CN1668101A - 一种融合互联网和有线电视网络环境下的有条件接收系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种融合互联网和有线电视网环境下的有条件接收系统，由头端、传输网络、末端组成；首先末端根据用户密钥将用户合法请求信息加密通过互联网发送给头端，经过合法信息的验证之后头端将相应的授权管理信息通过互联网发送给末端，末端解密出业务密钥并对其进行存储管理，利用业务密钥解密授权控制信息，得到控制字，解扰传输码流，恢复出视频、音频和数据信号。本发明合理利用互联网和有线电视网的各自优势，构建了一个双向的有条件接收系统，减轻了现有的有条件接收系统的发送、传输和接收负担，并提高了用户的个人隐私保密程度。

Description

一种融合互联网和有线电视网络环境下的有条件接收系统

技术领域

本发明涉及网络安全技术领域和有线电视通讯技术领域，具体地说，是涉及一种融合互联网和有线电视网环境下的有条件接收系统。

背景技术

在数字电视兴起的今天，运用在数字电视的有条件接受(CA-ConditionalAccess)技术已经成熟。但传统的CA技术由于受有线电视网络单向传输的限制，其体系结构和实现方法都是从单向认证的角度来考虑。但在目前有线电视网络和互联网(Internet)融合环境下，结合双向优势，可以大大减轻发送端的发送负担和接收端的接收负担，并且对个人的预定节目的隐私保密程度更为可靠。

传统的有条件接收系统是这样工作的：用户预定了业务，提供自己的智能卡的用户密钥(UK)。用户授权系统通过相应的UK对用户所有的业务密钥(PK)和用户的其他授权信息(如用户的授权合法时间、接收节目的合法地域等)加密，形成授权管理信息(EMM)。控制字产生器产生控制字(CW)，CW对传输流(TS)进行加扰，PK对相应的CW进行加密，形成授权控制信息(ECM)。EMM和ECM通过复用到TS流中，以不加扰的形式发送到接收端。末端从TS流中解复用出ECM、EMM。用用户智能卡中的UK进行解密EMM，产生PK，然后对ECM解密出CW，对加扰的节目进行解扰出TS流。解复用TS，流出视频、音频、数据流。

因为头端对于末端是否能够及时地收到相应的EMM信息没有相应的反馈判断信息，所以头端只能不停地发送EMM信息。头端发送大量重复的信息，不仅对有线电视带宽是一种浪费，而且对于头端的硬件是一种负担。而且末端可以获取其他用户的EMM信息，从而对于个人隐私安全方面存在着一定的隐患。

发明内容

本发明提供了一种融合互联网和有线电视网络环境下的有条件接收系统，该系统合理利用互联网和有线电视网的各自优势，构建了一个双向的有条件接收系统，减少头端设备，节约传输带宽，提高了用户的个人隐私保密程度。

本发明所采用的技术方案是：

一种融合互联网和有线电视网络环境下的有条件接收系统，由头端、传输网络、末端组成，所述的头端将视音频数据流转换成在有线电视网络中传输的加扰信息流；并处理末端授权管理信息请求；生成授权管理信息并发送；

所述的传输网络包括互联网和有线电视网络，有线电视网络传输头端发送的加扰信息，互联网传输授权管理信息；

所述的末端通过有线电视网络取得加扰信息，通过互联网取得授权管理信息，利用存储在本地的用户密钥，从授权管理信息中还原出加扰信息的业务密钥，利用业务密钥，从授权管理信息中解密出控制字，利用控制字从加扰信息流中恢复出正常的视频流、音频流和数据信号；

所述的末端主动提前请求头端生成授权管理信息。

所述的头端由复用加扰模块和用户授权系统模块组成，所述的复用加扰模块包括复用器、加扰器、调制器，复用器将视频、音频、数据流、用户授权系统模块产生的授权控制信息复用到传输流后输入加扰器，加扰器将传输流根据控制字加扰后输入调制器，调制器将传输流调制成有线电视网能传输的射频信号；

所述的用户授权系统模块包括用户授权系统，两个加密器，控制字产生器，用户授权系统存储用户并管理用户授权信息、接收末端的授权管理信息传输请求、用户合法性验证、驱动加密器生成授权管理信息并发送，一加密器将业务密钥用共享密钥算法加密生成授权管理信息，控制字产生器不停地产生控制字，供加扰器加扰；另一加密器对控制字加密，生成授权控制信息并发送。

所述的末端包括解复用解扰模块、安全处理模块和人机接口模块，所述的解复用解扰模块包括解调器、解扰器、解复用器，解调器将有线电视网能传输的射频信号解调成传输流输入解扰器，解扰器是将传输流根据控制字解扰至解复用器，解复用器将传输流解复用成视频、音频、数据流、授权控制信息；

