基于有線電視的加密與解密分析

彭克發(fā)+趙順洪

[內(nèi)容摘要]：有線電視以眾多的頻道，豐富的節(jié)目內(nèi)容，優(yōu)良的圖像質(zhì)量以及多功能服務(wù)等優(yōu)勢而在世界各國迅速地發(fā)展。而對(duì)有線電視采用加密與解密技術(shù)，是對(duì)有線電視管理、健康發(fā)展、有效運(yùn)著的有效辦法。本文就對(duì)有線電視的幾種加密與解密方法和相應(yīng)概念作一定分析，望能起到一個(gè)引領(lǐng)作用。

關(guān)鍵詞：有線電視 發(fā)展 管理 加密與解密 數(shù)字技術(shù) 抑制技術(shù)

【中圖分類號(hào)】TN943

1 引言

有線電視以眾多的頻道，豐富的節(jié)目內(nèi)容，優(yōu)良的圖像質(zhì)量以及多功能服務(wù)等優(yōu)勢而在世界各國迅速地發(fā)展。在歐洲、美國、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家，有線電視普及率都在50%以上。近年來有線電視在我國的一些城市和地區(qū)也迅速發(fā)展起來，從小規(guī)模的共用天線發(fā)展成大規(guī)模有線電視系統(tǒng)。國務(wù)院已批準(zhǔn)實(shí)施《有線電視管理法》。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，大小有線電視系統(tǒng)已普及到全國各地。

有線電視實(shí)行有償服務(wù)，即用戶要向有線電視臺(tái)交付一定的費(fèi)用，才能獲得觀看有線電視節(jié)目的自由。有線電視之所以收費(fèi)，是因?yàn)榻ㄔO(shè)有線電視系統(tǒng)的投資巨大而要集資；有線電視只能根據(jù)用戶交付不同的費(fèi)用，制作多套高質(zhì)量的不同種類的節(jié)目，滿足不同層次觀眾的要求。如美國有線電視系統(tǒng)設(shè)有各種專門頻道，如新聞、天氣預(yù)報(bào)、體育消息、政府會(huì)議實(shí)況報(bào)道、音樂節(jié)目、兒童節(jié)目、家庭影院、購物指南等頻道，基本滿足不同層次觀眾的要求。這樣看來，根據(jù)不同要求收取不同費(fèi)用的有償服務(wù)機(jī)制是公平合理的。國外費(fèi)用種類很多，除初裝外，有按月交費(fèi)收看基本頻道節(jié)目；按收看頻道個(gè)數(shù)交月金；也有按節(jié)目內(nèi)容或按小時(shí)交納附加費(fèi)等等。我國目前有線電視用戶僅交付少量的初裝費(fèi)及較低的月金，有些大單位辦有線電視臺(tái)多數(shù)是免費(fèi)收看。隨著我國有線電視的發(fā)展與完善，也必將實(shí)施合理的有償服務(wù)機(jī)制。

有償服務(wù)的有線電視系統(tǒng)中，為了防止不交費(fèi)的用戶收看付費(fèi)節(jié)目或普通用戶收看特定用戶節(jié)目，就要對(duì)節(jié)目信號(hào)進(jìn)行加密（加擾）處理。為了確保已付費(fèi)的用戶能夠正常收看自己喜歡的節(jié)目，就要將解密（解擾）的付費(fèi)和數(shù)據(jù)交給用戶，以便將加密的節(jié)目信號(hào)進(jìn)行解密，確保已付費(fèi)用戶能獲得這些特定節(jié)目的內(nèi)容和服務(wù)。對(duì)電視信號(hào)進(jìn)行加密，就是在發(fā)射端設(shè)法破壞或去掉組成電視信號(hào)的某些關(guān)鍵成分，以使接收這種信號(hào)時(shí)若不進(jìn)行相應(yīng)處理，將使圖像翻滾、扭動(dòng)及色調(diào)失常等而無法收看。對(duì)加密的電視信號(hào)進(jìn)行解密，就是設(shè)法恢復(fù)正常的電視信號(hào)，供已付費(fèi)的用戶收看。

當(dāng)前，世界各國的有線電視系統(tǒng)中，采用各種各樣的加密和解密技術(shù)。以下結(jié)合各國有關(guān)公司就有線電視方面在我國的專利申請內(nèi)容，介紹幾種有線電視的加密與解密技術(shù)，供電視工作者和讀者了解。

2 對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行處理的加密技術(shù)

對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行的加密方法中，最簡單的是視頻信號(hào)進(jìn)行倒相，即發(fā)射的視頻信號(hào)與正常的視頻信號(hào)極性相反，使普通的電視機(jī)收到的圖像亮暗相反，黑白顛倒，顏色失常。這種方法很簡單，但保密性較差，因此，在實(shí)際使用中常常要與其它方法相結(jié)合，以求獲得較好的保密性。

