（计算机应用技术专业论文）家庭网络数字版权管理系统的研究.pdf

南京邮电大学硕士研究生学位论文 摘要 摘要 网络信息时代的到来、多媒体技术和微电子技术的发展，使得许多传统媒体内容向数 字化转变。由于音频、视频、图像等作品都能以数字形式获得，制作完美的拷贝和恶意的 篡改变得十分容易。大规模非授权的拷贝损害了数字媒体原创者的利益，数字媒体内容的 版权和安全问题成为信息化进程的瓶颈。数字版权管理( d i g i t a lr i g h tm a n a g e m e n t ，d r m ) 技术作为一种有效的手段应运而生，它能够在制作、发布和消费数字作品的过程中，保护 数字作品提供者、分销商和消费者的合法利益。 家庭网络d r m 作为d r m 领域发展的新方向，它进行以家庭为单位的数字版权管理， 具有很多优点，适合应用于数字家庭网络中。版权保护是数字家庭网络中必须解决的安全 问题，很多公司、组织都在征集和制定这方面的方案和标准，家庭网络d r m 技术的研究 具有很好的发展潜力和意义。 本文的工作围绕家庭网络d r m 主题展开，前两章研究了d r m 领域相关知识，后三 章着眼于解决该领域存在的问题，主要研究工作和成果如下： 1 、阐述论文的研究背景，概括研究d r m 的重要意义。在阅读大量文献和项目经验的 基础上，从多维角度对通用数字版权管理系统进行建模和归纳。总结国内外该领域的研究 现状、家庭网络d r m 兴起的原因、优势和发展现状； 2 、分析家庭网络d r m 的概念、相关术语及研究点。研究两种现有解决方案，总结他 们的优缺点，指出本文要解决的问题； 3 、针对已有方案存在的问题，提出一种基于簇的家庭网络d r m 系统，描述其系统模 型和功能流程；针对用户希望具有控制权和避免干扰和纠纷的问题，通过加入用户控制层 将其解决； 4 、针对移动设备的管理问题，提出一种基于信任状的新型e c c 代理签名方案。给出 具体的方案算法设计和描述。在m a t l a b 软件平台下对方案进行tn i i e ，最后根据实验 结果进行分析。结果i i e n ，该代理签名方案各方面的性能指标皆优于同类方案，适合应用 于家庭网络d r m 系统。 关键词：数字版权管理，家庭网络d r m ，簇，认证域，用户控制层，代理签名 南京邮电大学硕士研究生学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t i nn e t w o r ki n f o r m a t i o n a g e ，w i t h t h e r a p i dd e v e l o p m e n t o fm u l t i m e d i aa n d m i c r o - e l e c t r o n i c s ，m a n yw o r k sa r ed i g i t a l i z e d b e c a u s ew o r k si nf o r mo fa u d i o ，v i d e oa n di m a g e c a l lb ee a s i l yd i g i t a l i z e d ，t om a k ei t sc o p ya n dd om a l i c i o u sd i s t o r t i o n sb e c o m e v e r ye a s y t h e l a r g e - s c a l ei l o n a u t h r o z a t i o nc o p yh a sh a r m e dt h eo r i g i n a lo w n e r sb e n e f i tw h i l et h em a l i c i o u s d i s t o r t i o n sc a u s es u s p i c i o no ft h ed i g i t a lm e d i a sr e l i a b i l i t y t h ec o p y r i g h ta n dt h es e c u r i t y p r o b l e mo fd i g i t a lm e d i ah a v eb e c o m et h eb o t t l e n e c ko ft h ei n f o r m a t i o n i z a t i o np r o c e s s t h e d i g i t a lr i g h t sm a n a g e m e n ta r i s e s a sa ne f f e c t i v em e t h o dt o p r o t e c tt h el e g a lb e n e f i t so ft h e p r o v i d e r s ，d i s t r i b u t i o n s ，r e t a i lm e r c h a n t sa n dc o n s u m e r si nt