Почему болят головы у российских кабельщиков?

Наши граждане за годы советской власти прочно привыкли к бесплатному телевидению. Они считают - если раньше это было бесплатно, а теперь некий дядя требует за это деньги - значит, дядя их просто обирает. Кабельное пиратство не только не считается аморальным, но напротив, поощряется, как проявление технической смекалки и классового самосознания. Поэтому у российских кабельных операторов есть две головные боли - несанкционированные подключения и сбор абонентской платы.

Из-за бедственного финансового положения большинства кабельщиков, а отчасти из-за слабой осведомленности, решение этих проблем обеспечивается только организационными мероприятиями. Специальный персонал периодически обходит дома и "откусывает" самовольно подключившихся. Со сбором абонентской платы дело обстоит сложнее. Чаще всего ее собирают старшие по подъездам. Иногда для этого выделяется штатная единица в самой кабельной компании. Неудобства обоих способов вряд ли надо комментировать.

Оптимален вариант, когда кабельный оператор заключает договор на обслуживание антенного хозяйства с владельцем жилого фонда. Обычно это городское или районное управление коммунального хозяйства. В этом случае старая эфирная разводка искореняется полностью, и все 100% жильцов подключаются к кабельной сети - проблема несанкционированных подключений отпадает сама собой. Абонентская плата включается в плату за квартиру. У кабельщиков отпадает необходимость собирать деньги с подписчиков - они несут их сами в отделение Сбербанка. Однако и у этого способа есть недостаток. При 100% подключении размер абонентской платы должен соответствовать платежеспособности среднего абонента, а она, увы, невысока. Так как при таком способе сбора платы собираемость ее возрастает, и при этом снижаются расходы, связанные с частыми подключениями/отключениями абонентов, оператор может обоснованно снизить стоимость своих услуг, но весьма ненамного.

При любом способе сбора абонентской платы оператор не имеет возможности разделить плату за разные каналы; абонент получает либо все, либо ничего. Очевидно, что целесообразно было бы телезрителям со скромным достатком предлагать базовый пакет государственных каналов. Более состоятельным подписчикам можно было бы предлагать более широкий набор, включающий коммерческие и спутниковые каналы. Если бы такая возможность существовала, и базовые, и дополнительные каналы продавались бы лучше.

На Западе решение перечисленных проблем обеспечивается техническими средствами - системами условного доступа, или, попросту, системами кодирования (скремблирования).

Головное оборудование системы кодирования выполняет две основные функции. Во-первых, сигнал кодируется. Для этого один или несколько элементов сигнала изображения (иногда и звука) изменяются таким образом, что изображение становится "нечитаемым". Кодер изменяет параметры сигнала по некоему псевдослучайному закону (алгоритму). Для восстановления сигнала декодер абонента должен синхронно с кодером выполнить обратное преобразование. Во-вторых, в распределительную сеть тем или иным способом вводится информация, определяющая права доступа (статусы) всех декодеров системы. Оба этих процесса должны обеспечить следующие требования:

Выбор системы - это компромисс

 Нетрудно заметить, что эти требования во многом противоречат друг другу. Действительно, с одной стороны, чтобы исключить несанкционированный просмотр, изображение надо максимально "испортить". С другой стороны, необходимо сохранить качество изображения после восстановления его декодером. При этом декодер должен представлять собой недорогое, а, значит, относительно несложное устройство. По этой причине в наиболее популярных кабельных системах адресного кодирования используются упрощенные технологии скремблирования. Изменяются только отдельные элементы видеосигнала (сигналы синхронизации) и/или используются простые линейные преобразования сигнала (инверсия). Такие системы кодирования принято называть аналоговыми. Оборудование аналоговых систем сравнительно дешево, однако такие системы легко "взламываются". Восстановление искаженных элементов видеосигнала производится по другим элементам того же сигнала, оставшимся незашифрованными. Пиратский декодер, построенный по такому принципу, использует для декодирования только информацию, содержащуюся в самом сигнале, игнорируя данные управления.

