CAS数字电视条件接受系统概述

目的：商业目的（收取费用），用户获得更好的服务 加扰：通用加扰算法CSA 加密：CW及其授权信息的安全传输（3DES、RSA）
加扰CSA 加扰节目 H F C STB CAS系统
透明节目
SMS系统
CAS技术

系统管理技术


网络技术
加解扰技术 加解密技术
数字电视编解码技术
加密

协议 CAS

PES头 PES头
PES数据 PES数据 加密 PES数据 加密 AF PES数据
二、系统构架/实现
CAS关键技术
传输的加扰和解扰 解扰的控制-授权 附加服务（OSD、MAIL、ZONE、PARENT）


CAS的主要组成部分

加扰和解扰系统：流的加扰和解扰 寻址系统：IC卡 安全系统：加密、解密 信息管理系统：用户、节目
多CAS系统
基于密钥的CAS
节目平台 数字电视 前端 节目平台节目+节目平台ECM +节目平台EMM 服务平台 数字电视 前端 节目平台节目+节目平台ECM +节目平台EMM 节目平台密钥 服务平台节目+服务平台ECM +服务平台EMM 节目平台ECM+节目平台EMM 节目平台 CA系统 服务平台密钥 分区智能卡
ECMG 2
四、机卡分离
必要性

便于生产型企业的发展

实现机顶盒的大规模生产，降低生产成本
利用现有销售渠道，降低销售成本
1. 2. 3. 4. 5.
IRD不受CAS的约束，便于技术的发展 对于数字电视接收机生产企业： 功能的分离，便于技术的发展 便于机顶盒和一体机的大规模生产，降低生产成本； 一卡多能，增加功能、降低成本 可利用现有的销售渠道，降低销售成本； 接收机不受CA对软硬件的约束，发展空间大； 一卡多能、一口多能，增加功能、降低成本（大卡）。
多CAS系统
解密框架

多家CAS
独立的SMS 基于密钥/算法具有相同的流程
加扰节目流
加扰 解扰 加扰
加扰节目流
用户
CAS 1
CAS 2
节目平台
服务平台
SMS系统
多CAS系统
不解密框架

CAS
SMS
加扰
加扰节目流 复用
加扰节目流
用户
CAS 1
CAS2
节目平台
服务平台
SMS系统
SMS系统
服务平台ECM+服务平台EMM
服务平台 CA系统
节目平台 SMS 本地用户收视节目平台节目的 申请信息
服务平台 SMS
多CAS系统
基于算法的CAS
节目平台 数字电视 前端 节目平台节目+节目平台ECM 服务平台 数字电视 前端 节目平台节目+节目平台ECM +节目平台EMM 节目平台算法 服务平台节目+服务平台ECM +服务平台EMM 节目平台ECM 节目平台 CA系统 节目平台EMM 服务平台ECM+服务平台EMM 服务平台算法 分区智能卡
不同的ECM
不同的EMM 不同的加解密 相同的CW CA_SYSTEM_ID PSI/SI

同一IRD中集成多加CAS

同密系统实现
节 目 信 息 管 理 私有数据发生器1（PDG） 私有数据发生器1（PDG） 授权信息发生器1（EMMG） 授权信息发生器1（EMMG） 服务信息发生器（SIG） 定制SI信息发生器1（CSIG） 定制SI信息发生器1（CSIG） 节目特殊信息发生器（SIG） 复用配置 授权控制信息发生器1（ECMG） 授权控制信息发生器1（ECMG） 同密同步 控制器 复 用 器 加 扰 器
PPC：基于频道授权（Pay Per Channel） PPV：基于节目授权(Pay Per View) OSD：通告 MAIL：邮件 父母控制：级别 密码控制：PPV、父母控制、邮件等 地区控制： 录象控制：版权 机卡配对：
DVB实现CAS的两种方法

基于密钥

通过密钥实现CW的传输
解 复 用
ECM、EMM
必要性

有利于CAS厂商

扩大IC卡的销售量、降低卡的成本
降低移植成本
1. 2. 3. 4. 5.
给CA技术提供独立的发展空间 对于数字电视接收机生产企业： 领先的 CA 技术，可以获得更多的市场份 便于机顶盒和一体机的大规模生产，降低生产成本； 额 可利用现有的销售渠道，降低销售成本； 接收机不受CA对软硬件的约束，发展空间大； 一卡多能、一口多能，增加功能、降低成本（大卡）。
加密系统 T EMM
EMM
发卡 系统
IC 卡
CAS



