一种获取用户在线信息的实现方法

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技术领域\n本发明涉及数字电视领域，尤其涉及在数字电视网络中的一种获取用户 在线信息的实现方法。\n背景技术\n数字电视网络包括数字电视前端(后简称前端)和若干用户终端。前端通过 广播网络分别发送加密的数字电视节目至每个用户终端，每个用户终端先通 过机顶盒(STB，Set Top Box)接收信号，接着通过用户终端的用户识别模块 中的密钥解密上述数字电视节目，最后利用电视作为显示设备来收看节目。 最常见的用户识别模块是智能卡，当用户购买智能卡时，该密钥信息已设置 在智能卡内。\n上述公开的数字电视网络是单向网络，但是，随着数字电视业务的丰富， 数字电视网络逐渐走向双向网络，以支持交互式业务。在DVB(Digital Video Broadcasting，数字视频广播)标准中，定义了一种具有交互功能的数字电视 网络的参考模型。\n请参阅图1，其为DVB标准定义的具有交互功能的数字电视网络的参考模 型的示意图。前端1包括用于发出数字电视节目数据的广播业务模块11和用 于建立用户终端2和前端1之间双向交互的交互业务模块12。每个用户终端 2的STB21包括用于接收数字电视节目数据的广播接口211、建立本用户终端 2和前端1之间双向交互的交互接口212。\n广播业务模块11通过广播网络3发送加密的数字电视节目，STB21的广 播接口211接收该些信号，以使用户能收看该节目。上述的传送并接收数字 电视节目的通道，称之为广播通道，它建立了前端1与各个用户终端2的单 向连接，这是单向数字电视网络中已具有的通道。\n交互业务模块12通过交互网络4和用户终端2的STB21连接，建立前端 1与各个用户终端2的双向交互通道。该双向交互通道包括回传交互通道和前 向交互通道。回传交互通道是指从用户终端2到前端1的通道，用于用户发 送请求或发回响应。前向交互通道是指从前端1到用户终端2的通道，用以 发送运营商的数据或对用户请求的响应。该前向交互通道可以嵌入在广播通 道3内。事实上，双向交互式数字电视网络是在单向数字电视网络的基础上 增加了双向交互通道。\n无论是单向数字电视网络还是在此基础上发展的双向数字电视网络，运营 商的盈利模式已区别于传统的模拟电视时代，即电视广告和网络维护费已不 是运营商的主要收入来源，运营商主要通过向收看数字电视节目的用户收费 来获其利润。因此，在数字电视中引入了有条件接收系统(CAS：Conditional Access System)，以保证在数字电视网络中只有合法用户才可以收看节目。\n现有技术中通过给合法用户一用户识别模块(如智能卡)，当该智能卡和 STB21连接时，读取智能卡中的密钥，对加密的数据电视节目进行解密与解码 以收看节目，由此来达到保证合法用户收看节目的目的。但是，数字电视盗 版问题还是十分突出。常见的数字电视盗版方法是对用户终端2的智能卡进 行物理上的克隆复制，盗版用户利用复制智能卡就能免费收看付费节目。由 于前端1无法获知用户在线信息，所以无法发现诸多非法用户共用同一个用 户账号，进而给运营商造成损失。\n为了能使前端获知用户在线信息，本申请人曾向中国国家知识产权局提 出一项有关“数字电视网络中实现获取用户在线信息的系统与方法”的专利 申请。\n请参阅图2，其为上述专利申请的数字电视网的原理结构示意图。本专利 申请的数字电视网是在单向数字电视网的基础上又参照了DVB标准才开发出 的。它包括前端1和若干用户终端2。每个用户终端2包括STB21和用户识别 模块22。即在原有的单向数字电视网络的STB21中增设了双向通信模块214， 在前端1中还增设有认证服务器13，该认证服务器13和前端1的用户管理模 块14连接。前端1和用户终端2通过交互网络4建立双向交互式通信。