兩種方式實(shí)現(xiàn)數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)許可證的管理

隨著信息資源數(shù)字化、信息傳播的網(wǎng)絡(luò)化，知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)越趨重要。然而知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的目的不是把知識(shí)束之高閣，而是通過保護(hù)權(quán)利人的利益，使更多的人愿意創(chuàng)作作品，從而使社會(huì)有更多的知識(shí)可用。傳統(tǒng)的產(chǎn)權(quán)使用方式基本上是作者授權(quán)出版商出版作品，然后讀者按照出版商規(guī)定的方式使用該作品。但是數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用打破了傳統(tǒng)格局，形成大量使用者以各種各樣的方式使用大量作品的新格局，然而隨之而來的是版權(quán)使用需求急劇增加，但版權(quán)供給基本停留在原來的水平，需求和供給之間出現(xiàn)巨大差異。因此如何打造版權(quán)授權(quán)高速公路，成了困擾社會(huì)的一大難題。隨之產(chǎn)生的數(shù)字權(quán)益管理已從簡單的安全加密發(fā)展到系統(tǒng)的、動(dòng)態(tài)的新一代數(shù)字權(quán)益管理方案。近年來誕生了基于XML和非對(duì)稱密鑰、面向權(quán)益管理的XrML技術(shù)，并以此實(shí)現(xiàn)第二代數(shù)字權(quán)益管理的解決方案。

1 DRM系統(tǒng)
    數(shù)字版權(quán)管理(Digital Rights Management，DRM)是保護(hù)多媒體內(nèi)容免受未經(jīng)授權(quán)的播放和復(fù)制的一種方法。DRM技術(shù)通過對(duì)數(shù)字內(nèi)容進(jìn)行加密和附加使用規(guī)則對(duì)數(shù)字內(nèi)容進(jìn)行保護(hù)，其中，使用規(guī)則可以斷定用戶是否符合播放數(shù)字內(nèi)容的條件，從而可以防止內(nèi)容被復(fù)制或者限制內(nèi)容的播放次數(shù)。操作系統(tǒng)和多媒體中間負(fù)責(zé)強(qiáng)制實(shí)行這些規(guī)則。DRM的簡單結(jié)構(gòu)可以用下圖表示。

    DRM的實(shí)現(xiàn)過程是由以下基本工作步驟組成：內(nèi)容提供過程，內(nèi)容包裝過程，內(nèi)容發(fā)布過程和獲取內(nèi)容使用許可證過程。
    首先用戶需要向內(nèi)容服務(wù)器申請或訂購需要觀看的視頻節(jié)目，內(nèi)容發(fā)送方將對(duì)內(nèi)容進(jìn)行包裝，發(fā)送內(nèi)容包裝過程，包括對(duì)內(nèi)容文件的壓縮和加密處理。在包裝過程中，需要加入一些相關(guān)信息，如文件的標(biāo)題、藝術(shù)家的姓名、版權(quán)聲明、圖像、可獲取許可證的URL等附加信息。包裝好的內(nèi)容和許可證是分開的，并通過網(wǎng)絡(luò)到達(dá)用戶終端。要使用包裝后的媒體內(nèi)容文件，用戶必須獲得授權(quán)使用許可證。使用許可證中包含的密鑰信息可以解密內(nèi)容以供觀看，并且許可證是被捆綁在客戶端的計(jì)算機(jī)上的，不能共享。

