OMADRM技术体系结构分析

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ＯＭＡ　ＤＲＭ技术体系结构分析

王美华１ 范科峰２ 王占武１

１ 北京信息工程学院ＴＲＳ软件开放实验室 北京 １００１０１

２ 西安电子科技大学信息处理研究所 陕西 ７１００７１

摘要：本文简要介绍了数字版权管理（ＤＲＭ）技术的基本原理，分析了国外著名的ＯＭＡ　ＤＲＭ技术规范的技术体系结

构。着重针对ＯＭＡ　ＤＲＭ２．０　的内容保护机制、版权描述、授权对象、内容保护格式、内容分发方式等进行了分析研究。最后，对ＤＲＭ技术趋势进行了讨论。

关键词：数字版权管理；开放移动联盟；

０ 前言

数字版权管理（简称ＤＲＭ）是随着数字图书、音视频节目在互联网上的广泛传播而发展起来的一种新技术。现已逐步应用到其他固定和移动数据业务领域。ＤＲＭ技术的目的是保护数字内容的版权，从技术上防止对数字内容的非法复制，或在一定程度上提高复制的技术和成本门槛，使非法复制很困难。ＤＲＭ提供了对数字内容进行安全分发、权限控制和运营管理的能力，使得数字内容相关权益方能通过对每个数字内容定义不同的使用权限、每个权限对应不同的商业价格。用户必须得到授权后才能按照相应的权限消费数字内容，并支付相应费用。

１ ＤＲＭ原理１．１ ＤＲＭ基本要素

数字版权保护包括三个基本要素：加密后的数字内容、用于加解密该数字内容的密钥和用户使用该数字内容的权限，如图１所示。用户通过ＤＲＭ终端完整获得所定购数字内容相关的三个基本要素后，方能正确解密并按所定购的使用权限正常使用受保护的数字内容。

图１ ＤＲＭ基本要素

１．２ ＤＲＭ基本模型

典型的数字版权保护系统包括三个基本子系统　：内容子系统、授权子系统和ＤＲＭ代理子系统，如图２所示。

图２ ＤＲＭ基本模型

（１）内容子系统　：向ＤＲＭ代理提供加密后的数字内容，并向授权子系统提供加解密该数字内容的密钥。

（２）授权子系统　：向ＤＲＭ代理提供描述用户使用数字内容权限的授权对象，同时授权子系统还将内容密钥加密封装在授权对象中下发到ＤＲＭ代理。

（３）ＤＲＭ代理　：收到授权对象，从中解密获得内容密钥，对来自内容子系统的加密内容进行解密而获得原始数字内容，并按照授权对象规定的权限使用该数字内容。

２ ＤＲＭ技术体系结构

全球许多标准组织和厂商纷纷独立或联合进行了ＤＲＭ技术研究，推出了各自的技术标准。在全球各主要运营商、设备商、应用提供商共同推动和参与下，成立了ＯＭＡ组织，现已制定了ＯＭＡ　ＤＲＭ２．０标准，此标准在目前所有标准中最成熟、参与者最多、影响力最大。

２．１ ＯＭＡ　ＤＲＭ技术框架组

成

本文由北京市教委科技发展计划项目（编号：０６０２１２）和西安电子科技大学研究生创新基金资助课题（编号：创０５００１）资助。

作者简介：王美华（１９５７－），女，高级实验师，研究方向为ＤＲＭ，计算机网络与安全；范科峰（１９７８－），男，博士生，中国电子学会高级会员，研究方向：数字内容保护技术、ＤＲＭ等。王占武（１９８１－），男，助工，研究方向为计算机应用软件。

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ＯＭＡ的ＤＲＭ规范主要包括ＤＲＭ系统、数字内容封装和版权描述三大部分：

