HDCP - Rào cản hay bảo mật?

Bạn có bao giờ tự mình "đánh" đĩa phim DVD? Mọi người thường muốn lưu lại một bản phim DVD lên ổ cứng hoặc chép ra đĩa DVD khác để dự phòng đĩa gốc bị hỏng hoặc mất, hoặc vì lý do nào đó. Nhưng thực tế chỉ ít người làm việc này, chưa kể đó là việc hợp pháp hay không. Trong thế giới DVD, ta có thể sao chép DVD là nhờ một chàng trai trẻ tên là Jon Lech Johansen (có biệt danh là DVD-Jon). Chính Jon đã phá vỡ rào bảo vệ của DVD để cho người dùng bình thường có thể sao chép DVD thoải mái lên ổ cứng. Và thực ra, nếu không có "bàn tay" của Jon nhúng vào thì người dùng Linux sẽ không thể xem DVD được trên hệ điều hành này.

Vài năm gần đây, chúng ta "sống" khá thoải mái trong thế giới DVD này vì ta có thể dễ dàng làm mọi việc khi có trong tay đĩa phim DVD. Đây là vấn đề nhức nhối của các studio trên thế giới, mà "đau" nhất vẫn là Hollywood. Do vậy, Hollywood đang kiếm cách để tăng tính bảo mật, không cho người dùng giải mã và chép phim lên ổ cứng nữa. Bước tiếp theo, Hollywood sẽ kết hợp với các hãng Intel, Macrovision và Digital Content Protection LLC để đưa ra các phương pháp mới và hy vọng sẽ sớm xuất hiện.

Một trong những phương pháp chống sao chép gần đây được nhắc đến nhiều nhất là HDCP (High Bandwidth Digital Content Protection). Phương pháp này không chỉ ngăn chặn việc sao chép từ đĩa gốc sang ổ cứng, mà còn xa hơn nữa, chặn cả những phim bị sao chép bất hợp pháp không cho hiển thị lên màn hình.

Việc chống sao chép bây giờ không còn chỉ ở phần mềm nữa mà còn kết hợp cả phần cứng. Cụ thể, HDCP không chỉ cần sự hỗ trợ từ hệ điều hành, mà nó còn yêu cầu thiết bị phần cứng phải hỗ trợ thì bạn mới có thể xem được một bộ phim có bảo vệ HDCP. Không cần biết bạn là người chủ sở hữu đĩa HDCP nguyên gốc hay không, nhưng không có thiết bị tương thích HDCP thì bạn không thể xem phim đó được.

Vậy, chính xác HDCP là gì và nó "chạy" như thế nào? Các thiết bị xem phim trong lương lai sẽ như thế nào?

Định nghĩa HDCP

Nguyên gốc, HDCP do bàn tay Intel nhào nặn, dưới dạng giao thức để bảo vệ nội dung độ phân giải cao (HD) truyền qua ngõ DVI (Digital Visual Interface) và HDMI (High Definition Multimedia Interface). Phiên bản chi tiết kỹ thuật đầu tiên của giao thức này xuất hiện từ khá lâu, vào tháng 9/1999. Cho đến nay đã lên phiên bản 1.2a vào ngày 10/5/2006.

Mục tiêu của HDCP là ngăn không cho người dùng xem hoặc chép nội dung HD trên các thiết bị không được phép. Ta có thể quy nội dung HD dưới 3 hình thức:

1. Phim chứa trên đĩa HD DVD và Blu-ray.

2. TV độ nét cao được phát qua set-top box, qua cáp hoặc dạng phát sóng.

3. Nguồn độ phân giải cao qua card đồ hoạ máy tính (game, phim hoặc nội dung video khác từ máy tính lên màn hình).

Phương thức bảo mật chung của HDCP là sử dụng kiến trúc trao đổi khoá (key-exchange). Một trong những tính năng chính của HDCP là khả năng "thu hồi" khoá mà nhà sản xuất (studio và nhà sản xuất thiết bị) đặt ra.

Ví dụ: nếu người dùng cố gắng chiếu một phim HD DVD hoặc Blu-ray trên máy tính của họ sử dụng một phần mềm bẻ khoá (chẳng hạn như DVD Decrypter, AnyDVD...) thì máy tính sẽ ghi nhận và thông báo việc này với cơ chế quản lý khoá trung tâm (central key-authority), thu hồi và "liệt" khoá "giả” này vào "sổ đen". Lúc ấy, người dùng sẽ không thể dùng máy tính đó (cấu hình máy tính sẽ được lưu lại) để xem các phim HD nữa.

