1 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG CHU XUÂN TRƯỜNG NGHIÊN CỨU VỀ AN TOÀN TRONG IPTV CHUYÊN NGÀNH : Kỹ thuật điện tử MÃ SỐ : 60.48.15 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI-2011 2 Luận văn được hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: PG.TSKH Nguyễn Ngọc San Phản biện 1: ……………… …….……………………………… Phản biện 2: …………………………………………………… Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Vào lúc: giờ ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận văn tại: -Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông 3 LỜI MỞ ĐẦU IPTV là công nghệ truyền hình thế hệ tiếp theo. Nó cung cấp các dịch vụ đa truyền thông mang tính tương tác hai chiều tới người xem tức là các chương trình sẽ không định trước hàng tuần, hàng tháng mà người xem có thể chọn lựa các chương trình mà mình muốn xem tuỳ thích, có thể thực hiện các thao tác như tua, download chương trình về máy. Hệ thống IPTV cung cấp hai dịch vụ chính là phát quảng bá và video theo yêu cầu. Về mặt kiến trúc, IPTV bao gồm bốn khối chính là trung tâm dữ liệu, mạng truyền tải, hệ thống quản lí, điều khiển và mạng đầu cuối gia đình. Trung tâm dữ liệu IPTV nhận tín hiệu từ các nguồn khác nhau sau đó tín hiệu sẽ được nén, xử lí trước khi được truyền đi. Mạng truyền tải phân phối các dịch vụ IPTV từ nhà cung cấp tới người sử dụng. Hệ thống IPTV có thể sử dụng nhiều kiểu truyền dẫn khác nhau như quang, vệ tinh, cáp đồng trục lai ghép cáp quang, đường truyền DSL, với mỗi loại lại mang một hệ thống thiết bị khác nhau. Hệ thống quản lí và điều khiển bao gồm quản lí về nội dung, về chất lượng, tính cước Mạng gia đình là tất cả các thiết bị trong nhà khách hàng kết nối thành một mạng con sử dụng chung dịch vụ IPTV. Một hệ thống IPTV cần giải quyết các vấn đề về nén tín hiệu, bảo mật hệ thống, dòng truyền tải, middleware và chất lượng dịch vụ. Các nhà cung cấp dịch vụ cần có một hệ thống an toàn để ngăn chặn sự truy cập bất hợp pháp sử dụng trái phép dịch vụ. Do vậy mà đảm bảo an toàn hệ thống là một ưu tiên hàng đầu của các nhà cung cấp dịch vụ IPTV, bởi các nhà sản xuất chỉ muốn đưa chương trình truyền hình của họ tới những người phải bỏ tiền ra mua. Cũng chính vì lí do đó mà "Nghiên cứu về an toàn trong IPTV " là nội dung vô cùng cấp thiết được đặt ra trong luận văn này. Luận văn gồm 3 chương cụ thể như sau:  Chương 1: có tiêu đề “Giới thiệu tổng quát về IPTV ” Trong chương này chúng ta sẽ đưa ra định nghĩa chính xác về IPTV, tìm hiểu sơ đồ khối của hệ thống IPTV và các mạng truy cập dải rộng được sử dụng cho hệ thống IPTV.  Chương 2: với tiêu đề “Các kĩ thuật chuyên dụng được sử dụng cho IPTV”. Trong tất cả các tín hiệu thì tín hiệu truyền hình chiếm dải tần lớn nhất cho một kênh thông tin. Tín hiệu video số thành phần số hoá 8 bit theo chuẩn 4:2:2 với các kênh truyền hình SD hệ PAL là 166Mbps, với kênh truyền hình phân giải cao 1920x1080 là 830Mbps. Dải phổ cần thiết để truyền tín hiệu này phải có bề rộng không dưới (3/4) × 166 = 125 MHz. 4 Vì vậy sẽ rất khó khăn, thậm chí không thể thực hiện được việc truyền tín hiệu video số qua vệ tinh với độ rộng dải tần 27 MHz hay qua hệ thống truyền hình quảng bá trên mặt đất với 6÷8 MHz cho một kênh truyền hình tiêu chuẩn. Do đó, nén tín hiệu video số là công đoạn không thể thiếu giải quyết những vấn đề trên. Trong chương này chúng ta sẽ tìm hiểu về chuẩn nén MPEG đây là chuẩn nén được sử dụng cho IPTV. Sau khi tín hiệu video đã được nén thì công đoạn tiếp theo là phải làm sao truyền tải nội dung tín hiệu đến phía thu như mong muốn. Do vậy mà trong chương này chúng ta cũng nghiên cứu về mô hình truyền tải cho hệ thống IPTV.  