（１）系统部分（ＤＲＭ）：关注消息交互，密钥交换以及设备管理等；

（２）数字内容封装部分（ＤＣＦ）：定义数字内容的封装格

式和一些与使用相关的头信息　；

（３）版权描述语言部分（ＲＥＬ）：定义对数字内容使用的限制、许可信息和对应的密钥信息等。

２．２ ＯＭＡ　ＤＲＭ体系结构

ＯＭＡ　ＤＲＭ１．０直接采用了移动Ｄｏｗｎｌｏａｄ的体系结构，ＯＭＡ　ＤＲＭ２．０则确定了独立的体系结构，如图３所示。

图３ ＯＭＡ　ＤＲＭ体系结构

（１）ＤＲＭ　Ａｇｅｎｔ（ＤＡ）：即ＤＲＭ代理，是设备中负责执行ＤＲＭ客户端功能的可信赖功能实体，负责强制执行附带在ＤＲＭ内容上的访问权限控制功能，实现对ＤＲＭ内容的可控访问。

（２）Ｃｏｎｔｅｎｔ　Ｉｓｓｕｅｒ（ＣＩ）：即内容发布中心，是负责ＤＲＭ内容分发的逻辑功能实体，按ＯＭＡ　ＤＣＦ定义的ＤＲＭ内容打包格式对原始数字内容进行加密打包，并通过多种承载和传送方式将加密打包后的内容传送到ＤＡ。

（３）Ｒｉｇｈｔ　Ｉｓｓｕｅｒ（ＲＩ）：即授权发布中心，是负责设置ＤＲＭ内容权限的逻辑功能实体，用于产生授权对象。授权对象是一符合ＯＭＡ　ＲＥＬ标准的ＸＭＬ文档。

（４）Ｕｓｅｒ：即使用ＤＲＭ内容的用户，Ｕｓｅｒ仅能通过ＤＡ访问ＤＲＭ内容。

（５）Ｏｆｆ－ｄｅｖｉｃｅ　Ｓｔｏｒａｇｅ：ＤＲＭ内容天然具备安全属性，这些内容可能被存储于用户的远端设备上，如网络存储、ＰＣ、移动存储设备等。

２．３ ＯＭＡ　ＤＲＭ２．０内容保护机制

ＯＭＡ　ＤＲＭ定义了保护ＤＲＭ内容的机制和格式、保护授权对象的机制和格式、加解密安全模型、ＤＡ和ＲＩ间信任模型、

ＤＲＭ内容和ＲＯ到终端设备安全传送机制。虽然ＯＭＡ　ＤＲＭ是为移动数据业务而设计，但也可用于固定数据业务，ＯＭＡＤＲＭ２．０的安全机制同样适用于固定数据网络和业务体系。

ＯＭＡ　ＤＲＭ２．０的完整内容保护基于如下机制：（１）内容加密　：ＣＩ对ＤＲＭ内容使用对称加密密钥（ＣＥＫ）加密，然后打包在一个受保护安全容器中即ＯＭＡ　ＤＣＦ２．０格式的文件中。ＤＲＭ内容可在分发前预先加密打包存放，也可在分发即时加密打包。

（２）内容完整性：ＲＩ向ＤＡ发送的ＲＯ包含对应内容的Ｈａｓｈ值，ＤＡ对收到的ＤＲＭ内容计算Ｈａｓｈ值，并与对应ＲＯ中携带的Ｈａｓｈ值比较，两者相同表示该ＤＲＭ内容未在传输过程中被修改。

（３）ＤＡ与ＲＩ身份认证：所有ＤＡ和ＲＩ都各自拥有自己唯一的一对公／私钥和数字证书，ＤＡ证书包含了制造商、终端类型、软件版本、序列号等终端信息。通过ＰＫＩ证书认证机制，ＲＩ和ＤＡ可相互确认对方身份的合法性。