Nếu bạn dùng phần mềm nào đó để vượt qua HDCP thì màn hình sẽ chuyển sang trắng, hoặc một hộp thoại "đáng yêu" sẽ hiện ra báo là bạn đang cố thực hiện điều gì đó "bất hợp pháp". Hiện nay, cách bảo vệ kiểu phần cứng cộng tác với phần mềm như vậy được nhiều nhà sản xuất thiết bị ủng hộ.

Dù vậy, chẳng có gì ngạc nhiên khi nhiều nhà sản xuất thiết bị phần cứng trong thế giới máy tính lại khá e dè khi "đụng" đến HDCP. Bạn có thể vào địa chỉ này để xem danh sách các công ty chấp nhận thỏa thuận bảo vệ bản quyền và sẽ ứng dụng giao thức HDCP trong sản phẩm phần cứng của họ: http://www.digital-cp.com/list. Danh sách này khá dài (khoảng 400 công ty). Hai công ty "nồng nhiệt" nhất với HDCP là 2 hãng phim Warner Brothers và Walt Disney. Phim của 2 studio này (HD DVD hoặc Blu-ray) đều sẽ được bảo vệ nếu chiếu qua ngõ HDMI hoặc DVI. Còn các studio khác thì sao? Lúc này họ vẫn chưa nhảy lên con thuyền HDCP, có lẽ họ đang chờ phản ứng của dư luận trước khi quyết định có đem HDCP vào đĩa phim của họ hay không.

Bên trong HDCP

Có thể nói lưu đồ làm việc nội tại của HDCP tương tự như nguyên tắc của một giao thức theo nghĩa giao thức là phương pháp mà một hệ thống cụ thể sử dụng để giao tiếp giữa các thành phần với nhau. Để hiểu được nó, ta phải có cái nhìn rõ ràng về các đối tượng trong môi trường của HDCP. Trong hình 1, ta thấy 3 thành phần cơ bản: Upstream control (U), HDCP Transmitter (T) và HDCP Receiver (R). Chỉ khi nào có 3 thành phần cơ bản này thì mới có một môi trường HDCP thực.

Trong môi trường này, giữa HDCP Transmitter và HDCP Receiver có một cơ chế nhận diện trước khi các thiết bị có thể làm việc cùng nhau. Việc nhận diện này sẽ xảy ra khi T gửi tín hiện giao tiếp đến R. Nếu thiết bị hiển thị tương thích, nó sẽ gửi lại lệnh cho T bằng cách sử dụng tập khoá thiết bị do Digital Content Protection LLC cấp.

Tiếp theo, T sẽ so sánh tập khoá này với khoá thiết bị của chính nó. Khi đó, hệ thống sẽ tiến hành việc kiểm tra (tạo bảng checksum) tính tương thích giữa 2 thiết bị qua bộ nhớ động và hoàn tất việc nhận diện.

Những điều đề cập trên nghe có vẻ rất tốt, suôn sẻ và đơn giản. Nhưng làm sao chúng có thể chạy cùng 1 nhịp được?

HDCP hoạt động

Bất cứ thiết bị nào muốn tương thích HDCP phải có 40 tập khoá bí mật được mã hóa ở 56-bit. Những khoá này được gọi chung một tên: Device Private Keys. Cách dễ dàng nhất để bạn mường tượng ra các khoá này là chúng giống như tập dấu vân tay. Không có thiết bị nào có cùng tập mã hoá, chí ít là theo lý thuyết. Digital Content Protection cũng "chêm" vào mỗi tập khoá 1 header với tên là KSV (Key Selection Vector). Đây là một giá trị nhị phân 40-bit. Quá trình trao đổi giữa các thiết bị với những khoá tương tác này được minh hoạ trong hình 2.