SMS接口 监管平台接口 新体系的位置：

传输平台 节目平台 服务平台：CAS、SMS、BOSS 监管平台
CAS系统加解扰主要组件





EIS CWG SCS ECMG EMMG （P）SIG MUX SCR
EMMG PDG E I S


CWG-控制字发生器

CW控制字的产生 保证CW的随机性 CW的更新（5~30秒） 每个频道对应一个CW
SCS-同密同步控制器





从CWG接收CW 与ECMG通讯 向ECMG提供CW和相关的CA信息 从ECMG得到ECM 传输ECM到MUX，并重复ECM 实现ECM与频道原始流的同步 提供CW给加扰器SCR
EMM
RSA解密
业务密钥SK
用户公用密钥PDK
用户私有密钥PK
CAS系统密钥的传输
更新周期 (私钥)’ EMM IA 分 配 密 钥 固定
(业务密钥)’ EMM IA
可变（数天） 私钥 可变（数小时）
(控制字)’ ECM IA
业务密钥
10-20 秒
控制字
Smartrd
EEPROM 透明 MPEG DVB 加密 MPEG
EMM 数 据 私有数据
M U X
MUX Config NMS C（P）SIG AC SCS ECMG CW/AC CWG CW PSI/S I
S C R
Q A M
（P）SIG
CW
EIS-节目信息管理
Service频道信息 Event节目信息 Config配置信息 AC特定信息 产生安全的ECM需要的所有信息
必要性

有利于运营商

提高销售、发展用户
简化用户设备的管理盒负担
1. 2. 3. 4. 5.
提供更多的增值服务 对于数字电视接收机生产企业： 便于机顶盒和一体机的大规模生产，降低生产成本； 可利用现有的销售渠道，降低销售成本； 接收机不受CA对软硬件的约束，发展空间大； 一卡多能、一口多能，增加功能、降低成本（大卡）。
机卡分离-机顶盒

机顶盒主要工作：

UTI物理接口 TS/USB协议处理 控制信息处理 TS数据流输入输出处理 TS解码及AUDIO、VIDEOS输出等单元 ； 接口传输流带宽不小于80Mbps；
机卡分离-卡

卡主要工作：


获取、认证和更新用户信息； 对接收的节目流进行解析、过滤，获得节目 加扰信息ＥＣＭ、ＥＭＭ、CAT； 获得解扰控制字（ＣＷ）； ＴＳ或ＰＥＳ数据解扰运算CAM卡基本功能； 物理接口符合USB标准2.0版本规范 ； 接口传输流带宽不小于80Mbps； 支持DVB通用解扰算法及技术规范 ； 可选带有智能卡接口，符合ISO7816规范 。
CAS系统的组成

前端系统

ECMG EMMG EIS SCS、SCR、MUX、PSIG、PDG


用户授权管理（SAS）
SMS接口

IC卡管理系统

密钥管理 发卡

接收系统
CAS的前端基本组成
音频、视频、数据 复 用 及 加 扰 C 解 复 用
解扰
节 目 信 息管理
SI发生器
CW S ECM 用 户 管 理 ECM 解密
机卡分离-大卡技术
1. 大卡方案的优点 • CA与接收机的分离较彻底，接收机部分 CA工作量少－仅涉及部分软件工作； • CA技术可相对独立发展，发展空间大； • 接收机可以相对独立自由发展； • 接收机研发和生产成本低，可以更大提升生产规模； • 总体成本有望与小卡方案相当。 2. • • • 大卡方案的缺点 研发周期长（9～12个月）； 研发成本较高，需要流片； 卡的成本高于小卡（约人民币100元）。
CAS数字电视条件接受系统
周国学
武汉东太信息产业有限公司
目录


