2011年8月27日星期六

最简单的对抗DNS污染的方法

GFW的DNS污染只对UDP协议的DNS查询有效,对TCP协议的DNS查询无效,我们只需要使用TCP协议来查询DNS就可以了。


在Windows下,使用nslookup命令时加上-vc参数就可以强制使用TCP协议而不是UDP协议进行DNS查询。例如查询encrypted.google.com,输入命令nslookup -vc encrypted.google.com 8.8.8.8进行DNS查询就可以得到正确的查询结果,下一步就是把结果加入hosts文件。nslookup命令的用法我在这里就不多说了,唯一要多说的是不要使用中国的DNS服务器查询就行,推荐Google DNS和OPEN DNS。

至于如何让强制让系统使用TCP协议来查询DNS,我就不知道了,如果哪位大侠知道该怎么做,请指点一下。

更新:已经有高手找到怎么让系统强制使用TCP协议来查询DNS了。
http://www.bingtech.net/wordpress/?p=233
 
转载:http://zhangxin1989.blogspot.com/2011/02/dns.html

2011年8月26日星期五

什么是模拟信号?什么叫数字信号?


什么是叫模拟信号?
信号在时间和数值上都是连续变化的信号称为模拟信号.模拟信号是指用连续变化的物理量表示的信息,其信号的幅度,或频率,或相位随时间作连续变化,如目前广播的声音信号,或图像信号等。
什么叫数字信号?
数字信号指幅度的取值是离散的,幅值表示被限制在有限个数值之内。二进制码就是一种数字信号。二进制码受噪声的影响小,易于有数字电路进行处理,所以得到了广泛的应用。
数字信号的特点
(1)抗干扰能力强、无噪声积累。在模拟通信中,为了提高信噪比,需要在信号传输过程中及时对衰减的传输信号进行放大,信号在传输过程中不可避免地叠加上的噪声也被同时放大。随着传输距离的增加,噪声累积越来越多,以致使传输质量严重恶化。?

对于数字通信,由于数字信号的幅值为有限个离散值(通常取两个幅值),在传输过程中虽然也受到噪声的干扰,但当信噪比恶化到一定程度时,即在适当的距离采用判决再生的方法,再生成没有噪声干扰的和原发送端一样的数字信号,所以可实现长距离高质量的传输。?

(2)便于加密处理。信息传输的安全性和保密性越来越重要,数字通信的加密处理的比模拟通信容易得多,以话音信号为例,经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密、解密处理。

(3)便于存储、处理和交换。数字通信的信号形式和计算机所用信号一致,都是二进制代码,因此便于与计算机联网,也便于用计算机对数字信号进行存储、处理和交换,可使通信网的管理、维护实现自动化、智能化。?

(4)设备便于集成化、微型化。数字通信采用时分多路复用,不需要体积较大的滤波器。设备中大部分电路是数字电路,可用大规模和超大规模集成电路实现,因此体积小、功耗低。?

(5)便于构成综合数字网和综合业务数字网。采用数字传输方式,可以通过程控数字交换设备进行数字交换,以实现传输和交换的综合。另外,电话业务和各种非话业务都可以实现数字化,构成综合业务数字网。?

(6)占用信道频带较宽。一路模拟电话的频带为4kHz带宽,一路数字电话约占64kHz,这是模拟通信目前仍有生命力的主要原因。随着宽频带信道(光缆、数字微波)的大量利用(一对光缆可开通几千路电话)以及数字信号处理技术的发展(可将一路数字电话的数码率由64kb/s压缩到32kb/s甚至更低的数码率),数字电话的带宽问题已不是主要问题了。

以上介绍可知,数字通信具有很多优点,所以各国都在积极发展数字通信。近年来,我国数字通信得到迅速发展,正朝着高速化、智能化、宽带化和综合化方向迈进。? 
模拟信号和数字信号的区别:
模拟信号与数字信号

       不同的数据必须转换为相应的信号才能进行传输:模拟数据一般采用模拟信号(Analog Signal),例如用一系列连续变化的电磁波(如无线电与电视广播中的电磁波),或电压信号(如电话传输中的音频电压信号)来表示;数字数据则采用数字信号(Digital Signal),例如用一系列断续变化的电压脉冲(如我们可用恒定的正电压表示二进制数1,用恒定的负电压表示二进制数0),或光脉冲来表示。 当模拟信号采用连续变化的电磁波来表示时,电磁波本身既是信号载体,同时作为传输介质;而当模拟信号采用连续变化的信号电压来表示时,它一般通过传统的模拟信号传输线路(例如电话网、有线电视网)来传输。 当数字信号采用断续变化的电压或光脉冲来表示时,一般则需要用双绞线、电缆或光纤介质将通信双方连接起来,才能将信号从一个节点传到另一个节点。