Chương 3: với tiêu đề “Các giải pháp an ninh cho hệ thống IPTV” Trong chương này chúng ta sẽ nghiên cứu các giải pháp bảo mật cho hệ thống IPTV: -) Hệ thống truy cập có điều kiện CA: đảm bảo sự truy cập hợp pháp tới các dịch vụ IPTV. -) Hệ thống quản lý bản quyền số DRM: bảo mật về nội dung số, đảm bảo việc chống ăn cắp bản quyền cũng như truy cập trái phép. Trong phần này chúng ta cũng tìm hiểu công nghệ thủy vân số ( watermaking), đây là kĩ thuật bảo mật cao được sử dụng ngày nay, nguyên lý của nó là nhúng một lượng thông tin nào đó vào dữ liệu đa phương tiện cần bảo vệ quyền sở hữu mà không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. 5 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ Error! Bookmark not defined. DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Error! Bookmark not defined. LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ IPTV 1.1 Định nghĩa IPTV Error! Bookmark not defined. 1.2 Sơ đồ khối hệ thống IPTV Error! Bookmark not defined. 1.2.1 Mạng nội dung (trung tâm dữ liệu Headend)Error! Bookmark not defined. 1.2.2 Mạng truyền tải Error! Bookmark not defined. 1.2.3 Mạng đầu cuối (mạng cáp gia đình). Error! Bookmark not defined. 1.2.4 Bộ quản trị và điều khiển Error! Bookmark not defined. 1.3 IPTV trên hệ thống cáp quang Error! Bookmark not defined. 1.3.1 Mạng PON Error! Bookmark not defined. 1.3.2 Mạng AON Error! Bookmark not defined. 1.4 IPTV trên mạng ADSL Error! Bookmark not defined. 1.4.1 ADSL Error! Bookmark not defined. 1.4.2 ADSL2 Error! Bookmark not defined. 1.4.3 VDSL Error! Bookmark not defined. 1.5 IPTV trên mạng truyền hình cáp thế hệ tiếp theoError! Bookmark not defined. 1.5.1 Công nghệ HFC Error! Bookmark not defined. 1.5.2 Triển khai hệ thống IPTV trên mạng truyền hình cápError! Bookmark not defined. 1.5.3 IPTV qua DOCSIS Error! Bookmark not defined. 1.5.4 IPTV trên mạng vệ tinh Error! Bookmark not defined. 1.6 IPTV trên các mạng không dây Error! Bookmark not defined. 1.6.1 Mạng WiMAX cố định Error! Bookmark not defined. 1.6.2 Mạng WiMAX di động Error! Bookmark not defined. 1.6.3 Công nghệ mạng 3G Error! Bookmark not defined. 1.7 IPTV trên mạng Internet Error! Bookmark not defined. 1.8 Phương thức IP Error! Bookmark not defined. 1.8.1 Giao thức IP Error! Bookmark not defined. 1.8.2 Địa chỉ IP Error! Bookmark not defined. 1.8.3 Định tuyến Error! Bookmark not defined. 6 CHƯƠNG 2 CÁC KĨ THUẬT CHUYÊN DỤNG ĐƯỢC SỦ DỤNG CHO IPTV 2.1 Giới thiệu chung về MPEG Error! Bookmark not defined. 2.1.1 Cấu trúc dòng bít MPEG video Error! Bookmark not defined. 2.1.2 Nguyên lý nén dòng bít Error! Bookmark not defined. 2.1.3 Chuẩn nén MPEG-1 Error! Bookmark not defined. 2.1.4 Chuẩn nén MPEG-2 Error! Bookmark not defined. 2.1.5 Tiêu chuẩn nén MPEG-4 Error! Bookmark not defined. 2.1.6 Nén audio Error! Bookmark not defined. 2.2 Tổng quan về mô hình truyền tải IPTV Error! Bookmark not defined. 2.2.1 Mô hình truyền tải: Error! Bookmark not defined. 2.2.2 Dòng truyền tải MPEG trên nền IP Error! Bookmark not defined. 2.3 MIDDLEWARE Error! Bookmark not defined. 2.3.1 Định nghĩa Error! Bookmark not defined. 2.3.2. Phân loại 50 CHƯƠNG 3 CÁC GIẢI PHÁP AN NINH CHO HỆ THỐNG IPTV 3.1 Các mối đe dọa chung đến triển khai IPTV Error! Bookmark not defined. 3.1.1 Truy cập gian lận Error! Bookmark not defined. 3.1.2 Phát sóng trái phép Error! Bookmark not defined. 3.1.3 Gián đoạn truy cập Error! Bookmark not defined. 3.2 Bản quyền số Error! Bookmark not defined. 3.2.1 Giới thiệu Error! Bookmark not defined. 3.2.2 Công nghệ hỗ trợ Error! Bookmark not defined. 3.3 Tổng quát cho các cơ chế bảo vệ nội dung Error! Bookmark not defined. 3.3.1 CPS Error! Bookmark not defined. 3.3.2 CAS Error! Bookmark not defined. 3.3.3 DRM Error! Bookmark not defined. KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined. TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined. . VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG CHU XUÂN TRƯỜNG NGHIÊN CỨU VỀ AN TOÀN TRONG IPTV CHUYÊN NGÀNH : Kỹ thuật điện tử MÃ SỐ : 60.48.15 . mà trong chương này chúng ta cũng nghiên cứu về mô hình truyền tải cho hệ thống IPTV.  Chương 3: với tiêu đề “Các giải pháp an ninh cho hệ thống IPTV