Phân tích các vấn đề bảo mật trong hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV Đề cương đề tài mã số:31804
MỤC LỤC THUẬT NGỮ VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT...................... TẮT................................... ...................................3 ......................3 DANH MỤC BẢNG..................... BẢNG.................................. ......................... ......................... .......................... .............................6 ................6 DANH MỤC HÌNH VẼ........................ VẼ..................................... .......................... .......................... ......................... ....................7 ........7 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI..................... TÀI................................. ......................... ...............................9 ..................9 1.1. Tổng quan về đề tài...................... tài................................... .......................... ......................... ...................................9 .......................9 1.2. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu..................................... cứu...........................................11 ......11 1.3. Bố cục của đề tài................................ tài............................................. .......................... ........................................11 ...........................11 CHƯƠNG 2: CẤU HÌNH HỆ THỐNG IPTV..................... IPTV................................. ..........................13 ..............13 2.1. Kiến trúc hệ thống IPTV.................. IPTV............................... .......................... .......................... .............................13 ................13 2.2. Kiến trúc cụ thể hệ thống IPTV.................. IPTV............................... .......................................... ...............................18 ..18 CHƯƠNG 3: MẠNG TRUYỀN DẪN IPTV – CÁC GIAO THỨC SỬ DỤNG ......................... ...................................... .......................... ......................... ......................... .......................... .......................... ...............................30 ..................30 3.1. Mạng LAN ảo - VLANs (Virtual Local Area Networks).......................30 3.2. Giao thức IGMP - Internet group membership protocol.........................31 protocol.........................31 3.3. Giao thức RTP và RTSP............................ RTSP........................................ .............................................36 .................................36 3.4. Ismacryp................ Ismacryp............................. ......................... ......................... .......................... .......................... ...............................38 ..................38 3.5. PIM – Protocol Independent Multicast.......................... Multicast................................................... .........................40 40 3.6. MSDP - Multicast source discovery protocol.........................................40 protocol.........................................40 3.7. DSM-CC - Digital storage Media Command and Control.....................41 3.8. DSLAM - Digital Serial Line Access Multiplexer.................................41 CHƯƠNG 4: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ BẢO MẬT VÀ CÁC CÔNG NGHỆ TRONG BẢO MẬT HỆ THỐNG IPTV...........................................43 IPTV...........................................43 4.1. Bản quyền sở hữu trí tuệ Intellectual Property (IP) trong trong quản lý nội dung số..................... số.................................. ......................... ......................... .......................... .......................... ............................................43 ...............................43 4.2. Các công nghệ hỗ trợ hệ thống bảo mật mạng IPTV..............................49 IPTV..............................49
4.3. Các cơ chế chung cho bảo mật nội dung.................................................55 4.4. Quá trình hoạt động của DRM trong hệ thống mạng IPTV:...................59 4.5. Watermarking và Fingerprinting.............................................................61 4.6. Chứng thực - Authentication...................................................................62 4.7. Tổng hợp.................................................................................................63 CHƯƠNG 5: CÁC NGUY CƠ BẢO MẬT TRONG TRIỂN KHAI HỆ THỐNG MẠNG DỊCH VỤ IPTV HIỆN NAY.............................................64 5.1. Giới thiệu về các nguy cơ đối với mạng IPTV.......................................67 5.2. Tổng hợp...............................................................................................100 