高速數位內容保護

**高畫質數位內容保護**（**HDCP**，**High-Bandwidth Digital Content Protection**），是由英特爾公司所發展，用以確保數位化的影像與聲音資料在透過 DVI、DisplayPort、HDMI 介面傳送時不至於遭到非法拷貝。HDCP 的規格受到多項專利權保護，任何人欲實作 HDCP 必須申請授權。

HDCP 的授權管理是由英特爾的子公司「數位內容保護公司」（Digital Content Protection, LLC）負責。除了交付授權金之外，生產 HDCP 相容裝置的廠商必須限制其產品功能，例如高畫質畫面（解析度為 720p 者）在透過產品上不支援 HDCP 的介面播放時必須支援碟片需求將解析度降至 480p，而 DVD 聲訊在透過不支援 HDCP 的介面時必須被強制降到 DAT 等級的類比輸出。所有支援 HDCP 的影音播放裝置都不得支援數位資料直接拷貝功能，並且必須「將其產品設計到足以打消大多數破解者的念頭」。

基本來說，欲播放有 HDCP 保護的影音內容如 HD DVD、Blu-ray Disc、PlayStation 3 遊戲（透過 HDMI 輸出時）、PlayStation 4 遊戲，訊號來源（播放機或電腦的顯示卡）和顯示器雙方都必須內建 HDCP 金鑰功能才能正常播放。若系統任何一者不配備此密匙，影像畫素有可能降低，甚至不能播放影像。

現時許多顯示卡已內建 HDCP 功能。

## 規格

HDCP 的主要目標是防止未加密的高解析度影音內容被傳送出去。為此 HDCP 當中設計了三套系統以達成此目標：

1. 一個驗證流程以防止未經授權的裝置接收到高解析度內容。
2. 將通過 DVI 與 HDMI 介面的資料加密以防止資料被竊聽。並同時防止「中介者」破解法。
3. 一個金鑰復原機制，以確保任何違反 HDCP 協定的裝置可以相對容易的被排除。

所有支援 HDCP 的裝置都有一組獨特的金鑰：一個金鑰組含有 40 把 56bits 長度的金鑰，如廠商將其外流將被視為違反 HDCP 授權協定。此外每一個金鑰組都還會附帶一組特別的金鑰稱為 KSV（Key Selection Vector）。KSV 內容有 40bits 且其中 0 與 1 各佔 20bits。

在驗證流程中播放與顯示兩側將交換其 KSV，雙方將收到對方的 KSV 中為 1 的 bit 欄位所指向的金鑰做加總取得一個 56bits 的共同金鑰；金鑰組與 KSV 的生成過程將確保雙方驗證的結果可得到同一組 56bits 金鑰。

加密過程是以串流方式進行。每個像素資料都會和金鑰所推導出的 24bits 整數作 XOR 運算，且每一個 frame 都會再產生不同的金鑰。

如果某些特定的機器被認為遭到破解，其 KSV 參數將被放入黑名單當中，並透過新發售的碟片或作業系統更新而散出。黑名單必須經過 HDCP 驗證管理中心電子簽章，以確保不會有人惡意干擾其他合法機器的運作。如果接收端的 KSV 被傳送端發現處於黑名單中。傳送端將會拒絕傳送內容。

## 收費

廠商每年要向 Digital HDCP 委員會支付 15000 美元的年費。
除此之外，向 HDCP 委員會購買 key，則要支付 key 的費用，Key 的費用依據每單購買的數量不同，而不同（買的越多越便宜）：

* 一次性購買 1 萬個 key，收費 2,000 美元。
* 一次性購買 10 萬個 key，收費 5,000 美元。
* 一次性購買 100 萬個 key，收費 10,000 美元。

