數(shù)字內(nèi)容保護HDCP兼容測試大揭秘

標簽：HDCP  DCP

HDCP(High-Bandwidth Digital Content Protection;高頻寬數(shù)字內(nèi)容保護)是由Intel子公司Digital Content Protection LLC(DCP)開發(fā)的一項保護數(shù)字娛樂內(nèi)容的技術(shù)，用以確保數(shù)字化的影像與聲音數(shù)據(jù)在通過傳輸接口傳送時不會遭到非法拷貝。HDCP的規(guī)格受到多項專利權(quán)保護，此項針對高解析產(chǎn)品所訂定的標準，雖然無法完全消禰數(shù)字時代所面臨的內(nèi)容拷貝難題，但產(chǎn)品已設(shè)計到增高仿冒商的門坎與成本以打消大多數(shù)破解者的念頭。而隨著HDCP產(chǎn)品的越趨普及，我們似乎可嗅出高分辨率的時代已正式到來。

嚴謹?shù)募用軝C制

HDCP的保護機制包括了三個元素：(1)HDCP發(fā)送器(Transmitter/Source)，能立即認證下游對接收器的連結(jié)，認證協(xié)議會確保HDCP發(fā)送器發(fā)出的訊號是HDCP接收器所授權(quán)接受的。(2)DCP LLC會撤銷授權(quán)無效之HDCP接收器的授權(quán)。(3)在有HDCP保護的訊號下發(fā)送與接收的同時，不斷的對視訊內(nèi)容進行額外的驗證。

此外，欲應(yīng)用HDCP技術(shù)于產(chǎn)品上的廠商，皆須先成為DCP的會員(會費美金15,000)并取得授權(quán)，授權(quán)等級依產(chǎn)品的開發(fā)程度有不同分類。僅有取得全部授權(quán)的廠商能取得唯一的密鑰集(稱作KSV)以開發(fā)或販賣產(chǎn)品，此授權(quán)密碼并會記錄于DCP，一旦授權(quán)廠商會員過期，則其KSV會在DCP的數(shù)據(jù)庫標示為撤銷密鑰。

在計算機平臺上受到HDCP技術(shù)保護的數(shù)據(jù)內(nèi)容在輸出時會由操作系統(tǒng)中的COPP (Certified Output Protection Protocol;認證輸出保護協(xié)議)裝置首先驗證顯卡，只有合法的顯卡才能顯示內(nèi)容。隨后要認證顯示設(shè)備的KSV，只有符合HDCP要求的設(shè)備才能顯示顯示卡所傳送的內(nèi)容。在發(fā)送器與接收器連接時，會產(chǎn)生一組僅有雙方知道的Secret Value值，以確保連接是合法且無法被拷貝的。HDCP不論在加密或解密過程都會依據(jù)此Secret Value，只有確認同步后的發(fā)送器和接受器才可能進行逆向處理，完成資料的還原。HDCP系統(tǒng)并且會在收到KSV值后在撤銷列表中進行比較和查找，出現(xiàn)在列表中的KSV將被認做非法，導(dǎo)致認證過程的失敗。

HDCP的數(shù)據(jù)驗證又分為三個層級: First Part, Second Part 以及Third Part(在DisplayPort則稱作Link Integrity Check; 針對此點將在討論HDMI HDCP與DisplayPort HDCP差異時再談)。前述之Secret Value會在First Part時驗證，發(fā)送器與接收器會彼此交換其KSV并產(chǎn)生Secret Value。而Second Part則是針對Repeater Device，驗證下游的所有接收器，產(chǎn)生各自對應(yīng)的Secret Value并回報上游。倘若發(fā)送端或接收端變更，則Repeater的HDCP機制會再產(chǎn)生新的Secret Value并重新驗證，以預(yù)防拷貝機從中插入以擷取數(shù)據(jù)。在Third-Part時HDCP系統(tǒng)便會確認兩臺HDCP 裝置的數(shù)據(jù)加密或解密之頻率、順序是否一致與同步，并且在數(shù)據(jù)傳送的同時產(chǎn)生額外的驗證碼驗證。

有此層層保護措施，消費者欲播放有HDCP保護的影音內(nèi)容如Blu-ray Disc、PlayStation 3游戲時，訊號來源(播放機或計算機的顯示卡)和顯示器雙方都必須內(nèi)建HDCP的KSV才能正常播放。若系統(tǒng)任一未內(nèi)建KSV，則無法使用高分辨率播放，甚至不能播放影像。

