CN1738415A - 基于智能卡的机卡分离数字电视条件接收方法 - Google Patents

Abstract

一种电子信息领域的基于智能卡的机卡分离数字电视条件接收方法，将现有的机卡合一的数字电视接收机使用的条件接收子***分割为通用部分和私有部分，其中通用部分位于数字电视接收集中，私有部分位于智能卡中。通用部分与私有部分通过标准化的智能卡条件接收接口互相连接和交互，使得数字电视接收机成为通用接收平台。智能卡条件接收接口包含：1)机卡认证和协商建立安全通道协议；2)机卡通信协议；3)CA消息滤波协议；4)人机接口协议；5)数字电视应用数据交互协议。本发明实现简单、逻辑清楚，与基于条件接收模块和通用接口的机卡分离方法相比较，实现成本非常低廉，适合大规模的数字电视接收机的机卡分离改造和数字电视广播的推广。

Description

基于智能卡的机卡分离数字电视条件接收方法

技术领域

本发明涉及一种电子信息技术领域的方法，具体是一种基于智能卡的机卡分离数字电视条件接收方法。

背景技术

条件接收(CA)方法是数字电视广播中用于帮助数字电视运营商管理收费数字电视节目的授权和付费的一种专有技术，是保障数字电视运营商利益的重要手段。目前，中国的各个电视台采用的条件接收***(CAS)一般采用机卡合一的接收终端条件接收子***(CASS)。由于采用这种机卡合一的条件接收子***的数字电视接收机必须按照某家电视运营商所选用的条件接收***来进行设计、生产和销售，这种数字电视接收机只能接收和解码该条件接收***加密的节目，而不能接收和解码其他条件接收***加密的节目，从而严重限制了数字电视接收机的规模化生产和零售。同时条件接收***昂贵的授权费也导致了数字电视接收机的价格居高不下，从而使得数字电视接收机产业发展遇到了瓶颈，也形成了我国的数字电视广播普及的障碍。机卡分离的数字电视条件接收方法可以解决上述的各种问题。

目前，国际上常采用的机卡分离的数字电视条件接收方法是将整个条件接收子***放在一个硬件条件接收模块(CAM)中，有时这个条件接收模块还需要搭配一张智能卡。这个条件接收模块采用标准化的通用接口(CI)与数字电视接收机相连，完成数字电视的条件接收功能。国际上存在好几种通用接口规范，如，欧洲数字视频广播(DVB)组织于1996年制订的DVB-CI规范。北美地区的有线电视联盟(OpenCable)也制定了类似的通用接口规范，称为POD，POD也采用了条件接收模块的概念。国际多媒体分配与检索标准化组织(DAVIC)也制定了用于条件接收的接口CA0和CA1，其中CA0对应于使用PCMCIA物理接口的标准，CA1是对应于使用ISO/IEC 7816-3物理接口(智能卡接口)的标准。虽然这种将整个条件接收子***放入一个条件接收模块并采用通用接口与数字电视相连接的方法可以彻底地实现条件接收的机卡分离，同时也易于为条件接收***供应商所接收，但是这种方法需要使用成本比较昂贵的硬件条件接收模块。这种方法不适合中国这样的发展中国家用于数字电视广播的普及和推广，也不易于实现我国的数字电视整体平移。

经对现有技术文献的检索发现，中国专利公开号CN 1481158，专利名称为：“基于USB总线的公共接口实现方法”的专利提出了一种基于USB总线的公共(通用)接口的实现方法用于实现机卡分离的数字电视条件接收。在这个方法中，采用USB总线物理接口代替了常使用的PCMCIA物理接口。该方法包含了数字电视接收机对信号进行接收、解码的方法以及条件接收模块对信号进行解扰、解密的方法，该方法与采用PCMCIA物理接口的DVB-CI原理类似。采用USB接口虽然具有减少接口数目，降低条件接收模块成本的优点，但是这种方法从本质上只是DVB-CI标准的一种衍生，所导致的硬件条件接收模块成本依然十分昂贵。并且采用这种方法的大部分知识产权仍处于国外厂商和标准化组织的控制之下，不容易降低专利授权成本，从而也不能从根本上降低整个条件接收模块的成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于智能卡的机卡分离数字电视条件接收方法，使其具有低成本，易于为条件接收***厂商接收的优点，从而非常适合用于我国的数字电视整体平移。

