互聯(lián)網(wǎng)電視端到端安全監(jiān)測淺析

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摘要：互聯(lián)網(wǎng)電視是廣播電視在新媒體領域的重要延伸，是重要的宣傳思想文化平臺和意識形態(tài)陣地。中央關于三網(wǎng)融合總體方案、推廣方案等一系列重要政策文件，對互聯(lián)網(wǎng)電視建設管理都做出了明確規(guī)定，提出了具體要求。本文主要介紹了互聯(lián)網(wǎng)電視端到端安全監(jiān)測方案。

關鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)電視端到端；三網(wǎng)融合；互聯(lián)網(wǎng)電視安全

1引言

隨著國內互聯(lián)網(wǎng)電視用戶規(guī)模的不斷增長，主管部門對互聯(lián)網(wǎng)電視業(yè)務及內容管控也逐步嚴格。國家廣播電視總局頒布的《廣播電視安全播出管理規(guī)定互聯(lián)網(wǎng)電視集成播控平臺及傳輸系統(tǒng)實施細則》和《廣播電視安全播出管理規(guī)定》，要求提升監(jiān)測能力和應急處置水平，全力保障視頻業(yè)務安全優(yōu)質播出。

2端到端的電視安全監(jiān)測概況

為提升互聯(lián)網(wǎng)電視內容播出安全監(jiān)測保障能力，需構建互聯(lián)網(wǎng)電視內容播出安全監(jiān)測主動的運維管理體系，以實現(xiàn)EPG防篡改、直播防篡改、點播防篡改能力，保護互聯(lián)網(wǎng)電視系統(tǒng)的圖片和音視頻內容不被惡意篡改，實現(xiàn)對安全入侵的及時發(fā)現(xiàn)和強制恢復處理。端到端可視化監(jiān)播如圖1所示。系統(tǒng)能實現(xiàn)海量軟/硬探針控制及數(shù)據(jù)的采集、匯聚、清洗、統(tǒng)計、輸出，具備跨廠家軟探針兼容性、海量連接、大數(shù)據(jù)管理、開放性等特點，為互聯(lián)網(wǎng)電視提供從全局省市到單個用戶質量分析管理；能自動根據(jù)故障類型、地理區(qū)域、機頂盒廠家故障聚類和故障原因分析，實現(xiàn)用戶感知可視、可控、可優(yōu)化，提高故障處理效率。（1）直播異態(tài)監(jiān)測和防篡改監(jiān)測要在每個地市城域網(wǎng)出口部署一套探針系統(tǒng)，實現(xiàn)對各地市直播頻道與廣電節(jié)目源內容一致性比對和異態(tài)告警監(jiān)測，主動發(fā)現(xiàn)各種直播內容篡改情況（如非法內容、廣告插入、臺標或字幕篡改等）以及異態(tài)情況（如黑場、靜幀、彩條、彩場、靜音、爆破音）并進行告警和視頻錄制取證。（2）EPG可用性撥測和頁面防篡改要在省中心部署一套監(jiān)測系統(tǒng)對各地市EPG服務器與省中心EPG服務器進行一致性比對監(jiān)測，主動發(fā)現(xiàn)EPG資產（包括文字、圖片等）信息被篡改，并對EPG頁面中存在的違規(guī)內容（如敏感詞和圖片、違規(guī)導演/演員等）進行主動告警并錄制取證，以及對重要EPG欄目的全量節(jié)目進行遍歷檢測，主動發(fā)現(xiàn)EPG可用性問題和性能問題。（3）聯(lián)動處置該系統(tǒng)需與已建設的一鍵關停系統(tǒng)進行聯(lián)動，一旦判斷為篡改異常情況立即觸發(fā)一鍵關停，避免事態(tài)進一步擴大。

3技術方案

構建互聯(lián)網(wǎng)電視視頻安全及質量監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)電視視頻安全及質量監(jiān)測，支持同時對音頻、視頻以及EPG圖像信息進行特征采集。一致性對比監(jiān)測探針可以對接入的節(jié)目流進行文件級、數(shù)據(jù)流級別和圖像幀級別三種策略的特征值提取，具備節(jié)目逐幀、每秒抽取一幀關鍵幀、每秒抽取全部關鍵幀等多種提取策略，支持同時對音頻、視頻進行特征采集，通過管理平臺進行配置管理。支持通過探針遍歷爬測實現(xiàn)全量點播、EPG資源文件級別的一致性比互聯(lián)網(wǎng)電視端到端安全監(jiān)測方案肖華中國廣電江西網(wǎng)絡有限公司對，監(jiān)測探針部署。支持基于音視頻內容特征值實時比對技術，實現(xiàn)鏈路中任意節(jié)點直播音視頻一致性及EPG圖像級比對。具體的原理及實現(xiàn)過程描述如下。特征值采集與提取是將音視頻數(shù)據(jù)轉換為視頻指紋特征的算法，從而通過視頻指紋特征對鏈路傳輸?shù)墓?jié)目內容一致性進行實時比對。采用指紋特征比對技術能降低對比對鏈路間傳輸網(wǎng)絡的要求，避免將目標節(jié)目回傳至比對節(jié)點對帶寬的占用，并且大大提高比對的效率。同時，為了提高特征值精度，本方案將高清節(jié)目中視頻的每一幀畫面分為36×160塊，并針對每一塊利用SIFT算法計算實現(xiàn)局部影像特征的描述，該描述即為視頻特征值。SIFT算法流程大致分為四步進行，簡述如下。（1）尺度空間極值檢測搜索所有尺度上的圖像位置，通過高斯微分函數(shù)來識別潛在的對于尺度和旋轉不變的興趣點。（2）關鍵點定位在每個候選的位置上，通過一個擬合精細的模型來確定位置和尺度。關鍵點的選擇依據(jù)于它們的穩(wěn)定程度。（3）方向確定基于圖像局部的梯度方向，分配給每個關鍵點一個或多個方向。所有后面的對圖像數(shù)據(jù)的操作都隨著關鍵點的方向、尺度和位置進行變換，從而提供這些變換的不變性。（4）關鍵點描述在每個關鍵點周圍的鄰域內和選定的尺度上測量圖像局部的梯度。這些梯度被變換成一種表示，這種表示允許比較大的局部形狀的變形和光照變化。特征值提取設備利用數(shù)據(jù)流級別的視頻特征值提取時，采用感知哈希算法。視頻封裝格式、傳輸方式不影響圖像的尺寸大小、灰度等，因此特征值提取不受影響。

