CAS 架構

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媒體條件存取系統 (Media CAS) 架構提供標準 API，可在各種數位電視硬體 (包括數位有線、衛星、地面系統和 IPTV 系統) 上啟用條件存取 (CA) 服務。這個架構可與 Android TV 輸入架構和 Android TV 調諧器架構搭配使用，提供從 TV 輸入服務 (TIS) 應用程式叫用的 Java API。

Media CAS 的主要目標如下：

• 提供公開的 Java API 和原生外掛程式架構，供第三方開發人員和原始設備製造商 (OEM) 使用，以便在 Android 中支援電視廣播 CAS。
• 在 Android 中提供 CAS 架構，讓 ATV 原始設備製造商 (OEM) 以一致的方式與各種 CAS 供應商互動。
• 支援使用原生外掛程式支援多個第三方 CAS 供應商。CAS 外掛程式可能會使用供應商專屬網路通訊協定、授權管理訊息 (EMM)/授權控制訊息 (ECM) 格式和解密器。
• 支援硬體安全性，例如金鑰階梯。
• 支援 TrustZone 等受信任的執行環境 (TEE)。

支援的設定

硬體調諧器設定

如果硬體負責 MPEG 傳輸串流的解調和解密，Tuner 架構會將條件存取的節目專屬資訊 (PSI) 資料提供給 TIS 應用程式，以便與硬體電視調諧器連接。

條件存取權 PSI 資料包括 CA 描述符、ECM 和 EMM。這些結構可讓 CAS 外掛程式取得解密內容串流所需的金鑰。

圖 1. 硬體調諧器設定

硬體設定可能會有 TEE 層，例如 TrustZone，如圖 1 所示。如果沒有 TEE 層，CAS 用戶端外掛程式可以與平台提供的硬體金鑰階梯服務通訊。由於這些介面有廠商專屬的差異，Media CAS 並未將其標準化。

軟體設定

在 Android 11 之前，Media CAS 架構仍可用於處理以軟體為基礎的內容，例如來自 IP 多播/單播的 IPTV。TIS 應用程式負責例項化並正確佈建 Media CAS Java 物件。

應用程式可能會使用 MediaExtractor 或其他 MPEG2-TS 剖析器，擷取 CA 相關的 PSI 資料，例如 CA 描述符、ECM 和 EMM。如果應用程式使用 MediaExtractor 架構，則可將 CAS 工作階段管理作業 (例如開啟工作階段和處理 EMM/ECM) 委派給 MediaExtractor 架構。接著，MediaExtractor 會直接使用原生 API 設定 CAS 工作階段。

否則，應用程式必須負責擷取與 CA 相關的 PSI 資料，並使用 Media CAS Java API 設定 CAS 工作階段 (例如，當應用程式使用自己的 MPEG2-TS 剖析器時)。

圖 2. 使用 MediaExtractor 架構設定 IPTV 輸入、CAS 和 descrambler

在軟體擷取器情境中，無論音軌是否呼叫安全解碼器，擷取器都需要為每個雜訊的音軌提供軟體或硬體的 descrambler 物件。原因如下：

• 如果音軌不需要安全解碼，擷取器會解密存取單位，清除緩衝區，並從清晰的串流中擷取樣本。這樣一來，MediaCodec 就不需要參與解密作業。

• 如果音軌需要安全解碼，擷取器可能仍需要解密器。當傳輸串流在傳輸封包層級進行雜湊時，就會發生這種情況，而封包化基本串流 (PES) 標頭也會雜湊。擷取器需要存取 PES 標頭，才能取得特定的下游資訊 (例如呈現時間戳記)。

  如果傳輸串流是在 PES 封包層級解密，則擷取器不會使用解密器，因為 PES 標頭會保持清除狀態。不過，實際的雜訊處理作業發生的時間，必須等到實際的雜訊處理封包到達後才能確認。為了簡單起見，假設系統會在根據節目對應表 (PMT) 判定音軌是否經過雜訊處理後，使用解密器。

軟體設定的限制

如果音軌需要安全解碼，解密器在將解密作業放入清除緩衝區時，必須小心謹慎。由於需要不安全的音訊解碼，如果影片解碼需要安全的解碼器，則應在與音訊不同的工作階段中進行雜湊。工作階段的 ECM 必須向外掛程式發出安全解碼器必要性的信號。

或者，外掛程式必須能夠可靠地將金鑰與其安全性政策綁定。否則，應用程式可以輕鬆透過音訊解密器取得影格。

即使工作階段需要安全解碼器，也可能會要求輸出少量資料，以便擷取器清除緩衝區，進而處理 PES 標頭。為避免惡意應用程式讓外掛程式傳回整個存取單位，外掛程式需要剖析傳輸酬載，確保酬載以適當串流類型的 PES 標頭開頭。否則，外掛程式應拒絕要求。

