便攜設(shè)備中的CA及高級安全實現(xiàn)探討

摘要： CA及高級安全特性是數(shù)字電視在便攜領(lǐng)域中開展的難題，本文針對此問題提出了一種解決方案及其實現(xiàn)方式。并介紹了基于此方案的各種產(chǎn)品應(yīng)用，及其對整個產(chǎn)業(yè)的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵字： CA, 高級安全特性，CMMB，安全廣播，安全芯片

數(shù)字電視全面進(jìn)軍便攜設(shè)備市場

近年來數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)一直高速發(fā)展，除了在傳統(tǒng)的機(jī)頂盒和一體機(jī)領(lǐng)域繼續(xù)高歌猛進(jìn)外，現(xiàn)在已經(jīng)很明顯的看出數(shù)字電視正全面進(jìn)軍便攜設(shè)備市場。電視無處不在的概念，似乎已成廠家與消費(fèi)者的共識。電腦，手機(jī)，PMP，GPS……只要有屏幕的地方就可以開展數(shù)字電視業(yè)務(wù)，隨著中國移動多媒體廣播（CMMB）和地面國標(biāo)數(shù)字電視（DTMB）的全面鋪開，這個市場變的更加火熱和迫切。

CA及高級安全帶來新難題

便攜市場是個很大的蛋糕，同時也是一個全新的陣地。雖然以公益為目的，部分節(jié)目會以清流的形式傳送，但是如何在便攜市場進(jìn)行CA移植與商業(yè)化開發(fā)仍是整個產(chǎn)業(yè)共同關(guān)心的話題。便攜設(shè)備中的軟硬件環(huán)境與機(jī)頂盒里的完全不一樣，在技術(shù)層面上，我們可以分為兩種典型情況：其一，以USB為接口，PC作為解碼和播放主體的電視棒形式；其二，以設(shè)備中多媒體芯片或應(yīng)用處理器（AP）作為解碼和播放主體的形式，手機(jī)，PMP，GPS等都屬于這一類。如果把CA集成在PC上，顯然是不可行的，因為PC過于靈活的環(huán)境無法保證其安全性。而通常的USB接口芯片也沒有能力很好的完成CA工作的。同樣在手機(jī)和PMP中，主芯片在設(shè)計之初沒有充分考慮將來要進(jìn)行CA集成，有的不支持，有的支持的不好，特別是不能滿足CA廠家的一些高級安全特性。

此外，如何支持無線廣播的安全接收（例如CMMB安全廣播），以及業(yè)務(wù)開展中的通信安全、內(nèi)容版權(quán)保護(hù)等都是今后會面臨的新課題。

高級安全芯片呼之欲出

面對這樣的現(xiàn)狀，我們需要一座能連接原有的CA及安全系統(tǒng)與便攜設(shè)備的橋梁，這個橋梁就是一顆高級安全芯片。如圖1所示，它是一個小型的SoC芯片，具備CPU，安全模塊，各種接口等功能，以此實現(xiàn)以下特性：

可支持各種CA集成

芯片可運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)，以支持各種CA庫的集成。 配備ISO7816接口，可與smart card進(jìn)行通信和密鑰傳輸。再加上一個靈活的解復(fù)用和解擾模塊，完成信息提取和節(jié)目解擾，即可實現(xiàn)普通的CA系統(tǒng)。

具有高級安全特性

在普通的CA系統(tǒng)基礎(chǔ)上，為了防止CA破解、共享等問題，CA廠家通常提出了很多高級安全特性。為此芯片設(shè)計中包含了多標(biāo)準(zhǔn)的硬件加解密引擎，支持AES/DES/3DES/MULT2/SMS4等各種加解密標(biāo)準(zhǔn)及衍生算法。同時進(jìn)行全面的安全接口和通路設(shè)計，包括安全JTAG,安全啟動，關(guān)鍵數(shù)據(jù)防捕獲等各種手段，確保CA系統(tǒng)牢不可破。

接口靈活多樣

針對便攜市場上各種各樣的產(chǎn)品和應(yīng)用，多樣化的接口必不可少。一方面支持各種信道解調(diào)器的接入，另一方面將解擾后的內(nèi)容輸出到各種終端，包括電腦、手機(jī)、MP4、GPS等。

低功耗、低成本

在原有的便攜設(shè)備中增加數(shù)字電視模塊后，如何降低整機(jī)功耗和成本是大家都迫切想解決的問題。在這顆安全芯片中，采用了先進(jìn)的多級時鐘門控，頻率動態(tài)調(diào)整，超級休眠等技術(shù)，將動態(tài)功耗和待機(jī)功耗都降到了較低的水平；同時竭力控制面積和封裝尺寸，使整機(jī)成本增加有限。

圖1：高級安全芯片的整體結(jié)構(gòu)圖。

全面助力產(chǎn)業(yè)發(fā)展

　　憑借著這樣一顆芯片，我們在便攜市場遇到的很多問題便可以迎刃而解，同時各種差異化的應(yīng)用也都清晰可見。下面將對各種可能的應(yīng)用方式進(jìn)行闡述：

多制式的USB PC電視

筆記本電腦或普通臺式PC，擁有強(qiáng)大的解碼能力及較大的屏幕，可實現(xiàn)高清播放、視頻錄制等各種高端應(yīng)用，是收看電視的優(yōu)秀平臺。CMMB或DTMB無線接收，更是筆記本電腦的絕配。針對目前CMMB的CA系統(tǒng)，不論是Nagravision還是永新視博，這樣一顆安全芯片都能輕松集成和完美支持，而且是采用成本更低的SMD或多芯片封裝方式。借助芯片的多標(biāo)準(zhǔn)接口，甚至可以組成一個CMMB和DTMB雙模電視棒，兩個制式的信號和節(jié)目互補(bǔ)，解決目前節(jié)目源少和信號覆蓋的問題。

一旦高級安全芯片解決了CA問題，其他各種制式的數(shù)字電視也可以進(jìn)入PCTV領(lǐng)域。特別是擁有豐富節(jié)目源的有線電視和衛(wèi)星電視，雖然不能移動，但作為家庭電視的一種補(bǔ)充，可以吸引更多的消費(fèi)群體購買。

圖 2 多種制式的USB PCTV應(yīng)用示意