CHƯƠNG 6: CÁC GIẢI PHÁP CHO CÁC NGUY CƠ TẤN CÔNG BẢO MẬT.............................................................................................................101 6.1. Các nền tảng cơ bản của giải pháp bảo mật..........................................102 6.2. Hệ thống Head-end của nhà cung cấp dịch vụ IPTV............................111 6.3. Mạng truyền dẫn dịch vụ IPTV.............................................................126 6.4. Hệ thống thiết bị đấu cuối home-end....................................................135 6.5. Tổng hợp...............................................................................................141 CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN.............................143 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................145
THUẬT NGỮ VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT Thuật ngữ AES
Tiếng anh Tiếng việt Advanced encryption Mã hóa bảo mật cấp cao
ATSC
standard Advanced
BRAS
Systems Committee Broadband Remote Access Server quản lý truy cập băng rộng
CA CAS CPS DES DHCP
Server Certification Authority Conditional access systems Content protection systems Data Encryption Standard Dynamic Host
từ xa Người cấp chứng thực số Hệ thống quản lý truy cập Hệ thống bảo vệ nội dung số Chuẩn mã hóa bảo mật dữ liệu Cấp phát cấu hình đầu cuối kết nối
DRM
Configuration Protocol Digital Rights Management
động Hệ thống quản lý bản quyền nội
DSL
Digital
Television Ủy ban truyền hình Hoa kỳ
subscriber
dung số line Đường thuê bao số
(ADSL, ADSL2, ADSL+, DSLAM
ADSL2+) Digital Subscriber
Line Thiết bị ghép kênh trụy cập thuê
DSM
Access Multiplexer Digital storage Media
bao số Giao thức điều khiển dòng truyền
Digital Visual Interface Digital Video recoder Electronic Program Guide Fiber to the x
video Giao diện kết nối video số Thiết bị ghi Video số Bảng hướng dẫn chương trình Hệ thống truyền dẫn thuê bao
DVI DVR EPG FTTx
quang H.264/ AVC H.264/ AVC is a standard Chuẩn định dạng Video được xây for video compression
dựng trên hợp tác giữa tổ chức ITU-T
Video
Coding
Experts
Group (VCEG) kết hợp với ISO/IEC Moving Picture Experts
HD HFC HIS IEEE
Group (MPEG) High Definition Truyền hình phân giải cao Hybrid Fibre-Coaxial Truyền dẫn quang lai High-speed Internet access Truy cập Internet tốc độ cao Institute of Electrical and Viện nghiên cứu công nghệ điện và
IGMP
Electronics Engineers điện tử Internet Group Membership Giao thức nhóm truyền dẫn quảng
Protocol IP Intellectual Property IPTV Internet Protocol Television IRD Integrated Receiver Decoder ISMACRYP Internet Streaming Media Alliance
Encryption
bá Bản quyền sở hữu trí tuệ Truyền hình qua giao thức Internet Thiết bị thu nhận giải mã vệ tinh Công nghệ mã khóa chứng thực của
and tổ chức ISMA
KMS LAN MPEG
Authentication Key management systems Hệ thống quản lý khóa Local Area Network Mạng cục bộ Moving Picture Experts Nhóm phát triển tiêu chuẩn nén và
MSDP
Group định dạng cho hình ảnh Multicast source discovery Giao thức chia sẻ định tuyến
NTSC
protocol Multicast National Television System Chuẩn truyền hình tương tự NTSC
PAL PIM
Committee Phase Alternating Line Chuẩn truyền hình tương tự PAL Protocol Independent Phương thức Multicast độc lập giao
PVR RSA RTCP RTP
Multicast Personal Video Recorder Rivest, Shamir and Adleman RTP Control Protocol Real-time Transport
RTSP
Protocol Real Time
SSL STB
Protocol Secure socket layer Set Top Box
thức Thiết bị ghi video cá nhân Mã khóa công khai Giao thức điều khiển RTP Giao thức truyền dẫn thời gian thực
Streaming Giao thức streaming video thời gian thực Lớp socket bảo mật Thiết bị thuê bao thu nhận giải mã
nội dung Control Bộ giao thức truyền dẫn gói trong
TCP
Transmission
TLS TS UDP
Protocol Transport Layer Security Transport Stream User Datagram Protocol
VLAN VOD VoIP WAN WiMAX
dùng Virtual Local Area Network Mạng LAN ảo Video On Demand Truyền hình theo yêu cầu Voice-over IP Thoại qua mạng IP Wide area network Mạng diện rộng Worldwide Interoperability Truy cập không dây công nghệ for Microwave Access
mạng IP Lớp truyền dẫn bảo mật Dòng truyền Video Giao thức truyền dẫn gói người
Wimax
