專利名稱：一種衛(wèi)星電視信號抗干擾自動監(jiān)測告警控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星電視信號抗干擾自動監(jiān)測告警控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
衛(wèi)星電視廣播采用的是商業(yè)通信衛(wèi)星，為降低成本，現(xiàn)有的商業(yè)通信衛(wèi)星大多采用透明式轉(zhuǎn)發(fā)器。轉(zhuǎn)發(fā)器如同太空中的“二傳手”，有透明式和再生式兩種，其中透明式轉(zhuǎn)發(fā)器把地面發(fā)來的電視、廣播和通信等信號經(jīng)變頻放大后直接轉(zhuǎn)發(fā)回地面，價格較低，我國用于廣播電視傳輸所發(fā)射和租用的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器都是透明式轉(zhuǎn)發(fā)器；同時，因為地球靜止軌道位置資源和無線頻率資源有限，所以衛(wèi)星的空間位置和工作頻率必須向國際電聯(lián)申報并要符合國際規(guī)定，即其參數(shù)，包括電視信號的編碼方式都是公開的。因此，商業(yè)通信衛(wèi)星抗干擾能力低，容易受到惡意干擾。目前，對商業(yè)通信衛(wèi)星信號干擾一般有上行干擾與下行干擾兩種，上行干擾是對衛(wèi)星透明轉(zhuǎn)發(fā)器實施干擾，其中堵塞式干擾和插播式干擾是目前對衛(wèi)星通信廣播電視的主要干擾方式。透明轉(zhuǎn)發(fā)器的特點是當(dāng)輸入功率小于飽和點時，基本工作在線性區(qū)；當(dāng)輸入功率進入飽和區(qū)或過飽和區(qū)時，不僅輸出功率大大降低，還會出現(xiàn)大信號壓縮小信號，即所謂“功率占用”現(xiàn)象。功率占用對于透明轉(zhuǎn)發(fā)器的干擾很強，為此，在其使用中一般要實行嚴格的上行功率控制。但由于我們國家一些廣播電視臺租用的衛(wèi)星覆蓋亞洲的廣大地區(qū)，我們無法抑制從境外地區(qū)發(fā)射的上行干擾。惡意干擾一般技術(shù)含量不高，干擾者擁有的只是一些常規(guī)的地球站設(shè)備，其之所以能得逞，是因為衛(wèi)星缺乏必要的抗干擾手段；惡意干擾以功率占用為主，即從地球站發(fā)射大功率上行信號，對衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器通道實現(xiàn)在一定頻率范圍內(nèi)的功率占用。
由于衛(wèi)星傳輸?shù)碾娨暪?jié)目的覆蓋面廣，一旦受到非法信號的插播，使地面接收的節(jié)目信號出現(xiàn)異常，產(chǎn)生的影響也是十分巨大的。因而，對衛(wèi)星傳輸?shù)碾娨暪?jié)目進行實時插播監(jiān)測和控制是一項非常重要而艱巨的任務(wù)。目前，由于缺少有效的實時插播監(jiān)測手段，對插播信號的監(jiān)測完全依靠人工進行，值機員要同時監(jiān)看多路視頻信號，要時刻注意有無非法信號串入，要及時對插播做出處理，值機人員的精神相當(dāng)緊張，工作強度很大。針對惡意干擾，目前，我國專家已提出了一些報警預(yù)防系統(tǒng)設(shè)計，主要有(1)杭州道格信息技術(shù)有限公司研制開發(fā)的基于圖像的傳輸電視信號插播實時自動告警系統(tǒng)，其采用獨有的圖像技術(shù)，能對非法信號插播進行自動識別、自動告警，方便相關(guān)人員及時采取措施，在0.04秒至0.2秒的時間內(nèi)，對非法信號的插入進行報警。其工作原理為系統(tǒng)主要基于對兩路不同來源，相同內(nèi)容的視頻信號進行實時比對實現(xiàn)的。比如說，對重要的信號如中央一套的信號，一般都有多個來源，比如衛(wèi)星，微波等。對衛(wèi)星上行站可以采用上行信號和接收下來的信號進行比對。對于自辦節(jié)目可以采用調(diào)制器前的原始信號和通過有線電視線路回傳的信號進行比對。