数字内容保护HDCP兼容测试大揭秘

HDCP(High-Bandwidth Digital Content Protection；高频宽数字内容保护)是由Intel子公司Digital Content Protection LLC(DCP)开发的一项保护数字娱乐内容的技术，用以确保数字化的影像与声音数据在通过传输接口传送时不会遭到非法拷贝。HDCP的规格受到多项专利权保护，此项针对高解析产品所订定的标准，虽然无法完全消祢数字时代所面临的内容拷贝难题，但产品已设计到增高仿冒商的门坎与成本以打消大多数破解者的念头。而随着HDCP产品的越趋普及，我们似乎可嗅出高分辨率的时代已正式到来。

　　严谨的加密机制

　　HDCP的保护机制包括了三个元素：(1)HDCP发送器(Transmitter/Source)，能立即认证下游对接收器的连结，认证协议会确保HDCP发送器发出的讯号是HDCP接收器所授权接受的。(2)DCP LLC会撤销授权无效之HDCP接收器的授权。(3)在有HDCP保护的讯号下发送与接收的同时，不断的对视讯内容进行额外的验证。

　　此外，欲应用HDCP技术于产品上的厂商，皆须先成为DCP的会员(会费美金15,000)并取得授权，授权等级依产品的开发程度有不同分类。仅有取得全部授权的厂商能取得唯一的密钥集(称作KSV)以开发或贩卖产品，此授权密码并会记录于DCP，一旦授权厂商会员过期，则其KSV会在DCP的数据库标示为撤销密钥。

　　在计算机平台上受到HDCP技术保护的数据内容在输出时会由操作系统中的COPP (Certified Output Protection Protocol；认证输出保护协议)装置首先验证显卡，只有合法的显卡才能显示内容。随后要认证显示设备的KSV，只有符合HDCP要求的设备才能显示显示卡所传送的内容。在发送器与接收器连接时，会产生一组仅有双方知道的Secret Value值，以确保连接是合法且无法被拷贝的。HDCP不论在加密或解密过程都会依据此Secret Value，只有确认同步后的发送器和接受器才可能进行逆向处理，完成资料的还原。HDCP系统并且会在收到KSV值后在撤销列表中进行比较和查找，出现在列表中的KSV将被认做非法，导致认证过程的失败。

　　HDCP的数据验证又分为三个层级: First Part, Second Part 以及Third Part(在DisplayPort则称作Link Integrity Check; 针对此点将在讨论HDMI HDCP与DisplayPort HDCP差异时再谈)。前述之Secret Value会在First Part时验证，发送器与接收器会彼此交换其KSV并产生Secret Value。而Second Part则是针对Repeater Device，验证下游的所有接收器，产生各自对应的Secret Value并回报上游。倘若发送端或接收端变更，则Repeater的HDCP机制会再产生新的Secret Value并重新验证，以预防拷贝机从中插入以撷取数据。在Third-Part时HDCP系统便会确认两台HDCP 装置的数据加密或解密之频率、顺序是否一致与同步，并且在数据传送的同时产生额外的验证码验证。

　　有此层层保护措施，消费者欲播放有HDCP保护的影音内容如Blu-ray Disc、PlayStation 3游戏时，讯号来源（播放机或计算机的显示卡）和显示器双方都必须内建HDCP的KSV才能正常播放。若系统任一未内建KSV，则无法使用高分辨率播放，甚至不能播放影像。

　　兼容测试的制定

　　由DCP LLC 所订定的HDCP兼容性测试(HDCP Compliance Test)为采用HDCP规格的业者提供了一个有效的管道，以确保他们所开发的产品能符合HDCP的技术规范。除了原有在HDMI规格下制定的兼容规范，随着VESA DisplayPort 兼容认证测试的推出在今年也增加了DisplayPort的HDCP测试。目前授权的测试中心(Authorized Testing Center; ATC)包括了DCP, LLC HDCP Lab、Allion Test Labs(百佳泰), Matsushita Electric Industrial Co., Ltd, NXP Semiconductors, Silicon Image和Sony，而其中仅有百佳泰同时可执行HDMI HDCP 与DisplayPort HDCP的兼容认证测试。此测试目前虽尚未有Logo认证，但HDMI与VESA协会皆强烈建议厂商执行HDCP的兼容性测试，让受测过的产品能列于DCP的网站上，以响应市场对高解析产品的保护机制一致性的需求。

