HDCP ( — «защита широкополосного цифрового содержимого») — технология защиты медиаконтента, разработанная корпорацией Intel и предназначенная для предотвращения незаконного копирования высококачественного видеосигнала, передаваемого через интерфейсы DVI (для этого интерфейса HDCP является необязательной опцией, Страница 31 0x15, Страница 35), DisplayPort (для этого интерфейса HDCP является необязательной опцией), HDMI, GVIF или UDI. Защищённый видеосигнал может быть воспроизведён только на оборудовании, поддерживающем HDCP.
Система шифрования HDCP версий 1.x была окончательно взломана в 2010 году (был восстановлен мастер-ключ системы).
Технология HDCP создана для защиты передачи медиаконтента между HDCP-передатчиком и HDCP-приёмником. Технология также предусматривает использование HDCP-повторителей с защищёнными портами для нисходящего потока данных (от поставщика к заказчику услуги). В системе может быть до семи уровней HDCP-повторителей и до 128 HDCP-совместимых устройств.
Система защиты состоит из трёх основных компонентов: Протокол аутентификации Шифрование передаваемых данных Защита от подслушивания «третьим лицом»
Нахождение секретной матрицы DCP LLC 14 сентября 2010 несколько онлайн-СМИ (ZDNet, Engadget) сообщили о факте открытой публикации мастер-ключа HDCP, с помощью которого можно создавать закрытые ключи устройств HDCP (device private keys) без помощи со стороны оператора ключевой инфраструктуры HDCP (The Digital Content Protection LLC). C публикацией мастер-ключа были нейтрализованы все меры по отзыву ключей устройств, так как вместо старого (отозванного) ключа устройства всегда можно сгенерировать новый. Не вполне ясно, каким образом был получен мастер-ключ, известно, что публикация ключа вместе с инструкцией по использованию произошла через Twitter и pastebin. Engadget считает, что атакующий мог использовать метод Crosby (2001).
Через 2 дня, 16 сентября, компания Intel (создатель HDCP) подтвердила, что данный мастер-ключ реален и что защита HDCP фактически взломана. Intel угрожает, что предпримет юридические действия против любого, кто изготавливает аппаратные устройства для обхода защиты HDCPWired. «Intel Threatens to Sue Anyone Who Uses HDCP Crack »..
Протокол аутентификации Протокол аутентификации используется между HDCP-передатчиком и HDCP-приёмником для подтверждения того, что последний является устройством, которому разрешено получать соответствующий контент. Подтверждение — знание секретного набора ключей. Каждое HDCP-устройство снабжается уникальным набором из сорока 56-битных секретных ключей, называемых DPK (, секретные ключи устройства), получаемых от организации DCP LLC. Во время обмена информацией устройства создают общий секрет, который нельзя подслушать во время этого обмена, и этот секрет далее применяется как симметричный ключ для расшифровки HDCP-контента, предназначенного устройству, прошедшему аутентификацию.
Каждое HDCP-устройство хранит, помимо Device Private Keys, соответствующий 40-битный идентификатор — (, вектор выбора ключа), который, так же, как и DPK, получает от DCP LLC.
Протокол аутентификации можно разбить на три части: Установление общего секрета Сообщение HDCP-повторителя о векторах выбора ключа, присоединённых HDCP-получателях Установление начального состояния шифра HDCP для кодирования содержимого кадра (третья часть происходит во время вертикального интервала, который предшествует каждому кадру, требующему шифрования).
Первая часть протокола аутентификации
На рисунке изображена первая часть работы протокола аутентификации. Первым шагом HDCP-передатчик (устройство А) посылает инициирующее сообщение HDCP-приёмнику (устройство B). Сообщение содержит KSV передатчика (Aksv) и 64-битное псевдослучайное число (An) (число генерируется функцией hdcpRngCipher).
Передатчик может начать процедуру проверки подлинности в любой момент, даже если предыдущая только что завершилась.
Вторым шагом HDCP-приёмник отвечает сообщением с KSV приёмника (Bksv) и битом REPEATER (повторитель), который указывает, является ли устройство B повторителем или нет. HDCP-передатчик проверяет, что Aksv содержит ровно 20 нулей и 20 единиц и не находится в чёрном списке.
