基于DisplayPort接口的HDCP软件实现及应用

文章摘要：DisplayPort接口标准是由视频电子标准协会（VESA）批准的，一个开放的、可扩展的标准。其为降低PC平台和元件的成本及推动通用数字接口而开发。DisplayPort实现了显示设备用一条电缆与数字视频信号连通的高清数字音频，并实现真正即插即用的强大的互操作性，这些使现有的数字显示互连非常具有成本效益。为了提高其与现有数字接口的互通性，DisplayPort的1.1版本增加了兼容支持高带宽数字内容保护（HDCP）来支持HDMI和DVI采用的HDCP技术。图1 DisplayPort数据传输通道DisplayPort1 DisplayPort接口DisplayPort体积小，传输结构利用了类

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DisplayPort接口标准是由视频电子标准协会（VESA）批准的，一个开放的、可扩展的标准。其为降低PC平台和元件的成本及推动通用数字接口而开发。DisplayPort实现了显示设备用一条电缆与数字视频信号连通的高清数字音频，并实现真正即插即用的强大的互操作性，这些使现有的数字显示互连非常具有成本效益。为了提高其与现有数字接口的互通性，DisplayPort的1.1版本增加了兼容支持高带宽数字内容保护（HDCP）来支持HDMI和DVI采用的HDCP技术。

图1 DisplayPort数据传输通道

DisplayPort
1 DisplayPort接口
DisplayPort体积小，传输结构利用了类似PCI Express的电气层，采用“Micro-Packet Architecture(微封包架构)”传输架构，使视频内容以封包方式传送。传输数据最高可支持10.8Gb/s的传输带宽。
 
2 DisplayPort链路
DisplayPort链路由一个主链路、一个辅助通道（AUX CH）、一个热插拔检测（HPD）信号线组成。如图1所示，主链路是一条单向、高带宽并且低延时的通道，用于传输未经压缩的视频和音频等同步数据流。辅助通道是一条用于链路管理和设备控制的、半双工的双向通道。HPD信号用作终端设备的中断请求信号。

HDCP
HDCP技术由好莱坞与Intel合作开发，保护未经压缩的数字音视频内容，适用于高速的数字视频接口（DisplayPort、HDMI、DVI），其最新版本HDCP 1.3已经支持DisplayPort接口采用源设备和显示设备间直接认证，内容加扰实现保护。HDCP设计为内容消费链中的最后一个环节，从内容源设备到显示设备，HDCP不允许完全内容拷贝行为，即拷贝控制信息CCI 只有禁止拷贝状态。在系统更新方面，HDCP采用吊销列表来屏蔽已经被窃取的设备私钥。

HDCP与DisplayPort
1 HDCP在DisplayPort上应用机制
HDCP应用于DisplayPort接口的保护机制包括以下三个元素。

①HDCP发送器，能立即识别下游接收器的拓扑连接结构，认证协议会确保HDCP发送器发出的信号是HDCP接收器所授权接受的。

②DCP LLC会撤销授权无效的HDCP接收器的授权。

③在有HDCP保护的信号下发送与接收的同时，不断对加密视频传输的完整性进行验证。

2 HDCP结构以及算法实现
①HDCP结构
HDCP在DisplayPort接口内容保护中采用了树状的拓扑结构，为了使得完成认证的时间在容许范围之内，HDCP规定了一个拓扑结构最多允许有7层结点、128个接收设备。图2显示了一个设备深度为2、设备数为4的拓扑结构。

图2 HDCP拓扑结构图

②结合硬件采用软件实现HDCP
软件实现HDCP过程中，需要芯片内部硬件加密系统的支持，如伪随机数的产生等。硬件加密系统结构如图3所示。

图3 硬件加密系统结构

● BKSV检验
HDCP由发送端（Tx）发起，Tx系统初始化时内部首先产生伪随机数An，并将其与自身的KSV一并发给接收端（Rx），同时Tx读取Rx的BKSV，BKSV存储在接收端的DPCD（DisplayPort Configuration Data)地址0x68000～0x68004内，共40比特。HDCP采用了严密的校验方式，每一步都有必要的验证协议。当读取到BKSV后，先对BKSV进行完整性验证和黑名单检测。

HDCP的“撤销密钥”机制用来应对密钥泄漏。每个设备的密钥集KSV值都是唯一的，HDCP系统会在收到KSV值后在撤销列表中进行比较和查找，出现在列表中的KSV将被认做非法，导致认证过程的失败。这里的撤销密钥列表将包含在HDCP对应的多媒体数据中并将自动更新。

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