其中：\nSTB21：除了完成传统的调谐、解调、TS解复用、解扰、解码等功能外， 还用于在STB21开机时先获得用户识别模块22中的用户唯一标识并通过双向 通信模块214向前端1发起认证请求；随后接收前端1的响应信息，并且只 有接收到的响应信息为认证成功信息才可以继续传统工作流程，比如调谐、 解复用等，否则无法进行收看数字电视节目；另外，在STB21关机时，通过 双向通信模块214向前端1上报下线消息。\n双向通信模块214用于完成回传交互通道的通信工作，主要包括：(1)主 动发起和前端1的认证服务器13的连接；(2)接收STB21的回传数据，并发 送给前端1的认证服务器13；(3)接收前端1的认证服务器13的数据，并发 送给STB21；\n用户识别模块22：目前采用的智能卡是种典型的用户识别模块。用户识 别模块2保存唯一的用户标识和解密数字电视节目数据的密钥、机卡配对、 以及记录收视情况。\n认证服务器13：接收用户回传数据，完成用户认证功能，包括：(1)作为 服务器，接收各个作为客户机的用户终端的用户回传数据；(2)从前端的用户 管理模块(SMS)读取用户身份记录数据；(3)根据用户开机关机上报身份识 别信息，维护STB在线信息；(4)进行用户认证。\n依据上述公开的数字电视网络，公开了数字电视网络中实现获取用户在 线信息的方法(请参阅图3-图6)。它包括STB发出认证请求过程、前端处理 认证请求过程、STB发出用户关机请求过程和前端处理用户关机请求过程。\n(一)STB发出认证请求过程\nSTB开机后，先读取用户识别模块22中的用户唯一标识，并通过双向通 信模块214向前端2发起含有用户唯一标识的认证请求，接着等待接收前端1 的响应消息；当接收到响应消息为认证通过时，才能接收数字电视节目数据。\n(二)前端处理认证请求过程\n当前端1的认证服务器13接收到用户认证请求时，先读取用户唯一标识 并对其进行认证，如果通过认证，则将该用户置为在线且返回认证成功的消 息，否则，该用户是非法用户，返回认证失败的响应消息至用户终端。\n(三)STB发出用户关机请求\n当用户终端选择关机时，STB读取用户唯一标识，并上报前端该用户关机， 最后进行关机。\n(四)前端处理用户关机请求过程\n当前端接收到用户关机请求，前端将从在线用户中查找到该用户，然后 从在线用户中删除该用户。\n上述方法中，由于前端及时获得用户的在线状态，并利用用户在线信息 来减少用户非法接入数字电视网络的情况，进而减少了运营商的损失。\n但是，如果终端用户在一个相对比较短的时间内同时发起用户身份认证， 这就将导致交互网络出现拥塞，或者导致认证服务器处理能力的过载。尤其 随着用户数量的不断增加以及适应大规模用户的网络的运营，应解决短时间 内大量用户同时开机进行身份认证的问题。\n发明内容\n本发明提供一种获取用户在线信息的实现方法，以解决现有技术在前端 获得用户在线信息过程中，由于大量用户同时开机进行身份认证而导致网络 拥塞或认证服务器过载的技术问题。\n为解决上述问题，本发明提供如下的技术方案：\n一种获取用户在线信息的实现方法，应用于数字电视网中，其包括至少 一个用户终端和向每一所述用户终端发送加密的数字电视节目数据的前端， 所述用户终端包括机顶盒和用于保存对所述数字电视节目数据进行解密的密 钥信息的用户识别模块，所述密钥信息中包含所述密钥的生存周期，其包括：\nA：当所述机顶盒开机时，从所述用户识别模块中获得所述密钥的生存周 期；\nB：当所述生存周期已过期时，所述机顶盒向所述前端发起认证请求；若 所述生存周期未过期，则判断所述生存周期剩余的有效时间是否小于阈值， 若是，所述机顶盒向所述前端发起认证请求，否则结束。\nC：所述前端接收到所述认证请求后，进行认证，并向所述机顶盒发送响 应信息，具体为：若认证通过，则置所述用户终端为在线状态，并发回包含 新的密钥信息的表示认证成功的响应信息，否则发回表示认证失败的响应信 息；\nD：所述机顶盒接收所述响应信息，当所述响应信息为表示认证成功的响 应信息时，更新所述密钥信息。