display：HDCP协议简述
传输数字内容时，容易受到未经授权的复制和拦截。保护内容已经成为视听内容传输中的重要因素。 2003年，英特尔开发了⼀种加密技术，称为⾼带宽数字内容保护（High-bandwidth Digital Content Protection:HDCP）协议，⽤于保护发送器（发送诸如蓝光播放器之类的视听内容）和接收器（如显⽰屏）之间的⾳频和视频数据。如果发送设备正在发送受保护的HDCP内容，则接收器还必须⽀持HDCP，以便正确接收内容。 早期版本
在⽀持HDCP 1.X版本的早期设备（例如HDCP1.4）中，接收⽅(显⽰器)会演⽰其具有有效的秘密密钥（设备私钥）。发送器验证接收者是否具有有效密钥，然后两个设备共享⼀个秘密会话密钥，该会话密钥将在加密期间使⽤，如图1所⽰。在密钥交换中使⽤SHA-1加密算法，认证强度是合理的。⼤多数⾝份验证和加密是在⽀持HDCP1.4的设备之间专有的。加密使⽤专有的流密码。 HDCP1.x认证协议
每个HDCP设备包含⼀个40项的数组，包括56位的秘密设备密钥，这些密钥组成了设备的私有密钥，以及从Digital Content Protection LLC接收到的相应标识符。该标识符是分配给设备的密钥选择向量(KSV)。KSV是⼀个40位的⼆进制值。HDCP⾝份验证协议可分为三部分。第⼀部分建⽴两个HDCP设备之间的共享值，如果两个设备都有来⾃Digital Content Protection LLC的有效设备密钥集。第⼆部分允许HDCP转发器报告附加的HDCP接收器的ksv。第三部分发⽣在启⽤加密的每个帧之前的垂直下料间隔期间，并为HDCP密码提供初始化状态，以便加密该帧中的HDCP内容。
协议内容
认证协议的第⼀部分
图2-1说明了⾝份验证交换的第⼀部分。HDCP发送器(设备A)可以在任何时候启动⾝份验证，甚⾄在以前的⾝份验证交换完成之前。
HDCP发送器发起的⾝份验证是发送⼀个启动消息包含KSV (Aksv)和⼀个64位伪随机值(An)，通过HDCP密码函数
hdcpRngCipher(4.5节)发送给HDCP接收器(设备B)。
HDCP接收器会发送⼀个响应消息，其中包含接收器的KSV (Bksv)和转发器位（REPEAT-bit），这个转发器位⽤来表明接收器是⼀个HDCP转发器与否。
HDCP发送器验证HDCP接收器的KSV是否已经被废除(第5节)，并且是否包含20个1和20个0。
此时，如果两个HDCP设备都有来⾃Digital Content Protection LLC的有效的秘密设备密钥数组和相应的KSV，那么它们可以各⾃计算⼀个56位共享秘密值Km(或视频接收器中的Km’)。
备注:[每个设备通过添加由另⼀个设备的KSV描述的私有设备密钥的选择来计算Km(或Km')，使⽤56位⼆进制加法(即⽆符号加法256)。选择加在⼀起的秘密设备密钥由对应于KSV⼆进制表⽰的所有1位的位索引的密钥组成。]
1. 例如，假设Bksv等于0x5A3。对于0x5A3的⼆进制表⽰，位位置0、1、5、7、8和10是1，其他所有位位置都是0。因此，设备A
将在数组索引0、1、5、7、8和10处同时添加⾃⼰的秘密设备密钥，以计算共享的秘密值Km。设备B将使⽤⾃⼰的私钥阵列和设备A的KSV进⾏类⽐计算，得到Km’。如果任⼀设备拥有⽆效的秘密设备密钥集或相应的KSV，则Km将不等于Km'。
2. 然后使⽤HDCP密码函数hdcpBlockCipher(章节4.5)计算三个值:Ks、M0和R0。此计算的密码初始值为Km(或Km')，以及中继器的