数字电视条件接收系统(CAS)的发展趋势

本文贯穿史今,介绍了以智能卡CA为代表的数字电视CAS系统的形成、发展、现状,以及这种现状长期以来给数字电视技术带来的影响,并针对这些影响,根据技术发展的趋势论述了一个探索性的观点――软硬件分离,以及实现软硬件分离可以给数字电视行业带来的益处。
      上世纪90年代欧洲人开始制定数字电视DVB标准,至今已历时10多年。本来在DVB中与条件接收相关的标准并没有定义一定要使用智能卡,可是由于受当时技术条件限制,智能卡CA技术占据了主导,且逐步形成了数字电视CA=智能卡CA的观念,以及伴随这一观念产生的传统商业和技术模式,以至于智能卡CA的 CW能被共享的安全缺陷被说成是DVB标准中的缺陷。随着时间推移和技术进步,智能卡CA的弊端和传统商业模式对数字电视发展的制约和造成的危害也逐渐显现,为此,不少有识之士为革除这一弊端、促进数字电视发展进行了有益探索。本文作为这种探索的一个观点与大家分享。
      中国数字电视技术突破传统、鼓励创新,是广电运营商摆脱被动进入良性发展的关键。
一、数字电视条件接收系统(简称CAS)的起源
      国内数字电视的条件接收CAS技术参照十多年前源自欧洲的DVB标准,世界上其他数字电视标准也是参照的DVB标准,例如日本的ISDB、北美的 ATSC,与DVB标准不同的仅仅是信道传输部分,后端信源解码和CAS的标准与DVB标准基本相同。所以,现在数字电视的后端标准以及CA技术全世界是一样的。
      基于DVB标准的数字电视芯片也同样起源于欧洲,最初的DVB-SIM同密标准是不开放的,参与制定该标准的欧洲公司近水楼台先得月,所以国外最早的CA 公司均来自于欧洲。随着欧洲的DVB标准被世界各地采用,欧洲CA公司的市场扩展到了全世界,在最初的几年时间内,几乎垄断了整个世界的数字电视条件接收技术市场,逐渐形成了大家熟知的商业和技术模式,至今仍影响着世界数字电视条件接收CAS市场和整个数字电视产业链,造成了机顶盒的混乱,对中国广电运营商的影响尤其严重。
      最初的数字电视CA技术也有无卡方式的,主要是用在卫星接收工程机上。随着市场的发展,机顶盒开始进入大众消费领域,而CA技术是面向运营商,不同的市场方向导致CAS逐渐形成了独立的数字电视技术分支,当时的MCU运算能力有限,而解密算法又不能太简单,设计一个能在运算能力差的MCU上快速运行的算法不是件很容易的事,能够保护运行这种算法并方便单独贩运的器件,非智能卡莫属,成了当时数字电视CA的首选。于是,CA的安全就建立在智能卡对算法的保密性上。尽管这种安全基础比较脆弱,很多CA屡遭破解,结构上存在无法克服的技术缺陷,但由于所形成的商业模式被多数运营商和机顶盒厂家所接受,至今仍然是市场主流。
二、数字电视CAS系统商业模式的形成
      10年前,数字电视技术还是一个相当新的技术,不论芯片、软件还刚刚起步,数字机顶盒硬件非常复杂,线路板比现在的PC机主板还要大,上面大大小小的芯片密密麻麻,当时即使在欧美,也只有那些大公司才有实力研究数字电视技术。直到现在,数字电视还是一项较综合的系统技术,技术人员十分匮乏。所以在当时的情况下,由一家公司来开发完成既针对机顶盒市场又针对运营商CAS市场的各种软件是很难想象的,大家只能分工协作,由多家厂商共同完成,并逐渐形成了现在的商业推广模式:
      当某个运营商选择了某家CAS,给该运营商供应机顶盒的所有厂家都要集成这家CA,并向其交纳集成测试费用。
如果某家CA公司的CAS被多家机顶盒厂商集成,又有利于这家公司向运营商推销其CA,采用该CAS的运营商也就越来越多,也就会有更多的机顶盒厂家跟进集成这家公司的CA。这样一来,CA软件通过机顶盒厂家的集成,与种类繁多的机顶盒硬件就捆绑在了一起。因此,较早被采用的CA就会迅速形成垄断,甚至间接控制了运营商的命脉。如果当初没有广电总局要求同密国产CA的政策,打破国外CA公司的垄断,可能就没有了目前国内CA公司的辉煌,也说明管理层的决策对产业的影响力。 
      这就是传统数字电视封闭商业模式的由来。由于我国数字电视技术是借鉴欧洲标准,我们在引进技术的同时也把这种商业模式引了进来。这种模式后来逐步增加到数据广播和其他增值应用中,不仅没有得到改变,反而变得更加复杂,更加封闭。这种封闭的商业模式是以较深较复杂的技术为背景的,运营商很少有这样高深的技术判断能力,对这种商业模式只能被动的适应,使得这种封闭的商业模式又得到了进一步的发展与加强。在这种封闭的商业模式下,上游产业链各方利益除在头端软、硬件上体现外,更集中体现在机顶盒上,致使机顶盒成本居高不下。
      中国广电由于其公益性质决定属保本微利经营,基本没有什么积累,很多运营商因为数字化而背上了沉重的债务包袱,随着CA安全隐患的显现,严重制约了广电的良性发展。
三、数字电视CAS市场及技术现状
      条件接收CAS、浏览器、其它增值应用等实际上都是应用软件,传统商业模式下,分别由不同的软件公司提供,通过众多机顶盒厂家将这些软件集成组合到种类繁多的机顶盒上,然后,这些公司再联合向运营商推销。按照传统的商业模式,运营商在选定了CA、浏览器等前端软件后,再选择机顶盒。在这个过程中,运营商选择机顶盒的标准主要是看机顶盒厂家的规模和业绩,单方面认为这样就可以保障机顶盒的售后服务,很多运营商忽视了机顶盒不仅仅是一个硬件设备,重要的售后服务更体现在软件上。如果运营商选择的机顶盒混乱,当发现所用CA出现安全隐患的时候,除了必须更换智能卡外,还需要对机顶盒软件进行升级,当涉及到的机顶盒厂家很多的时候,这将是一个庞大的工程,几乎不可能完成,除非连机顶盒一起换掉。所以,当发现所采用的CA出现像CW共享这样的安全隐患时,CA公司基本上束手无策。同样,也是由于机顶盒混乱,在运营商打算增加增值应用的时候,也几乎变成了不可能,为未来经营、应用开发和服务埋下了严重隐患。中国的数字电视运营商在技术上处于弱势,所采用的CA标准不一样,很容易被看似市场化的CA公司和机顶盒厂家的联合推销分割包围,形成一个个市场孤岛。在中国数字化进程中,运营商为此付出沉重代价已是不争的事实。为了解决这个难题,很多有识之士进行了积极探索,付出了艰辛的努力,提出了各种解决办法。