CA 調整序列

當您切換至新頻道時，TIS 模組會註冊接收來自 PSI 調整器架構的 CA 描述元、ECM 和 EMM。CA 描述元件包含 CA 系統 ID，可用於明確識別特定 CA 供應商和其他供應商專屬資料。TIS 會查詢 Media CAS，判斷是否有 CAS 外掛程式可處理 CA 描述元。

圖 3. 調整 CAS 內容

如果支援 CA 系統 ID，系統會建立 Media CAS 的例項，並將 CA 描述項中的供應商私人資料提供給外掛程式。接著，Media CAS 會開啟新的工作階段，以便處理音訊和視訊串流。新開啟的工作階段會接收外掛程式的 ECM 和 EMM。

CAS 外掛程式流程範例

TIS 會使用 Media CAS API 將 ECM 傳送至 CAS 外掛程式。ECM 包含加密的控制字，需要使用 EMM 的資訊進行解密。CAS 外掛程式會根據 setPrivateData() 方法提供的 CA 描述符中供應商專屬資訊，決定如何取得資產的 EMM。

內容管理模組可能會在內容串流中以頻帶內方式傳送，或是使用由 CA 外掛程式啟動的網路要求以頻帶外方式傳送。TIS 會使用 processEMM() 方法，將任何頻帶內 EMM 傳送至 CA 外掛程式。

如果取得 EMM 需要網路要求，CA 外掛程式就會負責與授權伺服器執行網路交易。

圖 4. 用於處理 EMM 和 ECM 的 CAS 外掛程式範例

收到 EMM 後，CA 外掛程式會剖析 EMM，取得用於解密控制字的加密金鑰。加密的 EMM 金鑰和加密的控制字詞可能會載入至金鑰階梯或信任環境，以便執行控制字詞解密作業，並隨後對內容串流進行解密。

Media CAS Java API

Media CAS Java API 包含下列方法。

• 列出裝置上所有可用的 CA 外掛程式。

  class MediaCas.PluginDescriptor {
    public String getName();
    public int getSystemId();
  }
  static PluginDescriptor[] enumeratePlugins();
  

• 為指定的 CA 系統建構 Media CAS 例項。也就是說，Media CAS 架構可同時處理多個 CAS 系統。

  MediaCas(int CA_system_id);
  MediaCas(@NonNull Context context, int casSystemId,
           @Nullable String tvInputServiceSessionId,
           @PriorityHintUseCaseType int priorityHint);
  

• 註冊事件監聽器，並允許應用程式指定使用該迴圈的處理常式。

  interface MediaCas.EventListener {
    void onEvent(MediaCas, int event, int arg, byte[] data);
    void onSessionEvent(@NonNull MediaCas mediaCas, @NonNull Session session, int event, int arg, @Nullable byte[] data);
    void onPluginStatusUpdate(@NonNull MediaCas mediaCas, @PluginStatus int status, int arg);
    void onResourceLost(@NonNull MediaCas mediaCas);
  }
  void setEventListener(MediaCas.EventListener listener, Handler handler);
  

• 傳送 CA 系統的私人資料。私人資料可來自 CA 描述符、條件存取表或非頻道來源。這不會與特定工作階段建立關聯。

  void setPrivateData(@NonNull byte[] data);
  

• 處理 EMM 封包。

  void processEmm(@NonNull byte[] data, int offset, int length);
  

• 將事件傳送至 CA 系統。事件格式是特定於配置，對架構而言是不可見的。

  void sendEvent(int event, int arg, @Nullable byte[] data);
  

• 為 CA 系統啟動指定類型的佈建作業。裝置首次訂閱付費電視服務時，必須先將裝置佈建至 CAS 伺服器。為裝置提供一組相關參數，以便裝置進行佈建。

  void provision(String provisionString);
  

• 觸發授權重新整理作業。當使用者訂閱新頻道 (例如回應廣告或在電子節目指南 (EPG) 中新增頻道) 時，應用程式應可通知 CA 用戶端重新整理授權金鑰。

  void refreshEntitlements(int refreshType);
  

• 關閉 Media CAS 物件。

  void close();
  

• 開啟工作階段。

  Session openSession();
  Session openSession(@SessionUsage int sessionUsage, @ScramblingMode int scramblingMode);
  

• 關閉先前開啟的工作階段。

  void Session#close();
  

• 將 CA 私人資料從 PMT 中的 CA 描述符 (可來自節目資訊或 ES 資訊部分) 提供給 CAS 工作階段。

  void Session#setPrivateData(@NonNull byte[] sessionId, @NonNull byte[] data);
  

• 處理工作階段的 ECM 封包。

  void Session#processEcm(@NonNull byte[] data, int offset, int length);
  

• 取得工作階段 ID。

  byte[] Session#getSessionId();
  

• 將工作階段事件傳送至 CA 系統。事件格式會依據結構定義而定，對架構而言是不可見的。

  void Session#sendSessionEvent(int event, int arg, @Nullable byte[] data);