На этом этапе в обоих устройствах вычисляется общий 56-битный секрет Km и Km’.
Вычисление производится следующим образом:
Из набора DPK суммируются ключи в соответствии с битовым представлением полученного KSV: если бит равен единице, то соответствующий ключ используется. Сложение ключей происходит по модулю без переполнения.
Пример: Предположим, Bksv равно 0x5A3. В двоичном представлении — 10110100011. Следовательно, Устройство А складывает свои секретные ключи, стоящие на позициях 0, 1, 5, 7, 8, 10 и рассчитывает общий секрет Km.
Устройство В проделывает аналогичные вычисления, используя собственный набор секретных ключей и вектор выбора, полученный от устройства A, чтобы посчитать Km’.
На третьем шаге применяется функция hdcpBlockCipher для вычисления Ks, M0, R0. Инициирующие величины для работы этой функции — Km (или Km’) и конкатенация бита REPEATER с An (бит REPEATER указывает на то, что HDCP-приёмник поддерживает дальнейшую передачу HDCP-данных, то есть является повторителем). Ks — 56-битный сессионный ключ для работы HDCP шифра M0 — 64-битная секретная величина, используемая во второй части протокола аутентификации, а также как вспомогательный инициирующий вектор HDCP шифра. R0’ — 16-битный ответ, который видеоприёмник посылает HDCP-передатчику в подтверждение успеха обмена сообщениями аутентификации. HDCP-передатчик должен прочитать R0’ не позднее 100 миллисекунд после того, как отправлено число Aksv видеоприёмнику, если прошло больше времени, то считывать R0’ нельзя.
Если аутентификация прошла успешно, то R0 = R0’, иначе в большинстве случаев неравны. Далее, при помощи Ri’, получаемых в течение работы третьей части протокола, можно будет обнаружить, что аутентификация прошла неудачно, в том случае, если величина R0 ошибочно указала успех аутентификации.
Вторая часть протокола аутентификации
Вторая часть протокола аутентификации требуется в том случае, если HDCP-приёмник является HDCP-повторителем. HDCP-передатчик выполняет вторую часть протокола только тогда, когда установлен бит REPEATER (повторитель), это значит, что HDCP-приёмник — HDCP-повторитель. Эта часть протокола составляет список всех KSV устройств, подключенных к HDCP-повторителю ниже по уровню: HDCP-защищённые порты HDCP-повторителей, HDCP-приёмники. Этот список представлен в виде непрерывного набора байтов, в котором каждый KSV занимает 5 байт, записанных в прямом порядке.
Общая длина KSV списка = 5 байт * число присоединенных активных HDCP устройств
HDCP-защищённые порты с неактивными HDCP-устройствами ничего не добавляют в набор KSV, так же, как и сам HDCP-повторитель, инициирующий создание списка, не добавляет свой KSV в него.
Для того, чтобы добавить KSV-список, полученный от предыдущего HDCP-повторителя, требуется проверка целостности. HDCP-повторитель, запросивший список, вычисляет V и сравнивает его с полученным V’.
V = SHA-1 (список KSV || состояние B || M0)
Где: список KSV — битовое представление KSV состояние B — битовое представление состояния устройства B (см. таблицу) M0 — некоторая секретная величина Всё битовое представление располагается в прямом порядке.
Если V≠ V’, то проверка на целостность считается неудачной и HDCP-повторитель не должен принимать список. При этом истечет таймер watchdog (сторожевой таймер) и HDCP-передатчик сумеет обнаружить эту ошибку.
Кроме составления списка KSV производится распространение топологической информации (количество и глубина) вверх по дереву устройств до HDCP-передатчика. Количество устройств () рассчитывается как количество всех HDCP-повторителей и приёмников вниз от устройства, которое считает сумму. Глубина () для HDCP-повторителя равна максимальному значения глубины, полученному от нижестоящих в дереве устройств HDCP-повторителю, плюс один. Например, для HDCP-повторителя с четырьмя нижестоящими HDCP-получателями глубина равна единице, а число устройств — четырём.