В более сложных системах сигнал подвергается нелинейным преобразованиям, в результате чего нарушается его временная структура. Как правило, смещаются по времени либо меняются местами строки внутри поля или части строк внутри самих строк. Для восстановления такого сигнала декодер должен содержать устройство памяти на строку или на поле. В процессе декодирования аналоговый сигнал сначала преобразуется в цифровую последовательность, затем обрабатывается цифровыми методами и вновь преобразуется в аналоговую форму. Такие системы получили название цифровых. Оборудование цифровых систем кодирования значительно дороже, а стойкость к "взлому" значительно выше. Восстановить сигнал, кодированный "цифровыми" методами, используя только информацию, содержащуюся в самом сигнале, технически очень сложно.

Максимальное число декодеров в одной системе должно быть как можно больше, и при этом каждый из них должен управляться с головной станции индивидуально. Это значит, что, кроме собственно телевизионного сигнала, должен передаваться довольно большой объем данных. При этом кодированный телевизионный сигнал должен занимать ту же полосу частот, что и обычный. Кодированный сигнал должен восстанавливаться только декодерами тех абонентов, которые заплатили за просмотр, и не восстанавливаться остальными. Если кодировать сигнал для каждого декодера по отдельному алгоритму, придется передавать параллельно столько сигналов, сколько абонентов в сети. Разумеется, это неприемлемое решение. Поэтому в любой системе кодирования всем абонентским декодерам раздается один и тот же сигнал, обработанный одним алгоритмом, и для восстановления сигнала используется один и тот же алгоритм (ключ). В простейшем случае ключ постоянный - это значит, что рано или поздно система будет необратимо взломана. В более продвинутых системах используется набор постоянных ключей, смена ключа производится по команде головного оборудования. В самых сложных системах используются загружаемые ключи, однако, и они не могут меняться слишком часто. Максимальное количество декодеров в одной системе теоретически может достигать сотен тысяч. Стойкость системы тем выше, чем больше длина ключа. Пропускная же способность канала передачи данных очень низкая. Разумеется, ключ не может быть передан в открытом виде, он кодируется по специальному алгоритму, в котором, в свою очередь, ключом является постоянный "секретный номер" декодера. Это значит, что очередной ключ для каждого декодера должен быть передан отдельно. В силу указанных причин процесс раздачи очередного ключа может занять довольно длительное время. Для восстановления "картинки" нельзя использовать ключ, полученный непосредственно "с эфира" - к моменту перехода на новый ключ все авторизованные декодеры должны его иметь. Поэтому ключ меняется довольно редко (как правило, раз в месяц). Следовательно, любой ключ, и постоянный и загружаемый, длительное время хранится в энергонезависимой памяти декодера. Активация (деактивация) декодеров производится не передачей собственно ключа, а передачей команды на включение (выключение).

И то и другое снижает стойкость системы, открывая второй путь для взлома. Если ключ длительного пользования хранится в памяти декодера, значит, его можно скопировать. Защита от копирования осуществляется только конструктивными методами. В самом простом случае - при вскрытии корпуса отключается батарейка "подпитки" памяти, в более сложных устройствах (в том числе в пластиковых картах) используются специальные микросхемы с защитой от считывания. Если декодер управляется командами, значит, команду на включение можно имитировать, а команду на выключение - блокировать. Как правило, пиратами используется один из трех способов. Первый - изменение электрической схемы декодера (установка "проверочных чипов", "проверочных плат", перемычек ). Второй - создание внешнего устройства, вносящего изменения в поток данных управления. И, наконец, третий способ - копирование содержимого ППЗУ декодера или электронной карты.

Подводя итог, можно сказать, что абсолютно защищенных систем адресного кодирования нет и быть не может. Перед покупателем системы стоит выбор - либо низкая цена и низкая стойкость, либо высокая цена и несколько большая (но не гарантированная) стойкость.

Технологии кодирования

Безадресные системы с 'отрицательными' и 'положительными' фильтрами.

Не обязательно кодировать все каналы в кабельной сети. Иногда оператору достаточно ограничить доступ к части каналов или к одному отдельному каналу. С этой задачей вполне справляются безадресные системы кодирования, построенные на основе режекторных фильтров. Собственно, такую систему нельзя считать в полной мере системой кодирования, поскольку сигнал не кодируется вовсе.

Для ограничения доступа используются две технологии:

1. В абонентский отвод вставляется режекторный фильтр, вырезающий из спектра сигнала полосу, занимаемую платным каналом (каналами). Такие фильтры получили название 'Negative Traps' (отрицательные фильтры) – если абонент вносит плату за просмотр, фильтр удаляется. Фильтр представляет собой пассивное устройство в цилиндрическом корпусе. Вход и выход фильтра оборудованы разъемами F-типа. Чтобы оператор мог предложить платные каналы в различных сочетаниях, используются различные комбинации полосовых фильтров, фильтров НЧ и ВЧ.