DANH MỤC BẢNG Bảng 6.1 – Biện pháp bảo mật cho hệ thống quản lý khóa............................115 Bảng 6.2 – Các phương pháp bảo mật cho các phương tiện mang tin vật lý115 Bảng 6.3 – Các phương pháp bảo vệ hệ thống mã hóa MPEG và hệ thống chuyển mã...........................................................................................................116 Bảng 6.4 – Các phương pháp bảo mật cho Content management server .....117 Bảng 6.5 – Các phương pháp bảo vệ hệ thống lưu trữ Video repository.....119 Bảng 6.6 – Các phương pháp bảo vệ Video repository disk ..........................119 Bảng 6.7 – Các phương thức bảo vệ lớp DRM...............................................122 Bảng 6.8 – Các phương pháp bảo vệ DRM web service................................123 Bảng 6.9 - Phương pháp bảo vệ DRM disk .....................................................124 Bảng 6.10 - Cách bảo mật hệ thống ACL đảm bảo tính bảo mật, thống nhất và tính liên tục của dịch vụ....................................................................................130 Bảng 6.11 - Cách bảo mật hệ thống định tuyến đảm bảo tính bảo mật, thống nhất và tính liên tục của dịch vụ.......................................................................131 Bảng 6.12 - Phương thức tách biệt các thuê bao đảm bảo tính bảo mật, thống nhất và tính liên tục của dịch vụ.......................................................................132 Bảng 6.13 - Chức năng QoS đảm bảo tính bảo mật, thống nhất và tính liên tục của dịch vụ..........................................................................................................133 Bảng 6.14 - Giải pháp mạng ảo đảm bảo tính bảo mật, thống nhất và tính liên tục của dịch vụ....................................................................................................134
DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1: Kiến trúc hệ thống IPTV..................................................................13 Hình 2.2: Mô hình chức năng hệ thống IPTV.................................................16 Hình 2.3: Khối chức năng cụ thể IPTV...........................................................18 Hình 2.4: Cấu trúc tổng thể hệ thống IPTV.....................................................19 Hình 2.5: Cấu trúc Middleware........................................................................22 Hình 2.6: Phương thức truyền Unicast.............................................................23 Hình 2.7: Phương thức truyền Multicast..........................................................24 Hình 2.8: Mô hình tập trung..............................................................................25 Hình 2.9: Mô hình Phân tán..............................................................................25 Hình 2.10: Mô hình P2P....................................................................................26 Hình 2.11: Cấu trúc IP Set-Top-Box................................................................28 Hình 2.12: Quá trình xử lý trong Set-Top-Box...............................................28 Hình 3.1: Ví dụ phân bố các VLAN trong đường truyền dẫn dịch vụ..........30 Hình 3.2: Cấu trúc gói tin VLAN tiêu chuẩn IEEE 802.1Q..........................31 Hình 3.3: Cấu trúc gói tin IGMP V2 ................................................................32 Hình 3.4: Truyền dẫn các gói tin IGMP v2 giữa DSLAM và STB...............34 Hình 3.5: Cấu trúc gói tin IGMP V3 ................................................................35 Hình 3.6: Truyền dẫn các gói tin IGMP v3 giữa DSLAM và STB...............36 Hình 3.7: Cấu trúc gói tin RTP – RFC 3550...................................................37 Hình 3.8: Ví dụ về sự hoạt động RTSP............................................................38 Hình 3.9: Sử dụng Ismacryp.............................................................................40 Hình 3.10: Chức năng của DSLAM.................................................................42 Hình 4.1: Một số chọn lựa để bảo vệ tài nguyên số........................................45 Hình 4.2: Một số loại hình truy cập từ phía người sử dụng...........................46 Hình 4.3: DRM Domain....................................................................................47 Hình 4.4: Giá trị theo thời gian của nội dung số.............................................48 Hình 4.5: Ví vụ về quá trình thực hiện chữ ký số...........................................54 Hình 4.6: Tương tác giữa DRM và Middleware trong mạng IPTV..............58
Hình 4.7: Các thành phần của hệ thống DRM................................................60 Hình 5.1: Các tài nguyên thông tin tại home-end...........................................64 Hình 5.2: Các nguy cơ bảo mật được tìm thấy................................................65 Hình 5.3: Các thông tin tài nguyên trong hệ thống DRM và VOD...............66 Hình 5.4: Các nguy cơ bảo mật trong hệ thống DRM và VOD.....................66 Hình 5.5: Phân chia các nguy cơ trong mạng IPTV.......................................68 Hình 5.6: Mô hình cấp cao của hệ thống IPTV...............................................78 Hình 6.1: Hệ thống IPTV Head-end...............................................................112 Hình 6.2: Các lớp bảo mật tại Head-end........................................................113 Hình 6.3: Các lớp bảo mật – Truy cập trực tiếp tới DRM ...........................121