      有的人首先想到了中间件,中间件没有一个固定的定义,普遍理解为是位于平台(硬件和操作系统)和应用之间的通用服务。但是早期广电行业有些技术人员普遍从台式机、服务器系统平台上来理解中间件,在当时机顶盒芯片性能还很差的情况下,数字电视需求有很强的理想主义色彩,希望在机顶盒上实现很多功能,想让基础应用、CAS、数据广播、其它增值应用都基于中间件之上,结果让人大失所望。归根到底,数字电视技术不同于台式机及服务器的嵌入式系统,运算能力及资源有限,把台式机上一些概念放到机顶盒上,无异于期望把一辆自行车改造成一台摩托车,最后还是要回归理性,还是要基于机顶盒芯片性能的提高,将中间件主要用于双向互动。
因为移动通讯手机的智能卡和主机实现了机卡分离,方便了运营,所以就有更多的人寄希望于机顶盒也能机卡分离,认为只要实现了机顶盒的机卡分离,就可以使机顶盒变得通用,成本降低,加快数字电视的发展。这就是长久以来,大家寄希望于数字电视CA“机卡分离”的原因。
四、机卡分离的尝试
      首先,数字电视的“机卡分离”概念很大程度是参照手机行业的“机卡分离”。但数字电视和通讯手机行业的“机卡分离”有着很大的不同,很多人对电信的“机卡分离”有误解,主要是加密体制的问题。
      在手机通讯中也有加密解密的过程,但移动通讯加密有明确详尽的标准,并且通信的加密算法和密钥不在智能卡里,而在手机和基站内,智能卡仅作为身份识别和存号码之用,计费和授权系统是在电信的机房里而不是在智能卡里。移动通讯过程中,手机每切换一个蜂窝,都要更换对音频流的加密密钥,其保密水平比数字电视 CA还要高。
      正是因为移动通讯的加密解密不在智能卡中进行,所以才能够做到机卡分离。而数字电视的智能卡因为含有核心的算法和密钥,以及私有的机顶盒CA通讯接口,要实现机卡分离必须采用不同的思路。
      既然智能卡CA不能通过中间件将其分离出来,机顶盒里的该部分软件仍然只能使用传统的C语言编写。这样,具有强烈私有性的智能卡CA,将软硬件牢牢地捆绑在一起,根本无法从机顶盒中分离。而现实是实施“机卡分离”所付出的成本甚至比机顶盒还要高,并且不能解决CA的全部问题,例如与CA绑定的短信等功能 “机卡分离”就无法实现,更不用说其它广电需要的增值服务了。所以目前只能在价值较高的数字一体机上使用“机卡分离”技术,有“机卡分离”功能的一体机比普通的电视价格高出很多是大家有目共睹的,只能再加上一个成本很高的大卡,将私有的机顶盒CA通讯软件放在里面,以达到机卡分离的效果,这样还不如单独买机顶盒划算。
      其次,在商务和安全上也存在“机卡分离”的阻力。如果实现比较理想的机卡分离,各个CA公司就要把机顶盒和智能卡通讯的保密部分公开出来,这相当于CA公司将自己的一个安全保护伞交了出去,不仅影响将来的市场,也会让已经采用其CA的运营商处于不安全之中。其次,也是最核心的原因,CA公司就是要靠其私有性生存,像电信那样理想开放的机卡分离模式,最终的发展结果是算法和密钥需要由运营商掌握,CA公司就没有了存在的价值。和电信不同,广电的算法和密钥在智能卡中,不但要存储加密算法和密钥,还存储授权信息,还有电子钱包等功能,一旦分离将更不安全。很多智能卡CA的破解就是从分离的大卡中找到的切入点。因此,来自各方的阻力使得数字电视“机卡分离”难以实现。
      总之,“机卡分离”的诉求不能很好地实现,是因为高度私有的智能卡CA的存在,以及需要保密的CW通讯过程,不能彻底把CA从机顶盒中分离出来而做出的一种努力。然而,现在运营商普遍要求CAS的机卡绑定功能,恰恰和“机卡分离”的诉求相反,这也是导致“机卡分离”政策难以实施的原因之一。
有没有更好的解决办法?答案是肯定的。我们可以从推动半导体及IT技术迅猛发展的个人电脑市场中得到启示。个人电脑CPU芯片技术之所以发展迅速,就是因为PC界实行了严格的软硬件分离,让软硬件各自按照自己的轨迹,在各自的专业领域中竞争发展。
五、软硬件分离
      “机卡分离”的终极目标就是软硬件分离,而“机卡分离”的诉求则是因为硬件智能卡CA的存在不能实现“软硬分离”而做出的妥协。
      而这里所说的软硬件分离,是指机顶盒的硬件及运行平台由机顶盒厂家提供,或者仅仅提供硬件生产,不再像以前再对品种繁多的CAS、数据广播、增值服务甚至中间件等软件进行集成,大大降低其软件工作量,专注于高质量硬件平台的生产。CAS、数据广播、增值服务等软件供应商单独针对通用开放的机顶盒硬件平台独自开发软件,开发完成后交由运营商下载使用。基于通用的机顶盒硬件平台,可以有更多的软件公司参与机顶盒软件的开发,这样一来,就可以打破少数CA、数据广播等软件公司的垄断,有利于数字电视事业的良性发展。
      如果不考虑智能卡,CA其实是一种纯应用软件,只不过是其代码受智能卡的保密保护而已。但是,在人们的传统观念中,数字电视CA就是和智能卡联系在一起的。其实加密不一定要用智能卡,例如在我们的台式电脑上运行的SSL协议(SecureSocketLayer,安全套接层),就是我们在进行网上交易时,不需要任何的外部硬件就能对我们的信用卡和个人信息提供较强的加密保护。中间件的定义是相对的,某些情况下甚至也可以称其为应用软件,当作一个软件模块;数据广播、增值应用也是一种软件,那么完全有可能将上述各种软件作为一个个可以单独使用的独立模块,实现纯粹的软硬件分离。
      软硬件分离后,电视机或机顶盒厂家只负责生产不包含CA、数据广播以及其他增值业务的“裸机”,该“裸机”到达各地广电后,再通过数字前端将符合当地广电标准的CA、数据广播等增值软件下载到数字一体机或机顶盒中,完成数字电视软硬件的有机融合。
      软硬件分离后,各个广电可以根据自己的需求把CAS、数据广播、股票广播、VOD等软件交由不同的软件公司单独开发,开发完成后单独升级运行,可以实现最大的开放性及扩展性,每种软件都可以单独更换升级。随着时间的推移,一个个业务模块成功开发出来以后,整个系统的功能越来越丰富,越来越强大。