Основные достоинства таких систем: на головной станции оператору не нужно использовать никакого дополнительного оборудования, сами фильтры стоят очень дешево. Недостатки налицо: во-первых, фильтр должен располагаться в недоступном месте вне жилища абонента. Во-вторых, для отключения и подключения абонента всегда требуется задействовать специальный технический персонал.

Стойкость такой системы к взлому минимальна – пирату достаточно удалить фильтр или 'запараллелиться' с соседом, который честно заплатил за свои каналы. В силу указанных причин такие системы ограничения доступа применяются в основном в гостиничных системах.

2. Другая технология несколько сложнее. На головной станции устанавливается генератор помехи, частота которой лежит на 1,5 – 2,5 МГц выше несущей частоты платного канала. Тюнер телевизора, принимающего такой сигнал , 'думает', что принимает слишком мощный сигнал, и система АРУ уменьшает усиление до предела. В результате канал не принимается.

ля разрешения доступа к каналу используется узкополосный режекторный фильтр, вырезающий из спектра сигнала помеху. Такие фильтры получили название 'Positive Traps' (положительные фильтры) – если абонент оплатил просмотр каналов, фильтр устанавливается. Положительный фильтр должен иметь очень высокую добротность, чтобы надежно подавить помеху, не исказив при этом спектр сигнала. Такие фильтры изготавливаются с использованием высоких технологий, и изготовление их 'в домашних условиях' исключена.

Система состоит из канального кодера (скремблера), который устанавливается на головной станции, и абонентских фильтров выполненных по ПАВ технологии. Система может быть использована как в кабельной сети, так и в сети, построенной на основе MMDS или для защиты программ обычного эфирного телевидения. При всех этих достоинствах возможности системы сильно ограничены, она решает только проблему несанкционированных подключений, вопрос же со сбором абонентской платы остается.

Sync Suppression - подавление сигналов синхронизации.

Рисунок 1. Вид экрана телевизора, настроенного на кодированный канал с Sync Suppression

Суть процесса скремблирования - к видеосигналу добавляется маскирующий сигнал в виде последовательности прямоугольных импульсов, совпадающих по времени с синхронизирующими импульсами строк. В результате в кодированном сигнале уровень строчных синхроимпульсов оказывается в зоне размаха сигнала яркости (на уровне "серого"). Маскированный синхроимпульс воспринимается телевизором, как элемент изображения, темные же элементы изображения, наоборот, воспринимаются, как синхроимпульсы. В результате полностью нарушается горизонтальная синхронизация, строки беспорядочно смещаются по горизонтали, строчный синхроимпульс и часть строчного гасящего импульса становятся видимыми (ломаная вертикальная линия в центре экрана).

Для восстановления сигнала декодеру достаточно иметь информацию о временном положении подавленного синхроимпульса. В системах цветности PAL и NTSC используется специальный сигнал цветовой синхронизации (вспышка), представляющий собой 8 - 11 периодов немодулированной цветовой поднесущей. Начало вспышки жестко привязано по времени к синхроимпульсу строк. В системе SECAM вспышка, как таковая, не используется, однако на задней площадке строчного синхроимпульса передается немодулированная поднесущая "синего" или "красного", начало первого периода которой привязано по времени к синхроимпульсу. Чтобы исключить возможность восстановления синхроимпульсов по сигналу вспышки, в системах кодирования с Sync Suppression вся зона строчного гасящего импульса заполняется синусоидальным сигналом с частотой, близкой к частоте поднесущей (их) цветности. Данные о статусах декодеров передаются в последовательном виде в нескольких строках кадрового гасящего импульса (подобным образом передается телетекст). Для кодирования/декодирования никакого ключа не нужно, алгоритм восстановления неизменен во времени. Декодер воспринимает только команды по принципу "декодировать" или "не декодировать".

Такие системы имеют ряд неоспоримых преимуществ. Прежде всего, процесс кодирования и декодирования легко реализуется технически, следовательно, стоимость оборудования невысока. При приеме такого сигнала телевизором без декодера изображение получается полностью нечитаемым. Напротив, восстановленное изображение не отличается по качеству от исходного, так как преобразованиям подвергается только невидимая часть строки, сигнал собственно изображения не изменяется.