h em a n u f a c t u r e ，i s s u ea n dc o l l s i i i i e p r o c e s so fd i g i t a lm e d i a h o m en e t w o r kd r mi san e wd i r e c t i o no fd r mf i e l d ，a n di sa p p l i e dp r o p e r l yi nd i g i t a l h o m en e t w o r k h o m en e t w o r kd r m m a n a g e st h ec o p yr i g h t sb a s e do nt h ed e v i c e si nt h eh o m e n e t w o r ka saw h o l e ，a n dh a sm a n ya d v a n t a g e s c o p y r i g h tp r o t e c t i o ni st h es e c u r i t yp r o b l e mt h a t m u s tb es o l v e di n d i g i t a lh o m en e t w o r k ，c u r r e n t l ym a n yc o m p a n i e sa n do r g a n i z a t i o n sa r e d e v o t i n gi n t od e v e l o p i n gs t a n d a r d sa n ds o l u t i o n so nh o m en e t w o r kd r m ，s ot h er e s e a r c ho n h o m en e t w o r kd r mh a sg r e a tp o t e n t i a la n d s i g n i f i c a n c e t h er e s e a r c hw o r ko ft h et h e s i si sa r o u n dh o m en e t w o r kd r mf i e l d i nt h ef i r s tt w o c h a p t e r s ，i ti n t r o d u c e st h es t a t u so ft h i sf i e l d ，a n di nt h ef o l l o w i n gc h a p t e r s ，i tt r yt os o l v et h e i s s u e sa n dp r o p o s es o l u t i o n sf o rt r e n d sa n dd i r e c t i o n s t h er e s e a r c hw o r k so ft h i st h e s i sa r ea s f o l l o w s ： 1 t h et h e s i se x p a t i a t e st h er e s e a r c hb a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c e ，g i v e sa ni n c i s i v ea n a l y s i s o ft h ef i e l df r o ms e v e r a la s p e c t sb a s e do nh a v i n gr e a dm a n yr e l a t e dl i t e r a t u r e sa n dp r o j e c t e x p e r i e n c e s s u m m r i z e sa n dm o d e l st h ed r ms y s t e mf r o ms o m ea s p e c t s i n t r o d u c e st h e r e s e a r c hs t a t u si nd o m e s t i ca n da b r o a d , t h ea r i s i n go ft h eh o m en e t w o r kd r m ，i t sa d v a n t a g ea n d d e v e l o p m e n ts t a t u s ； 2 t h et h e s i ss u m m a r i z e ss o m ec o n c e p t s ，r e l a t e dt e r m sa n dr e s e a r c hp o i n t s a f t e rh a v i n g r e s e a r c h e dt w os c h e m e si ne x i s t e n c e ，p r e s e n t st h e i ra d v a n t a g ea n d d i s a d v