便携设备中的CA及高级安全实现技术介绍

摘要： CA及高级安全特性是数字电视在便携领域中开展的难题，本文针对此问题提出了一种解决方案及其实现方式。并介绍了基于此方案的各种产品应用，及其对整个产业的促进作用。

关键字： CA, 高级安全特性，CMMB，安全广播，安全芯片

数字电视全面进军便携设备市场

近年来数字电视产业一直高速发展，除了在传统的机顶盒和一体机领域继续高歌猛进外，现在已经很明显的看出数字电视正全面进军便携设备市场。电视无处不在的概念，似乎已成厂家与消费者的共识。电脑，手机，PMP，GPS……只要有屏幕的地方就可以开展数字电视业务，随着中国移动多媒体广播（CMMB）和地面国标数字电视（DTMB）的全面铺开，这个市场变的更加火热和迫切。

CA及高级安全带来新难题

便携市场是个很大的蛋糕，同时也是一个全新的阵地。虽然以公益为目的，部分节目会以清流的形式传送，但是如何在便携市场进行CA移植与商业化开发仍是整个产业共同关心的话题。便携设备中的软硬件环境与机顶盒里的完全不一样，在技术层面上，我们可以分为两种典型情况：其一，以USB为接口，PC作为解码和播放主体的电视棒形式；其二，以设备中多媒体芯片或应用处理器（AP）作为解码和播放主体的形式，手机，PMP，GPS等都属于这一类。如果把CA集成在PC上，显然是不可行的，因为PC过于灵活的环境无法保证其安全性。而通常的USB接口芯片也没有能力很好的完成CA工作的。同样在手机和PMP中，主芯片在设计之初没有充分考虑将来要进行CA集成，有的不支持，有的支持的不好，特别是不能满足CA厂家的一些高级安全特性。

此外，如何支持无线广播的安全接收（例如CMMB安全广播），以及业务开展中的通信安全、内容版权保护等都是今后会面临的新课题。

高级安全芯片呼之欲出

面对这样的现状，我们需要一座能连接原有的CA及安全系统与便携设备的桥梁，这个桥梁就是一颗高级安全芯片。如图1所示，它是一个小型的SoC芯片，具备CPU，安全模块，各种接口等功能，以此实现以下特性：

可支持各种CA集成

芯片可运行嵌入式操作系统，以支持各种CA库的集成。 配备ISO7816接口，可与smart card进行通信和密钥传输。再加上一个灵活的解复用和解扰模块，完成信息提取和节目解扰，即可实现普通的CA系统。

具有高级安全特性

在普通的CA系统基础上，为了防止CA破解、共享等问题，CA厂家通常提出了很多高级安全特性。为此芯片设计中包含了多标准的硬件加解密引擎，支持AES/DES/3DES/MULT2/SMS4等各种加解密标准及衍生算法。同时进行全面的安全接口和通路设计，包括安全JTAG,安全启动，关键数据防捕获等各种手段，确保CA系统牢不可破。

接口灵活多样

针对便携市场上各种各样的产品和应用，多样化的接口必不可少。一方面支持各种信道解调器的接入，另一方面将解扰后的内容输出到各种终端，包括电脑、手机、MP4、GPS等。

低功耗、低成本

在原有的便携设备中增加数字电视模块后，如何降低整机功耗和成本是大家都迫切想解决的问题。在这颗安全芯片中，采用了先进的多级时钟门控，频率动态调整，超级休眠等技术，将动态功耗和待机功耗都降到了较低的水平；同时竭力控制面积和封装尺寸，使整机成本增加有限。

图1：高级安全芯片的整体结构图。

全面助力产业发展

凭借着这样一颗芯片，我们在便携市场遇到的很多问题便可以迎刃而解，同时各种差异化的应用也都清晰可见。下面将对各种可能的应用方式进行阐述：

多制式的USB PC电视

笔记本电脑或普通台式PC，拥有强大的解码能力及较大的屏幕，可实现高清播放、视频录制等各种高端应用，是收看电视的优秀平台。CMMB或DTMB无线接收，更是笔记本电脑的绝配。针对目前CMMB的CA系统，不论是Nagravision还是永新视博，这样一颗安全芯片都能轻松集成和完美支持，而且是采用成本更低的SMD或多芯片封装方式。借助芯片的多标准接口，甚至可以组成一个CMMB和DTMB双模电视棒，两个制式的信号和节目互补，解决目前节目源少和信号覆盖的问题。

一旦高级安全芯片解决了CA问题，其他各种制式的数字电视也可以进入PCTV领域。特别是拥有丰富节目源的有线电视和卫星电视，虽然不能移动，但作为家庭电视的一种补充，可以吸引更多的消费群体购买。

图 2 多种制式的USB PCTV应用示意
手机电视、车载电视、PMP

PC的观看效果虽然好，但要实现随时随地收看电视，则是手机，PMP，GPS等设备的天下。高级安全芯片可以和信道接收芯片形成独立的模组，也可进行多芯片封装，这样主芯片看到的就是一个简单的数据接口，通常为SPI或SDIO