65位级联。HDCP接收器的状态位中继器表明HDCP接收器⽀持将HDCP内容重新传输到其他HDCP接收器。会话密钥Ks是⽤于HDCP密码的56位密钥。M0是认证协议第⼆部分中使⽤的⼀个64位秘密值，作为HDCP密码初始化值的补充。R0'是⼀个16位的响应值，视频接收器将该值返回给HDCP发射机，以指⽰⾝份验证交换是否成功。R0'必须在HDCP发送器完成向视频接收器写⼊Aksv 后的100毫秒内可⽤，以供HDCP发送器读取。HDCP发送器写⼊Aksv后，R0'值的读取时间不能早于100ms。
3. 如果⾝份验证成功，则R0'将等于R0。如果⾝份验证失败，那么R0'和R0在⼤多数情况下是不同的。在⾝份验证协议的第三部分期间
⽣成的未来Ri'值将显⽰，如果R0值错误地指⽰⾝份验证成功，则⾝份验证失败。
当⾝份验证协议的第⼀部分成功完成时，HDCP发送器启⽤HDCP加密。
总结：
1. 打开芯⽚随机数发⽣器，⽣成伪随机An
2. 从HDCP发送端芯⽚读取An和AKsv
3. 读取接收端的BKsv
4. 检查BKsv是否合法
5. 将BKsv写⼊发送端芯⽚
6. 将An和AKsv写⼊接收端芯⽚
7. 延迟⼀段时间，等待双⽅HDCP模块计算R0
8. 从接收端读出R0’，从发送端读出R0，⽐较R0'以及R0
9. 若相等则加密开关打开，否则从1重新开始
认证协议的第⼆部分
如果HDCP接收器是HDCP转发器，则需要验证协议的第⼆部分(图2-2)。HDCP发射器只在设置中继器位时执⾏协议的第⼆部分，表明所附加的HDCP接收器是HDCP中继器。协议的这⼀部分通过允许的连接树将所有连接到HDCP中继器的下游ksv列表组装起来，从⽽⽀持上游的撤销。
HDCP中继器将所有附加的下游HDCP接收器的列表组装起来，作为HDCP中继器受HDCP保护的下游接⼝端⼝，使⽤附加的HDCP接收器完成认证协议。该列表由⼀组连续的字节表⽰，每个KSV占⽤5个字节，按⼩端字节顺序存储。KSV列表的总长度是附加的和活动的下游HDCP设备(包括下游HDCP中继器)总数的五倍。没有附加活动设备的hdcp保护接⼝端⼝不会向列表添加任何内容。此外，HDCP中继器本⾝在任何级别的KSV都不包括在它⾃⼰的KSV列表中。连接到⾮HDCP中继器的HDCP接收器的受HDCP保护的接⼝端⼝将附加的HDCP接收器的Bksv添加到列表中。带有HDCP中继器的受HDCP保护的接⼝端⼝添加从附加的下游HDCP中继器读取的KSV列表，加上附加的下游HDCP中继器本⾝的Bksv。为了添加附加的HDCP中继器的KSV列表，HDCP中继器需要通过计算V来验证列表的完整性，并根据附加的HDCP中继器接收到的V'检查这个值。如果V不等于V'，则下游KSV列表完整性检查
失败，⽽上游HDCP中继器不能断⾔其就绪状态。上游HDCP发射器将在HDCP发射器中设置的看门狗定时器到期之前检测到此故障。
当HDCP中继器组装完附加的HDCP设备的KSV的完整列表后，它计算验证值v并将其附加到该列表中。该值是KSV列表、Bstatus和秘密值M0的连接的SHA-1散列。在构建SHA-1输⼊的字串时，KSV列表采⽤相同的⼩端字节顺序，在链路上传输它，Bstatus以⼩端字节顺序追加，M0也以⼩端字节顺序追加。(见表A-24和A-25)。当KSV列表和V都可⽤时，HDCP中继器断⾔其就绪状态指⽰器。
HDCP发送器确定在协议中较早读取的中继器位已被设置，然后设置⼀个五秒的watchdog定时器并轮询HDCP中继器的就绪状态位。当准备就绪时，HDCP发射机从HDCP中继器读取KSV列表和V。如果KSV列表的⼤⼩超过HDCP发送器的容量，则⾝份验证协议将中⽌。HDCP发送器通过计算SHA-1散列值V并将该值与V'⽐较来验证KSV列表的完整性。如果V不等于V'，则⾝份验证协议终⽌。