Рисунок 2. Осциллограммы сигналов видео на выходе кодеров Sync Suppression

SSAVI (Sync Suppression & Active Video Inversion)

Это наиболее употребительная технология скремблирования видео. С теми или иными модификациями она используется в системах таких известных производителей, как Pioneer, Jerrold, Scientific Atlanta. На рисунке 3 показан экран телевизора, настроенного на кодированный канал с SSAVI. Систему легко опознать по "картинке". Кадровый гасящий импульс становится видимым (темная горизонтальная полоса в верхней части рисунка) и на нем четко видны пакеты данных, передаваемых в строках КГИ (яркие черные и белые горизонтальные штрихи разной длины).

Рисунок 3. Экран телевизора, настроенного на кодированный канал с SSAVI

Синхроимпульсы строк не удаляются, но смещаются по уровню до уровня "черного". Кроме того, в некоторых строках сигнал изображения инвертируется - уровень "белого" становится уровнем "черного" и наоборот. Возможны следующие комбинации (режимы): подавленные синхроимпульсы / нормальный видео; нормальные синхроимпульсы / инвертированный видео; подавленные синхроимпульсы / инвертированный видео; нормальные синхроимпульсы / нормальный видео. Комбинации меняются от поля к полю в псевдослучайном порядке. Признак инверсии видео передается в виде специального импульса (флага) в строках 22 и 335 КГИ (четного и нечетного поля соответственно). Данные управления декодерами передаются в виде импульсов с амплитудой от уровня "черного" до уровня "белого" четырьмя пакетами в активной части строк КГИ - в строках 6-9 первого поля и 319-322 второго поля. Кроме данных для управления доступом, передается специальный бит - признак "верить/не верить флагу инверсии". Наличие такого признака дополнительно усложняет задачу пиратов. Синхроимпульсы строк, расположенные в кадровом гасящем интервале, и уравнивающие импульсы передаются без искажений. Они используются декодером как опорный сигнал для восстановления смещенных синхроимпульсов активной части поля

Рисунок 4. Осциллограммы видеосигнала с SSAVI

Все системы, использующие технологию SSAVI, "надежно" взломаны, методы взлома подробно описаны в пиратской литературе. Пиратские "универсальные" декодеры, "кубы" и "тестовые" чипы производятся серийно и широко рекламируются. При желании можно построить такой декодер самому по принципиальным схемам, описанным, например, в http://members.tripod.com/~hugobardu/hu_s_g.pdf.

Line Shear

Суть процесса скремблирования: цифровыми методами активная часть строки смещается по времени относительно своего нормального положения на некоторую величину, а сигналы синхронизации при этом остаются неизменными. Смещение может быть как положительным (задержка), так и отрицательным (опережение), а величина его изменяется в некоторых пределах от строки к строке псевдослучайным образом. Изображение каждой строки оказывается смещенным относительно соседней строки, и вертикальная структура "картинки" разрушается. Для того, чтобы невозможно было "измерить" время смещения и восстановить изображение, используя линию задержки на строку, "родные" начало и конец строки маскируются. Если строка передается с задержкой, то временной интервал от места, где должно находиться начало "нормальной" строки, и до фактического начала задержанной строки заполняется псевдослучайным сигналом. Конец же задержанной строки, "торчащий" дальше того места, где должен находиться конец "нормальной" строки, обрезается. Если строка передается с опережением, то, наоборот, начало строки подвергается "обрезанию", а конец - "дописыванию" (см. рисунок 5). Таким образом, структура кодированного сигнала не отличается от структуры исходного, и восстановить изображение, используя только информацию, содержащуюся в самом сигнале, невозможно. Так как строчные синхроимпульсы не видоизменяются, нет необходимости удалять или маскировать сигналы цветовой синхронизации, которые используются декодерами цветности телевизоров. Поэтому основное преимущество технологии Line Shear перед аналоговыми технологиями Sync Suppression и SSAVI - более качественные цвета изображения (по крайней мере, так утверждают производители). Побочный эффект технологии Line Shear - небольшое уменьшение размера изображения по горизонтали.