a n t a g e ，p u t sf o r w a r di t s r e s e a r c hp o i n t s ； i i 南京邮电大学硕士研究生学位论文 a b s t r a c t 3 t h et h e s i sp u t sf o r w a r dah o m en e t w o r kd r ms y s t e mb a s e do nc l u s t e r , d e s i g n e si t s m o d e l ，s a m p l ep r o t o c o l sa n da u t h o r i z e dd o m a i n se s t a b l i s h i n gp r o c e s s t h ed e s i g n e du s e r c o n t r o ll e v e ls o l v e st h ec o n t r o lr i g h tp r o b l e mc a l lw o r kw e l lw i t ht h eo r i g i n a ls o l u t i o n ； 4 t h et h e s i sp o i n t so u tt h ee x i s t i n gp r o b l e m si nm o b i l ed e v i c em a n a g e m e n t ，a n dp r o p o s e sa n e we c c p r o x ys i g n a t u r es c h e m eb a s e do nc r e d i tc e r t i f i c a t i o ns u i t a b l ef o rh o m en e t w o r kd r m a p p l i c a t i o n i nt h et h e s i s ，i tv a l i d a t e st h es c h e m eu n d e rm a t l a b ，a n da p p r o v e sw h i c hr e q u i r e s l e s sb a n d w i d t ha n dl e s sc o m p u t a t i o nt i m ec o m p a r e dw i t ho t h e r p r o x ys i g n a t u r es o l u t i o n s k e y w o r d s ：d i g i t a l 融g h tm a n a g e m e n t ，h o m en e t w o r kd r m ，c l u s t e r , a u t h o r i z e dd o m a i n ， u e rc o n t r o ll e v e l ，p r o x ys i g n a t u r e i i i 塑塞坚皇! 三! 塑主婴窒生兰堡垒奎! i 塑， - _ _ _ _ _ ，_ _ - - 。- _ - _ - - _ _ - _ _ - - - _ _ _ _ _ _ - _ _ - _ _ 。- - - _ _ 。_ _ _ 。_ - _ 1 。_ 。- 。_ 。- _ - _ 。_ 。一一一 缩略词 缩略词 英文全称译文 a d m a u t h o r i z e dd o m a i nm a n a g e r认证域管理器 c c l c o m e n tc a t e g o r yl i s t内容分类列表 c ac e r t i f i c a t e da c c e p t条件接收 c p r mc o n t e n tp r o t e c t i o na n dr i g h tm a n a g e m e n t 内容保护和版权管理 d l pd i s c r e t el o g a r i t h mp r o b l e m离散对数问题 d o i d i g i t a lo b j e c ti d e n t i f i e r 数字对象标识符 d r m d i g i t a lr i g h t sm a i l a g e m e m 数字版权管理 d v b d i g i t a lv i d e ob r o a d c a s t i n g 数字视频广播 e c c e l l i p t i c a lc u r v ec r y p t o g r a p h y 椭圆曲线加密 e c d l pe l l i p t i c a lc u r v ed i s c r e t el o g a r i t h mp r o b l e m椭圆曲线离散对数问题 e c d s a e l l i p t i c a lc u r v ed i g i t a ls i g n a t u r ea l g o r i t h m 椭圆曲线数字签名算法 