(2)北京博匯科技公司ARES安全監(jiān)播項目組提出的方案，即采用帶QPSK解調(diào)的碼流監(jiān)測設(shè)備或者碼流分析儀結(jié)合工程型衛(wèi)星接收機，一旦碼流監(jiān)測設(shè)備發(fā)現(xiàn)TS流的表格結(jié)構(gòu)發(fā)生變化就會及時報警。另外，還采用了一種方法，即有效監(jiān)測非法攻擊的方式是從衛(wèi)星接收機輸出的音視頻信號入手。根據(jù)上面的分析，在非法信號覆蓋正常信號的開始，由于TS流發(fā)生突變，數(shù)字衛(wèi)星接收機輸出的音視頻信號會對應(yīng)出現(xiàn)短時間的馬賽克、圖像靜幀、畫面黑屏、聲音丟失等信號異態(tài)。利用博匯公司的ARES檢測到上述異態(tài)，及時報警。
上述的幾種方案主要實現(xiàn)對非法信號的報警，而且由于具體的計算設(shè)備的延后性，在出現(xiàn)非法信號和報警間有一定的時延，從而不能真正確保非法信號不出現(xiàn)在終端，而且由于沒有及時判斷非法信號的措施，故只能通過上行站值班人員采取提高上行功率或關(guān)閉衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的措施來對抗，而無法直接關(guān)閉有線電視分配網(wǎng)前端的信號，因此，上述幾種方案不易推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種衛(wèi)星電視信號抗干擾自動監(jiān)測告警控制系統(tǒng)，以有效地防范和杜絕非法信號進入廣播電視覆蓋網(wǎng)。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案在于采用了一種衛(wèi)星電視信號抗干擾自動監(jiān)測告警控制系統(tǒng)，包括上行站部分和接收終端部分，該系統(tǒng)是在上行站部分加裝一臺簽名服務(wù)器，對音視頻傳輸流進行實時的分析并提取本質(zhì)特征、利用HASH函數(shù)產(chǎn)生摘要和數(shù)字簽名，并通過后序的復(fù)用器將數(shù)字簽名插入音視頻流，這個簽名與音視頻傳輸流一一對應(yīng)，再送入衛(wèi)星上行發(fā)射機；在接收終端部分，在衛(wèi)星接收系統(tǒng)中加入一臺簽名校驗機，在簽名校驗機中安裝有預(yù)設(shè)的固化證書，通過對音視頻碼流進行實時的分析并提取本質(zhì)特征、利用HASH函數(shù)產(chǎn)生摘要并對數(shù)字簽名進行身份驗證來識別碼流是否是上行站部分發(fā)射的對應(yīng)合法音視頻碼流，當(dāng)發(fā)現(xiàn)音視頻碼流與數(shù)字簽名不對應(yīng)時，立即關(guān)斷音視頻碼流或者切斷接收終端衛(wèi)星解碼設(shè)備或其他播出設(shè)備的電源。
所述的上行站部分和接收終端部分的簽名服務(wù)器和簽名校驗機的工作是基于公鑰技術(shù)系統(tǒng)來建立安全通信信任機制，公鑰安裝在接收終端部分的簽名校驗機中，而與公鑰成對的私鑰設(shè)置在與接收終端通信的上行站部分的簽名服務(wù)器中。
在簽名校驗機中設(shè)置有報警電路。
所述的簽名校驗機中配備有自動/手動兩檔切換節(jié)目的控制電路。
在上行站部分，簽名服務(wù)器的輸入引入源音視頻傳輸流傳輸，簽名服務(wù)器的輸出接入復(fù)用器的一路輸入端。
