一种改进型条件接收方法在机顶盒上的设计与实现

武 一，巴 佳，马建华

（河北工业大学 信息工程学院，天津 300401）

在如今数字电视机顶盒发展迅猛的时代，我们可以收看的电视节目越来越多，内容也更加丰富多彩。因此，为了满足不同用户的需求，也为了保护运营商的利益，需要利用条件接收（CA，conditional access）系统来管理用户的权限以保证付费的用户能够正常的收看电视节目[1]。

但在实际情况下，由于各个地区的电网会下设一些分区，因此可根据光节点的情况将地域上不相邻的多个光节点设为一个区域，而为了更好的管理各个区域的接收条件，可采取针对每个单独的区域进行单独管理的方法来对用户进行区域锁定管理，即在A区域购买节目的用户不能私自将自己的智能卡在B地使用。而对于这种情况，一般地，我们可以将传输流（TS）中的表 PMT（Program Map Table）和表 CAT（Conditional Access Tab）中的描述子 CA_descriptor分别改写，然后通过复用器插入到这些表中[2]，但这样对于CA系统来说改动较大，费时费力。

本文则针对上述情况提出了一种改进型的条件接收，即每个区域单独拥有自己的中心频点，在中心频点中发送相关的区域信息，也就是在NIT表中插入一个专用的数据描述符，用它的的值（REGLOCK）来区分不同的网络，这样只需在CA中添加一个判断条件即可，对CA系统的改写较简单，也比较实用。具体做法为：机顶盒首先把从中心频点NIT表中搜索到的区域信息（即REGLOCK的值）保存下来，然后通过智能卡中的区域信息来进行比较，若相同，则代表了智能卡是在正确的区域使用，用户则可以收看该区域的节目，若不同，则说明用户的智能卡在非法区域，因此便不对其节目进行解扰，用户不能正常收看节目。

实际应用证明，虽然该方法操作简单，实现较容易，但实用性较强。

1 条件接收系统在电视机顶盒中的作用

我国数字有线电视传输采用的是DVB-C标准，模拟的音视频及其辅助信息在进入有线数字传输前，一般要经过两级编码：第一级，将所有要传输的基本流（ES）和传输流（TS）以MPEG-2标准封装，第二级，采用RS（Reed-solomon codes）编码和 QAM（Quadrature Amplitude Modulation）调制等方式将数字传输流调制为射频信号再进行传输。因此机顶盒所要做的工作简单说来就是还原这些基本流。

数字电视机顶盒的基本工作原理及条件接收系统在其中的作用：

数字电视机顶盒首先由高频头接收来自有线网的射频信号，使其变成中频信号，再经过A/D转换模块，将接收到的模拟信号转换为数字信号，自此在机顶盒里传输的信号就变为数字信号了，然后将其送入QAM信道解调器进行QAM解调，输出MPEG-2多节目传输流数据，送给解复用器（DMUX模块），解复用器（DMUX模块）从多节目输出流中抽出一个节目的已打包的音视频基本流数据 （PES），其中包括音频PES，视频PES和辅助数据PES。

（这里的音视频PES有的是已经加扰的，而在解复用器中含有一个解扰引擎，条件接收系统的智能卡可通过启动解扰引擎对这些加扰的节目进行解扰（其具体做法在下面第三点中给出了详细说明）。）最后解复用器将整理好的音视频数据分别送入音视频解码器进行解码，解码后的音视频数据再通过D/A转换模块即可通过音视频输出接口输出给模拟电视机。

2 条件接收在机顶盒中的具体应用原理

首先在前端通常是采用加扰控制字加密传输的方法对节目进行加扰的，然后在用户端通过智能卡中的控制字来进行解扰[3]。

具体做法是：

在前端，发送的MPEG传输流中[4-5]，有2个与控制字相关的数据流，一个是授权控制信息（ECM），一个是授权管理信息 （EMM）。首先由业务密钥 （SK）加密处理后的控制字（CW）在ECM中传送，其中包括节目的来源、时间、内容分类等节目信息。而对控制字加密的业务密钥SK则在EMM中传送，并且业务密钥SK在传送前要经过用户个人分配密钥（PDK）（在用户的智能卡中）的加密处理，因此在用户端就是利用智能卡通过这一系列的解密最后解出ECM中的加扰控制字CW。

具体做法是，在用户端，智能卡中含有用户个人分配密钥（PDK），机顶盒根据 PMT和 CAT表中的 CA_descriptor（描述子），获得EMM和ECM的PID值，然后从TS流中过滤出ECM和EMM，并通过Smart Card（智能卡）接口送给Smart Card。Smart Card首先读取用户个人分配密钥（PDK），用PDK对EMM解密，取出SK，然后利用SK对ECM进行解密，取出CW，并将CW通过Smart Card接口送给解复用器中的解扰引擎，最后解扰引擎利用CW就可以将已加扰的传输流进行解扰[6]。

3 提出的具体解决方法

针对上述提出的问题，文中提出了在NIT表里添加描述子的具体实现方法如下；

首先，在前端的中心机房中，将主频点NIT表中插入专用数据描述符，将它的值（REGLOCK）用来表示地域信息。然后把主频点信号分离出来，经过码流分配器分出多路信号，传给各分前端的主频点调制器，该调制器需具备编辑NIT表的功能，然后将其数值修改为本区域的专用区域信息。

前端NIT表中插入的专用数据描述符（REGLOCK）的位置及数值可通过码流分析仪得到，如图1所示。

图1 NIT表中的专用描述符Fig．1 Specific descriptor in the NIT

4 具体的软件需求及实现

首先，机顶盒默认的REGLOCK值为0。当我们使用REGLOCK值时需要对系统数据库进行操作[7]。系统数据库相当于一个大的结构体，它的最后一项就是REGLOCK的值。当打开系统数据库时，得到一个变量，若为sysInfo则sysInfo．REGLOCK即为REGLOCK的值，在未对其进行操作前，值为0。

然后在每次开机后，从主频点NIT表中获取REGLOCK值（专用数据描述符的 Descriptor_tag=0x5F），我们需要将Private_data_specifior（也就是REGLOCK的值）记录下来并保存到flash中的系统数据库里。如果没有发现NIT表，不改变REGLOCK值。根据图1，具体软件解析该描述子的实现如下：

此时得到的Cur_REGLOCK即为NIT表中的REGLOCK值。

最后将该值记录到flash中的系统数据库中。

而机顶盒为了与CA通信，可以将结果写入一个接口函数中，即：

对于CA模块，则只需通过调用上述接口函数DVTSTBCA_GetNitValue（）来得到 REGLOCK的值即可，然后通过REGLOCK的值再来决定下一步是跳过还是进行解扰操作。

5 结 论

该做法应用于智能卡在特定区域收看特定节目的情况下，辅助了CA智能卡对节目进行解扰，其做法简单易行，目前已应用于部分机顶盒厂商中，实际应用表明其稳定可靠，实用性较强，达到了设计要求。

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