Рисунок 5. Принцип технологии PhaseKrypt

Типичная система - PhaseKrypt®

Разработана американской компанией Macrovision Corparation. Сама Macrovision производит только базовый набор ИМС и программное обеспечение, оборудование выпускается по ее лицензиям компаниями Eastern Electronics CO Ltd. (Тайвань), Pacific Satellite International Ltd. Гонконг) и Off Air Electronics Ирландия) под торговыми марками Eastern, Pacific и PhraseKrypt® соответственно.

Line Cut & Rotate

Суть процесса скремблирования: каждая строка видимой части поля делится на две неравные части, затем эти части меняются местами - сперва передается конечная часть строки, потом - начальная. Положение точки "разреза" меняется от строки к строке псевдослучайным образом (см. рисунок 7).

Рисунок 6. Экран телевизора, настроенного на кодированный канал с Line Cut & Rotate

Большинство систем, использующих Cut & Rotate, предполагает 256 возможных положений этой точки, т. е. ее положение внутри каждой строки однозначно определяется двоичным словом (ключом) из 8 бит. Ключ не передается отдельно для каждой строки, а синтезируется генератором псевдослучайных последовательностей (ГПСП) внутри самого декодера. В общем случае ГПСП представляет собой сдвиговый регистр с обратными связями. С периодичностью от долей секунды до нескольких секунд производится начальная установка регистра загрузкой "стартового" ключа, который выделяется из принимаемого сигнала. Для восстановления кодированный сигнал каждой строки преобразовывается декодером в цифровую последовательность, затем с помощью цифровых линий задержки строка "разрезается" в "точке склейки" и "склеивается" в "точке разреза". На рисунке 6 показаны изображения на экране телевизора при приеме открытого сигнала и сигнала, кодированного по технологии Line Cut & Rotate. Нетрудно заметить, что, в отличие от аналоговых технологий, по "картинке" кодированного сигнала невозможно даже догадываться о содержании исходной "картинки". Восстановить изображение, анализируя только сам сигнал видео, практически невозможно, поэтому технология Cut & Rotate считается одной из самых защищенных.

Рисунок 7. Принцип технологии Line Cut & Rotate

Типичные системы - VTech и Dalvi.

Система кодирования, выпускаемая VTech Communications Ltd., использует только технологию Line Cut & Rotate. Система Dalvi, разработанная компанией Technetix PLC предусматривает 4 уровня кодирования. На уровнях 1 - 3 используется технология Line Shear с небольшим, средним и большим максимальным смещением строк соответственно. На уровне 4 используется технология Line Cut & Rotate. В обеих системах данные управления декодерами передаются в последовательном виде в строках кадрового гасящего интервала

Line Shuffle

Сигнал каждой строки передается без изменений, но сами строки внутри поля меняются местами ("перемешиваются") в псевдослучайном порядке. Такая технология обеспечивает более высокое качество изображения, так как "точки разреза" располагаются на невидимой части видеосигнала - в строчных гасящих интервалах. Системы Line Shuffle гораздо более стойкие, чем аналоговые, но менее стойкие, чем системы с Line Cut & Rotate. Одна из систем, в которой реализована технология Line Shuffle - Nagravision-Syster. До недавнего времени она использовалась для кодирования спутниковых аналоговых каналов "НТВ-Плюс". Энтузиастам спутникового приема известен способ пиратского декодирования этих каналов с помощью IBM PC с картой ТВ - тюнера и соответствующим программным обеспечением (MoreTV и подобными).

Принципы построения систем

Адресные системы кодирования

аиболее известные производители таких систем – General Instrument (системы с торговыми марками TOCOM, Videocipher®, Digicipher®) , Pioneer, Scientific Atlanta. Различие систем кодирования разных фирм в основном заключаются в использовании разных технологий скремблирования и разных способов передачи цифровых данных для активизации абонентских декодеров. Рассмотрим возможности и принципы построения этих систем. На рисунке изображена структурная схема головной части типичной системы кодирования. Назначение компонентов системы:

аиболее известные производители таких систем – General Instrument (системы с торговыми марками TOCOM, Videocipher®, Digicipher®) , Pioneer, Scientific Atlanta. Различие систем кодирования разных фирм в основном заключаются в использовании разных технологий скремблирования и разных способов передачи цифровых данных для активизации абонентских декодеров. Рассмотрим возможности и принципы построения этих систем. На рисунке изображена структурная схема головной части типичной системы кодирования. Назначение компонентов системы:

Формирователь сигнала данных (Data Translator) – один на все кодируемые каналы. Этот прибор обеспечивает преобразование данных с выхода компьютера в формат, воспринимаемый канальными кодерами. Сигнал для активизации абонентских декодеров передается одним из двух основных способов: в сигнале каждого кодируемого канала (в кадровом гасящем импульсе видеосигнала или на поднесущей канала звука) или на отдельной несущей.

