數字電視安全現狀解析

　一、問題的提出

　　目前數字電視已形成幾種較大的標準體系，如歐洲的DVB、美國的ATSC、日本的ISDB等，不考慮傳輸方式，在終端得到的包含加密信息的SI數據的方式大同小異，其中歐洲的DVB標準目前在國內有線電視市場應用最為廣泛，已成了實事上的標準，在可預見的將來長期保持不變。基于DVB標準傳輸的衛星加密節目市場上，一直存在著將解密信息CW（ControlWord）控制字通過互聯網進行傳播，非法盜看節目的現象，這種方式通常被稱為CW網絡共享。隨著網絡的快速普及，這種共享越來越普遍，成本越來越低。通常共享有幾種方式：

　　1.通過廣域網在在加密電視信號所覆蓋的區域里共享。

　　2.通過在局域網里小范圍共享，例如一個家庭，賓館飯店。

　　3.利用ZigBee等低成本無線連接方式在小范圍內共享，例如家庭內部。

　　4.利用232串口進行一拖二的子母機共享。

　　以上共享方式最先在歐美加密數字衛星節目方面流行，現在已經蔓延到全世界，中國上空的幾個衛星電視加密節目均已經被共享。之所以衛星加密節目的CW 共享比較普遍，是因為衛星電視節目收費較高，但隨著有線數字加密電視節目價值的提高，對盜版者也開始有了吸引力，因為衛星CW共享技術已經很成熟，CW共享的技術門檻很低，凡是開發過機頂盒的人都可以勝任，從衛星共享到有線共享只需更換高頻頭就可實現，所以有線電視領域里的CW共享也開始出現，并有迅速蔓延的趨勢。

　　二、CW網絡共享的基本原理

　　CW的網絡共享的第一步是設法取得CW，而取得CW的方法有很多：利用插有正版智能卡的機頂盒取得所需要的CW，或者直接通過電腦將ECM送到讀卡器后取得CW，例如一種叫做鳳凰讀卡器的就是這種。CW的網絡共享的第二步是設法將CW擴散出去，如上所述，可以通過廣域網，也可以通過局域網或無線網，還可以使用更簡單的RS232串口。這種方式可以供不同的非法終端用戶看不同頻道，各種共享方式見下圖：

　　共享CW收集器可以是連在服務器上的讀卡器，也可以是插入智能卡的普通有網絡功能的機頂盒，插入正版智能卡的客戶端也可以當做CW收集器使用，共享服務器可以異地設置，可以不在同一個城市，甚至不在同一個國家，給查處帶來很大的難度。如果機頂盒里嵌入P2P協議，甚至連服務器都不需要。隨著機頂盒運行速度的提高，機頂盒的雙向化，如果將軟件一升級，機頂盒本身就可以變成一臺共享服務器，CW共享將很容易泛濫。

　　三、CW共享的原因

　　CW共享之所以能夠發生，主要原因是廣播式的DVB體系架構設計本身，源自各個CA公司單方面過分依賴智能卡的保密性。就DVB體系架構設計本身而言是廣播式的，每臺機頂盒中相當于都有一把相同的鎖（解擾器），不同的節目包有不同的鑰匙（CW），CAS的作用就是負責將加密后的鑰匙（ECM）安全的送到插在機頂盒里的智能卡重新解密獲得CW，CW是所有的CAS想方設法加密保護的對象，在DVB同密體系架構中，不同的CAS只是加密解密的算法可以不同，但解密后所獲的CW都是一樣的，如果很容易得到CW，CAS的所有努力都將前功盡棄，所謂的一級加密二級加密，還有增加密鑰長度的所有努力將形同虛設。由于CW是所有機頂盒所公用的，并且沒有任何辦法將其染色，增加差異性，所以就無法追蹤 CW的來源，運營商和CA供應商只能被動防護。

　　現在的CA提供商一般是將含有和智能卡通訊的庫文件當作高度的機密，并授權給機頂盒廠家進行嵌入移植，授權的廠家越多，知道這個機密的人就越多，CW的泄露點就完全暴露在參與嵌入這種

　　。但這是有難度的，因為這種共享目前還沒有相應明確的法律界定，且違法行為所涉及的金額不大，又因為服務器的架設很容易也很分散，甚至于一臺機頂盒本身就可以作為一臺服務器，運營商如果對應的是一群共享服務器，將是一件很無奈的事，如果是面對一個家庭或單位內部的共享，那將更無計可施。再者，如果共享技術提供者將計算機網絡中的P2P技術用于共享，那就更加無法追蹤了。對于技術水平不高的CAS，在采取了技術手段失敗后，CA供應商也只能動員運營商一起依靠這種方式補救了。

　　（5）、不需要智能卡，直接將解密算法嵌入到機頂盒

　　既然有很多途徑可以獲得CW，如果所有的解密動作在封閉的機頂盒內部，CW就不可見了。這種CA方式多年前已經在北美很流行，是一種十分先進的數字電視加密系統，并且也沒有被共享和被破解的記錄。是CA技術將來的發展趨勢，可以根除共享CW的后患，這可能是解決數字電視安全問題的終極解決辦法。由于這種方案要涉及到的技術非常復雜，CA公司很少有這樣的綜合設計能力。CA的工程師面前，設計個CW共享的機頂盒對這些工程師來說易如反掌。網絡共享也就是近幾年的事情，早在十幾年前制定DVB標準時，相信誰都不會想到網絡共享會成為智能卡CA的克星。這種共享即使在法律保護很嚴格的歐美國家很普遍，運營商也是無能為力，它在中國將來對運營商的危害可想而知。

