则进入下一步骤。
步骤E、是否I帧。判断视频PES包中是否携带I帧，若不携带I帧，不进行防篡改校验；否则进入下一步骤。
步骤F、计算防篡改校验码。若PES中携带的帧为I帧，则采用SHA１算法对PES进行加密，生成校验码，校验码生成算法为：校验码=SHA1（PES包+SHA1密钥）,SHA1密钥为8字节自定义扰码串。
步骤G、校验防篡改信息。校验TS流是否携带防篡改信息，并对防篡改信息进行校验，当校验失败时通知上层应用进行处理。本步骤主要处理环节如下：
（1）判断TS中是否携带防篡改信息。通过视频PES中PTS和DTS两个字段，查找对应的防篡改信息。若未查找到防篡改信息，则校验失败，该视频可能为非法视频。
（2）校验防篡改信息中的版本号。若防篡改信息中的版本号信息在终端侧不存在，则校验失败，该视频可能为非法视频。
（3）校验防篡改信息中的校验码。若防篡改信息中的校验码与终端根据视频PES包计算出的校验码不一致，则校验失败，该视频可能为非法视频。
本发明中，各参数含义如下：
ES--Elementary Streams (原始流)是直接从编码器出来的数据流。
PES--Packetized Elementary Streams (分组的ES)，ES形成的分组称为PES分组，是用来传递ES的一种数据结构。
PTS--PresentationTime Stamp（显示时间标记）表示显示单元出现在系统目标解码器（H.264、MJPEG等）的时间。
DTS--Decoding Time Stamp（解码时间标记）表示将存取单元全部字节从解码缓存器移走的时间。
TS--Transport Stream（传输流）由定长的TS包组成（188字节），而TS包是对PES包的一个重新封装。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的普通技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明的保护范围，凡采用等同替换等方式所获得的技术方案，均落于本发明的保护范围内。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (7)

1.一种IPTV组播内容防篡改方法，其特征在于：在直播源侧，对TS复用器进行改造，并增加了防篡改生成模块；当TS复用模块检测到PES携带为I帧后，调用防篡改生成模块，传入PES并将获取的防篡改信息封装到TS传输流中；在终端侧，对TS解复用器进行改造，并增加了防篡改校验模块；TS解复用模块实时检测I帧的PES及对应的防篡改信息，并调用防篡改校验模块完成防篡改校验。
2.根据权利要求1所述的一种IPTV组播内容防篡改方法，其特征在于所述直播源侧防篡改生成模块实现流程如下：
步骤A、解析PES包；接收到视频PES包后，按照PES格式规范对PES包进行解析；
步骤B、获取PTS和DTS；解析PES包头后，从中提取PTS和DTS；
步骤C、解析ES包头；从视频PES包体解析视频ES包，从中提取帧类型：I帧、B帧、P帧的信息；
步骤D、I帧判断；判断该PES中携带的帧是否为I帧；
步骤E、生成防篡改信息；若PES中携带的帧为I帧，则采用SHA1算法对PES进行加密生成校验码，并生成防篡改信息；
步骤F、将防篡改信息插入TS封装流中；将防篡改信息封装成188字节的TS包，采用PID为0x1FFF,不足188字节部分全部填充为0xFF；并将防篡改信息插入在视频PES的TS包之前。
3.根据权利要求2所述的一种IPTV组播内容防篡改方法，其特征在于所述步骤E中，校验码生成算法为：校验码=SHA1（PES包+SHA1密钥）,SHA1密钥为8字节自定义扰码串。
4.根据权利要求2所述的一种IPTV组播内容防篡改方法，其特征在于防篡改信息定义格式如下：
（1）PTS：视频PES包的显示时间戳，该字段长度为5字节；
（2）DTS：视频PES包的解码时间戳， 该字段长度为5字节；
（3）版本号：版本号不同，相应的SHA1扰码也不同；通过该字段进行SHA1密钥升级，防止密钥泄露；该字段长度为1字节,取值范围为[1-255]；
（4）校验码：即对携带I帧的PES包进行SHA1加密得到的数据；该字段长度为20字节。
5.根据权利要求1所述的一种IPTV组播内容防篡改方法，其特征在于所述终端侧，即IPTV机顶盒侧防篡改校验模块实现流程如下：
步骤A、解析PAT、PMT，获取视频PID；从TS流中针对188字节的TS包进行检查，通过解析PID为0x00获取PAT，通过PAT提取PMT的PID，最后从PMT中提取视频PID；
步骤B、根据PID过滤TS包；通过视频PID过滤TS流中视频包，并过滤PID为0x1FFF的防篡改信息包；
步骤C、组装视频PES包，并解析防篡改信息包；将过滤得到的视频TS包进行组装，得到视频PES包；
步骤D、判断PES包是否完整；对视频PES包的完整性进行检查，若PES包不完整，则不进行防篡改校验；否则进入下一步骤；
步骤E、是否I帧；判断视频PES包中是否携带I帧，若不携带I帧，不进行防篡改校验；否则进入下一步骤；
步骤F、计算防篡改校验码；若PES中携带的帧为I帧，则采用SHA1算法对PES进行加密，生成校验码；
步骤G、校验防篡改信息；校验TS流是否携带防篡改信息，并对防篡改信息进行校验，当校验失败时通知上层应用进行处理。
6.根据权利要求5所述的一种IPTV组播内容防篡改方法，其特征在于所述步骤F中，校验码生成算法为：校验码=SHA1（PES包+SHA1密钥）,SHA1密钥为8字节自定义扰码串。
7.根据权利要求5所述的一种IPTV组播内容防篡改方法，其特征在于所述步骤G中主要处理环节如下：
（1）判断TS中是否携带防篡改信息；通过视频PES中PTS和DTS两个字段，查找对应的防篡改信息；若未查找到防篡改信息，则校验失败，该视频可能为非法视频；
（2）校验防篡改信息中的版本号；若防篡改信息中的版本号信息在终端侧不存在，则校验失败，该视频可能为非法视频；
（3）校验防篡改信息中的校验码；若防篡改信息中的校验码与终端根据视频PES包计算出的校验码不一致，则校验失败，该视频可能为非法视频。
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