Канальные кодеры (Encoders) – по одному на каждый платный канал. Кодер скремблирует видео (иногда и аудио) сигнал и вводит в него данные управления декодерами.

'Бухгалтерский' компьютер (Billing Computer). На этом компьютере ведется учет абонентов и их платежей.

Компьютер - формирователь промо-канала (Barker Computer) и компьютер – автоответчик (ARU Computer) обеспечивают организацию доступа по типу Pay-Per-View (оплата за каждый просмотр).

Адресуемые абонентские декодеры (addressable decoders). Это законченное устройство, конструктивно выполненное в отдельном корпусе, дизайн которого аналогичен дизайну видеомагнитофона. Основу терминала составляют кабельный демодулятор и собственно декодер. Первый выделяет сигнал нужного частотного канала и демодулирует его до аудио/видео, второй выделяет и декодирует данные 'размораживания' и восстанавливает сигнал изображения и звука. Телевизор подключается к терминалу по низкой частоте либо по высокой частоте (выход встроенного модулятора). Телевизор выполняет только роль монитора.

В некоторых системах предусмотрено не только индивидуальное, но и коллективное декодирование (Broadband System). Такие системы позволяют использовать один декодер для работы с несколькими телевизорами – для гостиниц, образовательных учреждений, и т. п. Система позволяет оператору сети избирательно разрешить или запретить любому отдельному абоненту один из видов доступа: ко всем каналам сразу, к отдельным группам каналов или к каждому каналу в отдельности.

Pay-Per-View и Impulse Pay-Per-View

Pay-Per-View (PPV) - отдельная оплата за каждую передачу некоторых платных каналов. Специальный компьютер – Barker Computer – формирует сигнал еще одного телевизионного канала – Barker Channel или Promo Channel. Абонент, выбрав этот канал (он всегда открытый), видит на экране текст – расписание и анонсы передач платных каналов, условия оплаты просмотра. Если подписчик желает просмотреть ту или иную передачу, он набирает по телефону номер, указанный в тексте. На головной станции 'снимает трубку' компьютер – автоответчик (ARU). Подтверждение оплаты просмотра абонент производит набором определенной комбинации цифр на своем телефонном аппарате с тоновым набором номера. Получив подтверждение, компьютер ARU передает данные системному контроллеру, а тот, в свою очередь, разрешает абоненту доступ к выбранному каналу на время трансляции оплаченной передачи. За просмотренную передачу абоненту автоматически выписывается счет, или автоматически уменьшается сумма его кредита.

Impulse Pay-Per-View (IPPV).

Назначение этой услуги то же, что и PPV – абоненту предлагается оплатить просмотр каждой отдельной передачи. Различие состоит в том, что для подтверждения оплаты просмотра абоненту не надо пользоваться телефоном, достаточно просто нажать клавишу на ПДУ. Абонентский терминал сам формирует сигнал подтверждения и передает его системному контроллеру головной станции по телефонному каналу (через встроенный модем) или по обратному каналу кабельной сети (если таковой имеется). Такой способ удобнее для абонента, но сложнее реализуется технически.

Системы с адресуемыми ответвителями и сплиттерами

В последнее время стали популярными системы ограничения доступа, использующие адресуемые устройства – ответвители и сплиттеры. От обычных ответвителей и сплиттеров они отличаются тем, что перед каждым абонентским выходом установлен электронный ключ. Каждый ключ имеет свой уникальный идентификационный номер и может управляться индивидуально с головной станции

На головной станции располагается компьютер, на котором ведется учет платежей абонентов. Данные, необходимые для подключения (отключения) абонентов формируются в поток данных для активизации электронных ключей. Для передачи данных используется отдельная несущая частота. В корпусе каждого ответвителя или разветвителя находится приемник данных, настроенный на канал передачи данных активизации. Данные с выхода приемника поступают в специальный чип, который распознает команды на активизацию 'своих' электронных ключей и подключает (или отключает) тех или иных абонентов. Чтобы ключ постоянно находился в активном состоянии, необходимо, чтобы его статус постоянно подтверждался, т. е. команда на активизацию ключа должна поступать периодически, через определенное время.    В простейшем случае на каждом абонентском отводе установлен только один электронный ключ, и доступ абонента к кабельным каналам организуется по принципу 'все или ничего'. Такие ответвители получили название адресуемых ответвителей 1-го уровня.

