基于Android的機頂盒CAS系統的開發

摘要：詳細闡述了機頂盒CAS終端子系統的設計過程，提出一種CAS子系統軟件框架，并介紹了Android系統的NDK環境搭建以及上層應用(JAVA)與底層(C語言)的無縫銜接，并成功地把CAS子系統移植到Android系統中。實驗證明，此CAS子系統可以穩定地在華為H3716C平臺(Android平臺)上運行。
關鍵詞：Android；機頂盒；CAS；NDK

引言
CAS(Conditional Access System，條件接收系統)是一種加密系統方法總稱，通過這個系統可以實現網絡控制、收費、加密、管理等諸多功能，廣泛應用于視頻點播、電子銀行、網上超市、遠程教育等諸多環境。其與數字廣播系統獨立，但對商業的數字廣播系統來說，是其成功運營的基礎、增值服務的命脈，CAS系統須保證未授權用戶不能收看加密節目，而授權的用戶可以收看加密節目，同時可以對單用戶進行識別、控制，消除傳統網路電視的盲目性，是我國數字網絡改造的核心部分。CAS系統由兩部分組成：前端加擾管理系統和終端解擾子系統。機頂盒屬于終端設備，本文介紹的CAS系統屬于終端解擾子系統。
任何一款復雜電子設備，都離不開一款強大的操作系統支持，而 Android系統起初是Google公司為移動設備開發的一套操作系統，但由于其開源、擁有OHA聯盟強大的后盾，而且具有獨特的系統架構以及Linux內核底層的穩定支撐，很快有許多其他產品廠商都紛紛開發出 And roid平臺，使其成為目前在大型嵌入式設備上最流行的操作系統。目前華為、中必等為代表的機頂盒廠商都在紛紛推出基于Android平臺的機頂盒。本文詳細介紹了機頂盒CAS終端子系統的設計過程和移植到Android平臺上的過程。

1 終端解擾子系統解擾過程
數字電視節目都是通過介質(地面、電纜、衛星)以TS流的形式傳播的。TS流依據MPEG-2協議被分成長度188字節的ES包，每一個ES包都有自身識別的PID號，根據PID號的不同分成各種功能不同的表，其中對CAS系統有用的是ECM表和EMM表。EMM(Entitle Manager Message)表為授權管理信息表，里面主要包含每個用戶授權的節目數和對應的SK(Service Key)業務密鑰信息。ECM(Entitle Control Message)表為授權控制信息表，里面含有對解擾最重要的CW(Control Word)控制字，取得對應節目的CW之后，就可以交給安全模塊解擾，解擾后的明文CW就可以用來解擾加密節目，整個解密過程也就完成了。
CA解擾的過程如圖1所示。

2 終端子系統設計
考慮到應用設計與底層硬件智能卡進行交互，且Android系統提供有NDK套件工具，使得底層的其他語言的API與Android應用層JAVA語言無縫對接，所以可以把CAS以庫的形式存放到Android中間層，供Android上層GUI調用。CAS系統的設計用到上述的ECM表和EMM表，但EMM表和ECM表要從PSI中的PMT、CAT表獲得其PID號。圖2、圖3是用專用工具截取的一段PMT和CAT表里面的CA信息。