本發(fā)明的系統(tǒng)利用基于公鑰基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建的衛(wèi)星電視信號干擾自動監(jiān)測告警控制系統(tǒng)利用高精密的加密機實現(xiàn)對正常節(jié)目的數(shù)字簽名，在終端，在簽名校驗機上，通過計算對上行站的簽名進行校驗，出現(xiàn)錯誤時及時報警并判斷非法信號，確保在終端不出現(xiàn)一幀的非法信號。利用公鑰基礎(chǔ)設(shè)施對衛(wèi)視信號進行數(shù)字簽名，在有線電視前端和無線發(fā)射臺進行簽名驗證的方式來防止非法信號的干擾。本發(fā)明的系統(tǒng)不僅能對抗簡單的干擾類攻擊，也能對抗信號插入式攻擊和高技術(shù)的偽裝類的攻擊，可以防范和杜絕非法信號進入廣播電視覆蓋網(wǎng)。采用本發(fā)明的系統(tǒng)既能屏蔽掉簡單的干擾類攻擊，也能對抗信號插入式攻擊和高技術(shù)的偽裝類的攻擊，屬于原理性安全的解決方案；其能夠在發(fā)現(xiàn)有非法信號插入時自動告警并及時判斷信號的播出，真正做到準(zhǔn)確無誤并實現(xiàn)自動控制非法信號的播出。另外，本發(fā)明響應(yīng)速度快，通過在上行站加裝終端設(shè)備，能在確保不出現(xiàn)一幀非法信號的情況下報警，提醒值班人員采取相應(yīng)的措施對非法信號進行對抗，真正做到不出現(xiàn)一幀非法插播信號的播出，能夠?qū)ο到y(tǒng)終端簽名校驗機進行在線升級。該系統(tǒng)采用通過國家商密委認證的硬加密系統(tǒng)，每秒產(chǎn)生40次以上簽名，安全、獨立、可靠的Linux平臺，高質(zhì)量、高可靠的服務(wù)器，2048位超高強度密碼和冗余備份，高可靠的結(jié)構(gòu)，能夠保證強化的密鑰存儲和恢復(fù)系統(tǒng)和超長壽命(15年)的密鑰保管體系，從而實現(xiàn)信源的安全認證。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明的衛(wèi)星電視信號抗干擾自動監(jiān)測告警控制系統(tǒng)，包括上行站部分和接收終端部分，其特征在于該系統(tǒng)是在上行站部分加裝一臺簽名服務(wù)器，對音視頻傳輸流進行實時的分析并提取本質(zhì)特征、利用HASH函數(shù)產(chǎn)生摘要和數(shù)字簽名，并通過后序的復(fù)用器將數(shù)字簽名插入音視頻流，這個簽名與音視頻傳輸流一一對應(yīng)，再送入衛(wèi)星上行發(fā)射機；在接收終端部分，在衛(wèi)星接收系統(tǒng)中加入一臺簽名校驗機，在簽名校驗機中安裝有預(yù)設(shè)的固化證書，通過對音視頻碼流進行實時的分析并提取本質(zhì)特征、利用HASH函數(shù)產(chǎn)生摘要并對數(shù)字簽名進行身份驗證來識別碼流是否是上行站部分發(fā)射的對應(yīng)合法音視頻碼流，當(dāng)發(fā)現(xiàn)音視頻碼流與數(shù)字簽名不對應(yīng)時，立即關(guān)斷音視頻碼流或者切斷接收終端衛(wèi)星解碼設(shè)備或其他播出設(shè)備的電源。上行站部分和接收終端部分的簽名服務(wù)器和簽名校驗機的工作是基于公鑰技術(shù)系統(tǒng)來建立安全通信信任機制，公鑰安裝在接收終端部分的簽名校驗機中，而與公鑰成對的私鑰設(shè)置在與接收終端通信的上行站部分的簽名服務(wù)器中。在簽名校驗機中設(shè)置有報警電路。簽名校驗機中配備有自動/手動兩檔切換節(jié)目的控制電路。在上行站部分，簽名服務(wù)器的輸入引入源音視頻傳輸流傳輸，簽名服務(wù)器的輸出接入復(fù)用器的一路輸入端。
本發(fā)明的各組成部分的功能如下上行站部分(上行站)在上行站加裝一臺簽名服務(wù)器，該設(shè)備對電視碼流進行實時的分析、摘要和數(shù)字簽名。通過后面的碼流復(fù)用器將簽名插入視頻流，這個簽名與音視頻碼流一一對應(yīng)，再送入衛(wèi)星發(fā)射機。為了讓這個簽名得到各地的衛(wèi)星的接收機的承認，上行站要提交證書申請文件給廣電認證中心。經(jīng)批準(zhǔn)后，上行站獲得廣電認證中心發(fā)給的證書。有了這個證書，電視信號中的數(shù)字簽名就可以用來證明上行站的身份了。