　　HDCP依不同的装置类别而订定不同的测试程序。装置上所有HDCP输入端与输出端都必须进行兼容性的测试。而在每项装置类别中，针对各种待测物(DUT)必须执行不同的层级测试。针对发送器(Transmitter/Source)与接收装器(Receiver/Sink)需测试其对KSV值交换验证与建立沟通桥梁的同步性。复送器(Repeater)测试则包括发送装置与接收装置中的所有测试，并需检核其统整下游复数之接收装置(Repeater或Receiver)之认证协议能力。

　　HDCP发送器(Transmitter/Source)测试

　　使用测试仪器仿真Source之下游Sink或Repeater，以验证Source的HDCP行为。如在热插拔(HPD)后是否有重新验证。


　　HDCP接收器(Receiver/Sink)测试

　　使用测试仪器仿真Sink之上游连接Source，以验证接收器之HDCP行为。如其是否可正确的产生Secret Value。




　　HDCP 复送器(Repeater)测试

　　复送器的测试则最为复杂，需验证其作为Source或Sink的HDCP功能，以及其本身的复送器HDCP功能。

　　(1)验证其发送器的功能

　　使用已通过测试的HDCP Source装置作为Repeater的讯号源，并使用测试仪器仿真Sink装置与另一Repeater装置以验证Repeater在发送讯号之HDCP行为。



　　(2)验证其接收器的功能

　　使用测试仪器仿真Source装置对Repeater发送讯号，再验证由Repeater发送至通过测试的单组或多组Sink装置功能是否正常，或在运作中替换Sink装置，Repeater是否能重新执行HDCP的验证。



　　(3)验证其复送器的功能

　　在HDCP测试中，Repeater扮演了总司令的控管功能，其必须控制其下游所连接的装置数目，并确认其符合所规定的限制。上游到下游(Source到Sink)的连接层数最高为八层，含Source之总连结之装置数目最多为128台。除了深度广度的测量外，还需验证其本身的功能参数。



　　HDMI HDCP与DisplayPort HDCP测试的差异

　　HDMI HDCP与DisplayPort HDCP在测试规范有些许差异，除了协会认可的测试仪器不同外，在测试定义与限制上也不尽相同。目前唯一通过DCP LLC授权使用的HDMI HDCP测试仪器为Panasonic Ulta2000；DisplayPort HDCP测试仪器为QuantumData882E-DP。HDMI的待测物需支持在RGB模式下VGA, 480p, 576p中的任一显示格式，而DisplayPort则可接受任何形式的格式。至于前述所提到之Third Part认证层级，在DisplayPort HDCP则称为Integrity Check，为HDMI与DisplayPort两者差异最大处。DisplayPort 的Link Layer负责确认两台设备之间的连结效能与正确的沟通，以其参数值(0=完整、1=不完整)作为沟通的语言，与HDMI的Third Part的差异处在于不同的加密解密验证方式。



　　HDCP面临的挑战

　　目前通过HDCP认证的HDMI产品种类不少，占最多数的为TV、Monitor及蓝光光驱等CE产品，目前尚未有PC产品通过测试。此原因在于数据的传输在CE产品较为单纯，但一遇到PC的复杂接口，其众多因素(OS、软件、显示卡、蓝光光驱)之间的交互作用便会影响测试的结果和判断，任一因素(例如OS)在加密解密上的漏洞皆会增加整体运作时数据外泄的可能性。HDCP规格未来在PC的普及与数字内容保护效能，还需系统商与制造商双方互相配合，仅靠现有规范的订定，似乎还是存有被破解的漏洞。