所述的安全处理模块包括调制解调器、存储器、处理器、加密器、智能卡、两个解密器，调制解调器使末端和互联网通讯，将授权控制信息输入解密器，存储器存储业务密钥，处理器协调业务密钥、人机接口模块并控制加密解密器和存储器，加密器根据用户密钥对用户注册密码进行共享密钥算法加密，智能卡存储用户密钥，解密器能用业务密钥对授权控制信息解密，得到控制字；

所述的人机接口模块包括人机接口，接收用户输入的注册密码。

所述的末端提前时间T要求头端的末端授权系统中生成新的业务密钥，T的计算方法如下：

T≥Dsig+Dgen+Dtrans+Drec。

Dsig是末端请求数据到头端的时间，Dgen是头端接收处理请求和业务密钥产生时间。Dtrans是授权管理信息传输时延，Drec是末端接收处理授权管理信息产生业务密钥的时延，提前时间T的取值为上述延时之和的2-3倍。

本发明所述的融合互联网和有线电视网络环境下的有条件接收系统的特色为：是一种利用互联网控制传输管理EMM的有条件接收系统，首先末端根据用户私人密钥将用户合法请求信息加密通过互联网发送给头端，经过合法信息的验证之后头端将相应的授权管理信息通过互联网发送给末端，末端解密出业务密钥并对其进行存储管理，利用业务密钥解密授权控制信息，得到控制字，解扰传输码流，恢复出视频、音频和数据信号。

本发明合理利用互联网和有线电视网的各自优势，构建了一个双向的有条件接收系统，克服了因为没有反馈而造成的大量重复EMM信息的发送，减轻了现有的有条件接收系统的发送、传输和接收负担，并提高了用户的个人隐私保密程度。

附图说明

图1是本发明的有条件接收系统的体系结构概图；

图2是本发明的头端系统的体系结构图；

图3是本发明的末端系统的体系结构图。

具体实施方式

参见图1，本系统分3大部分：头端、传输网络、末端。

头端主要包括：复用加扰模块1、用户授权系统模块2。

传输网络主要包括：CATV 3、Internet 4。

末端主要包括：解复用解扰模块5、安全处理模块6、人机接口模块7。

主要功能如下：

头端主要功能是将视音频数据流转换成能在CATV 3中传输的加扰信息流，并处理末端EMM请求，生成EMM并发送。

传输网络主要功能是传输满足头端传输要求的、头端发送的数据内容。

末端主要功能是适时安全地取得用户的授权信息、并根据用户授权信息还原出能够收看的节目。

参见图2，头端包括如下细节模块：

复用加扰模块包括复用器8、加扰器9、调制器10。

用户授权系统模块包括用户授权系统11，两个加密器12、14，控制字产生器13。

主要功能如下：

复用器8主要功能是将视频、音频、数据流、ECM复用到TS流。

加扰器9主要功能是将TS流根据CW加扰。

调制器10主要功能将TS流调制成CATV网能传输的RF信号。

用户授权系统11主要功能存储用户管理用户授权信息、接收末端的EMM传输请求、用户合法性验证、驱动加密器12生成EMM、发送EMM。

加密器12主要功能是将PK用共享密钥算法加密生成EMM。

控制字产生器13主要功能是不停地产生CW，供加扰器加扰。

加密器14主要功能是用PK将CW用共享密钥算法加密成ECM。

末端包括如下细节模块：如图3所示。

解复用解扰模块包括解调器15、解扰器16、解复用器17。

安全处理模块包括Modem18、存储器19、处理器20、加密器22、智能卡23、两个解密器24、25。人机接口模块包括人机接口21。

主要功能如下：

解调器15主要功能将CATV网能传输的RF信号解调成TS流。

解扰器16主要功能是将TS流根据CW解扰。

解复用器17主要功能是将TS流解复用成视频、音频、数据流、ECM。

Modem18主要功能是末端和互联网通讯。

存储器19主要功能是存储PK。

处理器20主要功能是协调Modem、人机接口模块并控制加密解密器和存储器。

加密器22主要功能是根据用户密钥对用户注册密码进行共享密钥算法加密。

智能卡23主要功能是存储用户密钥。

解密器24主要功能是用业务密钥对ECM解密，得到CW。

解密器25主要功能是根据用户密钥对EMM解密，得到业务密钥。

人机接口21主要功能是接收用户输入用户名、密码等动作。

各个部件之间具体的操作如下：(参考图1、2、3)

1.人机接口21收到用户的输入的用户注册名(Uname)、注册密码(Urpw)传给处理器20；

2.处理器20将Urpw传给加密器，加密器22从用户智能卡23中取得用户私人密钥(UK)，对Urpw加密成E_UK(Urpw)传给处理器20，处理器20将(Uname，E_UK(Urpw))传给Modem18，Modem18将(Uname，E_UK(Urpw))通过互联网传给头端1；