本发明是通过以下技术方案实现的。本发明将现有的数字电视接收终端所使用的机卡合一的条件接收子***按功能分割为两部分：通用部分和私有部分，二者采用标准化的智能卡条件接收接口(SCAI)相连接和交互，共同完成条件接收功能。其中，通用部分位于数字电视接收机中，私有部分位于智能卡中。通用部分主要是指利用现有数字电视接收机中已有的解复用器硬件单元实现对条件接收消息的有条件过滤(主要是指对授权管理信息EMM、授权控制信息ECM和其他智能卡要求的消息的过滤)、利用现有数字电视接收机中已有的通用解扰器硬件单元实现对加扰数字电视节目的解扰以及一些用户与数字电视接收机和智能卡交互的信息显示等功能。私有部分主要是指工作在智能卡上的条件接收消息加密和解密、用户授权信息管理以及各种与条件接收相关联的应用程序。通用部分与任何特定的条件接收***无关，是适用于任何数字电视接收机的公共部分，这样就可以使得数字电视接收机成为通用接收平台，从而达到了仅使用廉价的智能卡就可以实现机卡分离的数字电视条件接收的目的。

所述的智能卡条件接收接口包括：1)机卡认证和协商建立安全通道协议；2)机卡通信协议；3)CA消息滤波协议；4)人机接口协议；5)数字电视应用数据交互协议。

其中，机卡认证协议规定了对数字电视接收机和智能卡的身份合法性的双向鉴别方法和过程，用于防止伪造的未授权数字电视接收机或者智能卡读卡器读取智能卡的数据，也防止伪造的未授权的智能卡用于收看加密数字电视节目。协商建立安全通道协议规定了数字电视接收机和智能卡之间互相协商选择一种对称加密算法和该算法所使用的加密私钥的方法和过程。数字电视接收机和智能卡可以对通过ISO/IEC 7816-3物理接口上的任何数据利用协商出的加密算法和密钥进行加密后传输，从而在数字电视接收机和智能卡之间建立了一条安全的数据通道。CA消息滤波协议规定了数字电视接收机根据智能卡给出的过滤条件从当前MPEG传送流中过滤出所需的CA消息的方法和过程。数字电视接收机将这些过滤出的CA消息发送给智能卡，由智能卡做相应的处理后给出各种处理结果，如，奇偶解扰控制字(CW)、增加授权、移出授权等。数字电视接收机根据这些结果完成对当前数字电视节目的解扰和管理。人机接口协议规定了智能卡通过数字电视接收机与数字电视用户交互的方法与过程，这种交互主要通过在数字电视接收机上显示对话框菜单的形式实现。通过这种交互，智能卡可以容易地实现与CA有关的各种增值服务应用，如PPV、IPPV、电视频道的购买、短消息等。数字电视应用数据交互协议规定了获得智能卡属性和如何设置智能卡的方法和过程。

本发明通过定义一个标准的智能卡条件接收接口将上述协议标准化，从而可以使得现有的数字电视接收机在没有任何硬件配置改变的情况下利用软件或硬件实现该接口，配合采用该智能卡条件接收接口的智能卡一起工作来实现各种数字电视条件接收功能。采用本发明方法的数字电视接收机必须具有标准的解复用器和通用解扰器硬件单元，并要求数字电视接收机和智能卡获得由可信第三方发行的数字证书。