（４）ＲＯ可靠与完整性：ＲＯ中携带的重要信息（如内容密钥ＣＥＫ）被加密封装在ＲＯ中，加密封装使用指定ＤＡ的公钥，从而将ＲＯ绑定到该ＤＡ，确保仅指定的ＤＡ才能正确访问该ＲＯ，使用其私钥从中提取内容密钥。为保证ＲＯ的可靠性和传输完整性，ＲＩ向ＤＡ发送ＲＯ前，先用其私钥对ＲＯ进行数字签名。ＤＡ对收到的ＲＯ用ＲＩ的公钥验证其数字签名，从而确认该ＲＯ是否来自该ＲＩ且在传输过程中未被修改。

（５）内容与ＲＯ安全分发：ＯＭＡ　ＤＲＭ将ＤＲＭ内容和授权对象从逻辑上进行了分离，因此传输ＲＯ和ＤＣＦ到目标ＤＡ，即可将其组合在一起传输，也可分别传输，并且可以采用各种承载协议和传输方式，如Ｐｕｌｌ（ＨＴＴＰ　Ｐｕｌｌ，　ＯＭＡＤｏｗｎｌｏａｄ），Ｐｕｓｈ（ＷＡＰ　Ｐｕｓｈ，　ＭＭＳ）和ＲＴＰ流传输。ＯＭＡＤＲＭ２．０专门为安全传输ＲＯ定义了授权对象获取协议ＲＯＡＰ（Ｒｉｇｈｔｓ　Ｏｂｊｅｃｔ　Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）。

（６）域ＲＯ机制：ＲＩ可以将一个ＲＯ有选择地同时绑定多个ＤＡ，ＤＲＭ内容和ＲＯ可在这一组ＤＡ形成的域内被共享访问。例如一个用户可以其手机和掌上电脑一起购买了某ＤＲＭ内容。

ＯＭＡ　ＤＲＭ２．０实现内容保护的程序包括：

（１）ＣＩ将数字内容进行加密打包后发布，并将内容密钥提供给ＲＩ；

（２）ＤＡ从ＣＩ下载获取加密后的内容（解密该内容所需的密钥包含在该用户定购的ＲＯ中）；

（３）ＲＩ按用户定购该内容的权限要求生成ＲＯ，并用ＤＡ公钥对ＲＯ中的内容密钥进行加密封装；

（４）ＤＡ通过ＲＯＡＰ协议登记注册到ＲＩ，向ＲＩ请求ＲＯ；（５）ＲＩ向ＤＡ发ＲＯ，并对ＲＯ使用ＲＩ证书私钥进行数字签名以保证ＲＯ

的可靠性和传输完整性；

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（６）ＤＡ收到ＲＯ，用ＲＩ证书公钥验证数字签名以确认ＲＯ

可靠性和完整性，然后用其证书私钥解密提取内容密钥以及使用该内容的权限；

（７）ＤＡ用提取自ＲＯ中的内容密钥对内容进行解密，并按相应权限使用解密后的数字内容。

２．４ 版权描述语言

版权描述语言是一种标准化描述工具，用来统一、精确表达对数字内容的使用权限。ＲＥＬ以ＸＭＬ方式定义了对ＤＲＭ内容的各种访问许可权和限制。ＯＭＡ　ＲＥＬ遵循ＯＤＲＬ，在其子集基础上，根据移动数字内容的特点进行了扩充。

ＯＤＲＬ为ＤＲＭ相关角色定义了相应的３类１２种许可权和８类３４种限制：

４种使用类许可权：播放、显示、执行、硬拷贝

４种转移类许可权：销售、出借、赠送、出租

４种重用类许可权：修改、摘录、集成、标注

９种管理类许可权：移动、复制、删除、验证、备份、恢复、安装、卸载、保存

２个用户类限制：用户身份标识、用户群组

９个设备类限制：ＣＰＵ、网络、屏幕、存储、内存、打印机、软件、硬件

３个界限类限制：次数、范围、地理范围

３个时域类限制：时段、累计时长、时长

４个特性类限制：质量、格式、单元、水印

３个目的类限制：目的、产业、环境

１个权限类限制：允许传输

由于ＯＭＡ　ＤＲＭ２．０是为保护高价值数字内容而设计，因而考虑到内容加密密钥安全性、内容完整性、版权完整性、内容版权关联关系的完整性，ＲＥＬ２．０使用用户ＤＲＭ设备公钥对内容密钥进行加密封装、为加密后的内容增加摘要、使用版权中心私钥对整个授权对象进行数字签名等手段，提供了所有必要的安全保护和完整性保护。