      软硬件分离后,对运行应用程序的软硬件平台的要求提高了,要有较高的可靠性和稳定性,反倒是对应用软件的要求降低了,因为一旦发现了应用软件的缺陷,可以随时在不影响使用的情况下单独更换升级。
      要实现软硬件分离,首先要面对的一个问题就是,到底数字电视选用哪种硬件,因为无论是什么软件,都是要在硬件上运行,这也决定了整台机顶盒的性能以及将来的网络有没有扩展空间。机顶盒硬件平台的选择是一项技术性很强的工作,需要做详细深入的研究,这一点在IT领域有现成的经验可以借鉴。
      首先PC机硬件是兼容的,在主板方面,各个厂家也是兼容的,既可以安装Intel的CPU,也可以安装AMD的CPU,而Intel和AMD的CPU,其指令系统是X86系统,也是兼容的,都可以运行一样的程序。硬件标准统一了,在CPU芯片厂家之间、套片厂家之间展开了激烈的竞争,PC机硬件性能不断提高,这种由掌握高技术的半导体公司之间的高水平竞争直接推动了半导体芯片技术的高速发展,让“摩尔定律”直到现在仍然有效,我们才能不断以更低的价格买到更高性能的计算机。
由此可以得到启示,就是要选择一种更为开放、功能更强的开发平台,这样参与开发软件的人就可以多起来,运营商就可以有更多的软件选择,甚至自己也可以介入软件的开发,掌握自己的命运。如果这些能变成现实,即使是单向机顶盒,每台都可以变成可以随意控制的终端,相信这是很多数字电视运营商梦寐以求的事情,智能卡CA引起的机顶盒混乱将成为过去。 
      软硬件分离后的硬件部分将是整个数字电视的基础,要求有很高的性价比,能不能满足将来的运营需要,比的是各个机顶盒芯片厂家的硬实力,应该是运营商关注的重点。
      软硬件分离后的硬件生产将变得简单,不需要机顶盒厂家整天围着运营商五花八门的软件需求打转转,降低软件开发和售后服务工作量,从而也降低了机顶盒成本。业有所长,术有专攻,软硬件分离后,可以使得数字电视技术更加开放,让专业的人做其专业的事。软件开发的模式也需要改变,各种软件可以由不同的公司分别开发,而变化最大的应该是CAS了。
六、软硬件分离后的数字电视CAS
      解决数字电视未来的发展问题首先要解决CAS不能从硬件中分离出来的问题,而解决这个问题就必须把CA软件从智能卡的保护中解放出来,要做到这一点就必须抛开智能卡。在智能卡CAS技术中,智能卡的主要作用是保护解密算法及密钥不被泄漏。如果不用智能卡,同样也要解决这个问题。在目前技术水平下,软硬件分离后这两个问题很容易解决。
      软硬件分离后的解密算法及密钥的保护:
      在软硬件分离的框架之下,CA软件可以当作一个单独的模块,可以临时从码流里面下载执行。如果黑客从FLASH或码流里获得CA的信息,只能得到被加密目标码,假设黑客们有足够的人力财力,也要花费半年以上的时间。因为CA是作为一个单独的模块,可以在用户没有察觉的情况下每天都变,没等黑客破解完又变了,所以这种破解没有任何意义,不会对数字电视的安全传输造成影响。假如黑客这时破解的是智能卡CA就彻底崩溃了,直到这种智能卡被替换掉为止,还不能解决CW共享问题。利用这种技术可以根据不同的运营商设计不同的CA,甚至将CA模块的设计交由广电运营商自己去定义,而智能卡CA技术不可能做到这些。
      以前,智能卡保护下CA的保密措施非常关键,关系到该CA的成败以及被保护运营商的利益,也因此运营商在安全性上对CA公司的依赖性很强。然而智能卡CA 并非牢不可破,要解决CW共享的安全缺陷,还必须更换机顶盒。许多运营商特别是卫星直播运营商因为CA被破而无法补救,造成的损失惨痛,就充分证明了这一点。在CA设计上,没有绝对的保密,关键是在算法密钥被破解后能不能有效地补救。
软硬件分离后的硬件克隆保护:
      从上述分析可知,软硬件分离后如有盗版,破解算法乃至破解机顶盒软件都没有意义,唯一的办法就是复制机顶盒。也许有人会问,就像台式电脑兼容机随便运行盗版软件那样,克隆的机顶盒也可以照常使用。其实不然,虽然每台电脑看上去都一样,但每台电脑的CPU、硬盘都有自己不同的唯一的ID号,有的显卡、存 BIOS的FLASH也有ID。也就是说,每一个CPU、每一块硬盘都是不一样的。如果克隆两台完全一样的电脑,你只能要求Intel给你克隆一个 CPU,再要求希捷给你克隆一块硬盘。
      让这两个巨头公司同时做这种事,可能吗?真正能够生产高水平的机顶盒芯片公司,一般也是国际上有名的公司,让他们多个公司同时帮助盗版也是不可能的。所以,选用国际著名公司的机顶盒芯片,就可以避免机顶盒硬件被克隆。再说了,这种克隆要一个一个地进行,谁会为了几百元人民币收视费而兴师动众付出几百万美元巨额代价去一台一台地克隆机顶盒?而且还很容易受到反制。因此,认为无卡CA算法和密钥被破解后,只能更换机顶盒的观点是错误的。
      所以,软硬件分离后的数字电视CAS的安全性取决于半导体公司,而不是现在的CA公司,哪个实力更强、更值得信任已经很清楚了。
七、面对智能卡CA的CW共享安全隐患,只能更换机顶盒
      早期的数字电视智能卡CA在被破解之后,因为没有CW网络共享隐患,可以通过更换智能卡解决。随着网络技术的发展与普及,CW网络共享逐渐成了数字电视盗版的主要方式。CW共享绕过了智能卡CA的所有安全防线,直接将受保护的CW从机顶盒中取出,通过串口或网络扩散出去,面对这种安全隐患,更换智能卡也无济于事,目前唯一彻底解决的办法是发展无卡CA,更换机顶盒。
      随着各地高清节目的开播,高清节目的高收费将是CW共享数字电视盗版的重灾区,在高清机顶盒的选型上,采用无卡CA技术,将是一个未雨绸缪的明智选择。
八、软硬件分离是数字电视CAS的未来
      智能卡CA是一种受保护的数字电视应用软件技术,也因此被蒙上了神秘的面纱,又因特殊的商业推广模式而被人为地神化,给很多运营商造成了巨大的安全隐患,并已经开始制约数字电视技术与产业的良性发展,这已是有目共睹的事实。软硬件分离是数字电视发展的必然趋势,发展无卡CA技术是必由之路,在这种情况下运营商甚至可以自己制定标准,掌握CA技术。
    中国数字电视技术突破传统、进行技术创新,是摆脱被动、进入良性发展的关键。

