HDCP: jak funguje „prolomená“ ochrana proti kopírování?

3.8.2011, Tomáš Ligmajer, článek

Technologie HDCP se již dávno stala běžnou součástí života mnohých z nás, aniž bychom to možná tušili. Prakticky každý, kdo z nějakého důvodu používá HDMI rozhraní k přenosu obrazu či zvuku, má s HDCP co do činění. Týká se to ale i spousty jiných případů.

Kapitoly článku:

HDCP: jak funguje „prolomená“ ochrana proti kopírování?
Evoluce HDCP, možnosti použití
HDCP 2.0 - jde to i bez kabelů
Pokusy o prolomení a závěrečné shrnutí

V posledních letech se rozmáhá bezdrátový model, umožňující pohodlné propojení televizoru s dalšími přístroji domácí sestavy bez nutnosti použití kabelů. Jelikož se HDCP ochrana velmi osvědčila pro digitální kabelové rozhraní, vznikla revize 2.0, tentokráte pro bezdrátový přenos a standardní protokoly. Stejně jako revize 1.x chrání obsah v poslední části distribučního procesu.

Podobně může vypadat zapojení pomocí WHDI v rodinném domě.

Do roku 2008 byl jediný způsob, jak chránit bezdrátové rozhraní skrz DHCP, proces ART (Approved Retransmission Technology). Ten ovšem nepodporoval spolupráci s ostatními přístroji. Následovala HDCP revize 2.0, jež má v současnosti dostupné 2 specifikace pro různé možnosti přenosu:

High-bandwidth Digital Content Protection Interface Independent Adaptation (HDCP IIA)

o Podporuje přenos přes libovolný kompatibilní protokol a základní rozhraní: TCP/IP, USB, Wi-Fi

High-bandwidth Digital Content Protection on Wireless Home Digital Interface (HDCP on WHDI)

o Podporuje WHDI rozhraní

Pro ověřování se využívá průmyslový standard veřejného klíče RSA a pro šifrování standard AES 128. Lze provést kompresi přenášeného obsahu, což umožňuje použít relativně pomalé bezdrátové rozhraní (50–200 Mb/s) nebo rychlejší 5–10 Gb/s. HDCP specifikace 2.0 je kompatibilní s jinými HDCP implementacemi a uživatelé mohou sdružovat různá zařízení, ať už v rámci domácí nebo firemní sítě.

Zařízení a možnosti zapojení

Opět lze využít stromového zapojení, dosahuje až čtyř úrovní a maximálně pojme 32 zařízení. Objevit se v něm mohou tři druhy přístrojů, stejné jako u revize 1.x:

zdroj (DVD/Blu-ray přehrávač, notebook, PC)
opakovač (AV přijímač)
a zobrazovací zařízení (HDTV)

Pomocí HDCP se zašifruje obsah a posílá se vytvořenou strukturou, ať už z jednoho zdroje na více panelů, nebo opačně.

Příklad první: přenos obsahu chráněného HDCP z jednoho zdroje na vice monitorů.

Příklad druhý: vice zdrojů a jeden monitor.

Opakovače mohou plnit funkci tzv. převodníku (converter), k zařízením, která jsou propojena pomocí kabelů, lze přidat i přístroje podporující bezdrátové rozhraní. Bez problémů zvládají převod protokolu a umožňují sdílení informací mezi všemi přístroji v síti.

Zdroj pomocí bezdrátového přenosu posílá obsah do opakovače/převodníku, dojde ke zpracování a přeposlání do zobrazovacího zařízení (třeba přes HDMI).

Stejná situace jako u předchozího obrázku, akorát se změnil způsob přenosu mezi přístroji.

HDCP 2.0 při práci

Specifikace HDCP 2.0 zahrnuje několik důležitých bezpečnostních vylepšení a poskytuje silnou ochranu pro bezdrátový přenos a standardní protokoly. Přidává šifrování pomocí veřejného klíče RSA (algoritmus popsaný pány: Rivest, Shamir a Adleman) do mechanismu ověřování, standard AES-128 (Advanced Encryption Standard) do procesu šifrování obsahu a kontrolu prostředí (locality check), zajišťuje dostupnost všech přístrojů v dané oblasti.

Podívejme se, jaké klíče nyní obsahuje vysílač a přijímač:

Vysílač – 3072bitový veřejný klíč vydávaný společnosti DCP.
Přijímač – 1024bitový soukromý klíč, certifikát veřejného klíče od DCP, v něm je zahrnut 1024bitový veřejný klíč a unikátní 40bitové ID přijímače.
Všechna zařízení sdílejí globální 128bitovou tajnou konstantu potřebnou ke správnému zašifrování obsahu.

Revize 2.0 přidává funkci locality check, pokud je zařízení dostupné, přenos pokračuje.

Ověřovací kroky

Ověření a výměna klíčů (Authentication and Key Exchange = AEK): HDCP vysílač ověří certifikát veřejného klíče a ID přijímače. Pak si mezi sebou vymění sdílený hlavní klíč. Ten je následně použit k vytvoření komunikace mezi vysílačem a přijímačem, tzv. párovací proces.
Kontrola prostředí: vysílač na nejvyšší úrovni pošle signál do přijímače a spustí se časovač. Jestliže nedojde k navrácení signálu před vypršením času, sezení se ukončí.
Výměna klíčů sezení: přijímač je nyní ověřen, vysílač může poslat zašifrovaný sdílený klíč sezení. Tento tajný klíč se použije pro zašifrování a dešifrování obsahu, jenž je následně posílán z vysílače do přijímače.
Ověření s opakovačem: pokud je přijímač opakovačem, provede se jeden dodatečný ověřovací krok. Vznikne seznam obsahující ID přijímačů, počet úrovní a přístrojů ve stromu. Vysílač podle toho může zjistit, zda byla překročena velikost stromu nebo odebráno některé zařízení.

Pokud se vyslaný signál nestihne vrátit, dojde k ukončení sezení.

Přenos obsahu

Vysílač šifruje data užitím standardu AES 128, jenž poskytuje vysokou ochranu a je dostatečně rychlý pro přenos dat, jelikož pracuje v tzv. counter módu (podporuje souběžné provádění operací). Co se týká ochrany a dodávání klíčů, opět vše zajišťuje společnost DCP, nově lze klíč stáhnout přes internet nebo zakoupit speciální DVD.