２．５ 授权对象的获取

授权对象获取协议（ＲＯＡＰ）是一组用于权限发布者（ＲＩ）和ＤＡ之间的进行授权对象（ＲＯ－Ｒｉｇｈｔｓ　Ｏｂｊｅｃｔ）安全交换的协议，ＲＯ是包括ＲＥＬ以及完整性保护所需信息的ＸＭＬ文档。ＲＯＡＰ协议包括：

（１）４－ｐａｓｓ注册协议：建立ＲＩ和ＤＡ之间的互信关系、协商协议参数、同步ＤＲＭ时间等；４－ｐａｓｓ注册协议流程如图４所示。

（２）２－ｐａｓｓＲＯ获取协议：基于ＤＡ与ＲＩ间的互信关系，ＤＡ向ＲＩ请求ＲＯ，ＲＩ以数字签名方式可靠提供特定ＲＯ，其中包括内容密钥的非对称加密封装；２－ｐａｓｓＲＯ获取协议流程如图５所示。

图４ ４－ｐａｓｓ注册协议流程

图５ ２－ｐａｓｓＲＯ获取协议流程

（３）ｐａｓｓＲＯ获取协议：用于ＲＩ基于与ＤＡ间的互信关系，向ＤＡ直接推送ＲＯ；１－ｐａｓｓＲＯ获取协议流程如图６所示。

图６ １－ｐａｓｓＲＯ获取协议流程

（４）ｐａｓｓ加入域协议：用于ＤＡ基于与ＲＩ间的互信关系，为获取群组ＲＯ而向ＲＩ请求加入特定用户设备群组　；２－ｐａｓｓ加入域协议流程如图７所示。

图７ ２－ｐａｓｓ加入域协议流程

（５）ｐａｓｓ离开域协议：用于ＤＡ基于与ＲＩ间的互信关系，因不再需要群组ＲＯ权限而向ＲＩ请求离开特定用户设备群组。

２－ｐａｓｓ离开域协议流程如图８所示。

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图８ ２－ｐａｓｓ离开域协议流程

（６）ＲＯＡＰ触发器（ＲＯＡＰ　Ｔｒｉｇｇｅｒ）：除１－ｐａｓｓＲＯ获取协议之外，以上其他协议都可由相应触发器触发。ＲＯＡＰ触发器是ＲＩ生成并下发给ＤＡ的一段包含触发相应协议所需信息的ＸＭＬ文档，ＤＡ收到触发器信息，就会发起相应的ＲＯＡＰ操作请求。ＲＯＡＰ协议也可通过用户交互由终端主动触发。

２．６ 内容保护格式（ＤＣＦ）

ＯＭＡ　ＤＲＭ将数字媒体对象加密、打包为一种特定格式的文件，该文件包含加密后的媒体对象数据和相关的描述信息。ＯＭＡ　ＤＲＭ内容格式分两种：ＤＣＦ和ＰＤＣＦ，分别用于加密保存和传输不连续媒体（如铃音、应用程序、图像等）对象和连续媒体（如音频、视频等）对象。ＤＣＦ和ＰＤＣＦ均遵循ＩＳＯ的ＢＯＸ扩展机制，定义了若干容器ＢＯＸ，分别保存ＤＲＭ相关的描述信息（如内容标识、加密算法、ＲＩ地址、ＣＩ地址等）和加密后的媒体对象数据。

