数字电视机顶盒的版权保护模块设计与实现

论文摘要

近年来,随着各种软件盗版、侵权现象的不断发生,软件加密技术日益受到重视。为了保护知识产权,软件版权保护和加密技术已发展成为一门科学,它主要由密钥技术、反跟踪技术和代码插入技术构成,诸如密码加密法、磁盘加密法、扩展卡加密法、软件狗(Soft Dog)加密法等。综合分析其技术指标如可靠性、读写速度、使用方便程度、破译难度、占用主机资源等,软件狗是可应用于嵌入式系统产品的一种加密方法。现有许多嵌入式系统中亦加入由专用芯片构成的软件锁模块,以保护其知识产权。这类芯片多半为第三代E~2pROM存储器型产品,在端口进行数据分析容易破解。第四代软件狗在第三代软件狗的基础上,加入一个单片机芯片,如PICl6C5X。此芯片中存有特定的算法程序,可将读出的密钥数据进行加密变换,以对抗逻辑分析仪。 文中提出的软件保护模块以PIC单片机为核心,采用I~2C规范为数据接口与机顶盒软件进行通信,带密码访问用户数据存储区(E~2PROM),且单片机内存有特定的算法程序,通过机顶盒接口可将对软件发出的密钥数据进行加密变换,具有和机顶盒进行数据交换、扰码、定时更换密钥等复杂的处理功能,极大提高了解密的难度,从而有效地保护了软件不被侵权。 论文首先对数字机顶盒的软件硬件系统进行了概述,为后面的系统设计提供了技术背景。接着对密码学的概念和原理做了简单的阐述,并且详细论述了两种经典的密码算法流密码和DES,通过对密码算法的分析,为版权保护模块的数据的安全传输提供了理论保证,并提出本模块中使用的加密算法,然后是软件保护模块的设计和实现,给出了保护模块的总体设计,并设计了系统的硬件电路,并详细介绍了软件的设计和调试的过程。最后,对全文做了总结,并针对本系统在安全性方面存在的问题提出了进一步的思索。

论文目录

• 第1章 绪论
• 1.1 版权保护模块的意义
• 1.2 软件保护现状简介
• 1.2.1 软加密技术
• 1.2.2 硬加密技术
• 1.2.3 小结
• 1.3 作者的主要工作和本文的章节安排
• 1.3.1 作者的主要工作
• 1.3.2 本文的章节安排
• 第2章 数字电视机顶盒软硬件结构
• 2.1 数字电视机顶盒的基本原理
• 2.2 数字电视机顶盒硬件结构分析
• 2.2.1 机顶盒硬件模块划分
• 2.2.2 机顶盒总线与接口
• 2.3 数字电视机顶盒软件结构分析
• 2.3.1 机顶盒软件分层结构
• 2.3.2 实时操作系统
• 2.3.3 机顶盒应用程序
• 第3章 加密算法的设计
• 3.1 密码学的基本概念
• 3.1.1 基本术语
• 3.1.2 对称密码算法
• 3.1.3 公开密钥算法
• 3.2 流密码理论
• 3.2.1 流密码的基本概念
• 3.2.2 流密码的实现原理
• 3.3 数据加密标准DES
• 3.4 版权保护模块使用的算法及认证协议
• 3.4.1 算法模型
• 3.4.2 加密算法的实现
• 3.4.3 版权保护模块的认证过程
• 第4章 模块的设计与实现
• 4.1 模块设计
• 4.1.1 概述
• 4.1.2 引脚说明
• 4.1.3 工作特性
• 4.1.4 指令方式
• 4.2 模块硬件实现
• 4.3 模块软件实现
• 2C通讯的实现'>4.3.1 I²C通讯的实现
• 4.3.2 模块工作协议的实现
• 第5章 模块与系统的调试
• 5.1 版权保护模块的使用
• 5.1.1 如何对模块编程
• 5.1.2 各指令流程图
• 5.2 版权保护模块与机顶盒系统联合调试
• 第6章 总结与展望
• 参考文献
• 作者在硕士期间发表的学术论文
• 致谢