e m m s e l e c t r o n i cm e d i am a n a g e m e n ts y s t e m 电子多媒体管理系统 f c cf e d e r a lc o m m u n i c a t i o n sc o m m i s s i o n 联邦通信委员会 l e c ml o c a le n f o r c e m e n tc o p ym a n a g e m e n t本地执行复制管理 m d 5 m e s s a g e - d i g e s t a l g o r i t h m 5 消息摘要算法 o d i 之l o p e nd e s c r i b er i g h tl a n g u a g e开放性权限表达语言 o m a o p e nm o b i l ea l l i a n c e 开放移动联盟 p d ap e r s o n a ld i g i t a la s s i s t a n t个人数字助理 p p u b l i ck e yi n f r a s t r u c t u r e 公钥基础设施 p p np e r s o n a lp r i v a t en e t w o r k 个人私有网络 s h a s e c u r eh a s ha l g o r i t h m 安全哈希算法 u r ju n i f o r mr e s o u r c ei d e n t i f i e r 统一资源标识符 w m r mw i n d o w sm e d i ar i g h t sm a n a g e r w i n d o w s 媒体管理器 i v 南京邮电大学硕士研究生学位论文 图、表目录 图、表目录 图1 1d r m 功能模型2 图1 2d r m 信息模型实体模型4 图1 3d r m 信息模型内容模型4 图1 - 4d r m 信息模型版权表达模型5 图1 5d r m 工作流模型协作关系模型6 图1 - 6 全球家庭网络市场规模与预测8 图2 1家庭网络d r m 在数字家庭网络中的层次1 2 图2 2d r m 系统中的家庭网络概念1 2 图2 3 p h i l i p s 方案的公钥证书链结构和认证关系1 6 图2 4 s m a r t r i g h t 方案。1 7 图2 5l e c m 结构17 图2 - 6 构成d r m 系统解决方案的关键技术。1 9 图3 一l基于簇的家庭网络d r m 系统模型3 0 图3 - 2 基于簇的家庭网络d r m 的功能流程3 2 图3 - 3 认证域中的簇模型3 3 图3 - 4 适应设备的域证书和设备列表3 3 图3 - 5 簇管理器建立认证域3 4 图3 - 6 适应设备发起加入认证域的请求3 5 图3 - 7 簇管理器反馈适应设备的请求3 5 图3 - 8 适应设备请求加入簇3 5 图3 - 9 簇管理器完成新设备的加入3 6 图3 一l o 簇管理器上报更新信息3 6 图3 - 1 l 适应设备退出认证域的流程3 7 图3 - 1 2 d r a m 系统层次结构3 9 表3 1 用户列表3 9 表3 - 2 用户分组列表4 0 图3 - 1 3 用户分组情况4 0 7 5 南京邮电大学硕士研究生学位论文 图、表目录 表3 3 内容分类列表4 1 表3 _ 4 用户内容访问控制列表4 2 图3 1 4 设备q 示意结构4 2 图3 1 5 设备p 示意结构4 2 图3 1 6 用户密码不正确情况4 3 图3 1 7 用户具有某内容访问权限的情况4 4 图3 1 8 用户无权限情况4 4 图3 1 9 设备接受新的内容列表4 5 图3 2 0 设备拥有的内容列表已是最新版本4 6 表4 1h a m 和x u 给出的安全的离散对数签名方案5 2 表4 2 公钥密码体制的分类及特性5 7 表4 3r s a 和e c c 安全模长的比较5 8 图4 1r s a 和e c c 破译时间比较。5 8 表4 4r s a 和e c c 的速度比较5 9 图5 1 参数生成流程6 3 表5 - l 几种基于信任状的代理签名方案的带宽比较7 0 表5 2 几种椭圆曲线签名方案的执行时间( 单位：秒) 7 0 图5 _ 4 三种不同方案的签名时间。7 1 图5 5 三种不同方案的签名验证时间7 1 南京邮电大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了中文特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南 京邮电大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示 了谢意。 