Đầu tiên, để liên lạc giữa các thiết bị, T sẽ gửi một tin nhắn "chào hỏi" có chứa một KSV của chính T (Aksv) cho R. Nếu liên lạc đầu tiên này "ok", hàm điều khiển tính toán này là "hdcpBlkCipher" sẽ cho ra một giá trị là "An". Sau đó, R gửi ngược lại KSV của nó (Bksv) cho T. Lúc đó, nếu việc nhận diện có nghi vấn, T sẽ kiểm tra lại (có thể là kiểm tra số điện thoại nhà của người dùng) để chắc chắn là các khoá của HDCP Receiver không bị thu hồi trước đó (hoặc nếu phát hiện các khoá đó là giả thì hệ thống sẽ vô hiệu hoá khoá của thiết bị). Nếu qua được quá trình nhận diện, bạn đã có thể "mở rào" cho nội dung số đi qua? Lúc này vẫn chưa hoàn toàn thông suốt. Hệ thống sẽ phải kiểm tra bảng checksum vừa đề cập phía trên. Theo chi tiết kỹ thuật của HDCP, bảng checksum thuộc dạng nhị phân 56-bit dựa trên giá trị "An" của 2 KSV. Nếu giá trị R0 không hợp với R0' thì quá trình nhận diện sẽ được thực hiện lại (hình 2).

Điều này còn sẽ phức tạp hơn nhiều nếu môi trường có nhiều kết nối HDMI/DVI khác nhau, khi đó, HDCP Transmitter và HDCP Receiver phải thực hiện việc nhận diện nhiều lần. Mặt khác, có một lớp nhận diện thứ 3 được thêm vào trong mỗi quá trình xử lý nhận diện. Mỗi "khung" dữ liệu được truyền qua cáp HDMI/DVI sẽ được nhận diện lại sau mỗi 2 giây.

Cuối cùng, hệ thống đảm bảo nội dung được bảo vệ không chỉ ở lớp đĩa phim mà còn ở lớp màn hình hiển thị. Vì bảo mật được tích hợp ngay trong thiết bị phần cứng nên việc vượt rào rất khó.

Còn với người dùng?

Mặc dù được thổi phồng, các công ty muốn sớm đưa HDCP vào sản phẩm của họ vẫn chưa phổ biến. ATI và NVIDIA cho biết card đồ họa của họ đã tương thích với HDCP, sản phẩm của họ hoạt động tốt với các nội dung độ nét cao sắp đến. Đây có thể là tin mừng vì GPU có khả năng xuất được hình ảnh ở mức 1080i/p nhưng như chúng ta đã đề cập, HDCP không chỉ có yếu tố duy nhất là độ phân giải. Vấn đề là những khóa HDCP từ central key-authority tương ứng với thiết bị hiển thị vẫn chưa được "cấy" lên card đồ họa. Hơn nữa, không thể dùng cách cập nhật BIOS để đưa các khóa này vào card đồ họa được vì những địa chỉ trống bên trong PROM rất hạn chế và đã được ưu tiên cho các tập lệnh đồ họa. Cách khả thi nhất có lẽ là card đồ họa cần có chip mới được thiết kế riêng cho mục đích này; card đồ họa hiện thời chưa có được.

Vì vậy, ngay cả card NVIDIA đời mới nhất như 7900GTX dùng chung với màn hình LCD có hỗ trợ HDCP thì bạn cũng chưa thể xem được phim dạng HDCP như quảng cáo. Những màn hình thực sự hỗ trợ HDCP mới chỉ bắt đầu xuất hiện. Hầu hết màn hình hiện đại có dán tem "HDCP compatible" nhưng lại dựa trên chuẩn HDCP cũ (1.0, nay đã là 1.2a). Điều này sẽ gây nhiều trở ngại cho những ai muốn là người dùng đầu tiên của HDCP. Bạn có thể tìm hiểu thêm về vấn đề này tại http://www.firingsquad.com/hardware/ati_nvidia_hdcp_support. Trong bảng bên là danh sách một số model màn hình thực sự hỗ trợ HDCP. Còn nếu màn hình không có hỗ trợ HDCP, thiết bị xuất và card đồ họa không tương thích, hoặc không hỗ trợ HDCP, thì khi dùng đĩa HD DVD hoặc Blu-ray tích hợp bit bảo mật trong vùng lead-in, người dùng sẽ vấp phải tình trạng sau:

• Màn hình trống sẽ hiện ra, báo cho bạn biết là thiết bị không hỗ trợ.

• Phiên bản video trình chiếu chỉ ở độ phân giải 480i/p.