兼容測試的制定

由DCP LLC 所訂定的HDCP兼容性測試(HDCP Compliance Test)為采用HDCP規(guī)格的業(yè)者提供了一個有效的管道，以確保他們所開發(fā)的產(chǎn)品能符合HDCP的技術(shù)規(guī)范。除了原有在HDMI規(guī)格下制定的兼容規(guī)范，隨著VESA DisplayPort 兼容認證測試的推出在今年也增加了DisplayPort的HDCP測試。目前授權(quán)的測試中心(Authorized Testing Center; ATC)包括了DCP, LLC HDCP Lab、Allion Test Labs(百佳泰), Matsushita Electric Industrial Co., Ltd, NXP Semiconductors, Silicon Image和Sony，而其中僅有百佳泰同時可執(zhí)行HDMI HDCP 與DisplayPort HDCP的兼容認證測試。此測試目前雖尚未有Logo認證，但HDMI與VESA協(xié)會皆強烈建議廠商執(zhí)行HDCP的兼容性測試，讓受測過的產(chǎn)品能列于DCP的網(wǎng)站上，以響應(yīng)市場對高解析產(chǎn)品的保護機制一致性的需求。

HDCP依不同的裝置類別而訂定不同的測試程序。裝置上所有HDCP輸入端與輸出端都必須進行兼容性的測試。而在每項裝置類別中，針對各種待測物(DUT)必須執(zhí)行不同的層級測試。針對發(fā)送器(Transmitter/Source)與接收裝器(Receiver/Sink)需測試其對KSV值交換驗證與建立溝通橋梁的同步性。復(fù)送器(Repeater)測試則包括發(fā)送裝置與接收裝置中的所有測試，并需檢核其統(tǒng)整下游復(fù)數(shù)之接收裝置(Repeater或Receiver)之認證協(xié)議能力。

HDCP發(fā)送器(Transmitter/Source)測試

使用測試儀器仿真Source之下游Sink或Repeater，以驗證Source的HDCP行為。如在熱插拔(HPD)后是否有重新驗證。

HDCP接收器(Receiver/Sink)測試

使用測試儀器仿真Sink之上游連接Source，以驗證接收器之HDCP行為。如其是否可正確的產(chǎn)生Secret Value。

HDCP 復(fù)送器(Repeater)測試

復(fù)送器的測試則最為復(fù)雜，需驗證其作為Source或Sink的HDCP功能，以及其本身的復(fù)送器HDCP功能。

(1)驗證其發(fā)送器的功能

使用已通過測試的HDCP Source裝置作為Repeater的訊號源，并使用測試儀器仿真Sink裝置與另一Repeater裝置以驗證Repeater在發(fā)送訊號之HDCP行為。

(2)驗證其接收器的功能

使用測試儀器仿真Source裝置對Repeater發(fā)送訊號，再驗證由Repeater發(fā)送至通過測試的單組或多組Sink裝置功能是否正常，或在運作中替換Sink裝置，Repeater是否能重新執(zhí)行HDCP的驗證。

(3)驗證其復(fù)送器的功能

在HDCP測試中，Repeater扮演了總司令的控管功能，其必須控制其下游所連接的裝置數(shù)目，并確認其符合所規(guī)定的限制。上游到下游(Source到Sink)的連接層數(shù)最高為八層，含Source之總連結(jié)之裝置數(shù)目最多為128臺。除了深度廣度的測量外，還需驗證其本身的功能參數(shù)。

HDMI HDCP與DisplayPort HDCP測試的差異

HDMI HDCP與DisplayPort HDCP在測試規(guī)范有些許差異，除了協(xié)會認可的測試儀器不同外，在測試定義與限制上也不盡相同。目前唯一通過DCP LLC授權(quán)使用的HDMI HDCP測試儀器為Panasonic Ulta2000;DisplayPort HDCP測試儀器為QuantumData882E-DP。HDMI的待測物需支持在RGB模式下VGA, 480p, 576p中的任一顯示格式，而DisplayPort則可接受任何形式的格式。至于前述所提到之Third Part認證層級，在DisplayPort HDCP則稱為Integrity Check，為HDMI與DisplayPort兩者差異最大處。DisplayPort 的Link Layer負責確認兩臺設(shè)備之間的連結(jié)效能與正確的溝通，以其參數(shù)值(0=完整、1=不完整)作為溝通的語言，與HDMI的Third Part的差異處在于不同的加密解密驗證方式。

HDCP面臨的挑戰(zhàn)

目前通過HDCP認證的HDMI產(chǎn)品種類不少，占最多數(shù)的為TV、Monitor及藍光光驅(qū)等CE產(chǎn)品，目前尚未有PC產(chǎn)品通過測試。此原因在于數(shù)據(jù)的傳輸在CE產(chǎn)品較為單純，但一遇到PC的復(fù)雜接口，其眾多因素(OS、軟件、顯示卡、藍光光驅(qū))之間的交互作用便會影響測試的結(jié)果和判斷，任一因素(例如OS)在加密解密上的漏洞皆會增加整體運作時數(shù)據(jù)外泄的可能性。HDCP規(guī)格未來在PC的普及與數(shù)字內(nèi)容保護效能，還需系統(tǒng)商與制造商雙方互相配合，僅靠現(xiàn)有規(guī)范的訂定，似乎還是存有被破解的漏洞。