数字电视CA系统解密技术的FPGA实现

摘要

随着信息技术的飞速发展,数字电视以其高质量的视听效果、节约频率资源、服务内容和形式丰富多彩等特点正日益成为现代电视系统的主流。在模拟电视时代,电视台主要依靠广告费盈利,而在数字电视时代,电视台有了更加灵活的盈利方式,比如点播电视、电子商务、连接 Internet等。付费电视维护了授权用户、节目提供商和电视网络运营商的权益。而条件接收正是实现付费电视的关键。
　　数字电视条件接收系统的关键性技术是要有加密技术的支持,它牵涉到整个电视网络的安全性,因此该技术已成为当今广播电视领域研究和开发的热点。在此背景下,本文详细分析了条件接收系统接收端的相关技术,并对系统的核心技术-解密技术进行了深入研究。
　　本文首先介绍了条件接收系统的发展现状,阐述了条件接收系统对数字电视系统的重要性。围绕现行数字电视的相关标准 MPEG-2、DVB以及标准中关于条件接收系统的规定进行介绍,并详细分析了条件接收系统的组成及其工作原理。在研究系统接收端解密解扰和解复用技术的基础上,重点设计和实现了对系统接收端控制字解密的DES、AES算法以及电视信号的解扰。本文分别采用循环法和圈内外流水线方式对DES和AES算法进行实现。在深入研究这两种算法的子密钥生成、S盒等模块之后,采用VerilogHDL硬件描述语言,在QuartusII6.0环境下,对解密系统进行仿真,并将AlteraDE2开发板作为硬件开发平台通过串口调试工具进一步验证了算法实现方案的正确性。通过与其他方案对比,采用本文的圈内外流水线方式实现的 AES算法在解密速度上有较大的优势。最后通过AES与DES算法在安全性方面的对比,得出AES要优于DES算法。本课题采用FPGA实现条件接收系统的解扰解密,经过实例测试,系统运行可靠,验证了实现方案的可行性。
　　文章最后对条件接收系统的发展作了展望,并总结分析全文。

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第一章 绪论

§1.1 本课题研究的意义

§1.2 条件接收系统国内外发展现状

§1.3 所作的主要工作和文章的结构安排

第二章 数字电视的相关标准及规范

§2.1 DVB标准

§2.2 MPEG-2标准

§2.3 MPEG-2和 DVB标准中关于条件接收系统的规定

§2.4 本章小结

第三章 条件接收系统的组成及原理

§3.1 条件接收系统的组成

§3.2 条件接收系统的总体要求

§3.3 条件接收系统的工作原理

§3.4 条件接收系统的同密与多密工作模式

第四章 CA 系统接收端相关技术的研究

§4.1 CA系统加解密技术

§4.2 数字电视信号解复用技术

§4.3 本章小结

第五章 CA 系统解扰和解密算法的实现

§5.1 系统开发环境

§5.2 解扰系统的实现

§5.3 DES解密算法的设计与实现

§5.4 AES解密算法的设计与实现

§5.5 通信接口模块的实现

§5.6 解密算法的性能分析及硬件验证

§5.7 解密算法的安全性分析

§5.8 本章小结

第六章 CA 系统安全性及发展前景

§6.1 CA系统安全性分析及防范措施

§6.2 条件接收系统的发展趋势

§6.3 本章小结

第七章 总结与展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果