1.什么是DRM?
Digital Rights Management,数字版权管理,可以加强保护一些数字的音视频节目内容,文件,电子书等等的版权。在流媒体的DRM应用可以理解为它有两个方面的作用,一是权限控制,比如控制播放时间,控制播放次数等等,二是数据加密,对视频数据进行加密。
数字水印技术在数字内容中嵌入隐藏标记,这种标记通常是不可见的,只有通过专用检测工具才能提取。数字水印在基本不损害产品质量的情况下,把著作权的相关信息,隐藏在图片音乐或电影中,而产生的变化是人的视觉或体内感觉发现不了的。但是,目前的数字水印技术在应用方面还不成熟,容易被破坏或破解,而且该技术只能用于发现盗版后的取证或追踪,不能做到事前预防。
数字加密和防拷贝为核心的DRM技术,是把数字内容进行加密,只有授权用户才能解密,且密钥是与用户的硬件信息绑定的。加密技术加上硬件绑定技术,防止了非法拷贝,还可以对用户的播放次数,播放时间进行控制。
本文将对后者的DRM技术在流媒体应用的的其中一种方案做简要介绍。
2.基本原理:
首先在建立一个证书授权服务中心(CA),然后将音视频等文件进行编码加密处理,并且会将KeyID和证书授权服务中心的Url信息放在加密文件的头部;当用户使用这些加密文件时,客户端会根据其头文件的信息自动链接到证书授权中心获取相应的证书;只有通过授权中心的验证并获得授权,授权中心会发送相关的密钥解密,解密后才能使用该音视频文件,从而保护了这些数字多媒体产品的版权和使用权限。
3.DRM结构
DRM基本框架
模块功能:
系统主要包含以下四个模块:
a.流媒体加密模块:
产生内容密钥,负责对流媒体进行加密;用业务密钥对内容密钥加密,并将业务密钥发送到密钥管理系统。
b.密钥管理模块:
从加密模块接收并管理业务密钥;为授权管理系统提供业务密钥查询;任何对业务密钥的操作都要通过密钥管理系统的接口进行。密钥管理不与终端用户交互。
c.授权管理模块:
接受客户端DRM代理的请求,确认用户为合法用户后,从密钥管理系统获得业务密钥,打包生成许可证,对许可证加密后发送到DRM代理端。
d.DRM代理模块:
产生许可密钥,工作在客户端,请求授权管理模块时发送许可公钥,确认用户的合法性后,获得许可证,并用许可私钥解密,得到业务密钥,业务密钥对流媒体数据进行解密,送入播放端播放。
4.工作原理:
DRM加密机制
该机制使用了三种密钥:内容密钥,业务密钥,许可密钥。
a.工作流程:
1.发生在服务器端:
1.内容密钥生成器生成内容密钥(CK一般是对称密钥),业务密钥生成器生成业务密钥公钥和私钥(SK),并有一个KeyId与之对应存到密钥管理数据库。
2.用内容密钥加密视频数据,然后业务密钥的公钥加密内容密钥得到CKCM。
3.将CDCK、KeyId、授权管理服务器Url、版本号等相关信息打包到加密的视频数据头部。
2.发生在客户端:
4.客户端请求播放视频,得到头部的CDCK、KeyId、授权管理服务器Url、版本号等相关信息和加密的视频数据。
5.客户端本地会有一个DRM的代理模块(或插件),代理模块会检查本地的DRM许可证库有没有播放的许可证。如果有,并且许可证合法有效就播放视频。如果没有,就请求授权管理服务器Url获取许可证。
6.请求许可证之前,DRM代理模块(或插件)会生成许可公钥和许可私钥。
7.请求许可证时,会将KeyId、许可公钥、以及一些其他信息(可能是用户名密码,用户ID,可能是购买的码串,可能是一些其他可以验证播放权限的信息),post到授权管理服务器。
3.发生在服务器端:
8.授权管理服务器收到KeyId、许可公钥以及相关信息,先检查是否具有相关权限,然后查询权限信息(比如播放时间或播放次数等等)。
9.根据KeyId从密钥管理数据库查询SK,将SK和相关权限信息打包成许可证,然后用许可公钥加密许可证,返回给客户端。
4.发生在客户端:
10.客户端收到许可证,用本地的许可私钥解密,得到SK和权限等相关信息,查看是否具有播放权限,如果没有,弹出启示,交银子或者充会员等等。如果具有权限,设置权限信息,比如播放时间为30days,播放次数为20次等等。
11.得到业务密钥(SK),用SK解密CDCK,得到内容密钥(CK),用CK解密视频数据,将数据送到播放模块播放。
b.加密流程:
1.内容密钥生成器生成内容密钥(CK),将CK送入伪随机序列生成器,它将作为生成伪随机序列的根据。用得到的伪随机序列对选中的TS数据包进行加扰;(数据内容一般采用对称加密)
2.生成的内容密钥用业务密钥(SK)加密后,送入密钥管理系统中的密钥管理表中保存。授权系统访问密钥管理表得到SK,将SK和用户的观看权限等信息打包到许可证中;(内容密钥加密一般采用非对称加密)
3.本地DRM代理模块会生成一对密钥(许可公钥和许可私钥),然后去请求授权系统把KeyId和许可公钥传到服务器,服务器端根据KeyId取出业务密钥,生成许可证,用许可公钥对许可证进行加密,传到客户端。(这里采用的非对称加密)。
c.解密流程
1.用许可密钥解密许可证,得到业务密钥;
2.用业务密钥解密内容密钥;用内容密钥生成伪随机序列,对TS数据流解扰。
非法用户即使获得了TS数据流,但是没有DRM代理生成的许可密钥,就无法解密许可证,所以仍然无法正常观看节目。
5、密钥关系
3种密钥的关系如图。
内容密钥用于对TS流加密;业务密钥用于对内容密钥加密,存放在密钥管理数据库中;许可密钥用于对由业务密钥和用户权限组成的许可证进行加密。
密钥关系
1、内容密钥(CK)由内容密钥发生器生成,是一个随机性数列。它是周期性变化的。内容密钥的变化周期即为生命周期。
2、业务密钥(SK)收集当前的节目ID,时间等信息经过hash变换,生成一个定长的数列,用这个数列作为业务密钥。业务密钥的生命周期是用户对流媒体节目的使用期限,一旦用户对节目的使用期限过期,业务密钥也随之过期。
3、许可密钥(RK)由DRM代理生成并负责分配,分为许可公钥和许可私钥两部分。许可公钥用于加密业务密钥,许可私钥用于解密业务密钥。与前两种密钥相比,生命周期较长。
6.应用范围:
版权保护在远程教育、视频点播作用很明显,在远程教育中,主要采取在线播放方式,许可证信息限制了用户的播放时间,过期则许可证无效;在视频点播中,限制了用户的播放次数,即使用户将流媒体下载到了本机中,也必须拥有新的许可证。