機頂盒（STB）是數字電視（DTV）生態(tài)系統中不可或缺的組成部分，可以確保優(yōu)質內容和服務得以通過各種廣播媒介（衛(wèi)星、有線、地面、IP）走進千家萬戶。消費者對于富媒體家庭娛樂的巨大需求，亟需具有更功能與服務的機頂盒，因此確保機頂盒具有更快速的性能、更出眾的可擴展性和安全性成為這些系統的當務之急。本文概述了該系統中機頂盒架構的發(fā)展趨勢，關鍵的安全機制，以及NOR閃存扮演的角色，并隨后討論了Spansion公司MirrorBit Eclipse GL-S NOR系列在機頂盒發(fā)展過程中扮演的重要角色。

　　機頂盒平臺的發(fā)展

　　在數字電視系統中，機頂盒接收、濾波并處理電視觀眾可能接收到的所有內容和服務。多年來，機頂盒從簡單的標清"遙控器"設備（僅可提供簡單的電子節(jié)目指南（EPG）信息，并允許用戶訪問受限制的服務和內容）逐漸發(fā)展起來。新一代的機頂盒支持高清頻道，具有多調諧器功能（允許同時觀看并錄制），以及廣播電視+IPTV,按次付費，視頻點播服務和互聯網交互等功能。機頂盒也越來越多地承擔了家庭網關或者家庭服務器設備的功能，不僅可以存儲海量內容，還可以將內容發(fā)送到家中不同房間的電視、個人電腦和便攜設備。

　　為滿足這些要求，機頂盒需要更加合理的架構來獲取非凡的性能和可擴展性，以提高用戶體驗并增強安全性，從而確保消費者和付費電視運營商，都能夠完全信任機頂盒系統可以作為安全交易和內容保護的平臺。

　　機頂盒的安全性

　　安全性對于數字電視系統尤為重要。隨著新功能的不斷涌現，關于保護付費電視運營商收入來源及消費者隱私的擔心也隨之而生。某個付費電視剽竊者可能會非法侵入未受保護的機頂盒，以實現以下一個或多個目標：與一組未授權的觀眾共享內容和內容密鑰（轉播加密內容）；修改機頂盒，以便兼容某些競爭性 服務；安裝惡意軟件，以方便盜版或者其他欺詐性活動；拒絕服務攻擊；以及設計旨在破壞機頂盒的病毒或蠕蟲。

　　衡量機頂盒安全性的關鍵指標由相關的條件接收系統（CAS）定義。相關內容從運營商傳送至機頂盒時，CAS將確保消費者只能播放他們獲得授權的內容。全部的用戶授權過程由機頂盒中條件接收內核（CAK）和條件接收模塊（通常位于智能卡內部）負責處理。

　　現代機頂盒的另一項安全措施則是DRM（數字版權管理）功能。DRM對內容保護非常重要，它存儲在機頂盒內部或者通過WiFi等家庭網絡與其他設備和用戶實現共享。DRM技術一般由中間件軟件處理，因此，它同樣需要針對黑客的防護。

　　圖1展示了一個簡化的機頂盒系統，它包括：一枚MPEG芯片組，廣播頻道，智能卡和包含常規(guī)內容的NOR閃存。

圖1:端到端CA系統基本原理。

　　機頂盒通過調諧至眾多輸入媒介中的一個，來接收正確的廣播電視信號。信號被解調成加擾MPEG流，包含音頻、視頻和其他與所選電視節(jié)目相關的信息，即EMM（授權管理信息）和ECM（授權控制信息），它們也均被加密。EMM攜帶一系列機頂盒授權觀看的付費電視服務，而ECM則攜帶控制字，用于解擾廣播內容。智能卡對EMM和ECM信息進行解密，并將解密密鑰發(fā)布給MPEG芯片組，以便將廣播信息解擾成視頻和音頻信號，傳送給數字電視（圖2）。簡而言之，EMM用于授權指定的機頂盒，ECM則用于授權通過該機頂盒可以觀看的指定廣播內容。CAK通過CA調制，管理整個ECM和EMM的授權過程。