２．７ 内容分发方式

ＯＭＡ　ＤＲＭ将ＤＲＭ内容和授权对象从逻辑上进行了分离，因此传输ＲＯ和ＤＣＦ到目标ＤＡ，即可将其组合在一起传输，也可分别传输，并且可以采用各种承载协议和传输方式，如Ｐｕｌｌ（ＨＴＴＰ　Ｐｕｌｌ，　ＯＭＡ　Ｄｏｗｎｌｏａｄ），Ｐｕｓｈ（ＷＡＰ　Ｐｕｓｈ，ＭＭＳ）和ＲＴＰ流传输等。

３ ＤＲＭ技术趋势分析

目前ＤＲＭ

系统还主要针对移动数字内容下载，如音乐、

图片、铃声、文本等文件下载类应用。未来ＤＲＭ技术发展需考虑多方面的需求：

（１）与其他具有版权需求的应用领域结合，如流媒体播放、软件发布、游戏等；

（２）与运营商现有的运营环境相结合；

（３）ＤＴＶ、卫星广播、ＩＰＴＶ等固定宽带数据业务应用（ＤＲＭ可丰富用户体验，如按费用选择图像质量、音频效果等，提供灵活的权限管理能力等）

（４）与ＣＡ系统融合；

（５）应用软件的可运营化（用户按需或按使用购买特定功能，满足需要又节省开支）

（６）应用于消费电子类产品的ＤＲＭ芯片技术

（７）内容保护以加密为主，辅助使用数字水印和指纹技术进行盗版跟踪及审计。

４ 总结

随着网络应用的快速发展，数字内容交互途径越来越简单，版权管理越来越凸现其重要性。ＤＲＭ技术的广泛应用不仅能有效保护数字内容所有者的利益，也将促进整个数字内容消费体系的有序化和可管理化。本文重点对ＯＭＡ　ＤＲＭ２．０体系框架进行了分析，该技术框架可成功应用于ＩＰ　ＴＶ等数字内容保护场合。本文的分析必将对数字媒体内容保护的应用研究起到积极作用，对研究我国自主的ＤＲＭ技术体系和标准有借鉴意义。

参考文献

［１］范科峰，莫玮，赵新华．一种数字电视广播系统中的版权保护方案．网络安全技术及应用．２００５．

［２］俞银燕，汤帜．数字版权保护技术研究综述．计算机学报．２００５．

［３］Ｏｐｅｎ　Ｍｏｂｉｌｅ　ＡｌｌｉａｎｃｅＴＭ．ＯＭＡ　ＤＲＭ　Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ＣａｎｄｉｄａｔｅＶｅｒｓｉｏｎ　２．０．ＯＭＡ－ＲＤ－ＤＲＭ－Ｖ２＿０－２００４０７１５－Ｃ．

［４］Ｏｐｅｎ　Ｍｏｂｉｌｅ　ＡｌｌｉａｎｃｅＴＭ．ＯＭＡ　ＤＲＭ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ＣａｎｄｉｄａｔｅＶｅｒｓｉｏｎ　２．０．ＯＭＡ－ＤＲＭ－ＤＲＭ－Ｖ２＿０－２００４１２１０－Ｃ．

Analysis on OMA DRM Architecture

Wang Meihua 1,Fan Kefeng 2,Wang Zhanwu 1

1 Open Lab of TRS,Beijing Information Technology Institute,Beijing,100101

2 Institute of Information Processing,Xidian University,Shanxi,710071

Abstract :In this paper,the basic principle of digital rights management (DRM) is introduced.The architecture of OMA DRM specification is analyzed,where the content protection mechanism,the right expression,authorized object,the format of content protection,and the content distribution focusing on OMA DRM 2.0 are studied.Finally,the tendency of DRM technology is discussed.Keywords :DRM;OMA architecture

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