研究生签名：朝i 函亟日期晕业 南京邮电大学学位论文使用授权声明 南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本 人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复 制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在 保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权南京邮电大学研 究生部办理。 研究生签名：越融导师签名：女燃 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 第一章绪论 1 1 研究数字版权管理的意义 随着互联网和宽带通信技术的不断发展，全球的数字化进程正在加速。越来越多的企 业和公司在为他们的内容制作数字版本，互联网上的数字内容越来越多。人们对网上在线 或离线的数字内容( 如电子书、图片、音视频等) 作品的需求也日渐丰富。利用i n t e r n e t 方式为用户提供丰富多彩的数字内容、用户支付一定的费用，已是许多分销商和用户共同 的需要。 深入研究后便不难发现，数字内容在给人们带来便利的同时，也暴露了其致命的弱点： 用户可以通过多种方式对有价值的内容进行任意的拷贝以及二次传播，而且副本基本没有 质量损耗。故若没有可靠的保障，很多作者及合法版权所有者都不愿轻易公开其拥有的数 字内容，这在相当程度上阻碍了数字作品的发展和传播。为了从技术上解决这些问题， m i c r o s o f t 、i b m 等i t 巨头推出了种新技术一数字版权管理( d i g i t a lr i g h t sm a n a g e m e n t ， d r m ) ，即通过技术手段，在数字内容生产、传播、销售、使用的整个生命周期内，对版 权进行持久的保护，确保数字内容的合法使用和传播【1 】【2 】。 技术层面的d r m 是指在网络及数字化环境下，借助加密与安全封装技术、公钥基础 设施( p u b l i ck e yi n f r a s t r u c t u r e ，p k i ) 认证【3 】、权限管理技术等，使数字内容的权利主体 获得对其客体的控制权，防止非授权使用，保护权利所有人利益的一种综合性技术体制。 通过对版权的保护、管理以及对信息使用的跟踪统计，一方面可以防止非法数字内容 的传播，保证数字内容业务的健康发展；另方面也促进了创作者的积极性，使其提供更 好、更丰富的数字内容。数字版权保护为消费一发行一创作的价值链中的各个环节都带来 了实际的利益。消费者可以获得更多高质量的数字信息( 如游戏、背景图、更加丰富和个 性化的使用控制) ，发行者可以最大化地利用发行资源( 如网络带宽) 增加消费数量，进 而获得更好地收益，创作者和版权拥有者的数字作品可以得到保护。可见，对数字版权保 护的研究具有重要意义。 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 1 2 通用数字版权管理系统 d r m 系统牵涉方众多，并且还涉及不同的具体要求，是很复杂的系统。需要从多个 角度进行建模来较完整地刻画d r m 系统的架构和内涵。建模主要从功能模型、信息模型、 工作流模型三个角度来展开。 功能模型从需求的角度描述系统需要完成的任务或实现的功能，功能架构包括了d r m 系统的高层次模块和组件，它们共同提供了端到端的舨权管理。 信息模型主要有三方面的任务：实体建模、实体的标识描述和权限表达。 工作流模型是一个交互模型，主要描述各实体之间是如何交互的。 1 2 - 1 功能模型 功能模型从需求的角度描述系统需要完成的任务或实现的功能，功能架构包括了d r m 系统的高层次模块和组件，它们共同提供了端到端的版权管理。d 蹦系统的功能模型如 图1 1 所示。 图1 一ld r m 功能模型 1 、数字内容的创作和获取模块 该模块管理数字内容的创作及作品首次创作出来时的版权声明，使其可以合法交易。 此模块支持： ( 1 ) 版权验证：确保版权是为存在的内容创建： 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 ( 2 ) 版权创建：将版权分配给新的内容，例如指定版权拥有者和可用的使用许可； ( 3 ) 版权工作流：允许通过一系列的工作流步骤处理内容以便查看和或承认版权。 2 、数字内容管理模块 该模块管理数字内容并且使之能够被交易，包括从创作者那里接收内容并把它放进内 容管理系统。交易系统需要管理描述性元数据和版权元数据。此模块支持： ( 1 ) 存储功能：使得元数据和存储在数据库中的内容可以被访问，获取。元数据包括 组织、版权、作品描述； ( 2 ) 交易功能：为已购买版权的组织分配许可证，包括实现从许可证购买者到版权 拥有者的支付。有些情况下，内容需要经过一定的操作来满足许可证要求。比如加密内容 或针对特定的桌面应用环境打包等。 3 、数字内容使用模块 该模块负责数字内容交易后的使用管理，包括在特定桌面系统软件中对交易内容的支 持性约束等。