DVB标准,欧洲人的阴谋?

在CCBN2010的一个研讨会上,遇到一位跳槽去做电视机的资深工程师,和他聊起CA标准的混乱导致电视机厂家不能大量生产一体机时,他感慨万千——中 国人,又一次中了欧洲人的阴谋!对于他的这个观点,我大吃一惊,赶紧问为什么。我听后恍然大悟,认为非常有道理。

他说,DVB标准刚刚制订出来时并不是公开的,需要花费至少2万欧元购买。2万欧元在十几年前可是一个不小的数目,所以,很少人能看到这个DVB标准的技 术细节。但这个时候,对应的芯片已经批量出货,并随着各国数字电视的开播,DVB标准逐渐走向了全世界。随着更多的人对DVB标准的逐渐了解,DVB标准 已不再神秘。但是,数字电视芯片中包含了MPEG2等算法专利,中国企业在向欧美出口机顶盒时,被迫交纳高昂的不合理的专利费用。中国机顶盒厂家的集装箱 频频在欧美海关被查,这让产业界记忆犹新。相关的DVB标准专利也让汤姆逊、飞利浦这些欧洲公司赚得盆满钵满。靠专利公开获得利益,即使很高,也可以理 解。毕竟这样可以激发人类进行创造发明的动力,促使科技进步。这种公开的竞争促使人们进行技术含量更高的发明创造。如果说这种靠公开的发明获取利益是明赚 的话,那么接下来靠加密CA系统赚钱就是暗抢了,甚至严重危害了数字电视产业的健康发展。

加密,顾名思义是一项很隐秘的技术。保密,也就顺理成章地成了加密技术的核心工作。在这种情况下,所采取的一切管理和技术手段都是围绕着如何保密进行的, 保密工作做得越好,对应的CA加密系统就越安全。如此看来,技术和信息封闭是很显然的,也因此产生了严重的信息不对称,给了数字电视加密公司充分的描述空 间,对CA的描述主要单方面来自CA加密公司,因而CA公司在营销过程中欺骗运营商的现象就时有发生。可笑的是,CA加密公司的成功营销,让很多广电运营 商对他们所采用的加密CA系统奉若神明。例如,中国一个大省的广电,在得到了一个非常封闭的CA系统后如获视宝,并以此作为整合地县级广电的理由,此事曾 被当作笑谈流传。

不得不承认,在数字电视技术发展之初,加密CA系统的技术含量还是比较高的,再加上被人为蒙上一层神秘的光环,这就让CA技术显得更加高深莫测。CA公司 非常善于对隐秘的CA技术进行包装,对技术实力弱的广电运营商的影响之深,远超人们的意料。很多运营商都在不知不觉中,进入了CA公司预先设下的圈套。

加密CA公司首先在运营商前端机房安装私有的加密设备。这样,给这个运营商供货的所有机顶盒厂家就要遵从该运营商所采用的加密标准。但是,这种加密标准是 保密的,于是CA加密公司就和给运营商供货的机顶盒厂家签订一份严格的保密协议,将保密的机顶盒CA库授权给机顶盒厂家,再由机顶盒厂家集成对应的CA软 件。从这个意义上来说,这种授权实际上是将封闭保密的CA标准适应范围扩大到机顶盒厂家。加密CA公司授权的机顶盒厂家越多,站在运营商的角度机顶盒的选 择余地就越大,于是采用这种加密CA的运营商就越多;反过来,采用这种加密CA的运营商越多,对机顶盒厂家的吸引力就越强。这样,最先进入市场的CA加密 公司显然占据了先发优势,市场份额可以迅速扩大,形成一种主流之后,后来的CA加密公司再进入就很难了。具有讽刺意味的是,在数字化早期的加密CA的选择 上,对于运营商的最大吸引力,就在于这种加密CA的开放性。加密CA公司是如何宣称自己的CA是开放的呢?

进入市场最早的CA公司,在向运营商推广加密系统的时候,会罗列出他们授权过的一大堆机顶盒厂家。看!我们的CA系统多么地开放,已经开放给了这么多机顶 盒厂家完成了CA集成,您还担心没有理想的机顶盒选择?这个说辞不仅对于涉入技术不深的技术人员都难以反驳,更不用说是注重运营的广电运营商了。上面曾描 述过,这种所谓的开放其实是将封闭延伸到了更多的机顶盒厂家。这种开放本质上是个幌子,也许以下事实就是这个幌子之下的阴谋。

要解释这种现象,还得从运营商说起。

每个数字化后的运营商都已经认识到,当选用了某种加密CA之后,只要有对应的机顶盒用户还在使用,这种加密CA就不能被换掉,因为每种机顶盒只支持一种 CA,不能实现在线替换,换CA就要重新入户换卡,所以换CA只能换机顶盒。当对应的机顶盒数量很多很混乱的时候,加密CA系统就更难被换掉。如果增加运 营商更换CA的难度,CA公司只需给运营商的机顶盒造成混乱即可,机顶盒越混乱,升级越困难,对应的CA越难更换。加密CA公司利用多家授权的手段,一方 面让广电运营商认为其CA是开放的,另一方面悄悄地把给运营商的机顶盒搞乱,可谓一举两得。不安全的CA难以替换让很多运营商叫苦不堪。例如,在卫星加密 数字电视领域,一些已经很不安全的加密CA仍然还在使用,就很说明了这个问题。因为运营商不可能一下子把所有机顶盒都换掉。早期的数字电视运营商还没有像 现在这样注重增值应用,很少软件升级。现在,中国的很多有线电视运营商都已经感觉到了技术标准封闭的CA对他们的运营造成的影响,这些想必也已经很清楚 了。

说到这里,大家应该已经明白了。CA公司就是以开放为由,悄悄地让机顶盒混乱,既绑架了众多的机顶盒厂家,也间接对运营商形成了控制!而这些机顶盒厂家在 推销其机顶盒的时候,也会以嵌入了某某加密CA功能作为卖点。加密CA公司以此策动了上下游为其造势,迅速垄断加密CA市场。