В ответвителях второго уровня на каждый отвод предусмотрены два электронных ключа, один из них подключает абонентский отвод к входу непосредственно, а второй – через отрицательный фильтр. Таким образом, доступ абонента организуется по принципу 'отключен / только базовый пакет / базовый + дополнительный пакет'

Следует заметить, что сигнал опять-таки не кодируется и ушлый российский кабельщик, видимо, уже смекнул, что в нашей стране такое оборудование вряд ли найдет применение. Пирату достаточно лишь врезать в субмагистральную (стояковую) линию рядом с адресуемым ответвителем обычный – и он получит неограниченный доступ ко всем каналам сети.

Типичные системы

ACS-500

Этой системе есть смысл уделить отдельный параграф, во-первых, потому, что она очень неординарно реализована технически, во-вторых, потому, что она производится, продается и довольно широко используется в СНГ. Популярность ACS-500 скорее всего можно объяснить сочетанием достоинств полноценной адресной системы кодирования (избирательный доступ каждого абонента к каждому каналу) и дешевых безадресных систем (невысокая стоимость оборудования, отсутствие органов управления у абонентского декодера, простота его подключения). Система включает два основных компонента (в минимальном варианте):

Студийное устройство ACS-501 – канальный кодер, устанавливается одно на каждый кодируемый канал. Устройство включается между источником видеосигнала и модулятором головной станции. ACS-501 скремблирует видеосигнал, изменяя структуру строчных синхроимпульсов, и, кроме того, вводит в последние строки каждого поля управляющие сигналы для абонентских декодеров. Данные о статусах абонентов могут быть введены в ACS-501 с 'бухгалтерского' компьютера, либо вручную. Энергонезависимая память кодера может хранить данные о статусах при отключенном сетевом питании не менее 5 суток.

Абонентский декодер ACS-502. Основу декодера составляет заказной чип, в который 'зашивается' индивидуальный адрес. Кодер вводит в сигнал каждого кодируемого канала цифровой сигнал управления на частоте около 3 МГц. Этот сигнал вместе с видеосигналом поступает на модуляторы кинескопа телевизора с амплитудой несколько десятков вольт. Это позволяет ACS-502, находящемуся рядом с телевизором, принимать управляющий сигнал на специальный антенный зонд. Таким образом, нет необходимости подключаться к внутренним цепям телевизора. ACS-502 включается между абонентским отводом кабельной сети и антенным гнездом телевизора. При работе телевизора на любом из каналов, ACS-502 воспринимает команды от ACS-501, установленного на этом канале. Это позволяет декодеру восстанавливать структуру сигнала в случае получения команды 'разрешено' (просмотр оплачен абонентом) или пропускать сигнал не восстановленным в случае получения команды 'запрещено' или при отсутствии команды 'разрешено'.

озможности системы могут быть расширены, для этого на головной станции должен быть установлен комьпютер и коммутатор ACS-503. Коммутатор позволяет управлять всеми канальными кодерами ACS-501 с одного ПК. Это намного упрощает процедуру ввода данных в кодеры, и создает дополнительные удобства, например, автоматически отключает абонентов, оплаченное время просмотра которых истекло.

В ACS-500 описанный принцип Sync Suppression используется без каких-либо модификаций. Уровень синхроимпульсов изменен, однако сами импульсы в сигнале присутствуют, их фронты остаются стабильными по времени (см. рисунок 2, Б). Кроме того, для обеспечения корректного чтения данных и синхронной работы с кодером, сам декодер должен синхронизироваться по времени, поэтому синхроимпульсы строк, приходящиеся на кадровый гасящий интервал, вообще остаются без изменений. Эти обстоятельства позволяют легко восстановить подавленные синхроимпульсы. В качестве опорного сигнала пиратским декодером могут использоваться незамаскированные синхроимпульсы КГИ, синхроимпульсы остальных строк восстанавливаются по их фронтам задающим генератором с системой автоподстройки частоты и фазы. АПЧФ позволяет генератору срабатывать на фронт импульса, только если он находится в нужном промежутке времени.