Число устройств в одном дереве не может превышать 127, а число уровней (глубина) — семи.
Пример: HDCP-передатчик, определив, что передан бит REPEATER, устанавливает 5-секундный сторожевой таймер (watchdog) и запрашивает статус READY (готовность) у HDCP-повторителя. Если бит состояния установлен на 1 (готов), то HDCP-передатчик считывает список KSV и проверяет, не превышает ли список устройств установленный спецификацией объём и глубину, затем проверяет список на целостность, вычисляя V. Если какое-либо из условий не выполнено или истекает время таймера, то аутентификация не производится.
Повторная попытка осуществляется передачей нового значения An и Aksv.
+Битовое представление состояния устройства B Название поля Занимаемые биты Описание поля Rsvd 15:14 Зарезервирован. Значение — 0. HDMI_RESERVED_2 13 Зарезервирован. HDMI_MODE 12 Режим HDMI. Когда бит установлен на единицу, HDCP-приёмник переходит из режима DVI в режим HDMI. Бит сбрасывается при включении устройства, его перезагрузке, подключении или отключении HDCP-передатчика или в том случае, когда HDCP-приёмник не получает данные в течение 30 кадров. MAX_CASCADE_EXCEEDED 11 Отображает ошибки в топологии. Если установлен на единицу, то в дереве устройств находится более семи уровней повторителей. DEPTH 10:8 Показывает число уровней в системе MAX_DEVS_EXCEEDED 7 Отображает ошибки в топологии. Если установлен на единицу, то в дереве системы находится более 127 устройств. DEVICE_COUNT 6:0 Полное число присоединенных устройств. Всегда равен нулю для HDCP-повторителей. Это число не включает сами HDCP-повторители, но устройства, к ним присоединенные.
Третья часть протокола аутентификации
Третья часть протокола работает в течение вертикального интервала (), предшествующего кадру. Каждый из двух HDCP-устройств вычисляет новые инициирующие числа Ki, Mi и Ri, где индекс i отображает номер кадра, начиная с единицы для первого кадра с шифрованием (после завершения первой части протокола аутентификации). Индекс увеличивается на единицу с каждым кадром или с каждым зашифрованным кадром в зависимости от того, включен ли режим ADVANCE_CIPHER. Счётчик кадров не увеличивается, если HDCP-устройство находится в состоянии HDMI AVMUTE (режим, когда выключается звук, если происходят изменения, которые могут привести к шуму в аудиоканале, Секция: 5.3.6 General Control Packet), и не увеличивается после выхода из этого состояния до первого шифрованного кадра. Ki — 56-битный ключ, используемый для инициализации HDCP-шифра, чтобы зашифровать или расшифровать HDCP-контент. Mi — новая 64-битная инициирующая величина для HDCP-шифра. Ri — 16-битное число, предназначенное для подтверждения целостности соединения (увеличивается каждые 128 кадров, начиная со 128).
HDCP-передатчик проверяет Ri’ по собственным вычислениям для того, чтобы подтвердить способность видеоприемника корректно расшифровывать информацию. Эта проверка делается как минимум каждые две секунды, также возможно синхронное чтение Ri во время очередного её изменения (каждые 128 кадров). При этом чтение Ri должно завершиться в течение одной миллисекунды с того момента, как HDCP-передатчик инициирует это действие, если по каким-либо причинам операция не удалась, то HDCP-передатчик считает, что HDCP-приёмник не прошёл аутентификацию.
С целью увеличения вероятности обнаружения рассинхронизации в шифровании HDCP-передатчик и приёмник дополнительно могут поддерживать Enhanced Link Verification (усиленный контроль за соединением), в котором вычисления для поддержки контроля над синхронизацией шифра выполняются, если передается особый пиксель.
Режим ADVANCE_CIPHER — это дополнительный режим, в котором состояние шифра и счётчик кадров увеличиваются каждый кадр в режиме DVI или каждый кадр в режиме HDMI (если только он не находится в состоянии AVMUTE) вне зависимости от того, включено шифрование или нет.
Шифрование данных