Rotação das Chaves de uma Transmissão ao Vivo

Defina a frequência com que a chave de conteúdo muda, o número de espectadores e o atraso dos reprodutores face à emissão ao vivo. A página contabiliza as chaves, os pedidos de licença gerados e a carga que impõem ao servidor no momento da mudança, considerando três métodos de entrega a cada reprodutor.

Exemplo resolvido — Rotação das Chaves de uma Transmissão ao Vivo

Períodos criptográficos	262.800
Chaves de conteúdo	262.800
Material, a 16 bytes por chave	4,20 MB
Pedidos de licença por pessoa	262.800
Total de pedidos de licença	2,628×10¹¹
Carga média no servidor	8.333 /s
Pico de carga	100.000 /s
Pico acima da média	12,0×

Estes são os valores que a calculadora mostra ao abrir a página. Altere qualquer entrada acima para os recalcular.

A carregar a simulação interativa...

Lição

A teoria — Rotação das Chaves de uma Transmissão ao Vivo

Uma chave de conteúdo é a chave AES que encripta a transmissão. O reprodutor adquire-a recorrendo a uma licença entregue pelo servidor, emitida unicamente para esse dispositivo. A rotação de chaves assegura que a chave de conteúdo é substituída a cada período criptográfico no decurso do evento ao vivo, forçando o reprodutor a obter uma nova chave a cada ciclo. Numa hierarquia de chaves, a licença inclui uma chave raiz. As chaves de conteúdo, aqui apelidadas de chaves folha, transitam no próprio fluxo da transmissão e tornam-se inservíveis fora do par formado com a raiz.

O que significa cada símbolo

T: o período criptográfico, representando os segundos em que uma chave de conteúdo é utilizada
N: os espectadores presentes em simultâneo
w: o atraso da sua reprodução face ao ponto da transmissão ao vivo, delimitando a janela temporal de travessia da fronteira da chave por todos os reprodutores
R: a duração de uma chave raiz na referida hierarquia, contada em horas

Pressupõe: Consideramos um pedido de licença por espectador em cada transição, transportando todas as chaves desse período, com o público a acompanhar a transmissão do início ao fim. As solicitações pedidas na mudança distribuem-se de forma homogénea durante os w segundos a seguir à transição. As obtidas antecipadamente dispersam-se por todo o período. Na realidade, os pedidos reúnem-se e afastam-se destas médias, forçando o servidor a integrar uma margem de conforto que transforma os picos aqui apresentados num limiar obrigatório dessa infraestrutura. Excluímos os fluxos de entrada e saída do público, as repetições motivadas por falhas e o pedido inicial perpetrado pelos reprodutores ao arrancar.
Falha quando: Quando a fuga afeta a chave do próprio dispositivo. A rotação encurta a janela temporal da chave de conteúdo e a hierarquia circunscreve a validade da chave raiz. Contudo, um reprodutor cuja chave de dispositivo foi comprometida consegue manter a recolha ou o desembrulho de todas as chaves distribuídas pelo serviço. Nenhum período criptográfico soluciona esta quebra. Revela-se necessário recusar as licenças ao dispositivo infrator ou, perante um cenário desprovido de um servidor habilitado para tal, garantir a sua revogação, cujas dinâmicas integram a página dedicada à revogação de dispositivos.

As 262.800 chaves são a parte mais fácil 🖖

Pressione Um ano a dois minutos. Um ano comporta 31.536.000 segundos, logo uma chave a cada 120 representa 262.800 chaves de conteúdo. A 16 bytes por chave, o material criptográfico para um ano inteiro totaliza 4,20 MB. Nenhum armazém de chaves se ressente com tais números. O verdadeiro peso desta contagem reflete-se na exigência feita a cada espectador: 262.800 pedidos de licença da sua parte. A partir de um milhão de espectadores passamos para 2,628×10¹¹, ditando uma média de 8.333 por segundo durante todo o decurso da emissão. Pressione Quatro faixas com chave: áudio e três qualidades de vídeo independentemente encriptadas. O formato de troca de chaves do DASH-IF aponta a encriptação isolada de SD, HD e UHD precisamente entre os motivos para uma transmissão comportar chaves múltiplas. O volume ascende a 1.051.200 chaves, mas o tráfego não sofre alterações, uma vez que uma só licença transporta as quatro em simultâneo.

O momento do pedido define o pico, a frequência de mudança não 🖖

Com Um ano em dois minutos ainda selecionado, observe o gráfico dos pedidos. Na transição, todos os leitores encontram o novo ID da chave e pedem-na nesse momento. Como os cursores estão distribuídos por 10 segundos, um milhão de pedidos concentra-se nesses 10 segundos: 100 000 por segundo, 12,0 vezes a média. As orientações da DASH-IF são explícitas sobre este esquema: "todos os leitores farão pedidos de licença ao mesmo tempo". Selecione Obtidas antecipadamente. Os mesmos pedidos, cada um feito num momento aleatório do período anterior, chegam ao ritmo de 8 333 por segundo, e a parede desaparece. A escada sob a tabela mostra a outra metade. Quer a rotação ocorra a cada 10 segundos, quer apenas uma vez por dia, o pico no momento da mudança é sempre de 100 000 por segundo; um período mais curto traz mais picos, 8 640 por dia com períodos de 10 segundos, contra 720 com períodos de dois minutos, sem aumentar a altura de nenhum deles.