Очевидно, именно такой упрощенной технологией кодирования и декодирования обусловлены, наряду с достоинствами системы ACS-500, ее серьезные недостатки. Так, например, было отмечено:

старые отечественные телевизоры с селектором каналов ПТК можно настроить таким образом, что кодированный сигнал принимается вообще без декодера со вполне 'смотрибельным' качеством.

Напротив, при работе с последними моделями телевизоров, особенно фирмы 'Toshiba', декодер вообще не открывает кодированные каналы – слишком мал антенный эффект выводов кинескопа.

CryptOn

Система CryptOn производится НПФ "Криптон", Украина. По информации производителей, в системе предусмотрено три уровня кодирования. При работе на первом уровне система полностью аналогична ACS-500. Второй уровень предполагает большую защиту. Синхроимпульс не смещается по уровню, а вырезается, заменяясь на сигнал постоянного уровня (уровень "серого", см. рисунок 2, В). Весь строчный интервал гашения заполняется квазицветовой поднесущей, таким образом, не остается никаких явных "следов" синхроимпульса. Декодировать такой сигнал несколько сложнее, поскольку синхроимпульсы нужно уже не восстановить, а синтезировать. Третий уровень использует изменении длительности маскирующего импульса, по фронтам которого может быть восстановлен синхроимпульс.

Chameleon™

Технология Chameleon™ разработана NCA Microelectronics. Система сочетает простой и надежный способ скремблирования изображения Sync Suppression с высоко защищенным методом передачи информации для восстановления сигнала. Из сигнала видео удаляются (замещаются постоянным уровнем) все синхроимпульсы - и строчные, и кадровые. Данные, необходимые для их восстановления, передаются не в строках кадрового гасящего интервала, а на дополнительной звуковой поднесущей. Таким образом, в сигнале видео не остается вообще никаких импульсов, которые можно было бы использовать как метки времени для восстановления синхронизации. Данные передаются в виде пакетов, один пакет на поле (60 раз в секунду в NTSC, 50 раз - в PAL и SECAM). Временное положение каждого пакета относительно начала поля непостоянно и меняется по псевдослучайному закону. Это значит, что и пакеты данных невозможно использовать для временной "привязки" сигнала. Сами данные представляют собой псевдослучайную последовательность. Микропроцессор декодера анализирует эту последовательность, используя один из 128 алгоритмов (ключей), хранящихся в его энергонезависимой памяти, и получает последовательность данных, определяющих временное положение синхроимпульсов. Псевдослучайное двоичное слово, передаваемое 60 (50) раз в секунду, имеет длину 32 бита, то есть может принимать одно из 2 миллиардов значений. Период повторения последовательности составляет несколько лет, поэтому подобрать временные интервалы между пакетом данных и синхроимпульсом, либо записать таковые на выходе авторизованного декодера и затем воспроизвести практически невозможно. Если оператор имеет основания полагать, что используемый ключ все же скомпрометирован, он просто переключает канальный кодер на другой алгоритм. Так как все 128 алгоритмов хранятся изначально в ППЗУ декодеров, переход происходит мгновенно. ППЗУ физически размещается на кристалле микропроцессора и защищено от считывания заказной логической схемой. В отличие от примитивных систем, в которых функции декодирования и анализа данных разделены, в микропроцессоре декодера Chameleon™ они неотделимы друг от друга, таким образом, нет возможности заставить узел декодирования работать "в обход" узла авторизации. Адресное поле системы составляет более 16 миллионов адресов. Кроме индивидуального адреса, в память декодера при изготовлении может быть записан идентификатор сети. Производители гарантируют, что для каждой более или менее крупной сети будет поставлена партия декодеров со своим уникальным идентификатором. Это полностью исключает возможность использования в сети декодеров, проданных другому оператору.

Информация, содержащаяся в настоящей статье, приводится исключительно в образовательных целях, автор не несет ответственности за ее незаконное использование. Мы не приводим здесь конкретных инструкций по взлому, а теоретические основы кодирования и декодирования телевизионных сигналов давно описаны в открытой литературе (например, World Satellite TV & Scrambling Methods, J. McCormac & others, Baylin Publications, 1993) и в сети Internet.