　　機頂盒中的NOR閃存

　　雖然機頂盒中許多系統元器件都有助于提高性能、可擴展性和安全性，但NOR閃存在解決這些問題方面卻扮演著特殊關鍵角色。

　　如圖1所示，NOR閃存器件包含：啟動代碼，CA內核，操作系統內核，設備驅動程序，中間件和EPG.啟動代碼和操作系統代碼需要器件具有出色的隨機讀取性能和數據保持性能，這令NOR閃存成為了理想的非易失性存儲器解決方案。在系統啟動時，NOR閃存將CA內核加載到MPEG芯片，并將操作系統、應用程序和EPG映射到系統內存，用于系統運行。NOR閃存內容可完整保存，因此，在系統停止運行或出現電力故障事件時，系統可以重新啟動。

　　改善系統啟動和系統內軟件升級，是機頂盒的重要功能，因為這將直接影響到觀看體驗。在上述兩種情況中，消費者都希望獲得近乎"瞬間啟動"的體驗，以便能夠快速收看到自己想看的節(jié)目。機頂盒從電力故障中恢復的情況同樣如此，EPG信息可快速從閃存加載，而無需花費大量時間從網絡上獲取。NOR閃存器件杰出的訪問速度，有助于提高這些系統的性能指標。

　　高密度NOR閃存已被機頂盒指定用于支持網關和家庭服務器功能。付費電視運營商必須定期升級駐留在閃存上的軟件代碼，這是因為機頂盒不同于其他消費電子系統，在提供給消費者之后，運營商仍需主動對它進行管理。因此，許多機頂盒設計都為NOR閃存指定了較現有軟件所需空間更高的存儲密度，以便為系統將來增加軟件或軟件升級預留空間。

　　因為CAK、OS和中間件代碼是關鍵的安全隱患，所以NOR閃存器件必須具有安全功能，例如：可鎖定區(qū)域，可以防止黑客和盜版者在該區(qū)域寫入或擦除內容。對于啟動加載程序和CAK來說，這一點尤為重要，因為這兩者直接影響到EMM/ECM的授權過程。NOR閃存同樣需要支持性可編程（OTP）區(qū)域，以便將加密密鑰和ID等極其敏感數據保存起來。

　　用于機頂盒設計的Spansion GL-S

　　Spasion公司65nm MirrorBit Eclipse GL系列產品提供了一系列功能，完全可以滿足機頂盒對于性能、可擴展性和總體擁有成本等方面的需求。GL-S系列是Spansion多年來在機頂盒市場享譽盛名的GL系列NOR閃存的一代產品。

　　GL-S系列擁有業(yè)內的性能。它具有高達98.5MB/s的讀吞吐量，與上一代器件相比，頁面讀取速度提升了70%.這為觀眾在機頂盒系統啟動或是從節(jié)電模式喚醒時，獲得"瞬間啟動"體驗起到了重要作用。GL-S產品還提供了比上一代產品快出11倍以上高達1.5MB/s的編程速度，這使閃存器件的軟件更新能在盡可能不影響觀眾體驗的情況下快速完成。

圖2:智能卡保護廣播內容。

　　GL-S系列提供的密度范圍為128Mb~1Gb.由于機頂盒系統使用壽命通常超過五年，采用1Gb器件的機頂盒系統，可以利用閃存中的"額外"空間，增加各種可以通過系統內閃存更新，編程到閃存中的附加功能，例如：擴展EPG.因此，隨著付費電視運營商提供越來越多的功能，我們推薦使用高密度的NOR閃存，以便機頂盒升級。

　　GL-S系列具有廣泛的安全功能，可以滿足任何條件接收技術的要求。其安全版本提供一個1024字節(jié)的OTP區(qū)域，并可鎖定器件中的每個或者任何一個區(qū)域，從而阻止對序列號、私有密鑰、啟動加載程序和CA內核等關鍵參數的任何修改。該產品還具有Spansion分區(qū)保護機制，以保護閃存陣列的全部內容。因此，操作系統、中間件和EPG也可獲得或者暫時保護。

　　除了上述特性，與Spansion上一代在機頂盒生態(tài)系統中成功推廣的GL系列產品相同，Spansion GL-S產品還通過一流品質、可靠性和壽命的產品支持，為機頂盒供應鏈提供的總體擁有成本。

　　本文小結

　　消費者對多媒體內容和交互性的需求，亟需具備出色特性、可擴展性和安全性的機頂盒設計。NOR閃存是機頂盒架構中的重要器件之一，并且Spansion GL-S產品提供的性能、存儲密度和安全功能，完夠滿足機頂盒設計當前和未來的需求。