A hierarquia de chaves troca pedidos por exposição em igual medida 🖖

Pressione Hierarquia de chaves. Uma licença raiz diária desbloqueia cada chave folha de dois minutos no momento da sua chegada nos segmentos multimédia. Como resultado, o espectador assume 365 pedidos anuais em vez de 262.800, decrescendo num fator de 720 vezes. O DASH-IF descreve esta configuração para "cenários onde o pedido de licença se efetua apenas uma vez por dia". O preço a pagar espelha-se na última linha. Uma chave de conteúdo comprometida liberta dois minutos de material; a fuga de uma chave raiz expõe todas as chaves folha até à mudança da raiz, desvendando 24 horas de emissão equivalentes a 720 períodos. O fator de alívio sentido no servidor de licenças transfere-se para a magnitude da fuga, visto que ambos representam o tempo de vida da raiz a dividir pelo período criptográfico. Ao mesmo tempo, a mudança da chave raiz perpetua-se como uma barreira de 100.000 pedidos por segundo, agora diária em vez de 720 vezes, a não ser que as próprias licenças raiz também sejam obtidas por antecipação. Nenhuma destas estratégias torna as chaves imunes. As mesmas diretrizes afirmam-no perentoriamente: mudar as chaves de conteúdo "não aumenta a segurança criptográfica da proteção de conteúdo".

Problema resolvido na íntegra

Conseguirá um só servidor suportar uma final? 4 passos
Quão curto pode ser o período criptográfico? Pressione Uma final de taça: 3.000.000 de espectadores, com chaves a rodar a cada dois minutos e obtidas antecipadamente, geram 25.000 pedidos por segundo. O servidor possui uma capacidade homologada de 20.000. Descubra o período criptográfico mais curto suportado mediante a obtenção antecipada das chaves, o peso de um modelo de pedido na mudança e os custos impostos por uma chave raiz diária obtida com antecedência.

Abrir este problema na ferramenta
1. Num processo de obtenção antecipada, cada espectador realiza o seu pedido de forma individualizada no decorrer do período. A carga reparte-se homogeneamente ao longo do mesmo, originando um fluxo de N/T. Este valor necessita de permanecer estritamente abaixo dos 20.000 do servidor.
  
  $\frac{N}{T} \leq C = 20, 000 / s$
2. Aos dois minutos, a carga ascende a 1,25 vezes o teto operacional imposto. Ao resolvermos a equação em torno de T, percebemos que a descida esbarra nos 150 segundos.
  
  $\frac{3 , 000 , 000}{120} = 25, 000 / s = 1.25 C T \geq \frac{N}{C} = \frac{3 , 000 , 000}{20 , 000} = 150 s$
3. Na circunstância de um pedido na mudança, a audiência concentra as solicitações nos 10 segundos da sua dispersão de reprodução. O volume assume os 300.000 por segundo, quinze vezes o total admitido, a cada fronteira transposta. O elemento T não surge na divisão de N/w, comprovando a ineficácia das correções apoiadas no período criptográfico. Exigiria a presença de um atraso de reprodução com 150 segundos de dispersão para solucionar o constrangimento.
  
  $\frac{N}{w} = \frac{3 , 000 , 000}{10} = 300, 000 / s = 15 C$
4. Numa hierarquia de chave raiz diária cujas licenças se adquirem aleatoriamente na véspera, os únicos pedidos resumem-se à extração dessas raízes, incidindo sobre o valor N ao longo de 86.400 segundos diários.
  
  $\frac{N}{86 , 400} = \frac{3 , 000 , 000}{86 , 400} = 34.72 / s$
Resposta

Pelo menos 150 s com obtenção antecipada, 300.000 por segundo ao mudar ou 34,72 por segundo com uma raiz diária antecipada. A rotação de dois minutos revela-se inviável neste servidor através de uma distribuição singular das chaves de conteúdo, submetendo a infraestrutura ao limite das suas tolerâncias aos dois minutos e meio. A hierarquia encaixa o sistema 576 vezes consecutivas e liquida a dívida recorrendo ao princípio formulado na terceira reflexão: a fuga de uma chave raiz expõe a totalidade do dia da final.

$\frac{20 , 000}{34 . 72} = 576$

Referências (2)

The three delivery modes the page compares, and its three quotations: key rotation signalled in-band so every player asks at once (§9.3), the key hierarchy with a root licence once a day (§9.4), and rotation's purpose stated as re-authorisation rather than security (§9.2): DASH Industry Forum, DASH-IF Interoperability Points, Part 6: Content Protection. DASH-IF IOP-6 V5.0.0, January 2022, clause 9 Key rotation.
How a packager is handed one content key per crypto period, why a stream carries several keys at once, and the two-level root and leaf hierarchy: DASH Industry Forum, DASH-IF Implementation Guidelines: Content Protection Information Exchange Format (CPIX), version 2.2, §6.2 Key Rotation Support and §6.3 Hierarchical Keys.

Pela equipa 42Math · Verificado com fontes publicadas. Correções bem-vindas.