## 密碼破解

密碼破解專家們於 2001 年首度公開了 HDCP 協定中的數個嚴重漏洞（當時尚未有任何 HDCP 產品上市）。來自卡內基美隆大學的 Scott Crosby、Ian Goldberg、Robert Johnson、Dawn Song 與 David Wagner 等人共同在 2001 年 11 月 5 日 ACM-CCS8 大會數位內容管理小組中發表了一篇論文名為《A Cryptanalysis of the High-bandwidth Digital Content Protection System》，該論文摘要如下：

在大約同時間，密碼學家 Niels Ferguson 也宣布破解了 HDCP，但是他並未公開其研究結果，因為擔憂公開之後隨之而來的法律問題。最為人所知的 HDCP 破解方法是「conspiracy attack」，將一定數量的 HDCP 裝置破解並收集其資訊後，理論上可破解出 HDCP 授權中心的私鑰。

2010 年 9 月 13 日，一組主密鑰被署名 Intel Global PR 之 Twitter 帳戶貼在網路上，並於數日後被 Intel 官方證實，這也就意味著數百萬藍光光碟、播放器等裝置的保護盾已經在瞬間土崩瓦解，所有藍光光碟都可以自由解鎖、複製。著名駭客 Scott Crosby 評論說：「只要從少至 40 部電視機、顯示器、顯示卡、播放機裝置上儲存的金鑰進行計算，就可能獲得主金鑰」，而支援 HDCP 的顯示卡和電視在全世界到處都是，已經數以百萬計。

雖然 Intel 方面威脅要起訴任何非法裝置，但是已經有號稱可錄製高畫質 HDCP 影像之擷取裝置開始銷售。

## 用途

* HD DVD 與 Blu-ray Disc 播放機可接受影音光碟片上的「影像限制符碼」（Image Constraint Token；ICT），並且依據其內容決定是否要將傳送內容以 HDCP 協定加密。如果此類播放機被連接到不支援 HDCP 的電視機，且光碟片的 ICT 標註此內容應經 HDCP 加密，則播放機會強制把輸出畫面降低解析度至 960x540 像素（扣除 NTSC Overscan 範圍之後，即為 720x480 像素的 DVD 解析度）。目前可接受 HDTV 訊號的電視機並不一定支援 HDCP，使得 HD DVD 與 Blu-ray Disc 對此類電視的擁有者吸引力大減。為此，電影製作公司在現階段同意暫時不在任何 HDDVD 或 BD 影片上面加上 ICT，直至 2011 年 。
* 2004 年 8 月 4 日，美國聯邦通訊委員會（FCC）無視於 HDCP 已知缺陷，批准 HDCP 為一個標準的「數位輸出保護技術」。在 FCC 的數位廣播旗標規範當中規定，所有的 HDTV 廣播訊號解碼器必須包含數位輸出保護技術（該規範已被美國哥倫比亞特區上訴法庭裁定為違法）。美國國會仍在考慮類似於 FCC 數位廣播旗標規範的相關法案。
* 2005 年 1 月 19 日，歐洲資訊通訊技術協會（EICTA）宣告，支援 HDCP 為其 HD ready 商標的取得要件之一。
* 微軟已經宣告它的次世代作業系統 Windows Vista 將會在螢幕與顯示卡相關軟體元件中支援 HDCP 技術。

## 參見

* 數位版權管理（DRM）
* AACS

## 參考資料

## 外部連結

* （英文）數位內容保護公司
* （英文）HDCP specification（PDF）
* HDCP HDCP Encoding and Decoding - What Does This Mean to You? (theprojectorpros.com)
* DVI HDCP and DVI MAGIC Compatibility-enhancement devices for non-HDCP monitors [1]
* Windows Vista and HDCP How Windows Vista will handle HDCP and Hi-Def output.
* Current hardware incompatible: HDCP: The nightmare on computer graphic cards and monitors (2006-01-06)
* All ATI and nVidia cards announced un-supportive of HDCP: [2]
* Lack of Consumer Understanding about HDTV and HDCP
* A Cryptanalysis of HDCP
* Prof. Ed Felten's description of the conspiracy attack
* An example of the HDCP conspiracy attack
* （英文）HDCP License Agreement（PDF）