附图说明

图1本发明原理图

图2本发明中数字电视接收机的软件***结构示意图

图3本发明中智能卡的软件***结构示意图

图4本发明的流程示意图

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步的描述。

如图1所示，在本发明中，当智能卡***数字电视接收机以后，数字电视接收机和智能卡按照本发明所述的智能卡条件接收接口的认证和协商建立安全通道协议通过机卡认证模块和安全通道模块进行双向身份合法性认证和加密算法和密钥协商。如果数字电视接收机和智能卡通过该双向认证之后，数字电视接收机开始正常工作。通过数字电视接收机天线接收的射频电视信号经过调谐器和信道解码器之后，数字电视接收机获得数字电视运营商通过广播发送的MPEG传送流TSin。送入的传送流经过解复用器之后，其中用户选择的数字电视节目码流PESin被送入解扰器，与条件接收有关的数据被送入CA消息滤波器。数字电视接收机按照CA消息滤波协议所规定的方法和过程将智能卡需要的数据发送给智能卡之后，等待智能卡给出CA消息滤波条件。CA消息滤波器根据这些CA消息滤波条件设置解复用器单元过滤出所要求的CA消息。这些CA消息被送入智能卡加以处理，如果用户具有当前所播放节目的授权，ECM消息处理后得到的控制字CW被送入解扰器，对节目码流PESin进行解扰。解扰后的节目码流被送入MPEG-2解码器进行解码和播放。数字电视接收机接收到用户遥控输入的信息之后，经过CPU处理后通过人机接口模块按照人机接口协议将这些输入信息发送给智能卡，智能卡将会给出这些输入信息的处理结果，并可能会使用数字电视接收机提供的屏幕显示功能(OSD)显示这些信息。数字电视接收机也为智能卡需要存储在数字电视接收机的数据提供非易失性存储空间(NVRAM)。

如图2所示，在本发明中，在数字电视接收机中所有智能卡条件接收接口所规定的协议可以用一个机卡分离CA插件实现。该CA插件按照智能卡条件接收接口的不同组成协议可以分为机卡通信模块、机卡认证和协商建立安全通道模块、CA消息滤波模块、人机接口模块和机卡控制模块。其中，机卡通信模块实现了数字电视接收机和智能卡之间通过ISO/IEC 7816-3物理接口互相传输数据的功能。该模块实现了利用智能卡条件接收接口定义的应用协议数据单元(APDU)命令来传输应用层数据对象的功能，同时，该模块还实现了通过传输协议数据单元(TPDU)利用不同的传输协议类型，如ISO/IEC 7816-3所规定的T＝0和T＝1协议，来映射和传输APDU的功能。机卡认证和协商建立安全通道模块实现了数字电视接收机和智能卡之间的身份合法性的双向认证，以保证数字电视接收机和智能卡之间能建立一条安全的通道来加密传输各种安全敏感的数据。机卡通信模块利用这条安全通道来对应用层的数据对象进行加密和解密。CA消息滤波模块实现了数字电视接收机根据智能卡给出的过滤条件对ECM、EMM和其他类型CA消息的过滤，以及相应的智能卡的响应的处理，如，根据智能卡给出的控制字对当前播放的加扰节目的正确解扰、根据智能卡给出的授权信息决定是否对当前加扰节目进行解扰等。人机接口模块实现了智能卡通过数字电视接收机与用户的交互。机卡控制模块负责整个CA插件的运行和状态控制，它负责接收来自数字电视接收机的应用程序的命令和数据，并向这些应用程序提供相关的条件接收功能。该CA插件可以通过标准化的上层应用程序接口和下层移植程序接口来集成到数字电视接收机的整个软件***中。

如图3所示，在本发明中，在智能卡硬件和智能卡操作***(COS)的支持下，属于条件接收***供应商私有的CA专有程序利用智能卡条件接收接口与数字电视接收机中的CA插件相连接，一起实现数字电视条件接收功能。智能卡的加密协处理器应该具有随机数的发生、模幂运算等功能。

如图4所示，是本发明的方法流程图。所述的基于智能卡的机卡分离数字电视条件接收方法包括以下实现步骤：

1)符合本发明所描述的智能卡条件接收接口的智能卡和数字电视接收机应该首先从一个可信第三方获得各自的数字证书。

2)在一个符合本发明所描述的智能卡条件接收接口的已获可信第三方发行的数字证书的条件接收智能卡***一个符合本发明所描述的智能卡条件接收接口的已获可信第三方发行的数字证书的数字电视接收机的智能卡插槽以后，二者应该按照智能卡条件接收接口所规定的机卡认证协议进行双向身份认证。