这里一个关键的名词就是开放。先不说关于智能卡的种种保密措施,仅仅看一下加密CA和各个机顶盒公司的合作就知道,这个开放实际上是一个谎言。据一个在机 顶盒厂家待过的软件工程师描述,CA公司不但给机顶盒厂家签订严格的保密合同,同时也要求机顶盒厂家和接触到机顶盒CA资料的工程师签订严格的保密合同。 真是天大的笑话,CA公司这样搞,运营商却认为是开放的,真是佩服那些CA公司的营销能力。他还说,个别的CA公司甚至要求专门设置独立的房间,在网络上 要和外界断开,U口全部封死,进出要经过专人检查。更有甚者,有的还要求在这个房间里安装监控设备。他开玩笑说,如果再上一道岗哨,防护措施堪比监狱。你 想想,这种环境等于要把工程师的手脚给捆绑起来,整个产业还有个好?更可怕的是,这种封闭的技术模式在数字电视普及的很长一段时间,得到了很多运营商的认 可。于是,随着欧洲DVB标准向全世界的推广 ,来自欧洲的这些严格保密的CA系统进驻到了各个运营商的机房,迅速占领了市场。几乎把后来竞争者的出路全部堵死,也让广电运营商没有了退路。所以,国际 上著名的CA公司均来自于欧洲,就连技术发达的美国,都没有一家与欧洲公司抗衡的CA公司。说到这里,让笔者感觉到广电总局领导为中国的数字电视事业做不 多的一件大好事。

DVB标准开始在中国普及的时候,国内所采用的加密CA系统均来自于欧洲。但在后来即将开始有线数字化的时候,总局领导高瞻远瞩,制定了一个国内运营商必 须同密国产CA的政策,才让国产CA有了进入市场的机会。于是涌现出了永新、数码、天柏等这些国产加密CA公司。这些国产CA以低廉的价格优势,迅速占领 了加密CA市场。可以说,如今国产CA的辉煌来自于政府政策的支持。也是因为这个原因,欧洲加密CA公司在欧洲和其他国家的垄断形势没有在中国继续延续。 没有延续使用欧洲加密CA公司辉煌的还有日本。日本在引进欧洲DVB标准之前,对其进行过深入细致的分析,最后决定由产业联盟与政府结合,强行统一规范了 加密CA接口。正因为实现了这种接口规范的统一,在日本并没有引起机顶盒标准的混乱,数字一体机也得以快速发展,至今在日本很难看到机顶盒的影子。在数字 电视领域,日本人的细致、谨慎和产业界的团结,又给我们上了生动的一课。所以,总局再制定新的CA标准的时候,可以参照日本的模式,必须统一开放CA接 口,避免继续因为CA混乱导致整个产业的混乱。

遗憾的是,依靠政策的东风进入市场的国产CA并没有创新,技术和商业模式依然是沿用欧洲人的,这就决定了国产CA需要采用和欧洲公司一样的营销策划手段。 按照这种十分封闭的技术模式,加密CA公司的技术发展空间几乎到了极限。三网融合可以毫无疑问地迫使加密CA公司走真正的技术开放路线,打破这种封闭的局 限,对于整个数字电视产业来说十分迫切。仔细分析过DVB标准的人都知道,将加密CA接口明确定义不是一件困难的事情,但为什么欧洲人在制定DVB标准的 时候,故意留下这个缺口,用封闭私有的技术标准呢?

在进一步了解下发现,来自欧洲的加密CA公司均是DVB标准组织的成员,制定DVB中有关加密的标准非他们莫属。难道是他们早就策划好,故意留下这个标准 的缺口,让全世界照搬DVB标准的国家和运营商进入他们预先设好的圈套?有一点可以肯定,就是如果明确同意了CA接口,这些CA公司将丢掉赚钱的工具。可 见,国家政府决策机构对引进和推广国外技术标准的时候,需要非常仔细地进行分析,避免陷入外国人设下的陷阱。

在封闭私有加密CA标准已成既定事实的前提下,业界为了扭转这种混乱局面,也作了其他努力。例如,基于DVB-CI标准的机卡分离,在中国叫作大卡,在美 国叫做CableCARD。美国的有线电视运营商比较注重对用户的服务质量,采用CableCARD会影响服务质量,另外也担心对采用CableCARD 所带来的安全隐患,所以美国FCC去年就宣布放弃CableCARD,并承认历时十年的机卡分离努力失败。而以前中国有关管理部门却在政策上表明要采用机 卡分离政策,说明管理者没有看清欧洲人设下的圈套,也没有看清加密CA系统在骨子里是封闭的。
马上开始的三网融合,广电主推NGB。根据NGB的权威描述,广播方式将长期存在于开放的网络中。针对DVB标准的不足,在开放条件下,需要对DVB标准 进行补充,确定统一开放的加密CA接口,不再让机顶盒继续混乱,进而实现靠一体机普及数字电视的理想,跳出被欧洲人引入的陷阱,是摆在产业界和决策者面前 的又一个难题

2011年8月19日星期五

正馈.偏馈的原理与应用


1.电磁波:卫星发射至烧友接收的C.KU信号都属电磁波

电磁波是由发射天线感应交变电场,交变电场产生交变磁场,交变磁场又感应交变电场,如此连续不断向远方空间传播;   电场方向.磁场方向.传播方向三者相五垂直,电场方向平行于地平线的波称为水平极化电磁波(见图A),电场方向垂直于地平线的波称为垂直极化电磁波(见图B);   电磁波在真空中传播的速度为30万公里/秒,通常C波段下行频为3.4-4.2G,其波长应是71.4-88.2毫米,KU段下行频为10.7-12.75G,其波长应是23.5-28毫米;

1.1电磁波的反射与折射:电磁波在两种不同密度介质的分界处会产生反射与折射现象,反射处在同介质面(空气中波返回空气中),折射则处在不同介质面(进入第二介质,类视光的折射);   介质间密度相差越大,反射量就越大,而折射量越小(实际应用就是利用锅与空气大密度差产生大反射量,而小折射的量就认为损耗);介质密度相差越小,反射量就越小,而折射量越大(电磁玻雨衰实际上是折射损耗);  无论空气配何种高密介质,折射损耗总是无可避免,再加上透射损耗(类视光透射),微观粒子撞击能损耗(电磁波可理解为电子运动,电子撞击高密介质产生热损耗)等,实际反射量约为入射量的50-85%;

1.2电磁波入射角对反射量的影响:反射角决定于入射角,入射角越大反射角也越大,反射量越大,折射量越小,反之入射角反射角越小,反射量就越小,折射量越大;  电磁波聚焦,采用调整各电磁波入射角(实际上采用介质间分界面不同切角,即锅的各点有不同切角)的方法,使平行电磁波反射后有不同的运动方向,最后会聚一点(焦点);  因入射角不同,通常锅中心反射量最大,边缘则因小入射角,反射量较小,深锅比浅锅尤为明显,正馈锅比偏馈锅明显,因此正馈锅加翅没有偏馈锅加翅有效果!