接收終端(有線網(wǎng)前端)在接收端，在衛(wèi)星接收設(shè)備(IRD)后加入一臺簽名校驗機，在簽名校驗機上接報警裝置。該設(shè)備中安裝了專有的證書，通過對碼流進行摘要和身份驗證來識別碼流是否是正確的信號。當(dāng)發(fā)現(xiàn)接收到的視頻流與簽名不符的時候立即關(guān)斷視、音頻信號，同時報警，提醒值班人員。這樣可以保證非法的信號在得到解碼之前被徹底切斷，不讓一個完整的非法畫面出現(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)的終端屏幕上。為了滿足轉(zhuǎn)切電視信號的要求，簽名校驗機不僅有切斷視、音頻信號的功能，還配備了切換節(jié)目的控制電路。為了操作方便，簽名校驗機允許工作在手動的模式下；還能對可能的系統(tǒng)失常狀態(tài)發(fā)出音頻預(yù)警，用于避免發(fā)生誤切信號的情況。
簽名服務(wù)器對經(jīng)過編碼的傳輸流(TS)進行特征分析，并產(chǎn)生Hash函數(shù)，在此基礎(chǔ)上，進行簽名，產(chǎn)生簽名流，帶寬為50K-80K字節(jié)。
復(fù)用器將經(jīng)過編碼的TS流與簽名流進行再復(fù)用，以便調(diào)制后進行發(fā)射。
簽名校驗機對接收到的簽名TS流進行簽名校驗，以確定其合法性，經(jīng)過對輸入的信號進行計算和驗證，若合法，則允許信號繼續(xù)傳輸，若發(fā)現(xiàn)信號不合法，則切斷信號的傳輸。
視音分將經(jīng)過衛(wèi)星IRD處理后的音視頻信號一分為二，一路提供監(jiān)視，另一路輸入簽名校驗機，提供對有線前端的輸入信號。
本發(fā)明的工作原理為本發(fā)明主要利用公鑰基礎(chǔ)設(shè)施(PKI，Pubic KeyInfrastructure)來實現(xiàn)對衛(wèi)星電視信號的監(jiān)測、報警和控制。PKI是一種利用公鑰加密技術(shù)為開展電子商務(wù)提供一套安全基礎(chǔ)平臺的技術(shù)和規(guī)范，用戶可利用PKI平臺提供的服務(wù)進行安全通信。使用基于公鑰技術(shù)系統(tǒng)的用戶建立安全通信信任機制的基礎(chǔ)是進行的任何需要安全服務(wù)的通信都是建立在公鑰的基礎(chǔ)之上的，公鑰安裝在通信的終端，而與公鑰成對的私鑰只掌握在與終端通信的另一方，即前端。這個信任的基礎(chǔ)是通過公鑰證書的使用來實現(xiàn)的。公鑰證書就是一個用戶的身份與他所持有的公鑰的結(jié)合，在結(jié)合之前由一個可信任的權(quán)威機構(gòu)CA來證實用戶的身份，然后由其對該用戶身份及對應(yīng)公鑰相結(jié)合的證書進行數(shù)字簽名，以證明其證書的有效性，通過對所傳節(jié)目進行數(shù)字簽名即可實現(xiàn)信源的安全。數(shù)字簽名是指使用密碼算法對待發(fā)的數(shù)據(jù)(報文、票證等)進行加密處理，生成一段信息，附著在原文上一起發(fā)送，這段信息類似現(xiàn)實中的簽名或印章，接收方對其進行驗證，判斷原文真?zhèn)巍?br> 通過上述過程后，可以實現(xiàn)下述三個基本功能1、傳輸數(shù)據(jù)的真實性，即能夠保證數(shù)據(jù)是從正確的信源發(fā)送的；2、不可否認性，即簽發(fā)數(shù)據(jù)確實由運營方發(fā)出的；3、完整性，即用戶端收到的信息是完整的。
本發(fā)明是在衛(wèi)星接收機上加裝簽名校驗機，故對全國實現(xiàn)衛(wèi)視落地的有線電視網(wǎng)前端可以統(tǒng)一配備簽名校驗機，對于散戶接收，在我們的技術(shù)方案設(shè)計中已經(jīng)充分進行了考慮，在接收端不加裝簽名校驗機，仍能正常接收觀看衛(wèi)視電視節(jié)目，不影響節(jié)目的收視率。本系統(tǒng)可通過遠程升級，可對具有升級功能的接收機進行在線升級。