此模块支持： ( 1 ) 许可权管理：使应用环境遵循与内容相关联的权限，如用户只有权阅读，就不 允许其打印； ( 2 ) 跟踪管理：如果跟踪是已同意的许可证条件的一部分，如用户拥有播放某一视 频1 0 次的许可证，就需要跟踪对内容的使用次数。 1 2 2 信息模型 信息模型描述实体如何建模以及实体之间的关系，此外还考虑很多其他的架构层，如 概念层、模块层、执行层、代码层等。信息架构主要有三方面的任务：实体建模、实体的 标识描述和权限表达。 1 、实体建模 实体建模主要是描述构成d r m 系统的各功能机构之间的工作关系，我们将各实体表 述为：用户、数字内容和版权。 ( 1 ) 用户实体可以是任何类型的用户，从版权拥有者到最终消费者； ( 2 ) 数字内容实体是任意集合水平上的任意类型的内容； ( 3 ) 版权实体是用户和内容之间的许可、约束、义务的表述。 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 各实体之间的工作关系如图1 2 所示。 图1 - 2d r m 信息模型实体模型 内容模型意味着三个实体中的元数据需要包含一个将实体联系起来的机制。数字内容 本身也需要进行建模，内容建模的主要原则是应该根据开发的不同智力阶段包含很多 “层 ，每一层都支持不同的版权和版权拥有者。举例，i f l a 的模型包含四个层，如图1 3 所示。 图1 3d r m 信息模型内容模型 举例说明：t h en a m eo f r o s e ) ) 是u m b e r t oe c o 的作品，讲述了发生在偏僻的b e n e d i c t i n e 修道院的事件，包括对概念、主要思想、面貌特征、人物个性的描述。 作品的“表达刀包括：u m b e r t oe c o 的原文，原文的英文翻译，a n d r e wb i r k i n 的剧本； 英文翻译的“表现 包括：h a r c o u r tb r a c e 出版社1 9 8 3 年出版的精装版，h a r c o u r tb r a c e 出版社1 9 9 4 年出版的简装版，a u d i or e n a i s s a n c e 出版社1 9 9 5 年出版的数字音频书； 表现书的“条目包括：一本从b o o k - a z o n er e t a i l 书店购买的精装版书，一个从 d i g i t a l w o r d 电子书在线书店购买的数字文件。 2 、实体的标识和描述 所有的实体既需要被标识又需要被描述，模型中每个实体的标识是通过开放的标准机 制来完成的。实体的元数据和实体本身都是可标识的。开放标准像统一资源标识符( u n i f o r m r e s o u r c ei d e n t i f i e r ，u r i ) 、数字对象标识符( d i g i t a lo b j e c ti d e n t i f i e r ，d o i ) 都是版权识别 的典型方式。 4 堕室坚皇奎堂堡主堕窒生兰堡笙兰 笙二皇堑笙 i _ - _ - - - _ _ - - - - ，- - _ - _ - _ - _ _ - _ _ - _ - _ _ - _ _ _ - - _ - - _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ - - _ _ _ _ - i - _ _ - _ _ i - _ - _ - - _ _ _ - - _ _ - - _ _ - - _ _ - _ 一一。一 内容描述应采用最合适其类型的元数据标准，但元数据标准本身不能包含试图定位版 权管理信息的元数据元素，因为这样会在何处描述版权表达式的问题上产生混乱。用户描 述，v c a r d 是用来描述人员和组织的最出名的元数据标准。版权模型的一个重要部分就是 阐明和内容相关的用户承担的角色。 3 、版权声明的表达 版权实体通过允许的使用许可、限制、义务以及其他的相关信息来表达版权。具体到 每个版权的描述，可如：使用许可包含播放许可、打印许可与重用许可等；使用限制可包 含使用次数、使用时间与使用区域等；义务可包含支付、跟踪与忠诚等；如图1 4 所示。 1 2 3 工作流模型 图l - 4d r m 信息模型一版权表达模型 工作流模型是处理版权交互的模型，是d r m 安全交互解决方案的模型，是安全的交 互协议。 d r m 系统从使用角度讲主要包括内容提供商、内容运营商和内容消费者三个子系统。 d r m 系统工作时其实体之间的相互协作关系如图1 5 所示。这里使用了以下3 个角色：内 容提供商、内容运营商和内容消费者。其中内容提供商部分负责内容的采集、加密以及数 据库的创建和管理；内容运营商部分要实现许可证管理、用户管理、计费管理以及发布频 道定制；内容消费者部分包括方便实用的播放器、有效方便的购买及支付方式。 