4功能架構

互聯(lián)網(wǎng)電視安全播控系統(tǒng)的軟件設計如圖2所示，包括數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)處理、應用呈現(xiàn)層，支持B/S架構。（1）數(shù)據(jù)處理層功能設計數(shù)據(jù)處理層部署于中心管理平臺，實現(xiàn)對各種安播監(jiān)測設備或軟探針上傳的指紋的處理和分析，對海量指紋庫的查詢、大量的并發(fā)比對請求響應和處理，對各級節(jié)點采集到的指紋和樣本進行存儲，對各類安播監(jiān)測設備進行遠程管理和控制。處理層根據(jù)提供的能力和服務不同，分為數(shù)據(jù)處理及比對中心、指紋緩存中心、文件處理中心、指紋數(shù)據(jù)存儲中心、外部接口服務中心。正常音視頻及EPG特征指紋信息保存一個月以上，異態(tài)信息支持保存一年以上。提供的互聯(lián)網(wǎng)電視視頻安全及質量監(jiān)測具備數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)處理層和應用呈現(xiàn)層，支持B/S架構，具備多個功能模塊可以滿足不同場景、不同用戶的應用需求。（2）數(shù)據(jù)處理與指紋比對數(shù)據(jù)處理及比對中心為核心的安播事件檢測服務，對參考源的指紋提供標準指紋庫的存儲服務，同時給參考源的指紋提供高速緩存服務，對監(jiān)測點上報的直播音、視頻及EPG指紋進行分析對比，如發(fā)現(xiàn)異常，及時進行告警觸發(fā)，如圖3所示。（3）指紋緩存處理指紋緩存處理模塊在全省的所有監(jiān)測節(jié)點、全量節(jié)目指紋上傳處理機制中，解決高并發(fā)的比對問題，為秒級的安全播出監(jiān)測粒度提供高性能服務；實時性及并發(fā)性能的數(shù)據(jù)上報或下載通道、高速消息通道，用于數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)優(yōu)化、存儲、實時報表、實時消息服務。指紋特征值提取設備即參考源和監(jiān)測點的數(shù)據(jù)采集層，定義了參考源和監(jiān)測點的數(shù)據(jù)采集策略；比對服務器即數(shù)據(jù)處理層的數(shù)據(jù)處理及指紋比對模塊，定義了如何比對參考源和監(jiān)測點的指紋數(shù)據(jù)；后臺管理平臺包括數(shù)據(jù)處理層的指紋緩存中心、文件處理中心和對外接口服務；管理平臺應用服務層和客戶端包括應用呈現(xiàn)層要圖2架構圖求的各項功能模塊。同時，系統(tǒng)還配備了包括語音報警、一鍵關?？刂萍氨葘顟B(tài)查看、異態(tài)監(jiān)測策略配置、設備運行狀態(tài)管理等多個功能模塊，可以同時滿足領導視察可視化大屏展示、運維人員直播安全數(shù)據(jù)分析和故障排查處理、值班人員數(shù)據(jù)實時監(jiān)控展示等各類應用場景需求；支持彈性擴展能力和分布式部署、集群部署。（4）指紋文件處理指紋文件處理模塊實現(xiàn)對指紋數(shù)據(jù)、告警數(shù)據(jù)、錄像數(shù)據(jù)進行調度和存儲，監(jiān)測點發(fā)現(xiàn)安播異常事件后，對異常事件關聯(lián)的各類音視頻樣本進行存儲，并供網(wǎng)管平臺進行查詢、統(tǒng)計、圖3系統(tǒng)架構圖呈現(xiàn)等各類操作。

5結語

通過部署互聯(lián)網(wǎng)電視端到端安全監(jiān)測平臺，幫助互聯(lián)網(wǎng)電視監(jiān)管部門對互聯(lián)網(wǎng)電視實施可管可控。在采集直播特征值時自動關聯(lián)質量指標（如CC錯誤和斷流），對互聯(lián)網(wǎng)電視傳輸網(wǎng)絡中可能存在的斷流、丟包、抖動、亂序、重傳、重復包等復雜場景，進行特征碼的無效標識，避免比對平臺產生直播內容篡改誤告警；同時支持文件參數(shù)正確性檢測如音視頻比特率、音視頻PID、GOP結構、幀分辨率、幀頻、寬高比，確?；ヂ?lián)網(wǎng)電視內容安全、傳輸安全、播出安全，提高對各類問題“及時發(fā)現(xiàn)、及時研判、及時處置、及時報告”的能力，實現(xiàn)安全監(jiān)管與業(yè)務發(fā)展同步進行。

作者:肖華 單位:中國廣電江西網(wǎng)絡有限公司