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1. Tổng quan về đề tài Công nghiệp truyền hình trải qua nhiều thập kỷ phát triển biến đổi liên tục không ngừng, từ cách thức sản xuất chương trình đến các phương thức phân phối nội dung chương trình truyền hình đến người xem. Người xem ngày càng được thưởng thức các chương trình với kỹ thuật hình ảnh đẹp hơn, nhiều thông tin hơn, thêm vào đó người xem có thể chủ động với khả năng tương tác trực quan hơn. Theo thời gian, ngành công nghiệp đã chứng kiến sự ra đời các mạng lưới truyền hình mới rộng lớn hơn, nội dung phong phú hơn: Hệ thống truyền hình vệ tinh, hệ thống truyền hình cáp, và gần đây là sự ra đời của truyền hình phân giải cao HD (High Definition TV) đã nâng chất lượng nội dung và khả năng truyền tải của hệ thống truyền hình lên một cấp độ mới trong việc ứng dụng các công nghệ hàng đầu trong ngành thông tin và truyền thông vào phục vụ cuộc sống. Việc phát sóng các chương trình truyền hình phân dải cao HD được xem là xu thế nhắm đến của ngành công nghiệp truyền hình trong những năm tới trên phạm vi toàn thế giới. Hệ thống truyền hình IPTV - Internet Protocol Television ra đời trong xu hướng phát triển công nghệ đó và trở thành thuật ngữ hiện nay được sử dụng ngày càng phổ biến cũng có thể sẽ là sự lựa chọn tương lai của ngành công nghệp này. IPTV thực chất là hệ thống sản xuất truyền tải các chương trình truyền hình (hình ảnh và âm thanh) thông qua việc đóng gói và truyền tải các gói tin trong mạng IP, sử dụng giao thức truyền dẫn trong mạng IP (Internet Protocol). Xu hướng xây dựng các hệ thống truyền hình mới IPTV được hình thành hiện nay, do những yếu tố chủ yếu sau: - Sự phát triển nhanh của khoa học kỹ thuật trong lĩnh vực điện tử, tin học trong những năm qua cho phép thực hiện các chương trình truyền hình bằng các trang thiết bị kỹ thuật số, trên nền tảng công nghệ thông tin trở nên ngày càng phổ biến. Việc ứng dụng các kỹ thuật mới này khiến việc sản xuất các chương trình trở lên nhanh hơn, chất lượng cao hơn và sản phẩm sau khi sản xuất dễ dàng thích ứng để cung cấp đến các khu vực dịch vụ khác nhau: Ứng dụng xem video trên máy tính, trên điện thoại di động, các thiết bị cầm tay di động PDA thế hệ mới,…
- Công nghệ truyền dẫn phát triển, cùng với sự phát triển nhanh chóng của các công nghệ nén và giải nén hình ảnh âm thanh kéo theo khả năng phân phối các nội dung Video trên các dòng truyền IP trở nên dễ dàng thực hiện được. -
Xu hướng sử dụng các sản phẩm đa chức năng, các hệ thống dịch vụ tích hợp
trên nền dịch vụ gốc (dịch vụ gia tăng – Value Add) phát triển ngày càng mạnh đáp để ứng nhu cầu ngày càng tăng của người dùng. Các hãng cung cấp thiết bị đầu cuối hiện đang tích cực nghiên cứu cho ra các các thiết bị đa chức năng, có khả năng thực hiện "Triple play" cho Voice, Data, và Video, tất cả thông qua giao tiếp truyền dẫn phổ thông và rộng lớn nhất hiện nay: Giao tiếp IP. - Hệ thống IPTV cũng cho phép thực hiện các chương trình truyền hình tương tác hơn, phong phú hơn rất nhiều nếu so sánh với các thế hệ truyền hình trước đó. Người xem truyền hình sẽ chủ động hơn trong nhu cầu xem các chương trình của mình. Hơn nữa với khả năng tương tác mạnh, lần đầu tiên người xem có thể tham gia luôn vào trong phần trình diễn chương trình truyền hình của nhà cung cấp dịch vụ IPTV. - Việc tận dụng các cơ sở hạ tầng mạng sẵn có để truyền tải nội dung có ý nghĩa quan trọng trên quan điểm đầu tư đối với các nhà cung cấp dịch vụ nội dung. Các nhà cung cấp dịch vụ chỉ cần mua lại một phần dải thông mạng của các nhà cung cấp dịch vụ mạng sẵn có mà không cần đầu tư xây dựng một hạ tầng mạng mới. Hơn nữa, mạng IP hiện là mạng kết nối rộng khắp thế giới, khiến việc truyền tải nội dung không bị ảnh hưởng nhiều bởi ngăn cách địa lý, vùng miền. - Một hệ thống sản xuất và cung cấp nội dung chất lượng cao hơn, nhanh hơn và đáp ứng tốt nhu cầu về chất lượng đang ngày càng phát triển của người xem, thêm vào đó là khả năng tiếp cận người tiêu dùng rộng lớn của IPTV cũng là đích đến mong muốn của tất cả các công ty, tổ chức truyền thông nói chung trên thế giới. Vì vậy việc xây dựng các hệ thống IPTV mới là mong muốn hường đến của các công ty này. Do những lợi điểm nêu trên, hệ thống IPTV ra đời và phát triển mạnh trong thời gian gần đây là yêu cầu phát triển khách quan trong ngành công nghiệp truyền hình. Để đảm bảo mô hình kinh doanh dịch vụ IPTV đem lại hiệu quả và hợp lệ, các nhà cung cấp dịch vụ IPTV cần đảm bảo hệ thống cung cấp dịch vụ phải thực hiện được khả năng cung cấp dịch vụ ổn định liên tục trong diện rộng, bảo mật tránh hiện tượng xao chép, trộm cắp, tái phân phối nội dung phi pháp, sử dụng không bản quyền các nội dung số. Luận văn này tập trung đi vào tìm hiểu, phân tích kiến trúc hệ thống mạng
dịch vụ IPTV, các điểm yếu trong bảo mật hiện nay của các hệ thống IPTV để từ đó đưa ra các phương án nhằm giảm tối đa các nguy cơ về bảo mật trong hệ thống mạng dịch vụ này.