CAS简介 系统构架/实现 同密/多密 机卡分离
一、CAS系统简介
zhou: 付费服务
CAS系统

定义：条件接受系统是指这样一种技术，他容许被授权的用户使用某
一业务，未授权的用户不能使用这一业务。条件接受系统是实现该功 能的系统。
主要实现
高频头 RF 解调 MPEG2解码 音频 视频 加扰TS流 单路节目加扰TS 正常TS流
用户界面
解复用
解扰芯片
用户操作和显示
EMM
ECM
机顶盒其它模块 CA模块 CW
CA主程序
分析EMM
分析ECM
智能卡命令
软多密方案
智能卡
智能卡方案 大卡方案
机卡分离-小卡技术
1. SmartCard 方案的优点 • 生产成本低（可低于15元）； • 主要是标准和软件工作量－研发成本低； 2. SmartCard 方案的缺点 • 要求CA厂商公开部分技术方案、统一部分算法 和接口标准－协调难度大、周期长； • 降低了CA的技术门槛和安全性； • 一定程度上限制了CA技术的发展和功能扩展； • 接收机软硬件技术方案的选择要考虑CA的要求； • 卡的功能单一。
ECMG

接收CW 形成ECM 加密ECM
不支持ECM的重复
CAS终端-机顶盒
CAS终端-机顶盒

IC卡的认证 ECM/EMM处理（解密） 流的解扰
解调、解复用、过滤、解码
CAS系统密钥的传输
控制字CW 3DES加密 ECM 3DES解密 控制字CW
业务密钥SK
RSA加密
服务平台 CA系统
节目平台节目的授权信息 节目平台 SMS 本地用户收视节目平台节目的 申请信息 服务平台 SMS
三、同密系统
同密的基础

通用加扰算法（CSA） 同一PID、同一CW、CSA 通用的基本框架（FRAME）
CSA的商业协议
同密的基础

同一节目或服务采用不同的CAS

控制字生 产器
同密系统构成

相同的SMS
EMMG 1 SMS EMMG 2
EMM
多CAS

EMM
CWG* SIG* PSIG*
SIG PSIG EIS ECMG 1 加扰器 复用器 加扰码流 CW+AC ECM （ DT） CW+AC ECM SCS AC CWG
ECMG
EMMG
必要性

有利于消费者

消费者有更大的选择范围
降低消费成本（竞争）
1. 2. 3. 4. 5.
产品的多样性 对于数字电视接收机生产企业： 服务选择范围扩大（通过更换卡，实现功 便于机顶盒和一体机的大规模生产，降低生产成本； 能，甚至服务商的更换） 可利用现有的销售渠道，降低销售成本； 接收机不受CA对软硬件的约束，发展空间大； 一卡多能、一口多能，增加功能、降低成本（大卡）。
数字复用技术 机顶盒技术 智能卡技术 应用技术：用户管理、节目管理、收费管理
CAS系统中的加扰

模拟系统的节目加扰

破坏和恢复水平或垂直的同步信号
图象质量下降 加扰方式很多（旋转、重排、与或、异或等）

数字电视



采用加扰序列
DVB 通用加扰算法 保证图象数据的完全恢复
CAS系统作用


通过CW进行节目的解扰
CW
解扰
用户

基于算法

基于算法实现节目的解扰
解 复 用
基 于 算 法 的 解 扰
用户
国内实现CAS其他方法

DVB CAS

PES头 PES头
PES数据（加扰） PES数据 PES数据 AF PES数据
CW的安全 密钥的安全传 输 算法的安全 密钥的安全 同密？ 多密
Q&A


国外CAS Irdeto Cannal++ Nagravision NDS 国内CAS

中视联 算通 青华永新


标准化工作组成 2001开始 国家发改委（计委）：国家标准化委员会、信息产业部、广 电总局、科技部、经贸委 标准化内容

前端：摄录、编播、制作、编码（信源） 传输：发射、传输、接受、转发 终端：解码、中间件
是实现数字电视收费的手段
是增值服务的保证
是有线电视商业运营的控制系统 可有效保护节目版权
CAS系统主要数据

ECM

节目


传送CW
CW在ECM中加密传送 ECM与数据流的同步

EMM

用户 授权信息 管理信息 控制信息

IC卡

认证 解密

控制Βιβλιοθήκη 基本功能