DVB通用加扰算法的分析与实现

摘要

随着信息和数字科技技术的飞跃发展，电视技术也正在进行着从模拟电视到数字电视的技术变革。条件接收系统（Conditional AccessSystem）作为保障节目内容版权和开展收费服务业务而使用的关键技术，由于它直接关系到整个数字电视产业链的正常运营，所以一直以来，它的安全性倍受人们的关注。在条件接收系统中，负责对音视频节目和服务信息数据进行加密保护的加扰算法是保障整个系统安全性的基础，而通用加扰算法（Common Scrambling Algorithm）正是目前在世界范围内的数字电视系统中使用最为广泛的加扰算法之一。
　　 DVB（Digital Video Broadcast）通用加扰算法是欧洲电信标准协会指定的为 MPEG-2传输流所使用的数据加密算法。在我国已经开展的数字电视平移改造中，也全部采用了 DVB通用加扰算法对付费的服务节目进行加密。由于 DVB通用加扰算法的保密性，一直以来对该算法的细节知之甚少，对算法的安全性也不太了解。因此深入地了解该算法的设计对于理解算法强度以及数字电视付费系统的风险评估有着非常重要的现实意义。
　　 本文主要进行了如下几个方面的工作：
　　 1、收集国内外公开的关于 DVB通用加扰算法的资料，并结合在数字电视行业工作的经验，以及对 DVB标准的理解的基础之上，深入地研究了DVB通用加扰算法相关的规范，掌握了算法的工作流程和设计细节。
　　 2、在掌握算法理论的基础之上，用标准 C语言对 DVB通用加扰算法进行了软件实现。在算法的实现过程中，完全遵循了软件工程要求，对软件进行需求分析、概要设计、详细设计，然后根据详细设计进行编码。并且，利用 DVB标准的测试数据对算法的程序实现进行了模块化和整体的测试。
　　 3、根据对程序性能测试的结果，本文对于算法执行过程中各模块的执行效率，以及软件实时地解扰 MPEG-2标清或者是高清码率的节目需要的计算机硬件配置等方面进行了深入地分析，并给出了结论。
　　 4、文章还通过“错误扩散”，“密钥长度”以及“序列密码滚动密钥的随机性和周期性”这三个方面，对 DVB通用加扰算法从实用性和安全性角度进行了分析，并给出了分析结果。
　　 最后，本文还对可以继续开展的课题进行了展望。

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

1.1 课题背景

1.2 课题任务

1.3 论文结构

第二章 DVB标准与条件接收系统介绍

2.1 DVB标准

2.1.1 DVB标准简介

2.1.2 DVB标准组成

2.2 MPEG—2传输流的帧结构

2.2.1 MPEG—2传输流形成过程

2.2.2 PES和TS的帧结构

2.3 条件接收系统

2.3.1 条件接收系统概述

2.3.2 DVB条件接收系统基本原理

2.3.3 DVB条件接收系统的典型应用

2.3.4 DVB通用加扰算法

2.4 小结

第三章 DVB通用加扰算法研究

3.1 DVB通用加扰算法流程

3.1.1 对称密码体制概述

3.1.2 DVB通用加扰算法加扰流程

3.1.3 DVB通用加扰算法解扰流程

3.2 DVB分组密码算法

3.2.1 分组密码算法概述

3.2.2 DVB分组密码算法流程

3.2.3 密钥扩展

3.2.4 置换操作

3.3 DVB序列密码算法

3.3.1 序列密码算法概述

3.3.2 DVB序列密码算法流程

3.3.3 滚动密钥生成器工作流程

3.3.4 状态转换函数初始化

3.3.5 状态转换函数运行

3.3.6 密钥输出函数

3.4 小结

第四章 程序设计与实现

4.1 算法程序设计

4.1.1 算法程序分析

4.1.2 程序概要设计

4.1.3 程序详细设计

4.2 算法程序实现

4.3 程序测试及性能分析

4.4 算法安全性分析

4.5 小结

第五章 结束语

5.1 论文工作总结

5.2 问题和展望

附录1：DVB通用加扰算法参数

参考文献

致谢