디지털위성방송 구조분석을 통한 유료시청권한 체계와 제어에 대한 연구 : 가입자관리시스템과 제한수신시스템 중심으로 = Structure analysis of digital satellite broadcasting and research of conditonal access the structure and control of pay TV : view point on SMS and CAS

국문 초록 (Abstract)

방송기술과 통신기술은, 아날로그에서 디지털이란 기술적인 변화에 따라 비디오, 오디오, 데이터에 대하여 압축 및 암호화 기술이 결합되면서 다양한 형태의 새로운 비즈니스가 나타나고 있다. 특히 방송플랫폼의 디지털화, 컨텐츠의 디지털화, 수신장비의 디지털화를 통하여 압축기술의 발전에 따라 정보 전송의 획기적인 개선이 이루어지고 있으며 디지털 영상기술을 이용한 쌍방향서비스가 차세대의 테마로 떠오르고 있다. 이미 미국이나 유럽 등의 나라에서는 아날로그 및 디지털 방식의 위성방송은 일반화되어 있으나, 디지털위성방송은 국가적 특성 및 이해관계와 경제적 비용으로 세계적 표준이 아직 정립되지 않았다. 이에 디지털방송이 한국에서 막 출범하는 시점에서 유료방송인 디지털위성방송에 대한 원리와 시스템 컨포넌트들을 분석해보고 나아가 위성방송 비즈니스 구조를 프로세스와 데이터구조 관점에서 2차원적으로 분석해 보았다. 이를 기반으로 위성방송에 필요한 핵심 기술요소를 도출하여 제시하였으며 이 기술 요소 중 위성방송에 필요한 보안기술 메커니즘의 원리를 이해하고, 시청권한원리와 제어를 위하여 필요한 API를 자바 기반의 웹시스템 구조에 맞게 개발하여 상용 보안시스템에 적용하여 이식성과 호환성, 모듈의 재활용성을 높였다. 또한 기존의 키 기반의 유료시청권한 제어의 보안체계를 개선된 알고리즘 기반의 보안체계를 제시하고 디지털위성방송의 보안핵심인 자격권한메세지와 자격제어메세지는 가입자 단위로 시청권한 자격을 부여하고 채널이나 패키지 단위로 시청권한 단위인 CA Service ID를 부여하여 가입자가해당 채널이나 패키지가 수신 권한이 있는지 검증할 수 있는 구조를 지원한다. 즉 유료가입자를 생성하고 그 가입자가 자신의 시청권한에 맞는 방송을 시청할 수 있는 기반환경과 필요한 기술 메커니즘을 구현해 봄으로써 위성방송의 유료시청 권한 구조와 제어에 대한 이해를 돕고자 하였다. 또한 이미 디지털위성방송을 시작중인 해외 선진 위성방송사업자의 서비스 구조를 살펴보고 분석함으로써 향후 전개 될 위성방송 비즈니스를 예측해 보고 이를 응용한 다양한 새로운 위성서비스를 개발하는데 도움을 주고자 했다. 본 논문의 주요 핵심사항은 새롭게 시작되는 디지털위성방송의 원리와 시스템 구성 체계를 수립하여 제시하였으며 이에 필요한 핵심 기술요소와 비즈니스 구조를 분석하여 외국사업자들도 시도하지 않은 웹기반의 자바 시스템으로 가입자관리시스템과 API를 구성하여 사용의 편의성과 시스템의 확장성, 이식성을 높이고자 하였다. 특히 보안체계와 시청권한에 대한 원리를 가입자 생성과 상품 또는 서비스 단위로 부여하여 이를 효율적으로 시청 권한을 분배하는 체계를 만들고 이를 제어 할 수 있도록 API를 기능별로 세부요소로 정의하여 각 요소에 맞게 시험환경과 시나리오를 작성하여 결과를 제시하였다. 이 연구를 통하여 유료시청이란 세부 메커니즘과 제어를 효율적으로 처리하기 위한 방법론과 보안 메커니즘 체계를 이해하고, 이를 적용하여 유료위성방송의 기본적인 수익을 보장 할 수 있는 기반 환경을 만들 수 있다고 생각한다. 또한 향후 전개 될 데이터방송의 기반기술과 플랫폼을 이해하는데 도움을 줄 것이라고 생각
한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