2 傳統(tǒng)許可證的驗(yàn)證和管理流程
    當(dāng)用戶第一次播放某個(gè)包裝后的媒體文件時(shí)，檢測許可證的過程就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。如果在用戶的計(jì)算機(jī)上檢測不到此類授權(quán)使用許可證，Web瀏覽器就會(huì)打開此內(nèi)容文件的許可證授權(quán)服務(wù)中心的注冊網(wǎng)頁，提示客戶輸入一些由內(nèi)容提供商事先規(guī)定注冊的用戶信息，驗(yàn)證用戶輸入信息的有效性后就會(huì)頒發(fā)不能共享的授權(quán)使用許可證。
    文中實(shí)現(xiàn)過程用C語言定義簡單的許可證結(jié)構(gòu)體變量，里邊包含：用戶公鑰信息(384．bit)、內(nèi)容ID(160 bit)、內(nèi)容編號(hào)(16 bit)、權(quán)限信息(8 bit)、使用次數(shù)(8 bit)、截止日期(24 bit)、頒發(fā)日期(24 bit)、經(jīng)過Ecc加密的AES密鑰(576 bit)、服務(wù)器公鑰證書ID(64 bit)、HASH摘要值(192 bit)、簽名值(384 bit)。
    用戶端收到許可證后會(huì)按照如下圖的過程進(jìn)行許可證的驗(yàn)證及管理過程。用戶端應(yīng)該首先驗(yàn)證有關(guān)用戶公鑰證書的正確性，隨后需要將所取得的許可證中的信息進(jìn)行HASH雜湊，并且對(duì)比許可證中雜湊值驗(yàn)證許可證的安全性、可靠性和完整性。最后需要驗(yàn)證許可證的簽名值，以確定頒發(fā)許可證的服務(wù)器的合法性。

    需要驗(yàn)證的信息：
    (1)用戶的公鑰信息(從用戶公鑰證書中提取)；
    (2)Hash雜湊摘要值；
    (3)數(shù)字簽名值。
    許可證驗(yàn)證完成后需要將有關(guān)用戶權(quán)利信息和許可證有效期限寫入到客戶端的許可證管理記錄文件當(dāng)中，當(dāng)用戶下一次再需要播放包裝后的媒體文件時(shí)，許可證檢測程序?qū)⑹紫葯z查許可證管理記錄文件當(dāng)中是否有該媒體文件的相關(guān)授權(quán)信息，以及驗(yàn)證許可證權(quán)限的有效性，再進(jìn)入下一步操作。如果許可證管理記錄文件中關(guān)于該媒體文件的信息存在并且有效，客戶端則無需再一次連接到許可證授權(quán)服務(wù)器去申請?jiān)S可證，否則就需要重新申請。如果許可證管理記錄文件中存在相應(yīng)的內(nèi)容，則在驗(yàn)證過有效權(quán)限之后需要相應(yīng)的更改記錄文件中的權(quán)限信息。
    使用記錄文件包含：
    (1)Content_NUM內(nèi)容編號(hào)(16 bit)；
    (2)Right權(quán)限信息(8 bit)；
    (3)End—Date截止日期(24 bit)；
    (4)Times使用次數(shù)(8 bit)。
    在用戶播放內(nèi)容之后會(huì)存在過期的許可證，并且在使用記錄文件中存在過期的使用記錄信息。判斷使用記錄過期之后會(huì)將其內(nèi)容編號(hào)賦值為O，下一次寫入使用記錄信息時(shí)，首先查找是否存在內(nèi)容編號(hào)為0的記錄項(xiàng)，如果存在則將該次使用記錄信息覆蓋原內(nèi)容；如果不存在，則在文件末尾添加這次的使用記錄信息。

