Введение
Система шифрования для трансляций платного телевидения VideoCrypt - это криптографическая система шифрования телевидения с условным доступом на основе смарт-карты, которая шифрует аналоговые сигналы платного телевидения. Он был введен в 1989 году компанией News Datacom и использовался сначала Sky TV, а затем несколькими другими вещателями на спутниках SES Astra на 19,2° восточной широты.
VideoCrypt is a cryptographic, smartcard based conditional access television encryption system that scrambles analogue pay TV signals. It was introduced in 1989 by News Datacom and was used initially by Sky TV and subsequently by several other broadcasters on SES' Astra satellites at 19.2° east.
Версии
В Европе были развернуты три варианта системы VideoCrypt: VideoCrypt I для рынка Великобритании и Ирландии и VideoCrypt II для континентальной Европы. Третий вариант, VideoCrypt S, был использован в недолговечном сервисе BBC Select. Система VideoCrypt S отличалась от типичной реализации VideoCrypt, поскольку использовала скремблирование перетасовки строк. Sky NZ и Sky Fiji могут использовать разные версии стандарта VideoCrypt. Sky NZ использовала стереосистему NICAM в течение многих лет, пока не отказалась от нее, когда технология Sky DTH начала заменять Sky UHF.
Принцип работы
Система зашифровывает изображение, используя технику, известную как "резание и вращение линии". Каждая линия, из которой состоит каждая картина (видеокадр), вырезается в одной из 256 возможных "точек выреза", и две половины каждой линии переключаются вокруг для передачи. Серия точек отсечения определяется псевдослучайной последовательностью. Канал был расшифрован с помощью последовательности генератора псевдослучайных чисел (PRNG), хранящейся на смарт-карте (также известной как карта просмотра). Для декодирования канала декодер будет читать смарт-карту, чтобы проверить, авторизована ли карта для конкретного канала. Если нет, на экране появится сообщение. В противном случае декодер зашивает PRNG карты семенем, передаваемым с видеосигналом, чтобы сгенерировать правильную последовательность точек отсечения. Система также включала криптографический элемент под названием Fiat Shamir Zero Knowledge Test. Этот элемент был рутиной в смарт-карте, которая доказывала декодеру, что карта действительно была подлинной картой. Основная модель заключалась в том, что декодер предоставлял карточку с пакетом данных (вопрос или вызов), которые карта обрабатывала и фактически возвращала результат (ответ) декодеру, доказывая, что это была подлинная карта, не раскрывая никакой критической информации. Если декодер получал неправильный результат с карты, он должен был прекратить декодирование видео. Однако технологически небезопасная реализация этого, в противном случае, сильного криптографического элемента сделала его избыточным. Вариант VideoCrypt S, используемый службой BBC Select, был основан на скремблировании перемещения линий. Эта форма видеоскреблирования изменяет порядок передачи линий, таким образом, линия 20 может передаваться как линия 32. В варианте VideoCrypt S использовалось шесть блоков по сорок семь строк на поле. Он имел три формата кодирования: полный перетасовка, в которой были затронуты 282 строки; полуперетасовка, в которой каждое альтернативное поле было зашифровано; и задержка строки, в которой начальное положение видео в каждой строке было псевдослучайно задержено. BBC выбрала использование скремблирования линии вместо линии и вращения, потому что тесты показали, что линия и вращение более восприимчивы к деградации изображения при воздействии условий призрачного и совместного помеха канала, обычно присутствующих в наземных передачах.
Атаки
Система VideoCrypt была далеко не безопасной, и было использовано несколько взломов.
Карточные атаки
Хакеры обнаружили способы предотвратить убийство или деактивацию карт Скай. Самая простая из этих атак основывалась на том, что Sky в то время использовала технологию EPROM для своих смарт-карт. Таким образом, модифицировав декодер, чтобы ограничить записываемое напряжение на карту, можно было остановить отключение карт по воздуху. Другая, известная как атака KENtucky Fried Chip, основывалась на замене микроконтроллера, который управлял смарт-картой для декодирования интерфейса. Эта атака основывалась на блокировке пакетов с идентификационным номером смарткарты. Атака на основе напряжения потерпела неудачу после того, как Sky перешла на смарт-карты, использующие технологию EEPROM. Коммерческие пираты полностью обратили инженерию смарт-карты Sky, удалили процедуры контроля доступа и создали рабочие пиратские смарт-карты с использованием различных типов микроконтроллеров (обычно PIC16C84), чем те, которые используются Sky. Хакеры также обнаружили (после того, как коммерческий пиратский код стал общедоступным) способы включения "мертвых" карт с использованием интерфейса компьютера и смарткарты путем отправки правильно отформатированного и адресованного пакета активации на карту. Вариации этой атаки также позволили существующим абонентским картам быть обновленными до более дорогих пакетов подписки. Эта атака была известна как "Феникс Хак" в честь мифической птицы, которая могла вернуть себя к жизни.
Атаки потока данных
Другие успешные взломы включали в себя отбор образцов потока данных между картой и декодером, например, можно было записать фильм и сохранить информацию о декодере, чтобы люди могли затем использовать его для декодирования того же самого фильма, который они записали ранее с помощью декодера и "фейковой" карты (фейковая смарткарта была интерфейсом, который получал синхронизированные дешифровочные семена с компьютера). Атака была известна как взлом задержанной передачи данных, и она сработала, потому что данные условного доступа, адреса декодера и зашифрованные ключи были на видеолиниях, которые записываются обычными видеомагнитофонами, а скорость передачи данных, в отличие от скорости телетекста, была достаточно медленной, чтобы данные могли быть записаны с зашифрованным видео.
Атаки на потоки данных с помощью декодерных карт
Самым успешным взломом в системе VideoCrypt является "МакКормак Хак", разработанный Джоном МакКормаком. Эта атака включала трансляцию ключей расшифровки данных декодерной карты в прямом эфире, чтобы другие декодеры могли использовать его для просмотра зашифрованных каналов, эффективно используя карту с несколькими декодерами. Обмен картами - это реализация МакКормак Хака.
Грубая сила
По мере увеличения вычислительной мощности настольных компьютеров такая простая система всегда была по своей природе уязвима для атак грубой силы "обработки изображений". Даже без какой-либо информации о последовательности точек отсечения, смежные линии на картинке могут быть "коррелированы", чтобы найти лучшее совпадение, и картина может быть реконструирована. Метод Brute force не будет работать для всех изображений, но является интересным доказательством концепции. Антиски Маркуса Куна. Программа C 1994 года является ранним примером такой атаки. Совсем недавно было показано, что с помощью детального знания способа передачи цвета в аналоговых телевизионных системах можно достичь "идеальной" реконструкции для многих сцен. Дешевые карты для ПК-телевизоров (~ 40 фунтов стерлингов) с определенными чипсетами (например, Brooktree) были способны расшифровать изображение почти в режиме реального времени (звук задерживался, чтобы соответствовать). Это стало возможным благодаря таким программам, как MoreTV или hVCPlus, и достаточно быстрому ПК. Качество изображения было на уровне старой видеокассеты VHS, с некоторыми искажениями цвета в зависимости от производительности ПК.