如果在5秒的最⼤允许时间内没有接收到断⾔的就绪状态，则HDCP中继器的⾝份验证将失败。出现此故障后，HDCP发送器放弃使⽤HDCP中继器的⾝份验证协议。可以通过传输新值An和Aksv重新尝试⾝份验证。
除了组装KSV列表外，HDCP中继器还通过连接树向上传播拓扑信息到HDCP发送器。HDCP中继器报告拓扑状态变量DEVICE_COUNT和深度。HDCP中继器的DEVICE_COUNT等于附加的下游HDCP接
收器和HDCP中继器的总数。该值计算为附加的下游HDCP接收器和HDCP中继器数量的总和，加上从所有附加的HDCP中继器读取的DEVICE_COUNT的总和。HDCP中继器的深度状态等于以下任何受HDCP保护的下游接⼝端⼝的最⼤连接级别数。该值计算为下游HDCP中继器报告的最⼤深度加上1(包括所附的下游HDCP中继器)。例如，⼀个下游HDCP设备为0的HDCP中继器报告深度和DEVICE_COUNT的值都为0。带有四个下游HDCP接收器(不是HDCP中继器)的HDCP中继器报告深度为1,DEVICE_COUNT为4。如果HDCP中继器的计算DEVICE_COUNT超过127或KSV FIFO的⼤⼩⽀持的最⼤设备数，则HDCP中继器必须断⾔max_devs_status位。如果HDCP中继器的计算深度超过7，则HDCP中继器必须断⾔
max_cascade_exceed状态位。当HDCP中继器从下游HDCP中继器接收到max_devs_exceed或max_cascade_exceed状态时，需要向上游HDCP发送器断⾔相应的状态位。如果设置了max_cascade_exceed或max_devs_exceed状态位，则中继器可能设置就绪位，或者可能不设置就绪位，⽽只是让HDCP发送器发⽣超时。
对于双链路中继器，中继器将两个链路的拓扑信息合并到⼀个从主链路KSV FIFO读取的单个KSV列表中。它可以⾃⾏删除列表中重复的KSV信息。重复的KSV值可能导致下游的双链路HDCP设备在两个链路上具有相同的KSV。如果超过拓扑最⼤值，则⾝份验证失败。顶级HDCP发送器检查是否在当前的撤销列表中到任何附加设备的KSV，如果存在，则验证失败。HDCP发送器使⽤数字内容保护
有限责任公司的公钥，通过检查系统可更新消息(SRM)的签名来验证当前撤销列表的完整性。此完整性检查失败将构成⾝份验证失败。
第三部分验证协议
认证协议的第三部分，如图2-4所⽰，发⽣在它所适⽤的帧之前的垂直下料间隔期间。两个HDCP设备分别计算新的密码初始值Ki和Mi，以及第三个值Ri。索引i表⽰帧号，从完成第⼀部分认证协议后启⽤加密的第⼀个视频帧的值1开始，在加密的帧或每帧上递增，取决于是否启⽤ADVANCE_CIPHER模式(参见下⾯的内容)。但是，当HDCP设备处于HDMI AVMUTE状态时，帧计数器不会前进，并且在HDMI AVMUTE状态之后直到第⼀个加密帧才会继续前进。Ki是⼀个56位的密钥，⽤于初始化HDCP
密码以对HDCP内容进⾏加密或解密。Mi是HDCP密码的⼀个新的64位初始值。Ri是⼀个16位的值，⽤于链路完整性验证，每128帧计数器增量更新⼀次，从128帧开始。HDCP发射器根据⾃⼰的计算来验证Ri'，以确保视频接收器仍然能够正确地解密信息。这种验证⾄少每两秒进⾏⼀次。每次Ri更改时(每
128thframe)同步读取Ri也可以代替异步轮询。(在Ri更新之前和更新1毫秒后不久的帧同步读取还提供了⼀种检测HDCP发射器和HDCP 接收器之间的帧计数器不匹配的⽅法，⽽这两个设备都不⽀持增强的链路验证)。它要求从HDCP发送器开始的时间起1毫秒内完成Ri'读操作。由于任何原因导致HDCP发送器认为HDCP接收器未经验证。