自窨膨 j ，：，7 翁曾，篓签 集端2 尚，r 一7 f 画凰凰 图1 - 5d r m 工作流模型- 协作关系模型 数字版权管理技术的工作原理是：首先建立数字产品授权中心，利用密钥对数字产品 进行加密，加密的数字产品头部有标识符k e y l d 和授权中心的统一资源定位符( u n i f o r m r e s o u r c el o c a t o r ，u r l ) 地址。用户在使用版权产品时，根据k e y l d 和u r l 信息向数字 产品授权中心提出申请，授权中心进行验证授权后送出相关的证书和解密密钥，用户按提 示操作后，产品方可使用。需要保护的产品经过加密后，即使被用户下载保存或散播给他 人，由于没有得到授权中心的授权也无法使用，从而严密地保护了数字产品的版权。 1 2 4 国内外研究及发展现状 目前已有很多关于d r m 的研究项目在不同领域展开 4 】，如文本、电子图书、电子课 件、流媒体、电子证书等领域。 国内的d r m 有着巨大的发展空间，如视频点播、付费电影、d r m 加密直播、数字媒 体文件的预览和付费使用等等。北大方正研究院在电子图书的版权保护研究工作中取得了 很大的进展，a p a b i 系列口1 产品目前实现了对电子图书的版权保护。 m i c r o s o f t 公司的w i n d o w s 音频( w i n d o w s m e d i a a u d i o ，w m a ) 文件可以通过w i n d o w s 媒体管理器( w i n d o w s m e d i a r i g m s m a n a g e r ，w m r m ) 6 加入防拷贝保护，限制播放时间 和次数。w m r m 系统是多媒体文件分发的端到端的解决方案，w m r m 的主要优势是微软 媒体文件格式的广泛应用，同时其客户端媒体播放器己经内置d r m 功能。 丌放移动联盟( o p e nm o b i l ea l l i a n c e ，o m a ) 在开发全球d r m 标准m 的工作中起着 关键作用。2 0 0 2 年11 月，o m a 发布了o m ad r a mv 10 ，这是数字版权管理的首个开放 6 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 式标准。为了保证d r m 的安全性，o m a 组织在2 0 0 4 年7 月，又发布了o m ad r m v 2 0 。 在1 0 的基础上，o m ad r mv 2 0 中引入了以公钥体系为基础的安全机制，提供了更为安 全的d r m 管理体系。o m ad r m 系统可以使内容提供商为其提供给消费者的媒体对象定 义权利对象，每个媒体对象可以对应多个权利对象。相应的，每个权利对象具有不同的价 格，如用户可以选择免费预览每个媒体对象，也可以选择支付全面使用这个媒体对象的所 有费用，甚至可以选择支付在一段时间内使用该媒体对象的费用。 可将现有d r m 系统按内容分为四大类：( 1 ) 对电子书的保护阿。如m i c r o s o f td a s ( d i g i t a la s s e ts e r v e r ) 、a d o b ec o n t e n ts e r v e r 、方正a p a b i 鼬g h ts e r v e r 、书生的s u r e d r m 等；( 2 ) 对流媒体的保护1 9 j 【川。如a p p l e 公司的f a i r p l a y 、i b m 的e m m s 、m i c r o s o f tw i n d o w s m e d i ad r m ；( 3 ) 对电子文档的保护【1 1 1 。如微软的r m s 、s e a l e d m e d i ae n t e r p r i s el i c e n s e s e r v e r 、a u t h e n t i c a a c t i v er i g h t sm a n a g e m e n t 、方正的c e b 等；( 4 ) 对图像的d r m 保护1 1 2 j 。 核心是水印技术，有d i g i m a r cc o r p 、英国的h i 曲w a t e rs i g n u ml t d 。 1 3 家庭网络d r m 的兴起和发展 近来各大公司、组织意识到数字家庭网络具有巨大的市场潜力，掀起了研究和开发热 潮。数字内容的版权保护是数字家庭网络环境下必须解决的安全问题，由此引起了家庭网 络d r m ( h o m en e t w o r kd r m ) 系统的研究热潮。 1 3 1 家庭网络的发展潜力 随着家用电器的数字化，产生了通过网络连接实现内容传输、共享和控制的需求，家 庭网络应运而生，接着进一步发展就形成了数字家庭的概念。在数字家庭中，首先必须部 署家庭网络，通过家庭网络连接各种家用电器。图1 6 是诺达咨询公司专家预测的数字家 庭市场发展前景，预测到2 0 1 0 年数字家庭连网设备市场规模将达到3 8 0 亿美元。