3 第二代數(shù)字版權(quán)保護(hù)機(jī)制XrML
    作為第二代數(shù)字版權(quán)保護(hù)管理機(jī)制描述語言的xrML是XML語言(eXtensible MarkupLanguage的縮寫，意為可擴(kuò)展的標(biāo)記語言)的一個(gè)分支，由于其繼承了XML語言的優(yōu)點(diǎn)和方便簡單的描述及強(qiáng)大的可擴(kuò)展性而得到越來越廣泛的應(yīng)用，并在數(shù)字版權(quán)管理方面提供了更為強(qiáng)大的技術(shù)支持。
    通常的權(quán)限管理技術(shù)通過預(yù)先設(shè)定某些規(guī)則和策略來保護(hù)和控制文件內(nèi)容，可以進(jìn)行多種重要的內(nèi)容操作，如簡單的查看、打印、編輯和共享等。但這種專用的數(shù)字權(quán)限管理形式已經(jīng)使其難以與其它形式進(jìn)行內(nèi)容共享。就如同上文所用的C語言結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)許可證的實(shí)現(xiàn)，所能賦予的權(quán)限以及內(nèi)容十分局限，對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)又難以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展，并且占用較多的系統(tǒng)空間，這在客戶端空間局限較大的系統(tǒng)中將存在嚴(yán)重問題。但是XrML以許可的形式列出了數(shù)字內(nèi)容的訪問和使用策略，許可定義了誰可以訪問內(nèi)容，如何保護(hù)和分配內(nèi)容，并控制了詳細(xì)的使用權(quán)限來實(shí)施某些操作，如授權(quán)打印和時(shí)間許可等。
    XrML2．O核心概念包括“l(fā)icense，grant，princi—pal，right，resource and condition”。
    在XrML2．0中重要的頂層結(jié)構(gòu)就是一個(gè)li—cense，從概念上講一個(gè)license可以理解為grant的容器。一個(gè)基本的license應(yīng)該包括以下的結(jié)構(gòu)：
    (1)在某種環(huán)境下授予某人對(duì)數(shù)據(jù)源的特定的權(quán)利；
    (2)在授予某人權(quán)利之前對(duì)其身份進(jìn)行鑒定；
    (3)各種各樣的相關(guān)信息。
    grant是在license中用來提供對(duì)授予權(quán)利者的許可的一個(gè)重要的元素，它用來傳達(dá)對(duì)被授權(quán)者一個(gè)特定數(shù)據(jù)源的許可。在結(jié)構(gòu)上，它具有以下特點(diǎn)：
    (1)權(quán)利授予者的信息；
    (2)被授予的權(quán)利的信息；
    (3)用戶能夠行使的權(quán)利或是能夠獲取的數(shù)據(jù)源的信息；
    (4)行使權(quán)利之前必須要滿足的特定的條件。
    Principal元素用來描述權(quán)利授予者的信息，它支持以下的3種定義方法：
    (1)一個(gè)被授予權(quán)利的用戶需要滿足多個(gè)鑒定條件，所有的條件必須全部有效才能夠被授予執(zhí)行數(shù)據(jù)源的權(quán)利；
    (2)Keyholder，意味著將權(quán)利授予特殊密鑰的持有者；
    (3)其它的定義類型。
    XrML2．0的主要結(jié)構(gòu)還包括fight，resource以及condition元素。其中right元素用來描述授予用戶對(duì)數(shù)據(jù)源操作的權(quán)利；resource元素用來描述數(shù)據(jù)源的信息；condition元素用來限定用戶行使權(quán)利的條件。這些主要的元素構(gòu)成了XrML2．0的主要結(jié)構(gòu)，他們共同來對(duì)數(shù)字化的授權(quán)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化語言上的描述。
    當(dāng)然通過以上各個(gè)結(jié)構(gòu)完全可以生成一個(gè)簡單的許可證文件，并且其中賦予特定用戶簡單的使用權(quán)限。然而，為了保證用戶確信許可證的合法性和正確性，還必須在許可證文件后對(duì)其進(jìn)行數(shù)字簽名的描述。
    XML簽名可以用來確保XML文檔內(nèi)的內(nèi)容沒有發(fā)生改變，如果和XML加密聯(lián)合使用，即可保證所接收的數(shù)據(jù)就是所發(fā)送的數(shù)據(jù)，外人無法閱讀加密內(nèi)容。