1.2. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu Mục tiêu đề tài: Mục tiêu chính của đề tài là tìm hiểu các điểm yếu bảo mật trong một hệ thống mạng IPTV tiêu chuẩn, từ đó đưa ra các nguyên tắc, công cụ cần thực hiện nhằm đảm bảo bảo mật cho hệ thống mạng IPTV. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài: Đối tượng của đề tài là các vấn đề liên quan đến bảo mật của hệ thống mạng dịch vụ truyền hình internet - IPTV. Hệ thống mạng truyền hình IPTV trong đề tài này được nghiên cứu theo cách phân chia các thành phần cụ thể, phân tích mối quan hệ giữa các thành phần đó, từ đó đưa ra các nguy cơ có thể xảy ra đối với các hệ thống này. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các hệ thống, công nghệ có liên quan đến triển khai một hệ thống IPTV thực tế như: Công nghệ nén mã hóa Video; Công nghệ mã khóa; các công nghệ đảm bảo bản quyền nội dung số; công nghệ truyền dẫn mạng truy cập thuê bao băng rộng; Công nghệ bảo mật ứng dụng vào trong hệ thống truyền hình.
1.3. Bố cục của đề tài Đề tài gồm các phần chính sau: Chương 1: Giới thiệu đề tài Phần này trình bày tổng quan, mục đích và yêu cầu của các phần được nghiên cứu trong luận văn. Phần này cũng trình bày về phạm vi và đối tượng của đề tài. Chương 2: Cấu hình hệ thống IPTV Phần này đi vào tìm hiểu cấu hình và vận hành hệ thống mạng IPTV tiêu chuẩn, từ đó có được các khái niệm cơ bản về hệ thống mạng dịch vụ IPTV. Chương 3: Mạng truyền dẫn IPTV – Các giao thức sử dụng Phần này tập trung tìm hiểu phương thức truyền dẫn phân phối dịch vụ IPTV, các giao thức chính sử dụng trong truyền dẫn dịch vụ IPTV.
Chương 4: Tổng quan các vấn đề bảo mật và các công nghệ trong bảo mật hệ thống IPTV Phần này đi vào tìm hiểu một số khái niệm bảo mật, bản quyền nội dung số và các công nghệ nền tảng hỗ trợ đảm bảo bảo mật hệ thống mạng IPTV. Chương 5: Các nguy cơ bảo mật trong triển khai hệ thống mạng dịch vụ IPTV hiện nay Phần này đi vào phân tích cụ thể các nguy cơ, các lỗ hổng bảo mật có thể xảy ra đối với từng phần trong hệ thống mạng IPTV. Phần này cũng miêu tả một số phương pháp có thể phá hỏng tính bảo mật trong hệ thống mạng IPTV. Chương 6: Các giải pháp cho các nguy cơ tấn công bảo mật Trên cơ sở các điểm yếu của hệ thống IPTV được phân tích trong Phần 5, Phần 6 này đưa ra một số các phương pháp nhằm đảm bảo bảo mật cho hệ thống mạng IPTV đồng thời đưa ra đánh giá về hiệu quả của từng phương pháp bảo mật đối với các nguy cơ bảo mật cụ thể trong hệ thống. Chương 7: Kết luận và hướng phát triển
Đề cương bạn đang xem tại Thuvienluanvan.com được trích dẫn từ bản nội dung đầy đủ. Trường hợp có nhu cầu tham khảo toàn bộ nội dung, độc giả có thể đặt mua tài liệu này từ thư viện. Vui lòng truy cập tại đây: http://thuvienluanvan.com/datmua.php (Bấm Ctrl vào link để xem hướng dẫn)