Vài công ty như Sony đã bỏ quyết định thiết lập cờ ICT trong các đĩa video của họ, vì áp lực quá lớn từ người tiêu dùng và nhu cầu khuyến khích đem Blu-ray vào phòng khách.

Sống với HDCP

HDCP đã xuất hiện trong thị trường giải trí phòng khách và điện tử gia dụng và đang được nhiều người đón nhận. Vậy còn thị trường máy tính? Tương lai của HDCP trong thị trường này không đơn giản. Hiện có rất nhiều nguồn tin cho rằng ngay bản thân giao thức HDCP đã bị "bẻ khóa". Năm 2001, những tài liệu chỉ rõ các điểm yếu của giao thức này từng được "phơi" trước công chúng. Một vài người trong số những nhà nghiên cứu mật mã đầu tiên phát hiện khuyết điểm của giao thức này là Scott Crosby (đại học Carnegie Mellon) và Ian Goldberg (Zero Knowledge Systems). Theo Crosby, ông có thể điều khiển được hoàn toàn cơ chế central key-authority, và ông chỉ ra rằng nếu đủ khóa, thì một người có thể có được các bảng checksum đúng giữa 2 thiết bị, rồi qua đó sẽ đưa ra khóa "giả” để làm cho thiết bị tương thích với HDCP, hoặc vô hiệu hóa khả năng kiểm tra tính hợp lệ của hệ thống.

Bên cạnh Crosby, một chuyên gia mật mã khác là Niels Ferguson cũng cho biết đã bẻ khóa được cơ chế HDCP, nhưng không công bố nghiên cứu này của mình vì ngại những vấn đề phát sinh liên quan đến luật bản quyền số.

Nhưng vẫn còn một lớp bảo mật khác, đó là HDCP+Certs. Một giả thuyết là cơ chế central key-authority (có khả năng) thêm vào các chứng nhận mã hoá cho các tập khoá. Điều này có nghĩa là mỗi thiết bị sẽ có một "chứng minh thư” mới thứ 2 độc nhất do celtral key-authority cấp. Chứng minh thư này có thể được tạo ra bằng thuật toán chuẩn, ví dụ như RSA/DSA. Nếu theo cách này, HDCP Receiver sẽ gửi public key và kèm cả "chứng minh thư” và sẽ được đầu bên kia nhận diện cả 2.

HDCP ngay từ đầu đã bộc lộ khuyết điểm, là một "vết thương" của Intel. Do dựa trên cơ chế trao đổi khoá tuyến tính (Linear Key Exchange) nên khi dữ liệu được truyền từ điểm này đến điểm kia, không thể loại trừ khả năng dữ liệu sẽ bị "dòm ngó” hoặc suy giảm. Vì dựa trên mã hóa 56-bit, những tập khóa "liên lạc" giữa Transmitter và Receiver dễ bị làm giả.

Bạn sẽ đồng ý rằng công nghệ HDCP mạnh hay yếu còn tùy thuộc vào bạn đang đứng bên bờ nào. Nếu đứng bên phía các studio muốn quản lý sản phẩm, muốn người dùng đi vào "khuôn phép" thì HDCP còn yếu. Còn đứng trên phương diện người dùng muốn xem được phim mà họ mua ở đúng độ phân giải cao nhất mà phim hỗ trợ thì họ có nhiều hy vọng. Dù gì đi nữa, HDCP có độ "đàn hồi" hơn nhiều chuẩn bảo mật trước nó nên chắc chắn nó sẽ đạt đến mức không dễ gì bị "bẻ gãy".

Cuối cùng, dù bạn thích hay không thì tương lai sắp đến, HDCP vẫn sẽ "ngự trị" trên kệ bày hàng. Nếu bạn muốn mua những sản phẩm thời thượng nhất trong lúc này thì nên cân nhắc và hãy chú ý chọn màn hình tương thích HDCP phiên bản 1.2a. Còn nếu bạn muốn xem HDCP trên máy tính thì còn phải chờ card màn hình hỗ trợ hoàn toàn HDCP.

Để biết được hệ thống có thể tương thích tốt giữa các thành phần với nhau hay không, bạn có thể lên trang web www.simplayhd.com để kiểm tra.

Lê Duy
Tham khảo
www.atomicmpc.com.au
www.drmblog.com