最后所應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對本發(fā)明進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種衛(wèi)星電視信號抗干擾自動監(jiān)測告警控制系統(tǒng)，包括上行站部分和接收終端部分，其特征在于該系統(tǒng)是在上行站部分加裝一臺簽名服務(wù)器，對音視頻傳輸流進行實時的分析并提取本質(zhì)特征、利用HASH函數(shù)產(chǎn)生摘要和數(shù)字簽名，并通過后序的復(fù)用器將數(shù)字簽名插入音視頻流，這個簽名與音視頻傳輸流一一對應(yīng)，再送入衛(wèi)星上行發(fā)射機；在接收終端部分，在衛(wèi)星接收系統(tǒng)中加入一臺簽名校驗機，在簽名校驗機中安裝有預(yù)設(shè)的固化證書，通過對音視頻碼流進行實時的分析并提取本質(zhì)特征、利用HASH函數(shù)產(chǎn)生摘要并對數(shù)字簽名進行身份驗證來識別碼流是否是上行站部分發(fā)射的對應(yīng)合法音視頻碼流，當(dāng)發(fā)現(xiàn)音視頻碼流與數(shù)字簽名不對應(yīng)時，立即關(guān)斷音視頻碼流或者切斷接收終端衛(wèi)星解碼設(shè)備或其他播出設(shè)備的電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星電視信號抗干擾自動監(jiān)測告警控制系統(tǒng)，其特征在于所述的上行站部分和接收終端部分的簽名服務(wù)器和簽名校驗機的工作是基于公鑰技術(shù)系統(tǒng)來建立安全通信信任機制，公鑰安裝在接收終端部分的簽名校驗機中，而與公鑰成對的私鑰設(shè)置在與接收終端通信的上行站部分的簽名服務(wù)器中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的衛(wèi)星電視信號抗干擾自動監(jiān)測告警控制系統(tǒng)，其特征在于在簽名校驗機中設(shè)置有報警電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的衛(wèi)星電視信號抗干擾自動監(jiān)測告警控制系統(tǒng)，其特征在于所述的簽名校驗機中配備有自動/手動兩檔切換節(jié)目的控制電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的衛(wèi)星電視信號抗干擾自動監(jiān)測告警控制系統(tǒng)，其特征在于在上行站部分，簽名服務(wù)器的輸入引入源音視頻傳輸流傳輸，簽名服務(wù)器的輸出接入復(fù)用器的一路輸入端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星電視信號抗干擾自動監(jiān)測告警控制系統(tǒng)，包括上行站部分和接收終端部分，該系統(tǒng)是在上行站部分加裝一臺簽名服務(wù)器，對音視頻傳輸流進行實時的分析并提取本質(zhì)特征、利用HASH函數(shù)產(chǎn)生摘要和數(shù)字簽名，并通過后序的復(fù)用器將數(shù)字簽名插入音視頻流，這個簽名與音視頻傳輸流一一對應(yīng)，再送入衛(wèi)星上行發(fā)射機；在接收終端部分，在衛(wèi)星接收系統(tǒng)中加入一臺簽名校驗機，在簽名校驗機中安裝有預(yù)設(shè)的固化證書，通過對音視頻碼流進行實時的分析并提取本質(zhì)特征、利用HASH函數(shù)產(chǎn)生摘要并對數(shù)字簽名進行身份驗證來識別碼流是否是上行站部分發(fā)射的對應(yīng)合法音視頻碼流，當(dāng)發(fā)現(xiàn)音視頻碼流與數(shù)字簽名不對應(yīng)時，立即關(guān)斷音視頻碼流。
文檔編號H04N7/24GK1816140SQ20051001736
公開日2006年8月9日 申請日期2005年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月5日
發(fā)明者楊靖, 張紅瑞, 劉耘, 王鑫 申請人:楊靖, 張紅瑞, 劉耘, 王鑫