为了增强对加密同步丢失的检测，HDCP发射机和接收机可以选择性地⽀持增强的链路验证，在此过程中，当处理特定的视频像素时，执⾏有助于验证加密同步的计算。对于每16帧计数器增量，使⽤XOR操作将第⼀个像素的通道零的解密值与最不重要的字节Rj组合在⼀起，结果在Pj端⼝上可⽤。如果HDCP接收器⽀持此功能，则设置Bcaps第1.1_FEATURES并始终更新Pj '端⼝。HDCP发送器可选地⽀持根据内部⽣成的Pj值读取和验证Pj '值。但是，除⾮出现⾄少三个连续的稳定值不匹配，否则这将被视为像素传输错误，⽽不是⾝份验证或同步错误。此外，不匹配的Pj值必须以与Ri值相同的⽅式进⾏多次采样。注意，如果ADVANCE_CIPHER模式(见下⽂)被启⽤，那么帧计数器可能会在未加密的帧上前进，在这种情况下，每16帧捕获最不重要的字节Rj和像素数据。但是，如果未启⽤ADVANC
E_CIPHER，则在每16个加密帧上更新这些值。
ADVANCE_CIPHER模式是⼀种可选模式，其中对于DVI模式下的每⼀帧，或者对于HDMI模式下⾮AVMUTE状态下的每⼀帧，⽆论是否启⽤或禁⽤加密，密码状态和帧计数器都是⾼级的。HDCP接收器通过设置1.1_FEATURES Bcaps位来表⽰此功能，⽽HDCP发送器通过在Ainfo字节中设置ENABLE_1.1_FEATURES位来启⽤此功能。在验证之后发送或接收第⼀个ENC_EN时，⾸先将帧计数器更新为1，然后对每⼀帧进⾏递增，直到设置SET_AVMUTE(在HDMI模式下)。如果HDMI模式AV_MUTE是活动的，并且在HDMI CLEAR_AVMUTE 之后继续前进到第⼀个ENC_EN帧，那么密码状态就不是⾼级的。
注意:⼀个HDMI-capable HDCP发射机，使得交流(通过编写1 ENABLE_1.1_FEATURES点AInfo)可能需要重新发送⼀个AVMUTE HDCP 接收器之后,⾃从HDCP接收机可能忽略了HDMI⼀般控制包包含Set_AVMUTE命令，造成的损失HDCP密码同步。
HDCP2.2
HDCP 2.2规范应⽤了最新的加密标准，例如RSA和AES，并将它们分别⽤于⾝份验证和加密，这使其⽐以前的HDCP1.X协议更加安全。
HDCP 2.2协议分三个阶段⼯作：
第⼀阶段，⾝份验证，⽤于验证接收器是真实的并有权接收数字内容。
第⼆阶段，即加密，发送⽅可以开始将加密的数据发送给接收⽅，然后接收⽅将使⽤在⾝份验证步骤中交换的密钥对数据进⾏解密。
如果合法设备遭到破坏。第三阶段（可更新性）允许HDCP发射机识别此类受到破坏的设备并阻⽌HDCP内容的传输。
HDCP2.2认证协议
Authentication and Key Exchange (AKE)
在发送视听内容之前，发送者必须使⽤⾝份验证协议确保接收者是真实的并有权接收受保护的内容。
⾝份验证协议包括：
1.⾝份验证和密钥交换（AKE）：检查接收⽅是否包含有效的未撤销公共密钥证书。
2.位置检查：检查以确保将接收器放置在附近并限制传输到某个地⽅。
3.会话密钥交换（SKE）：交换公共共享会话密钥，该密钥将⽤于加密数据本⾝。
4.使⽤中继器[并不是最终的显⽰设备]进⾏⾝份验证：当接收器是中继器时，这是⼀个可选步骤，即可以连接后续接收器设备。发送器检查拓扑中的所有接收器均未被授权。
RSA密码基础
密码学中所有的加密和解密技术可以分为两类:“对称密钥”和“公钥”
在对称密钥类别中，加密密钥和解密密钥对发送⽅和接收⽅都是已知的，或者在发送⽅和接收⽅之间共享⼀个公共加密密钥，⽽解密密钥是相同的或很容易从加密密钥计算出来的。这种加密技术的⼀个常见⽰例是AES，它也⽤于HDCP2.2对⾳频和可视内容进⾏加密。
在公钥类别中，加密密钥是公开的和已知的，但是私钥在没有信息，只有接收者知道的情况下，在计算上是不可⾏的。这个类别最流⾏的版本是使⽤公钥技术的RSA。