1.3电磁波的相位及互扰影响:电磁波理想的聚焦是电磁波会聚在一小点,并且到该点时电磁波的相位一致,实际因很多因素(特别是锅的精度)导致到焦点时各波有相位差;下面以图(见图C)说明:同相位时混合波的振幅大幅增加,反相位时混合波效果为零,有相位差的混合波的振幅与相位差成反比;因KU波波长较短(23.5-28毫米),因相位差对混合波振幅影响比C波(波长71.4-88.2毫米)尤为明显,所以对KU锅精度要求较高,而C波相对较长,对锅的精度相对要求低点,这也是正馈锅收KU波效果没有同尺寸偏馈锅效果的重要原因;  入射波与反射波相遇(此时相位差明显)会产生互扰,互扰的结果抵消部份能量,降低会聚后混合波总能量!    


1.4    电磁波的正馈与偏馈:

通常电磁波由反射体的正面正向入射~反射聚焦的方式称正馈,相应的反射体称之为正馈天线(或正馈锅),见图A1:正馈锅正收时焦点处在锅的中心轴线上H点,由于平行同向入射波到达锅切面M时相位相同(理论上将入射波按理想波讨论),因AH=BH+B'B=CH+C'C=DH+D'D=EH,电磁波到达焦点H时相位相同,运动方向则相互正交错;通常电磁玻由反射体的正面偏向入射~反射聚焦的方式称偏馈,相应的反射体称偏馈天线(或偏馈锅),见图A2:偏馈锅正装时焦点处在远偏锅的中心轴线的H点,同样平行同向入射波到达切面M'(垂直于波运动方向的切面)时同相,也因AH=BH+B'B=CH+C'C=DH+D'D=EH+E'E,电磁波至焦点H时同相,方向偏交错;可以看出,正馈正收与偏馈正装,电磁波入射前后的运动方向改变角度很大(大于180度.小于等于360度),并且方向由原来的平行同向变成交错异向

除上述两种方式聚焦,另外介绍两种不同方式聚焦:一是电磁波由反射体侧面正向入射~反射聚焦,见图B1,称号筒天线,此类基本不用,暂不作分析;二是电磁波由反射体侧面偏向入射~反射聚焦,见图B2,此类方式烧友比较熟悉,就是通常所说的偏馈锅倒装(个人认为应该叫偏馈侧装比较符实),可以看出:偏馈倒装时电磁波入射前后的运动方向改变角度较小(大于0度.小于等于180度),但结果基本与偏馈正装一样,即电磁波到焦点时同相,方向由原来的平行同向变成交错异向

1.5    正愦锅与偏馈效率(以理想锅为基础):

无论是正馈锅或是偏馈锅,反射效率由以下几方面决定:  1.  锅的材质密度影响,密度越大反射量越大,反射效率越高;  2.  波的入射角影响,入射角越大反射量越大,反射效率越高;  3.  电磁波的频率影响,同条件下,高频率入射波反射效率高于低频率波;  4.  锅的厚度与导电性能影响,厚度较厚.导电性能强的反射效率较高;

综合上述结论:同材质同厚度的锅,同频波的反射效率决定于的入射角大小,偏馈锅的平均入射角大于正馈锅(这是因为偏馈锅切面与入射波运动方向非垂直而带20-25度偏角),偏馈的反射效率略高于正馈;另外因正馈锅有馈源.馈杆影阴影响(偏馈无),偏馈锅有效入射面积大于正馈(偏馈锅有长短轴之分.标注尺寸为短轴尺寸),实际上同标注尺寸的偏馈锅与正馈锅效率相差较大

可以看出,同一偏馈锅正装.倒装,因平均入射角相同,效率相同; 正馈锅正收效率高于偏收,原因有二点:一是偏收时波聚焦不良(散焦),偏角越大越严重,导入高频头率减少;二是偏收时波到达定义焦点(因散焦,取中性点为定义焦点)相位有误差,偏角越大误差也越大,最终使复合混合波振幅减小; 偏馈锅偏收同理

1.6   电磁波如何正确导入高频头:

电磁波通过锅的反射聚焦,最终需有效导入降频器(俗称高频头)才有用,如何有效地将电磁波导入高频头,在信号接收环节中极为重要,见图C1.C2.C3:高频头导波口在x.z位置时,电磁波A.E无法导入,从而降低了电磁波的导入率,只有高频头导波口在y位置(焦点位置)时电磁波导入率最佳;由此可见,不但高频头导波管的中心轴线必须与锅的中心轴线处在同一位置,并且高频头导波口必须处在焦点位置!正馈正收,烧友在调星时往往容易忽略高频头前后位置的仔细调节,从而得不到最佳接收效果