3)通过机卡认证之后的智能卡和数字电视接收机之间按照智能卡条件接收接口所规定的协商建立安全通道协议互相协商选择一个对称加密算法和用于该算法的密钥，用于对通过ISO/IEC 7816-3物理接口的数据进行有选择行的加密，从而在智能卡和数字电视接收机之间建立一条安全的数据通道。如果智能卡和数字电视接收机中之一没有通过上述的双向身份认证，智能卡和数字电视接收机将停止与对方的数据交互。

4)如果当前播放的节目是透明节目(非加扰节目)，数字电视接收机将按照智能卡条件接收接口所规定的CA滤波协议从智能卡中获得EMM和除ECM之外的其他类型的CA消息的过滤条件，并将按过滤条件过滤出的CA消息发送给智能卡进行相应的处理。

5)如果当前播放的节目是加扰节目，数字电视接收机将按照智能卡条件接收接口所规定的CA消息滤波协议从智能卡获得ECM、EMM和其他类型的CA消息的过滤条件，并将过滤出的CA消息发送给智能卡进行相应的处理。智能卡处理ECM消息之后得到的控制字必须经过所述的安全通道返回给数字电视接收机用于正确设置解扰器，从而完成对加扰节目的成功解扰。如果由于各种因素造成智能卡不能成功返回控制字，则智能卡必须将原因告知数字电视接收机，以便数字电视接收机显示恰当的提示以通知用户。

6)如果过滤出的CA消息是一些与条件接收相关的增值应用服务，智能卡将按照智能卡条件接收接口所规定的人机接口协议与数字电视接收机进行交互，数字电视接收机显示交互的内容以与用户进行交互。

7)当智能卡被拔出数字电视接收机之后，数字电视接收机当前播放的透明节目将不会受到任何影响。如果当前播放的是加扰节目，数字电视接收机将停止播放该节目，并显示适当的提示以提醒用户***智能卡以便继续观看节目。

8)智能卡被***数字电视接收机之后，整个方法的工作流程将从1)步重新开始。

Claims (10)

1、一种基于智能卡的机卡分离数字电视条件接收方法，其特征在于，将现有的机卡合一的数字电视接收机使用的条件接收子***分割为通用部分和私有部分，其中通用部分位于数字电视接收机中，私有部分位于智能卡中，通用部分主要是指利用现有数字电视接收机中已有的硬件单元实现对条件接收消息的过滤、对加扰数字电视节目的解扰以及用户与数字电视接收机和智能卡交互的信息显示，私有部分主要是指工作在智能卡上的条件接收消息加密和解密、用户授权信息管理以及各种与条件接收相关联的应用程序，通用部分与私有部分通过标准化的智能卡条件接收接口互相连接和交互，使得数字电视接收机成为通用接收平台，从而使用廉价的智能卡实现机卡分离的数字电视条件接收。

2、如权利要求1所述的基于智能卡的机卡分离数字电视条件接收方法，其特征是，所述的智能卡条件接收接口，包含了以下部分：1)机卡认证和协商建立安全通道协议；2)机卡通信协议；3)CA消息滤波协议；4)人机接口协议；5)数字电视应用数据交互协议。

3、如权利要求2所述的基于智能卡的机卡分离数字电视条件接收方法，其特征是，所述的智能卡条件接收接口，采用公共的机卡通信协议并使用ISO/IEC7816-3物理接口连接智能卡和数字电视接收机。

4、如权利要求1或者2或者3所述的基于智能卡的机卡分离数字电视条件接收方法，其特征是，包括以下实现步骤：

1)符合智能卡条件接收接口的智能卡和数字电视接收机，首先从一个可信第三方获得各自的数字证书；

2)在一个已获可信第三方发行的数字证书的条件接收智能卡***一个已获可信第三方发行的数字证书的数字电视接收机的智能卡插槽以后，二者按照智能卡条件接收接口所规定的机卡认证协议进行双向身份认证；

