卫星电视节目加密解密实现原理详解

1.卫星节目上行传输加密方法

卫星地面上行站把电视节目商制作的节目传送给通信卫星，按照某种卫星电视系统标准（如欧洲的DVB-S、DVB-S2标准或中国的ABS-S标准），对多个电视节目的视频和音频以及交互式多媒体业务数据分别进行数字化（采样、量化）、压缩编码（按MPEG-2、MPEG-4或中国AVS信源压缩标准），输出压缩后的数字信号，分别被打成一定格式的数据包即打包处理，然后送往复用器进行复用，通过复用器将多路节目和交互式多媒体业务数据复用到一个信道上进行传输，按一定规律组合在一起形成单一的传输流（Transport Stream，TS），TS是一种由多路节目数据报（包含视频、音频和数据信息）按MPEG或中国AVS压缩编码协议复接而成的数据流。由于数字电视信号的一个频道（一路码流）对应多路节目，所以采用了复用技术，即把多路节目和数据链接成一路传输流，不同的节目包通过加入不同的节目管理信息来识别，节目管理信息包括节目专用信息（Program Specific Information，PSI），用于区别不同的流和不同的节目的特定信息，它包含包识别码PID；服务信息（Service In-formation，SI），标示节目的类型、服务商和节目的相互关系。对于加密节目还需要对TS进行加扰（加密）处理（卫星节目的条件接收系统采用一层加扰和两层加密的三级CA加密机制），然后把多路复用过的信号进行抗干扰的信道编码后，进行中频（QPSK或8PSK等）调制，并上变频为上行微波频率（C波段的6GHz或Ku波段的14GHz），最后经微波高功率放大器放大后，输出稳定的大功率高频信号，由上行发射天线发送给卫星。

图3-1所示为卫星电视节目上行传输加密的详细流程。

特别提示：

授权管理信息（Entitled Manage Message，EMM）：用来解出每个频道的授权控制信息（Entitled Control Message，ECM），它一般定期或不定期地发给机顶盒的IC智能卡，它内含授权信息、付费情况和个人管理信息等。

图3-1 卫星电视节目上行传输加密流程

个人分配密钥（Personal Distribute Key，PDK）：个人分配密钥（PDK）用每个解扰器或智能卡的地址码作为密钥，实现对业务密钥（SK）进行加密。PDK和智能卡的编号不是同一概念，但存在映射关系。

2.卫星节目用户接收端解密方法

卫星节目用户接收端——数字卫星接收机来完成卫星节目解扰，典型的数字卫星接收机功能模块包括调谐器、第二中频信号变频、QPSK解调、信道解码、MPEG-2传输流解复用、MPEG-2音／视频解码和模拟音／视频信号处理模块（见图3-2）。(www.xing528.com)

C波段或Ku波段的卫星下行信号由天线接收，经过LNB放大和下变频，形成950～2050MHz第一中频信号，经电缆送到数字卫星接收机的调谐器，高频调谐器根据所需接收的频率，通过PLL（锁相环）环路控制本机振荡频率，把输入信号变频成第二中频（479.5MHz）信号，送到正交鉴相器分解出两个相位相差90°的I、Q两路模拟信号——基带信号，经过A-D转换器再把这两路模拟信号分别转换成并行数字信号，进入QPSK解调电路和信道纠错电路。QPSK解调器的核心部分起到载波恢复、寻址、位同步、反混叠、匹配滤波和自动增益控制（AGC）作用。信道纠错即信道纠错解码部分包括Viterbi卷积和RS解码。对传输中引入的误码进行纠错，最后输出符合MPEG-2标准的传输流（TS），因此，在解码前，要先对TS进行解复用（如果是加密的TS即加密节目，还需要通过授权的智能卡进行解密），要观看其中的某一路节目，还必须从该传输流中提取出该路节目的压缩包，然后再进行解码。在MPEG-2的传输流中，用户对节目进行选择——提取节目包的依据就是根据不同节目的节目专用信息（PSI）和服务信息（SI），在提取出要收视节目相应的视频、音频和数据报后，再恢复出符合MPEG-2标准的打包的节目基本流（PES）。PES数据报送到MPEG-2解码芯片解压缩，生成符合CCIR601格式的视频数据流和PCM音频数据流（ES），分别送到视频编码器和音频D-A（数-模）转换器按一定电视制式（PAL或NTSC）生成模拟电视信号，供电视机接收。

图3-2所示为CA数字卫星电视接收机卫星节目解密接收工作流程。

图3-2 CA数字卫星电视接收机解密接收工作流程

条件接收系统（CAS）的同密技术要求每个CA系统可以使用不同的加密系统加密各自的相关信息，但对节目内容的加扰必须采用同一个加扰算法和加扰控制字，这样可以方便多级运营商的管理，为多级运营商选择CA系统提供了灵活性。但同时却为黑客攻破智能卡创造了条件。Viaccess、Nagra、Irdeto、Conax等系统（见表3-1）是被攻击最多的CA系统。

表3-1 世界主要条件接收系统（CAS）特点与使用现状

（续）