随着在 线影音、娱乐、网络游戏等服务内容的不断增加；数字电视节目的开通、家用电器控制、 家居安全监控以及更多3 g 业务应用的丰富；人们对家庭内部共享数字媒体需求的进一步 提高，相信数字家庭市场会云集更多的3 c 厂商、芯片提供商、c p s p 、智能家居集成商、 智l l d , 区开发商乃至运营商等诸多产业链环节的参与。 面对潜力如此巨大的市场，各大公司和厂商都不甘落后，如i n t e l 、m i c r o s o r 、i b m 、 联想、华为等都投入了大量的人力、物力和财力到数字家庭的研究和开发上，掀起了数字 南京邮电大学硕士研究生学位论茎堑三皇! i ! 生 _ - - _ - _ - _ _ - - - - - _ _ _ _ - _ _ - _ - _ - 一一一一 2 0 0 32 0 0 42 0 0 52 0 0 6 2 0 0 72 0 0 82 0 0 92 0 1 0 图i - 6 全球家庭网络市场规模与预测 家庭方面的研究热潮。各类设备制造商纷纷组成各种论坛和标准化组织，以开发制定各种 家用电器互连和内容共享以及家庭网络的标准。一些公司开始推出数字家庭概念产品如 i n t e l 以p c 为中的娱乐数字家庭等。 1 3 2 家庭网络d r m 的特点 数字家庭网络中的版权保护是该领域必须面对和解决的关键问题，但通用d r m 系统 方案并不适合用在数字家庭网络中，而家庭网络d r m 具有很多优点，非常适合数字家庭 网络。 ( 1 ) 通用d r m 系统往往将许可证和设备绑定，这与家庭网络强调的共享性、互操作 性背道而驰。如一些针对流媒体点播的d i u v l 方案为了安全，将内容绑定在点播的机器上， 用户只能在这台机器上消费相应的内容，就算家里有两台联网的电脑，也不能在另外一台 机器上使用，这会遭到消费者的强烈反感，用户显然希望可在家庭网络中方便地共享合法 获得的内容。 ( 2 ) 通用d r m 太注重保护版权，限制用户使用方便性。通用d r m 技术都是从版权 拥有者的角度来考虑问题，对使用合法获得的内容有种种限制，使消费者感觉很不方便。 大多数消费者希望消费内容时受到尽可能少的限制，并没有破坏版权的意图。因此在版权 保护和用户方便之间进行平衡是目前d r m 领域相当重要的议题之一。 ( 3 ) 家庭网络d r m 能够为数字家庭网络带来新的商业模式。对家庭网络来说，用户 磷 黜 季； 黜 鹚 位 僦 o 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 希望在家庭各设备间共享购买的数字内容，这是一种新的商业模式，为内容提供商、家电 制造商等都提供了很好的契机。但需要有支持该模式的d r m 系统的出现，以提供内容保 护。通用d r m 系统都不能够提供这种模式。 通用d r m 系统种种不适应数字家庭网络的特性，都突显了设计新的适合数字家庭网 络应用的d r m 方案的要求，家庭网络d r m 正满足此要求，数字家庭网的研究热潮突显 了家庭网络d r a m 越来越重要的研究价值。 1 3 3 家庭网络d r m 发展现状 数字家庭网络旨在提供设备的共享和协同工作能力，而家庭网络d e m 十分适合数字 家庭环境，它能很好地平衡内容提供商和消费者之间的利益，成为研究和开发的热点。 各大企业和组织十分重视家庭网络d e m 方面的研究，并希望尽快制定行业相关标准。 一些致力于制定家庭内容保护方面标准的组织如d v b 组织、t va n y t i m e 论坛、o m a 联 盟等，都在积极征集标准提案。数字视频广播组织的内容保护技术子工作组( d i g i t a lv i d e o b r o a d c a s t i n g c o n t e n tp r o t e c t i o n t e c h n o l o g y ，d v b c p t ) 专门负责家庭网络数字版权管理方 面，它于2 0 0 1 年向各公司和研究机构征集标准提案，到目前为止已有三十多个提案提交 给该工作组。在这些提交的方案中，主要有p h i l i p s 的认证域方案、t h o m s o n 的s m a r t r i g h t 方案等，我们在下一章会简要阐述这两种方案，并进行相应的优缺点分析。 家庭网络d r m 是d r m 领域近年来出现的新方向，具有很大的优势。目前很多公司 和研究机构都投入重力研究，相关的标准也在紧锣密鼓地制定中。尽管人们已经投入了极 大的热情去研究，但是数字家庭网络d r m 领域仍然存在许多不完善的地方，有许多新问 题需要解决，因此这是一个迫切需要进行研究同时充满着研究契机的新领域。 1 4 本文工作及组织结构 本文从功能、信息及工作流程角度，分别对d r m 系统进行阐述和总结。考虑到已有 通用d r m 系统在使用上的局限性和不方便性，特别是不太适用于数字家庭网络，本文将 展开研究数字家庭网络d r m 技术。通过阅读相关文献和技术白皮书，总结了家庭网络d r m 需要研究的主要问题，分析了两种家庭网络d r m 方案。针对现有方案的不足，提出了一 种基于簇的家庭