馈源盘的使用方法及原理


馈源盘是用来弥补正馈天线聚焦不良
 由于抛物面正馈天线(俗称大锅),尤其是分瓣式正馈天线,精度一般都不太高,信号焦点常常会大于高频头的信号接收口,如果在高频头上正确安装一个馈源盘,馈源盘就会把错过高频头的信号口的那部分信号再次反射回天线反射面(锅面),信号经过天线反射面再次聚焦,焦点就会更小,更容易进入高频头的信号口,从而提高天馈系统信号的接收性能,由于天线精度,焦点形状,高频头性能和馈源盘本身的面积、精度和安装位置等原因影响,已安装和没安装馈源盘的天线比较,信号接收性能大约提高2%到20%不等,具体需要尝试。需要注意的是,对于一部分焦点形状不良和馈源盘质量不好的天线,安装馈源可能还要稍稍影响接收质量。
 天线偏收卫星时偏收头上的馈源盘性能会因它跟主焦距离的增加而急剧下降
 天线偏收卫星时如果偏收头上也有馈源盘,那么偏收高频头上的馈源盘的性能会随着它跟主焦点距离越来越远而直线下降,在距离大的时候,甚至它带来的增益还不如它遮挡住的信号,所以偏收距离大,最好不要安装馈源盘。每个天线偏收卫星时偏收头上的馈源盘位置和对信号的影响都不一样,所以要在接收时尝试来确定是否使用馈源盘。不过可以确定的是,偏收的馈源盘位置对信号的影响更加敏感,其是否跟天线面平行等原因都会对信号有一定的影响。另外经过计算,偏收馈源盘的正确形状已经不是圆形平底,而应该是随着跟主焦距离拉长,越来越像被拉长的水滴的形状。如果有能力的朋友也可以自行尝试制作,可以用光学法,作出来的形状可以把光反射到天线面中心并形成一圆型。
 馈源盘并非越大越好
 馈源盘对信号的影响是一把双刃剑,它提高了一些信号接收性能的同时,也阻挡了一部份信号,它能提高一些信号当然是大家乐见的,不过如果它挡住的信号比它提升的信号还多的话,那馈源盘就失去作用,转而变成累赘了。从具体使用中观察,当天线口径越大,馈源盘效果越好,天线口径越小,馈源盘效果不明显,甚至不如不用。
 馈源盘对信号影响甚为微妙和精密
 由于馈源盘是反射经过聚焦一次的信号,而高频头最后是接收馈源盘反射回天线面而再次聚焦的信号,此信号已汇聚、反射了三次之多,就像一个超高倍望远镜,一点点器材的晃动都会对其效果造成非常大的影响。由于是多次反射,影响信号的原因变得交错和复杂。比如,馈源盘的高度,角度,深度,平整度,高频头的插入深度,插入馈源的角度,高频头的信号口是否圆滑平整,天线面中洞甚至都对信号有影响。而这一切影响的效果还是放大规模的,比如馈源盘一毫米(mm)的晃动,可能对信号的影响是3到5厘米 (cm)等级的,不可小视。一般来说家用卫星接收系统远没那么精密,所以这也造成了馈源盘的性能下降,或对性能的影响很起伏不定,这也是就造成很多朋友对馈源盘的印象偏激。还是那句话,一切要在实际情况中尝试确定。
 莫忘调整好馈源盘的位置
 大家都知道天馈接收系统的大三角(方位角、仰角、极化角),也有很多朋友也知道调整高频头的聚焦,不过大家别忘了,馈源盘也要有最佳的聚焦位置,不过由于天线支杆固定这个位置不太好调整,一般只能稍稍扭扭位置,大动作只能换支杆,一般来说大品牌正版天线馈源位置几乎是正确的,作一些微调就可以,至于杂版天线就只能自己动手改造了,没办法,这也符合少花钱多费事的道理。不过由于各天线不同影响情况非常复杂,无法确定一至的位置,大家动手试试吧,可以用光线法大概确定一下。还要顺便说一下,高频头在馈源盘里也是有方向,虽然可调空间不大,不过也是可调整大至上下左右,大家在调极化角时别忘了把高频头在馈源盘里的位置最佳化一下,拧紧馈源上固定高频头的螺丝时要注意,可固定就好,别太用力,不然把高频头的信号口挤变形会影响信号接收。

浅谈从场强图上看溢波收视的可能性


     九十年代初,用模拟信号寻星,手调天线满天转,P350带自动搜索功能,当发现有信号时,细调天线,微调频率,1.5米天线从169E-57E,拉网寻找过多遍,也能找全应该收下的模拟信号。
    时代变迁,进入廿十世纪,人类生活步入数字信息时代。卫星信号也进入全面数字化时期,传统的寻星方式也不适应数字电视。借助信息时代的网络,卫视发烧寻星也不在盲目进行,上网可方便查寻卫星、参数、场强、波束等。凡寻星、溢波收视的高烧者与网络从不分离,从网上获取卫星资料,搜寻参数、分柝场强是寻星、溢波收视高手必做之活。
     观今网上世界,卫星电视资料全面首推http://www.lyngsat.com网站,它与卫星、频道商链接,查询卫星资料非常方便、准确。卫星电视参数后Beam栏便是该频道的波束,与卫星商链接方便调出波束场强图供收视参考。公正的讲,泛美卫星的场强图做的好,日本卫星的场强图简单过余。
    卫星的波束场强是建立在理想的EIRP值上假定发射天线非常标准和卫星定位非常精确基础上的,未将天线的旁瓣功率考虑在内。而作为溢波收视,接收的是旁瓣波束,是场强图以外值无法准确查证,在收视实践中越靠近场强波束边缘,接收越容易,距场强图边缘距离远,场强值低,就需增大天线增益。过门限值简单计算如下:67(C)-场强=天线增益;80(Ku)-场强=天线增益,从上式看C波段接收低场强,天线相应要大的多。通常溢波发烧都选择Ku接收降低天线口径。
    溢波收视的距离探索,很多人想知道而无从查询。本人地处西部内地收视条件差,但溢波场强条件实验优越。在溢波收视的实践中,用Ku增益较高的2.4米正焦天线一般能收下距场强波束边缘42-49dbw距离500-800公里的Ku溢波信号,粗略计算Ku溢波百公里衰减约2dbw,这点本版主在四川中部收视印度波束、泰星1、2、号泰国Ku波段波束及过武汉附近的东北亚波束得以基本验证。这些卫星转发器功率不高于50w,场强中心低于53dbw,属中等功率卫星。
    而出乎意外用2.4米正焦天线收下了距场强波束中心3000公里,边缘2000公里的124E、128E Ku溢波,在中国东北部沿海区域,用0.9-1.2米天线也只能下载部分频点,相距至少有1500-1800公里。事独有偶也是今年香港烧友HKG先生用2.4米天线收下了91E马星ASTRO溢波,测算了一下距场强边缘1500公里,波束中心2000公里。粗略计算这些超距溢波百公里衰减约1-1.2dbw。而这几星转发功率高达60-75w,场强中心高达59-63dbw,属中高功率直播卫星。从电波高、低功率发射、溢漏大小原理去解释超距溢波收视衰减量,也就好理解了。随着现代直播卫星的转发器功率进一步加大,溢波收视将相对变得更容易些。