　　有兩個地方可以獲取CW：一是機卡通信過程；二是在機頂盒里嵌入后門程序，在CA庫向解擾器設置CW之前將其截獲，或者干脆從存放CW的寄存器里讀取，然后通過串口或網絡傳播出去；除此之外的其它方法都是非常困難的。

　　四、解決思路和要對應的問題

　　從前面的分析，可以看出，解決CW共享的問題應是如何使共享者不能夠取得CW，或者增加其獲得CW的難度，除此之外沒有其它好的辦法。以下是一些對應的解決辦法，以引起關注并找到最終的解決辦法。

　　（1）、機頂盒和智能卡之間的CW加密通訊

　　針對智能卡體系的CA系統，這可能是唯一的解決辦法了。針對從機頂盒與智能卡通訊過程竊取明文CW的方式，對機頂盒與智能卡之間的通信采取加密措施，不使用明文傳輸。但這種預防措施只能解決部分問題，只能阻止水平不高的黑客，這種加密通訊方式的加密算法和密鑰很容易從CA供應商所提供的庫文件里獲得，也可以用反匯編的方式從Flash存儲器里獲得，只不過需要花更多的時間，需要黑客的水平要更高些。如果已經發了大量的智能卡，配合大量的機頂盒，如果機頂盒的品種眾多，造成機頂盒和智能卡升級困難，并且CW是透明傳輸的，要保持CA的通用性和延續性，那就沒任何改進的辦法，選用這種低水平CA的運營商面對網絡共享，只能聽天由命了。

　　（2）、在機頂盒和智能卡之間設置安全芯片

　　這種方式有人也稱作安全機頂盒，實際上是從智能卡到機頂盒解擾電路之間在設置一個安全的通路，在安全芯片的內部可以存儲密鑰和傳輸CW的解密算法，同樣在智能卡內部也存儲相應的密鑰和算法。與上述CW加密通訊所不同的是將加密算法放到了安全芯片里。這種預防措施應該說是目前較好的方式，但只能適合新推出的CA，老版本的CA無能為力。由于增加了一個安全芯片，并且只能針對同一個CA系統，不能大批量生產，也增加運營商CA系統的成本。

　　這種方法實際上是將CW的加密傳輸由軟件改為硬件，CW還是要從外部的智能卡獲得，如果安全芯片被破解，也會存在CW共享的風險，這不是最終的解決方法。

　　（3）、從前端采取反制措施

　　反制措施主要是運營商和CA廠家根據情況采用的一些技術手段，現在能采取的措施有以下三種：

　　１、調整ECM的發送頻率。

　　通過提高ECM的發送頻率，造成通過網絡共享CW的大批用戶，由于傳輸速度較慢而接收CW不及時，造成黑屏。但這些措施往往也會使正常合法的機頂盒用戶不能正常使用，都只能在一定的范圍內起作用。

　　２、智能卡定位鎖定。

　　應該是一項很麻煩的事情。面對數十上百萬的用戶，找到那個正在非法使用的智能卡，還不能影響到正常用戶的使用，猶如大海撈針。

　　３、發送未被了解的指令，使共享服務器上的讀卡器無法正常工作。

　　這種措施的效果有限，開發智能卡CA的人不會想到將來留一個能控制共享的指令，如果他想到了，可能就不會開發智能卡CA了。

　　（4）、共享追蹤措施，采取法律制裁

　　如果發生了共享，查處架設共享服務器的責任人

　　五、展望

　　基于DVB框架下的智能卡CA技術已有十幾年的歷史，依靠智能卡條件接收系統的設計已經不再神秘，有眾多公司具有這種智能卡CA技術的設計能力；缺少創新才是導致傳統智能卡CA安全隱患不斷出現的根本原因。

　　CW共享屬于智能卡CA技術不可避免的缺陷，雙向化也解決不了這個問題，反而會更引起共享的泛濫，把雙向機頂盒進行軟件升級，就可以將大批贈送的雙向機頂盒直接變成了共享機頂盒。普通單向機頂盒只需增加一個小模塊也可以變成雙向機頂盒，同樣也存在這種隱患。如果采取只基于智能卡的安全措施，即使機頂盒和智能卡之間的CW不透明傳輸，黑客也可以很容易獲得CW，到現在為止還沒有阻止黑客獲得CW的解決辦法。從某種意義上來說，目前所有采用智能卡的 CAS都存在這個問題，是所有智能卡CAS廠商共同面臨的挑戰。解決CW共享的問題，不僅需要CAS提供商的努力，同時也需要機頂盒軟硬件環境的支持。如果要徹底解決這種DVB加解密系統的安全問題，就要擺脫僅僅對智能卡CA的依賴，拋開智能卡，另尋其它解決方案。