3)通过机卡认证之后的智能卡和数字电视接收机之间按照智能卡条件接收接口所规定的协商建立安全通道协议互相协商选择一个对称加密算法和用于该算法的密钥，用于对通过ISO/IEC 7816-3物理接口的数据进行有选择行的加密，从而在智能卡和数字电视接收机之间建立一条安全的数据通道，如果智能卡和数字电视接收机中之一没有通过上述的双向身份认证，智能卡和数字电视接收机将停止与对方的数据交互；

4)如果当前播放的节目是透明节目，数字电视接收机将按照智能卡条件接收接口所规定的CA滤波协议从智能卡中获得EMM和除ECM之外的CA消息的过滤条件，并将按过滤条件过滤出的CA消息发送给智能卡进行相应的处理。

5)如果当前播放的节目是加扰节目，数字电视接收机将按照智能卡条件接收接口所规定的CA消息滤波协议从智能卡获得CA消息的过滤条件，并将过滤出的CA消息发送给智能卡进行相应的处理，智能卡处理ECM消息之后得到的控制字经过所述的安全通道返回给数字电视接收机用于正确设置解扰器，从而完成对加扰节目的成功解扰，如果智能卡不能成功返回控制字，则智能卡必须将原因告知数字电视接收机，以便数字电视接收机显示恰当的提示以通知用户；

6)如果过滤出的CA消息是一些与条件接收相关的增值应用服务，智能卡将按照智能卡条件接收接口所规定的人机接口协议与数字电视接收机进行交互，数字电视接收机显示交互的内容以与用户进行交互；

7)当智能卡被拔出数字电视接收机之后，数字电视接收机当前播放的透明节目将不会受到任何影响；如果当前播放的是加扰节目，数字电视接收机将停止播放该节目，并显示提示以提醒用户***智能卡以便继续观看节目；

8)智能卡被***数字电视接收机之后，整个流程从1)步骤重新开始。

5、如权利要求1所述的基于智能卡的机卡分离数字电视条件接收方法，其特征是，所述的机卡认证协议，是一种基于数字证书的数字电视接收机和智能卡之间进行双向身份合法性的认证方法。

6、如权利要求1所述的基于智能卡的机卡分离数字电视条件接收方法，其特征是，所述的协商建立安全通道协议，数字电视接收机与智能卡互相协商选择一种对称加密算法和该算法所使用的密钥，对经过ISO/IEC 7816-3物理接口的数据进行有选择性的加密的方法。

7、如权利要求1所述的基于智能卡的机卡分离数字电视条件接收方法，其特征是，所述的CA消息滤波协议，是一种在数字电视接收机和智能卡之间互相交换数据，即智能卡给出需要过滤的CA消息的过滤参数，由数字电视接收机按照这些过滤条件过滤出要求的CA消息并发送给智能卡进行处理，智能卡把处理结果返回数字电视接收机的方法。

8、如权利要求1所述的基于智能卡的机卡分离数字电视条件接收方法，其特征是，所述的人机接口协议，规定了智能卡通过数字电视接收机与数字电视用户交互的方法与过程，这种交互主要通过在数字电视接收机上显示对话框菜单的形式实现，通过这种交互，智能卡可以容易地实现与CA有关的各种增值服务应用。

9、如权利要求1所述的基于智能卡的机卡分离数字电视条件接收方法，其特征是，所述的数字电视应用数据交互协议，规定了获得智能卡属性和如何设置智能卡的方法和过程。

10、如权利要求1或者2或者3所述的基于智能卡的机卡分离数字电视条件接收方法，其特征是，所述的智能卡条件接收接口，其位于数字电视接收机中的部分由一个CA插件实现，该插件根据智能卡条件接收接口所涉及的功能分为机卡通信模块、机卡认证和协商建立安全通道模块、CA消息滤波模块、人机接口模块和机卡控制模块。

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