As Everything transfers from analog to digital technology nowadays, Broadcasting and communication technology that is combined with compression and security of video, audio and data technology will make new business model. Special progress of compression technology greatly improves information transmission. Sooner or later, Interactive services using digital mage technique will be the foundation for business on digital TV. Satellite broadcasting of Analog method is already widespread worldwide including American and European countries. But digital satellite broadcasting standards are not yet standardized because each country has own unique character and mutual relationships such as economic expense. Now is a point of time that is ongoing of starting digital satellite broadcasting in Korea, this paper will show the principles behind digital satellite broadcasting for pay TV, the analysis and role of satellite broadcasting system components and the forward-looking business structure. Analysis of business structure shows points of view information technology process model and data model of 2 dimensional matrix style. The results of the analysis show what is core of the technology is and what an important factor is now. First of all, a choice among many things is security mechanism and conditional access structure and control authority method of pay TV. So this paper informs you of the security mechanism for digital satellite broadcasting and principles for watching authorized of pay TV. Also merits of API code that developed for the web using java(EJB, JSP, JavaBean) components procedures are capable of independence, portability and reusability. API procedures are capable of creating subscriber action, activating or deactivating product service for subscriber, and delivering command control message as digital signature type. Digital signature technology used for the project consist of standard has algorithm, MD5 plus DES and RSA and other components.
This paper defines the packet message structure for the operational process of the CAS(Conditonal Access System). This message structure commanded by SMS(Subscriber Management System) controls and monitors authorization of pay TV, creates subscriber accounts give to access privilege, and efficiently delivers control message to satellite as much as possible. The SMS also manages access privilege using with smart card technology within IRD(Integrated Receiver & Decoder) if the smart card accesses privilege information. The core of this study is to describe digital satellite broadcasting security structure and conditional access structure for pay TV. Furthermore, it discusses the basic infrastructure requirement of digital satellite broadcasting system for enterprising business seeking profitability in the digital satellite broadcasting business.

목차 (Table of Contents)

• 차례
• 그림 차례 = ⅲ
• 표 차례 = ⅳ
• 약기호표 = ⅴ
• 국문요약 = ⅶ
• 제1장 서론 = 1
• 1.1 연구배경 = 1
• 1.2 관련연구 = 2
• 1.3 연구목표 = 2
• 1.4 논문의 구성 = 3
• 제2장 디지털위성방송 개요 = 4
• 2.1 디지털기술과 위성방송 표준 = 4
• 2.2 디지털위성방송시스템 기본 구성 체계 = 6
• 2.3 해외 위성방송 사업자 서비스 모델 = 11
• 2.3.1 TV 기본 패키지(Television Basic Package) = 12
• 2.3.2 TV 서비스 프리미엄 패키지 = 13
• 2.3.3 Walled Garden 서비스 = 13
• 2.3.4 비디오 서비스 = 14
• 2.3.5 기타 쌍방향서비스 = 15
• 2.4 분석 결과 = 16
• 제3장 한국적 디지털위성방송 비즈니스 구조 분석 = 17
• 3.1 위성방송 핵심 비즈니스 구조 = 18
• 3.2 위성방송 비즈니스 구조 분석 결과 = 22
• 제4장 유료위성방송을 위한 시청권한 체계 및 제어 = 23
• 4.1 유료위성방송 시청권한 단위 CA Service ID = 23
• 4.2 유료위성방송 시청권한 보안구조 = 24
• 4.3 유료위성방송 시청권한 구조와 제어 원리 = 28
• 4.4 유료시청권한 메시지 전자서명 메커니즘 = 30
• 4.5 유료 가입자 생성 및 시청권한 획득 알고리즘 절차 = 34
• 4.6 유료시청권한 개선사항 = 36
• 4.6.1 기존의 키 기반의 보안체계 = 37
• 4.6.2 개선된 알고리즘 기반의 보안체계 = 38
• 제5장 디지털위성방송 유료시청권한 서비스 구현 = 41
• 5.1 개선된 자바 API 모형 및 방법론 = 43
• 5.2 유료시청권한 제어 API 효율성 측정 = 45
• 5.3 목표시스템의 Context Diagram = 46
• 5.4 시청권한 제어를 위한 패킷 구조 = 48
• 5.5 유료시청권한 분해도 = 49
• 5.6 유료시청권한 API Class 정의 = 51
• 5.7 제안된 유료시청권한 알고리즘 실험 절차 = 56
• 5.8 제안된 유료시청권한 알고리즘 서비스 구현 = 58
• 5.8.1 가입자 생성 및 서비스 Activation = 58
• 5.8.2 가입자 해지 = 60
• 5.8.3 구현 모델 화면 = 62
• 5.9 실험결과분석 = 64
• 제6장 결론 및 향후 연구 방향 = 67