\n步骤B和步骤C之间还包括：所述机顶盒等待一随机时间。\n所述步骤C具体包括：\nC1：判断认证请求中的所述用户终端的唯一用户标识是否合法，若是，则 进行C2步骤，否则返回表示认证失败的响应信息；\nC2：判断所述用户终端是否已在线，若是，则发回包含新的密钥信息的 表示认证成功的响应信息，否则发回表示认证失败的响应信息。\n该方法还包括以下步骤：E：所述前端依次判断每一用户终端密码的生存 周期是否已过期，若是，进行步骤F，否则结束；F：所述前端向所述用户终 端发出用户点名认证消息；G：若在规定的时间内接收到所述用户终端的响应 信息，则发送更新的密钥信息至所述用户终端，并置所述用户终端为在线状 态；H：所述用户终端更新所述密钥信息。\n步骤E中还包括：若所述密钥的生存周期未过期，判断所述生存周期的 剩余有效期是否小于一阈值，若是进行步骤G，否则结束。\n步骤E和步骤F之间还包括：若所述用户终端已是在线状态时，判断所 述在线的时间是否大于预先设定的最大在线时间，若是进行步骤F，否则结束。\n步骤F和步骤G之间还包括：所述用户终端接收到所述点名认证消息， 发回包含本用户终端的用户唯一标识的响应消息。\n本发明还包括以下步骤：当所述机顶盒关机时，发出关机认证请求；所 述前端接收所述认证请求，若认证通过，则置所述用户终端为离线状态。\n与现有技术相比，本发明具有以下优点：由于本发明采用密钥的生存周 期过期后或生存周期剩余有效期小于一阈值时才发起认证请求，避免了现有 技术中每一用户开机都需发起认证请求这一步骤，进而减少了网络拥塞或认 证服务器过载的问题，并且，本发明还增加了前端发起在线认证过程，使得 前端能及时获知用户在线信息，进而减少用户非法接入数字电视网络的情况。\n附图说明\n图1为DVB标准定义的具有交互功能的数字电视网络的参考模型的示意 图；\n图2为一具有交互功能的数字电视网的原理结构示意图；\n图3为STB发出认证请求过程的流程图；\n图4为前端处理认证请求过程的流程图；\n图5为STB发出用户关机请求过程的流程图；\n图6为前端处理用户关机请求过程的流程图；\n图7是本发明数字电视网络中获取用户在线信息的流程图；\n图8是本发明中前端进行在线认证的流程图。\n具体实施方式\n以上结合附图，具体说明本发明。\n请参阅图2和图7，其为本发明数字电视网络中获取用户在线信息的实现 流程图。\nS110：STB21开机时，读取保存在用户识别模块22的密钥的生存周期；\n为了使合法用户才能收看数字电视网络的节目，数字电视网络中引入了 节目有条件接收。节目有条件接收的核心是控制字传输的控制。前端1随机 产生的控制字(CW)，通过CW来控制前端1发送的数字电视节目信号的加扰， 要使加扰的信号在用户终端2成功解扰，这就要求用户终端2必须要有和前 端相同的CW来控制解扰。如果将前端1的CW直接传送到用户终端2，很 容易被黑客截获，为此，要对CW进行加密传送。\n目前，为了增加CW传送的安全性，通常对CW加密的第一层所产生的 密文称为授权控制信息ECM，通过复用与加扰的码流一起传送，ECM还含有 时间、节目价格、节目授权控制等信息，第二层加密是用密钥SK加密CW， 第三层用节目密钥PDK对SK进行加密，所产生的密文和从授权指令组成授 权管理信息EMM，EMM还含有智能卡号、授权时间、授权等级等用户授权 信息。这些信息主要是完成对用户的授权，因此EMM是面向用户的管理信息， EMM对用户在什么时间看、看什么频道进行授权。\n为了防止密钥在传送中被黑客截获，一般采用双密钥法，对每一用户分 配一对密钥，其中一个是用户终端的密钥称为私有密钥，它只用于解密，通 常这个密钥都存储在用户识别模块中。另一个是公开密钥，它只用于加密， 两个密钥通过算法结成一一对应的关系，只有通过对应的私有密钥才能解开 用公开密钥所加的密。这样我们根本不需直接传送密钥，因此具有很高的安 全性，这是一种称为数字签名的认证过程。