CAS 框架

媒体条件访问系统 (Media CAS) 框架提供了一些标准 API，以在一系列数字电视硬件（包括数字有线电视、卫星电视、地面系统和 IPTV 系统）上实现条件访问 (CA) 服务。该框架可与 Android TV 输入框架和 Android TV 调谐器框架搭配使用，但前提是必须从 TV 输入服务 (TIS) 应用调用 Java API。

Media CAS 的主要目标如下。

提供一个公共 Java API 和原生插件框架，供第三方开发者和原始设备制造商 (OEM) 用来为 Android 中的广播电视提供 CAS 支持。
在 Android 中提供 CAS 框架，让 ATV OEM 能以一致的方式与不同 CAS 供应商进行互操作。
使用原生插件为多个第三方 CAS 供应商提供支持。CAS 插件可能会使用特定于供应商的网络协议、授权管理信息 (EMM)/授权控制信息 (ECM) 格式和解扰器。
支持硬件安全服务，例如密钥梯。
支持可信执行环境 (TEE)，例如 TrustZone。

支持的配置

硬件调谐器配置

如果硬件负责 MPEG 传输流的多路分解和解扰，调谐器框架会向 TIS 应用提供条件访问节目特定信息 (PSI) 数据，以便与基于硬件的电视调谐器连接。

条件访问 PSI 数据包括 CA 描述符、ECM 和 EMM。利用此类结构，CAS 插件可以获得解密内容流所需的密钥。

硬件调谐器配置的示意图。

图 1. 硬件调谐器配置

硬件配置可能具有 TEE 层（例如，TrustZone），如图 1 所示。如果没有 TEE 层，CAS 客户端插件可以与平台提供的硬件密钥梯服务通信。由于这些接口的变体因供应商而异，因此 Media CAS 并未对其进行标准化处理。

软件配置

在 Android 11 之前的版本中，仍可使用 Media CAS 框架来处理基于软件的内容，例如来自 IP 多播/单播的 IPTV 内容。TIS 应用负责实例化 Media CAS Java 对象并对其进行正确配置。

该应用可能会使用 MediaExtractor 或其他 MPEG2-TS 解析器来提取与 CA 相关的 PSI 数据，例如 CA 描述符、ECM 和 EMM。如果应用使用框架 MediaExtractor，它可以将 CAS 会话管理工作（例如，打开会话和处理 EMM/ECM）分配给框架 MediaExtractor。然后，MediaExtractor 会直接使用原生 API 配置 CAS 会话。

否则，应用会负责提取与 CA 相关的 PSI 数据并使用 Media CAS Java API 配置 CAS 会话（例如，当应用使用自己的 MPEG2-TS 解析器时）。

调谐器配置的示意图。

图 2. 使用框架 MediaExtractor 时的 IPTV 输入、CAS 和解扰器配置

在软件提取器方案中，提取器需要为每个加扰音轨使用基于软件或硬件的解扰器对象（无论该音轨是否需要安全解码器）。原因如下。

如果音轨不需要安全解码，提取器会将访问单元解扰到干净缓冲区中，然后提取样本（就像从未加扰内容流中提取一样）。这样，MediaCodec 就不需要参与解扰。
如果音轨需要安全解码，提取器可能仍然需要解扰器。如果传输流在传输数据包级别进行加扰，且对打包的基本流 (PES) 标头进行加扰，就会发生这种情况。提取器需要访问 PES 标头，以向下游提供某些信息（如呈现时间戳）。

如果传输流在 PES 数据包级别进行了加扰，而 PES 标头未加扰，提取器就不会使用解扰器。但是，在实际的加扰数据包到达之前，无法确认加扰的时间。简单起见，如果根据节目映射表 (PMT) 确定要对音轨进行加扰，则假设使用了解扰器。

软件配置的限制

当音轨需要安全解码时，解扰器在将解扰操作放入干净缓冲区时需要保持谨慎。因为音频需要不安全的解码，所以如果视频解码需要使用安全解码器，就应在与音频不同的会话中对视频进行加扰。会话的 ECM 必须向插件发出信号，要求使用安全解码器。

或者，插件必须能够可靠地将密钥与其安全政策绑定。否则，应用就可以通过音频解扰器轻松获取视频帧。

即使会话需要安全解码器，提取器也可能会要求它输出少量数据到干净缓冲区，以处理 PES 标头。为防止恶意应用让插件返回整个访问单元，插件需要解析传输载荷，以确保载荷以相应流类型的 PES 标头开头。否则，插件应拒绝该请求。

