数字电视条件接收系统的安全性研究

　　现在国内推出的数字电视（DTV）条件接收系统（CAS）在接收端基本上都是采用 “一机一卡，机卡配对”的智能卡进行管理，服务器端不能及时了解用户端的情况，如果用户端的智能卡被破解，整个系统就形同虚设，造成服务商巨大的经济损失。

　　 随着数字电视的普及，这个问题的解决也变得越来越迫切。

1 当前条件接收系统的安全性分析

　　现在的条件接收系统采用3层加密系统。

　　进行扰乱，使非授权用户无法接收信号；而授权用户在接收端通过同样的CW控制解扰器对信号解扰，恢复出可以接收的信号。

　　加密：因为CW必须通过公用网络传输到接收端，必须对其进行加密保护。首先通过服务密钥（SK）对CW加密形成授权控制信息（ECM）；然后，通过个人分配密钥PDK对SK进行加密形成授权管理信息（EMM）。解密时通过智能卡中的本地密钥逐步解出上层密钥，最后得到CW。

　　当前流行的CAS系统看似非常安全，通过3层加密，有的甚至更多层加密，但系统毕竟由多个环节组成，黑客可以根据不同系统的特点，采用不同的攻击方法。

　　（1）对CW进行攻击。CW是整个系统的基础，是条件接收系统的核心，如果CW被破解，其他一切加密措施也就失去了意义。CW一般比较长，且变化频率比较快，破译CW非常困难，即使破译了一个CW，往往已过了有效期。但是，CW的整个周期序列如果全部破解，对整个系统是灾难性的。

　　（2）对ECM，EMM进行攻击。在系统传输过程中截获ECM，EMM密钥及数据破解，同时制造假冒消息和盗版卡，达到破译的目的。

　　（3）对用户智能卡进行攻击。用户智能卡作为加密控制钥匙散发到电视观众中去，黑客同样可以购买到合法用户卡，因此用户智能卡遭受攻击的机会很多。黑客可以通过使用标准的智能卡开发测试工具，试探读取内部密钥数据、授权数据及应用程序，制作盗版卡或仿真卡；黑客利用先进的技术测试卡内硬件的结构和电信号，破译卡的结构和数据，制作盗版卡。

　　2 安全防范措施

　　2.1 针对CW的攻击，采用安全性较高的CW产生器

　　CW产生器是在芯片内部实现：它是以可预置线性反雷数要求互质，每个LFSR的反馈多项式要求是本原的，这样产生的伪随机序列具有最大周期。总线是控制码发生器（一个伪随机序列发生器）产生的选择器控制码，有8个抽头并行输出，每两位对应一个选择器的选择端。每个选择器的输出是选出的4个LFSR反馈之一，作为与之相连的LFSR时钟。这是Gollmann级联的改进型，通过数据选择消除了Gollmann级联易受锁定攻击的缺点。4个LSFR输出的异或（当输入奇数个1时输出为1），除去LFSR的线性影响，通过数字选择器选取这些异或后的输出之一作为CW产生器串行序列的输出，通过串转并输出作为CW。数字选择器滤除了CW 产生器的代数特性避免相关（线性代数）攻击。这样产生的CW周期性长，相关性小，安全性高。

　　选择码生成器是一个伪随机产生序列，通过它产生的序列码去控制选择器的选择输入端。因为用户管理信息需要计算机管理，所以可以在计算机中产生序列码作为选择码生成器的初始值和LFSR的初始值。计算机中的软件容易修改，初始值可以随时改变，如果黑客破解了当时的CW序列，由于初始值的改变，又生成了新的CW序列，避免了整个系统的毁灭性打击。

　　2.2 针对智能卡和ECM，EMM攻击的策略，采用一种“机卡分离”方案

　　无论是对智能卡还是对ECM，EMM攻击，目的都是制造盗版卡，造成服务商的损失。既然机卡配对的管理方式有这么大的安全隐患，为什么现在流行这种方法呢？这是因为截止到现在，国内数字电视还没有普及，数字电视条件接收系统的标准还没有确定，这种方式管理简单，成本低。并且，对于黑客来说，他们花那么大的本钱去破解可能得不偿失，因为现在的数字电视只是起步，用户较少，等他们破解了系统，可能由于标准的制定，服务商又采用了新的系统。所以这种管理系统目前来说还比较安全。