    以上清單中s02行和s12行之間是Signedlnf元素，即實(shí)際簽名的信息。Signedlnfo的核心驗(yàn)證由兩個(gè)必要過程組成：對(duì)Signedlnfo的簽名驗(yàn)證和Signedlnfo內(nèi)部每個(gè)Reference摘要的驗(yàn)證。
    s03行上，CanonicalizationMethod標(biāo)識(shí)了一種算法，這種算法被用來規(guī)范化SignedInfo元素，然后該元素作為簽名操作的一部分被編摘。
    s04行上，SignatureMethod引用的是將規(guī)范化的SignedInfo轉(zhuǎn)換成Signaturevalue所用的算法。它是密鑰相關(guān)的算法和摘要算法(在這里是DSA和SHA一1)的組合，為算法簽名以抵抗攻擊，該攻擊是基于替換成效率更低的算法。
    s05一s11每個(gè)Reference元素都包括摘要方法和對(duì)已標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)對(duì)象計(jì)算得出的摘要值。它還可能包括產(chǎn)生對(duì)摘要操作的輸入轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)對(duì)象的簽名是通過計(jì)算其摘要值并對(duì)該值的簽名進(jìn)行的。稍后通過引用和簽名驗(yàn)證來檢查該簽名，這些驗(yàn)證將重新創(chuàng)建摘要值并確保它與該數(shù)據(jù)對(duì)象中的內(nèi)容匹配。
    s05行上，Reference的這個(gè)可選URI屬性標(biāo)識(shí)要簽名的數(shù)據(jù)對(duì)象。在一個(gè)Signature中，至多可以對(duì)一個(gè)Reference省略該屬性。
    s09一s10 DigestMethod是對(duì)數(shù)據(jù)應(yīng)用以產(chǎn)生DigestValue的算法。DigestValue的簽名是將資源內(nèi)容與簽名者密鑰綁定的機(jī)制。
    s13行上是SignatureValue元素本身，它在SignedInfo之外，即位于簽名部分之外，不過計(jì)算SignatureValue所使用的算法則包括在已簽名的信息中。
    s14行和s16行之間是Keylnfo元素(該元素是可選的)，它指出了用于驗(yàn)證簽名的密鑰。標(biāo)識(shí)機(jī)制可以包括證書、密鑰名稱和密鑰協(xié)議算法。
    經(jīng)過簽名后的XrML許可證就可以通過許可證服務(wù)器發(fā)送到客戶端，客戶端只需要通過XML解析器將其中內(nèi)容進(jìn)行提取，就可以驗(yàn)證許可證發(fā)送方的合法性并從中提取媒體文件內(nèi)容密鑰對(duì)所需播放的媒體文件進(jìn)行解密收看，然而客戶端同樣具有許可證驗(yàn)證器，需要對(duì)許可證所賦予的權(quán)限進(jìn)行驗(yàn)證和判斷，并賦予用戶相應(yīng)的權(quán)限。

4 結(jié)束語
    通過對(duì)比運(yùn)用C語言和XrML兩種方式實(shí)現(xiàn)數(shù)字電視視頻點(diǎn)播數(shù)字許可證的管理，可以看出，傳統(tǒng)的權(quán)利管理方式存在難以擴(kuò)展、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜等缺點(diǎn)，但是在需要較簡單權(quán)利保護(hù)并且無法提供較高實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的條件下，不失為一種比較直接的做法。由于第二代數(shù)字權(quán)利保護(hù)體制的出現(xiàn)，xrML已經(jīng)得到了廣泛的運(yùn)用，并且出現(xiàn)了在Linux和Windows環(huán)境下用C++和Java開發(fā)的解析器和驗(yàn)證器。文中的試驗(yàn)都是在Windows環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的，但是有了這些解析器的出現(xiàn)，很容易應(yīng)用在Linux的操作系統(tǒng)環(huán)境中。并且對(duì)于傳統(tǒng)的數(shù)字版權(quán)管理方案僅僅只是應(yīng)用C語言結(jié)構(gòu)體進(jìn)行定義部分必要信息和簡單的數(shù)字權(quán)限，存在著特殊性和局限性。
    由于網(wǎng)絡(luò)的普及，數(shù)字版權(quán)保護(hù)顯得越來越重要，引起了越來越多人的關(guān)注。無論是電子書，音樂、電影、mp3等等網(wǎng)絡(luò)媒體文件都將面臨著版權(quán)的威脅，憑借著其良好的擴(kuò)展性以及簡單的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，XrML語言將會(huì)成為數(shù)字版權(quán)管理的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。