CA 调谐序列

调谐到新频道时，TIS 模块会进行注册，以从 PSI 调谐器框架接收 CA 描述符、ECM 和 EMM。CA 描述符包含 CA 系统 ID，该 ID 可独一无二地标识特定的 CA 供应商和其他供应商特定数据。TIS 会查询 Media CAS，以确定是否存在可处理 CA 描述符的 CAS 插件。

调谐 CAS 内容的示意图。

图 3. 调谐 CAS 内容

如果 CA 系统 ID 受支持，系统就会创建 Media CAS 的实例，并向插件提供来自 CA 描述符的供应商专有数据。然后，系统会在 Media CAS 中打开新会话，以处理音频和视频流。新打开的会话会接收该插件的 ECM 和 EMM。

示例 CAS 插件流程

TIS 使用 Media CAS API 将 ECM 传送到 CAS 插件。ECM 包含加密的控制字，需要使用 EMM 中的信息才能解密。CAS 插件会根据 CA 描述符中的供应商特定信息（由 setPrivateData() 方法提供）确定如何为资源获取 EMM。

EMM 可能会在内容流中进行带内传送，也可能会通过 CA 插件发起的网络请求进行带外传送。TIS 使用 processEMM() 方法将任何带内 EMM 传送到 CA 插件。

如果需要发起网络请求才能获取 EMM，CA 插件将负责对许可服务器执行网络事务。

示例 CAS 的示意图。

图 4. 用于处理 EMM 和 ECM 的示例 CAS 插件

收到 EMM 后，CA 插件会对其进行解析，以获取用于解密控制字的加密密钥。加密的 EMM 密钥和加密的控制字可能会被加载到密钥梯或可信环境中，以执行控制字解密和后续的内容流解扰。

Media CAS Java API

Media CAS Java API 包含以下方法。

列出设备上所有可用的 CA 插件。

class MediaCas.PluginDescriptor {
  public String getName();
  public int getSystemId();
}
static PluginDescriptor[] enumeratePlugins();

为指定的 CA 系统构建 Media CAS 实例。这意味着，Media CAS 框架可以同时处理多个 CAS 系统。

MediaCas(int CA_system_id);
MediaCas(@NonNull Context context, int casSystemId,
         @Nullable String tvInputServiceSessionId,
         @PriorityHintUseCaseType int priorityHint);

注册事件监听器，并允许应用指定使用哪个处理程序的 Looper。

interface MediaCas.EventListener {
  void onEvent(MediaCas, int event, int arg, byte[] data);
  void onSessionEvent(@NonNull MediaCas mediaCas, @NonNull Session session, int event, int arg, @Nullable byte[] data);
  void onPluginStatusUpdate(@NonNull MediaCas mediaCas, @PluginStatus int status, int arg);
  void onResourceLost(@NonNull MediaCas mediaCas);
}
void setEventListener(MediaCas.EventListener listener, Handler handler);

发送 CA 系统的专用数据。这些专用数据可能来自 CA 描述符、条件访问表或带外来源。它们与特定会话无关。
```
void setPrivateData(@NonNull byte[] data);
```

处理 EMM 数据包。

void processEmm(@NonNull byte[] data, int offset, int length);

向 CA 系统发送事件。事件的格式因架构而异，对框架而言不透明。
```
void sendEvent(int event, int arg, @Nullable byte[] data);
```
为 CA 系统启动指定类型的配置操作。当设备首次注册付费电视服务时，需要先配置到 CAS 服务器。请为设备提供一组相关参数以进行配置。
```
void provision(String provisionString);
```
触发授权刷新。当用户订阅新频道（例如，通过响应广告或添加电子收视指南 (EPG) 中的频道）时，应用应该能够告知 CA 客户端刷新授权密钥。
```
void refreshEntitlements(int refreshType);
```
关闭 Media CAS 对象。
```
void close();
```

打开一个会话。

Session openSession();
Session openSession(@SessionUsage int sessionUsage, @ScramblingMode int scramblingMode);

关闭之前打开的会话。
```
void Session#close();
```
向 CAS 会话提供来自 PMT 中 CA 描述符（可能位于“节目信息”或“ES 信息”部分）的 CA 专用数据。
```
void Session#setPrivateData(@NonNull byte[] sessionId, @NonNull byte[] data);
```

处理会话的 ECM 数据包。

void Session#processEcm(@NonNull byte[] data, int offset, int length);

获取会话 ID。
```
byte[] Session#getSessionId();
```
向 CA 系统发送会话事件。事件的格式因架构而异，对框架而言不透明。
```
void Session#sendSessionEvent(int event, int arg, @Nullable byte[] data);
```