基于HDMI的HDCP认证及加密的软件实现
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HDMI是一种高清数字接口标准,它可以提供很高的带宽,无损地传输数字视频和音频信号。HDCP可以保证HDMI传输的高清晰信号不会被非法录制。本文在首先在分析HDMI接口和HDCP协议的基础上,实现了HDCP协议里的核心HDCP加密机。该加密机具有以下几点特点:1.提出了HDCP加密认证系统的纯软件设计方案,与硬件实现相比,具有灵活性高,成本低以及具有不依赖第三方硬件的公正性的特点。本文设计并实现了HDCP加密机三层结构基本单元,线形反馈移位寄存器模块、块模块、输出模块,进而实现了HDCP协议中应用的核心算法,块加密机、密码重置加密机、流加密机,这些加密算法的实现为整个HDCP认证加密系统提供了支持。2.软件采用模块化的设计,把嵌入式系统复杂的软件划分为相对较小的模块,模块之间逻辑结构独立,无交叉的函数调用,可以以库的形式提供给HDMI芯片的HDCP验证和兼容性测试工具标准的接口,有较强的可移植性和重用性。同时,软件的可调试的特点解决了HDCP芯片逻辑验证时调试困难的问题。3.针对HDCP大量位运算的特点,使用64bit长的数据操作来进行并行的位操作计算,加密机的性能相对于没有实现位并行优化的实现提高了50多倍,在高清分辨率下也获得较高的帧率,有较强的实用性。软件在一个名为hdcpcipher的程序上实现,程序的输入是设备密钥向量数据,输出为加密中间状态变量以及24bit的流加密数据。实现了HDCP认证及流加密需要的加密算法,并使用HDCP提供的标准8组测试用的设备密钥向量数据进行了测试,得出与HDCP标准相一致的测试结果,从而验证了整个HDCP加密机软件实现的正确性。同时,为了测试软件的性能,也提供了相关的功能来测试以及生成数据。根据实际的需要该软件也可以以库的形式提供给上层的HDCP工具使用。
摘要 | 第5-6页 |
ABSTRACT | 第6-7页 |
1 绪论 | 第10-16页 |
1.1 论文研究的背景 | 第10-13页 |
1.2 论文研究内容和意义 | 第13-14页 |
1.3 论文结构安排 | 第14-16页 |
2 HDMI 接口技术 | 第16-29页 |
2.1 HDMI 1.4 技术产生背景 | 第16-17页 |
2.2 HDMI 1.4 技术分析 | 第17-20页 |
2.3 信号和编码 | 第20-22页 |
2.4 HDMI 数字信号原理 | 第22-23页 |
2.5 HDMI 物理层分析 | 第23-26页 |
2.6 HDMI 数据岛周期包 | 第26页 |
2.7 HDMI 音视频 | 第26-29页 |
2.7.1 视频 | 第26-28页 |
2.7.2 音频 | 第28-29页 |
3 HDCP 系统协议分析 | 第29-48页 |
3.1 HDCP 系统结构分析 | 第29-32页 |
3.2 HDCP 认证系统分析 | 第32-39页 |
3.2.1 认证协议总体分析 | 第32-33页 |
3.2.2 第一阶段的认证协议 | 第33-34页 |
3.2.3 第二阶段的认证协议 | 第34-38页 |
3.2.4 第三阶段的认证协议 | 第38-39页 |
3.3 HDCP 端口 | 第39-45页 |
3.4 HDCP 加密状态信号 | 第45-48页 |
4 HDCP 加密机软件设计和实现 | 第48-80页 |
4.1 HDCP 加密算法 | 第48-51页 |
4.1.1 HDCP 基本加密算法 | 第48-49页 |
4.1.2 Blom's scheme 对称门限密钥交换机制 | 第49-51页 |
4.1.3 Blom's scheme 的抗攻击分析 | 第51页 |
4.2 HDCP 数据加密分析 | 第51-53页 |
4.3 HDCP 加密/解密状态机图 | 第53-57页 |
4.3.1 原始加密状态信号 | 第53页 |
4.3.2 增强加密状态信号 | 第53-57页 |
4.4 HDCP 加密机结构设计 | 第57-59页 |
4.5 HDCP 加密机的软件实现 | 第59-80页 |
4.5.1 基本模块接口设计和实现 | 第59页 |
4.5.2 软件加密机数据结构设计 | 第59-60页 |
4.5.3 线形反馈寄存器模块设计及实现 | 第60-64页 |
4.5.4 块模块设计及实现 | 第64-70页 |
4.5.5 输出模块设计及实现 | 第70-73页 |
4.5.6 HDCP 对各模块的使用过程 | 第73-77页 |
4.5.7 调用流程和整体实现 | 第77-80页 |
5 HDCP 加密机测试及性能优化 | 第80-91页 |
5.1 HDCP 加密机测试 | 第80-88页 |
5.2 性能优化及测试 | 第88-91页 |
6 总结和展望 | 第91-93页 |
6.1 总结 | 第91-92页 |
6.2 展望 | 第92-93页 |
参考文献 | 第93-95页 |
致谢 | 第95-96页 |
作者攻读学位期间发表的论文 | 第96-97页 |
附件 | 第97页 |
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