3.头端的1的用户授权系统11接收用户请求，验证合法性，搜索出用户的业务信息，用UK加密PK，形成EMM，通过互联网发送回末端；

4.末端接收到EMM信息之后，通过解密器25解密出PK。PK存于存储器19中。

5.当收到ECM时，处理器20就选择一PK解密ECM，得到CW。用CW解扰TS流。解复用器17解复用出视频、音频、数据流。

为了让末端的EMM替换时，用户能够正常接收节目，需要在末端PK信息中加入PK的生命周期。末端提前时间T要求末端授权系统11中生成新的PK。T的计算方法如下：

T≥Dsig+Dgen+Dtrans+Drec。

Dsig是末端请求数据到头端的时间，Dgen是头端接收处理请求和PK产生时间。Dtrans是EMM传输时延，Drec是末端接收处理EMM产生PK的时延。

如Dsig＝0.2s，Dgen＝2s，Dtrans＝2s，Drec＝0.5s。T＝4.7s

一般T取上述延时之和的2-3倍。

本发明的操作步骤如下：

1.用户开启机顶盒(接收端)，将用户注册的用户名、密码输入；

2.处理器用智能卡中的用户密钥加密用户的注册密码；

3.通过处理器通过互联网将用户名、加密了的注册密码发送到头端；

4.头端通过用户名和其相应的用户密钥将注册密码解密并验证其合法性；用户信息合法，生成该用户的带有业务密钥生命周期的EMM信息，发送到末端；

5.末端接收EMM信息，将EMM信息用用户密钥解密，得到业务密钥，存于存储器中；

6.末端通过有线电视网络接收到ECM信息，处理器将ECM信息用相应的业务密钥解密出CW，进行解扰；

7.当末端的EMM信息已经过期，处理器会再次与头端联系，取得末端的EMM信息。

Claims (5)

1.一种融合互联网和有线电视网络环境下的有条件接收系统，其特征是：系统由头端、传输网络、末端组成，所述的头端将视音频数据流转换成在有线电视网络中传输的加扰信息流；并处理末端授权管理信息请求，生成授权管理信息并发送；

所述的传输网络包括互联网和有线电视网络，有线电视网络传输头端发送的加扰信息，互联网传输授权管理信息；

所述的末端通过有线电视网络取得加扰信息，通过互联网取得授权管理信息，利用存储在本地的用户密钥，从授权管理信息中还原出加扰信息的业务密钥，利用业务密钥，从授权管理信息中解密出控制字，利用控制字从加扰信息流中恢复出正常的视频流、音频流和数据信号；

所述的末端主动提前请求头端生成授权管理信息。

2.根据权利要求1所述的一种融合互联网和有线电视网络环境下的有条件接收系统，其特征在于：头端由复用加扰模块和用户授权系统模块组成，所述的复用加扰模块包括复用器、加扰器、调制器，复用器将视频、音频、数据流、用户授权系统模块产生的授权控制信息复用到传输流后输入加扰器，加扰器将传输流根据控制字加扰后输入调制器，调制器将传输流调制成有线电视网能传输的射频信号；

所述的用户授权系统模块包括用户授权系统，两个加密器，控制字产生器，用户授权系统存储用户信息并管理用户授权信息、接收末端的授权管理信息传输请求、用户合法性验证、驱动加密器生成授权管理信息并发送；一个加密器将业务密钥用共享密钥算法加密生成授权管理信息，控制字产生器不停地产生控制字，供加扰器加扰；另一个加密器对控制字加密，生成授权控制信息并发送。

3.根据权利要求1所述的一种融合互联网和有线电视网络环境下的有条件接收系统，其特征在于：所述的末端包括解复用解扰模块、安全处理模块和人机接口模块，所述的解复用解扰模块包括解调器、解扰器、解复用器，解调器将有线电视网能传输的射频信号解调成传输流输入解扰器，解扰器是将传输流根据控制字解扰至解复用器，解复用器将传输流解复用成视频、音频、数据流、授权控制信息；

所述的安全处理模块包括调制解调器、存储器、处理器、加密器、智能卡、两个解密器，调制解调器使末端和互联网通讯，将授权控制信息输入解密器，存储器存储业务密钥，处理器协调业务密钥、人机接口模块并控制加密解密器和存储器，加密器根据用户密钥对用户注册密码进行共享密钥算法加密，智能卡存储用户密钥，解密器用业务密钥对授权控制信息解密，得到控制字；

所述的人机接口模块包括人机接口，接收用户输入的注册密码。

4.根据权利要求1所述的一种融合互联网和有线电视网络环境下的有条件接收系统，其特征在于：末端提前时间T要求头端的用户授权系统中生成新的业务密钥，T的计算方法如下：

T≥Dsig+Dgen+Dtrans+Drec。

Dsig是末端请求数据到头端的时间，Dgen是头端接收处理请求和业务密钥产生时间。Dtrans是授权管理信息传输时延，Drec是末端接收处理授权管理信息产生业务密钥的时延。

5.根据权利要求4所述的一种融合互联网和有线电视网络环境下的有条件接收系统，其特征在于：末端提前时间T的取值为上述延时之和的2-3倍。

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