有一種行序變換或時(shí)移方法，它是將視頻信號(hào)不按正常順序掃描，而是跳躍地進(jìn)行掃描，或者讓視頻信號(hào)相對(duì)于行定時(shí)信號(hào)進(jìn)行時(shí)移。這樣就使普通電視機(jī)收到的圖像信號(hào)嚴(yán)重失真，圖像難于識(shí)別，字符無法讀懂，總之圖像畫面完全失去娛樂價(jià)值。美國遠(yuǎn)望公司1989年6月在我國申請的“時(shí)域信號(hào)加密與解密的方法和裝置”發(fā)明專利說明書中，具體描述了這種方法。它在發(fā)射端將視頻信號(hào)以偽隨機(jī)超前或滯后于行的定時(shí)基準(zhǔn)信號(hào)方式進(jìn)行時(shí)移的方法，將視頻信號(hào)進(jìn)行加密，而在接收端以相反的時(shí)移技術(shù)進(jìn)行解密。美國麥克羅維森公司1990年9月向我國申請的“對(duì)時(shí)域信號(hào)加密和解密的方法和裝置”的發(fā)明專利說明書中描述的方法，是將進(jìn)行時(shí)移的視頻信號(hào)進(jìn)行編碼，然后發(fā)送到接收端。解密時(shí)則舍去原來的行定時(shí)基準(zhǔn)信號(hào)及色同步脈沖，產(chǎn)生出與加密前的相對(duì)位置相同移動(dòng)量的新信號(hào)。

還有偽隨機(jī)行旋轉(zhuǎn)技術(shù)和偽隨機(jī)選擇間斷點(diǎn)的行分段技術(shù)。前者是將隨機(jī)選取的行以相反順序（從右至左發(fā)送，其余行則以正常順序發(fā)送發(fā)送；后者是將每一行都斷開為兩個(gè)隨機(jī)選擇的段，先依次發(fā)送右側(cè)行段，再依次發(fā)送左側(cè)行段。另外，還有偽隨機(jī)圖像信號(hào)電平倒轉(zhuǎn)等技術(shù)。以上介紹的幾種附費(fèi)都是通過改變圖像信號(hào)來達(dá)到加密目的。

3 對(duì)同步信號(hào)進(jìn)行處理的加密技術(shù)

對(duì)同步信號(hào)進(jìn)行處理的加密附費(fèi)有：改變同步脈沖幅度；改變同步脈沖信號(hào)與圖像信號(hào)幅度的關(guān)系；對(duì)水平或垂直同步信號(hào)進(jìn)行抑制等。其目的都是使電視機(jī)收到的圖像扭曲、抖動(dòng)或滾動(dòng)，使觀眾無法收看。美國亞特蘭大科研公司1989年4日在我國申請的分明專利“一種改進(jìn)視頻擾頻并使用分離同步脈沖的附費(fèi)和裝置”說明書中，描述這種方案是把同步信號(hào)脈沖分為幾個(gè)部分并各自以不同的電平進(jìn)行發(fā)送，同時(shí)還將視頻信號(hào)倒相，以實(shí)現(xiàn)其加密的附費(fèi)。它是對(duì)圖像信號(hào)處理和對(duì)同步信號(hào)處理的兩種方法相結(jié)合的方案，不僅增強(qiáng)了保密效果，而且改進(jìn)了接收端視頻信號(hào)的恢復(fù)質(zhì)量。

4 數(shù)字加密技術(shù)

數(shù)字加密的方法比較多。例如“改變行、幀圖像信號(hào)數(shù)據(jù)序列來讀出數(shù)據(jù)；將行視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)移以及各種各樣插入健數(shù)據(jù)等方法，其目的都是使接收到這些加密的視頻數(shù)據(jù)后，若無相應(yīng)的解密方法就根本不能收看。日本的一份專利申請說明書中介紹的方案是把鍵數(shù)據(jù)加密兩次，即把進(jìn)行加密的鍵數(shù)據(jù)再由另外的鍵數(shù)據(jù)加密一次，在發(fā)送到特定用戶。英國的一份專利申請說明書中公開的技術(shù)方案是：把用于解密的必要密碼信號(hào)預(yù)先送到用戶并存由基準(zhǔn)頁標(biāo)表示的一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域總共，無論何時(shí)需要見數(shù)據(jù)，都可用基本頁標(biāo)指明。因此，其發(fā)射端就可周期地改變見數(shù)據(jù)，從而既可以減化加密方法，又增加了保密性和可靠性，同時(shí)還保證了在新舊鍵數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換期間，付費(fèi)的老用戶和新用戶都能正常收看他們想看的節(jié)目。

5 抑制技術(shù)

為了克服有線電視加密和解密方案中存在著圖像質(zhì)量降低問題，電視工作者在不斷地尋找新技術(shù)，開始重新研究有線電視發(fā)展早期階段所采用的技術(shù)，研制出新的抑制系統(tǒng)。如美國亞特爛大科研公司已在我國申請了名為“抑制未預(yù)定的電纜電視頻道的方法和裝置”的發(fā)明專利。這個(gè)方案的特點(diǎn)是不對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行加密，而是在接收端設(shè)置由微處理器控制的壓控振蕩器，該振蕩器不斷發(fā)出干擾信號(hào)，干擾那些未付費(fèi)的普通用戶正常接收。而付費(fèi)的用戶不受任何干擾，正常收看由發(fā)射端送來的未加密的電視信號(hào)。

6 結(jié)束語

通過以上介紹看出，有線電視的加密和解密技術(shù)一直在不斷地發(fā)展，各種方法不斷改進(jìn)與完善，并向著低成本、高保密性、簡單、可靠的方向發(fā)展。

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