一般私有密钥(PDK)(简称为密 钥)都存储于用户识别模块22(包括智能卡)中，所以在用户终端2，EMM的解 密是唯一的，即一个智能卡只能解密与其有关的EMM信息，解密后就可以得 到用于解ECM的所有信息，再通过解密ECM得到CW，将CW送到STB21 内的解扰器完成解扰工作，这些解密过程都可以在智能卡中的解密系统完成。\n还有，用户识别模块22中的密钥信息中除了包括密钥外，还包括该密钥 的生存周期。首次的密钥和其生存周期预先设定在智能卡中，后续的密钥信 息可由前端1发送至用户终端。\nS120：判断密钥是否过期，若是进行步骤S140，否则进行步骤S130；\nS130：判断所述生存周期剩余的有效时间是否小于阈值，若是进行S140， 否则结束；阈值是预先设定的，主要是在上一个密钥过期之前，能够提前获 得下一个密钥及其生存周期，比如用户订阅了半年的包月频道，到月底时需 要提前获得下个月的授权和密钥，这个阈值可以是半天、一天或一周，根据 密钥的类型来确定。\nS140：STB21等待一随机时间T1后，发起认证请求；\nT1可以是STB21随机设置，T1也根据网络的用户规模进行调节，具体 实现时可以由前端根据所管理的用户终端数量进行调节，设定好T1值，并下 发至每个STB21中；\n认证请求中包括从用户识别模块中获得的用户唯一标识。\nS150：前端1的认证服务器13接收到认证请求后，从认证请求中获得用 户唯一标识，然后根据用户唯一标识进行认证，比如，根据用户唯一标识判 断是否为该数字电视网络中的合法用户，判断是否有相同的用户唯一标识已 在线等，当认证成功后，下发包含新的密钥信息的表示响应成功的响应信息， 并且置该用户终端2为在线状态，否则发回表示认证失败的响应信息；\nS160：STB21接收到所述响应信息，判断所述响应信息是否认证成功？ 若是，更新密钥信息，否则结束。\n当密钥的生存周期过期后，前端1是用新的密钥加密的数字电视节目数 据，并把该数字电视节目数据发送至STB21，若未有新的相对的密钥是无法 解开数字电视节目数据，即无法收看该数字电视节目。通过上述步骤，前端 可获知用户终端的在线信息，从而减少非法用户使用，进而减少盗用。\n上述公开的方法中，当用户终端2的密钥未过期时，前端1有可能存在 用户终端2的STB21开机时，未置该用户终端2在线，未此，本发明还在此 基础上增设发起在线认证过程，请参阅图8，具体步骤包括：\nS210：前端1判断每一用户终端密码的生存周期是否已过期，若是，进 行步骤S230，否则进行步骤S220：\nS220：判断生存周期的剩余有效期是否小于一阈值，若是进行步骤S240， 否则结束；\nS230：前端判断该用户终端2是否在线，若是进行步骤S240，否则进行 步骤S250：\nS240：判断用户终端2在线状态是否已过期，若是进行步骤S250，否则 结束；在前端预先设置每个用户终端2的最大在线时间，判断用户在线状态 是否过期即判断用户在线时间是否大于最大在线时间，主要是让前端1发起 对以前已经处于在线状态的用户终端重新点名；\nS250：前端1向用户终端2发出用户点名认证，该认证信息包括用户唯 一标识，当用户终端2的STB21开机的状态下，若收到用户点名认证，则发 回包含本用户终端2的用户唯一标识的响应消息；\nS260：当在规定的时间内接收到用户终端2的响应消息，则发回更新的 密钥信息至该用户终端2，并置该用户终端2的状态为在线状态；\nS270：用户终端2更新密钥信息，以便接收新的数字电视节目数据。\n为了能更好地获得用户终端信息，当用户终端2关机时，STB21可发出 关机认证请求，当前端接收到关机认证请求后，进行认证，认证包括用户唯 一标识是否合法，该用户终端是否在线等，当认证通过后，置所述用户终端 为离线状态。\n上述公开的仅为本发明的几个具体实施例，并非局限于此，任何本领域 的技术人员能思之的变化，都应落在本发明的保护范围内。