加密廣播的密鑰管理優(yōu)化

本文提出了一個(gè)四層密鑰分層管理模型，改進(jìn)了邏輯密鑰層次LKH 樹，使其
適應(yīng)成員變更頻繁的大型動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，并采用改進(jìn)LKH 樹方案優(yōu)化了數(shù)字電視廣播系統(tǒng)
的密鑰管理模塊。經(jīng)實(shí)例分析，將優(yōu)化后的系統(tǒng)與一般廣播系統(tǒng)對比，對比后的結(jié)果證
明本方案縮減了組管理器的密鑰存儲(chǔ)開銷
并降低了系統(tǒng)通信開銷。
數(shù)字電視廣播系統(tǒng)的安全性主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面保證授權(quán)成員獲得解密
密鑰，解密后接收廣播信息，未授權(quán)成員(未付費(fèi)成員)無法獲得密鑰，不能接收廣播信
息。另一方面，保證對成員的動(dòng)態(tài)管理。當(dāng)授權(quán)成員發(fā)生動(dòng)態(tài)變更時(shí)，剛加入的成員，
不能訪問加入之前的數(shù)據(jù)，達(dá)到向前保密；離開系統(tǒng)的成員，不能繼續(xù)訪問以后的數(shù)
據(jù)，達(dá)到向后保密。每當(dāng)有成員加入或離開時(shí)必須更新密鑰，因而密鑰管理是研究付費(fèi)
電視系統(tǒng)的核心問題之一，必須采用有效的密鑰管理方案以減少系統(tǒng)通信和密鑰存儲(chǔ)
開銷。在數(shù)字電視廣播系統(tǒng)中，對成員進(jìn)行授權(quán)管理和密鑰管理的部分是條件接收系統(tǒng)
（Condition Access System，CAS）[1,2,3]。CAS有多種密鑰分層管理模型，在理論上具有簡便安全的優(yōu)點(diǎn)，但在成員較多、成員變更頻繁的情況下，卻存在密鑰分配、密鑰更新工作量大而導(dǎo)致的系統(tǒng)通信開銷較大的問題。
本文依據(jù)CAS 的密鑰分層管理機(jī)制，提出了按頻道類別分組電視節(jié)目的四層密鑰分
層模型，在該模型的基礎(chǔ)上對LKH（Logickey hierarchy）樹方案[4]進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一
個(gè)密鑰更新方案，并采用該方案對CAS 的密鑰管理模塊優(yōu)化，通過實(shí)例分析比較了改
進(jìn)前后的系統(tǒng)，結(jié)果證明該方案有效地降低了系統(tǒng)的通信與密鑰存儲(chǔ)開銷，可適用于大
型動(dòng)態(tài)的數(shù)字電視廣播系統(tǒng)。