深入理解DRM——直播流中的DRM

Posted 2022-12-03 zhanghui_cuc

直播流中的DRM涉及到一个Key Rotation的概念，所谓key rotation就是加密内容的key可以随时间变化，一般用于直播流媒体，但是在点播中也是可能存在的（may be optional for VOD streams）. 根据widevine文档，key rotation往往结合fragemented mp4格式使用，利用关键的moof和pssh（包含drm初始信息） box完成。

具体来说，client不停的从流中读moof以及包含在moof中的pssh，当发现pssh发生变化的时候，就意味着发生了key rotation．此时client就需要利用读到的新drm初始化信息进行key request．如下图所示：

举一个实例：假设现在我们有一个包含key rotation的dash流，已知他的key rotation周期是30s，首先来看一下他的mpd:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!--Generated with https://github.com/google/shaka-packager version d8d94da-release-->
<MPD xmlns="urn:mpeg:dash:schema:mpd:2011" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xsi:schemaLocation="urn:mpeg:dash:schema:mpd:2011 DASH-MPD.xsd" xmlns:cenc="urn:mpeg:cenc:2013" minBufferTime="PT2S" type="dynamic" profiles="urn:mpeg:dash:profile:isoff-live:2011" publishTime="2017-01-03T10:50:57Z" availabilityStartTime="2017-01-03T10:00:21Z" minimumUpdatePeriod="PT5S" timeShiftBufferDepth="PT1800S">
<Period id="0" start="PT0S">
<AdaptationSet id="0" contentType="video" width="640" height="272" frameRate="90000/3003" segmentAlignment="true" par="40:17">
<Representation id="0" bandwidth="558059" codecs="avc1.64001e" mimeType="video/mp4" sar="1:1">
<ContentProtection value="cenc" schemeIdUri="urn:mpeg:dash:mp4protection:2011" cenc:default_KID="00000000-0000-0000-0000-000000000000"/>
<ContentProtection schemeIdUri="urn:uuid:edef8ba9-79d6-4ace-a3c8-27dcd51d21ed"/>
<SegmentTemplate timescale="90000" initialization="live-video-sd_enc.mp4" media="live-video-sd_enc-$Number$.mp4" startNumber="125">
<SegmentTimeline>
<S t="111855744" d="900900" r="180"/>
</SegmentTimeline>
</SegmentTemplate>
</Representation>
</AdaptationSet>
<AdaptationSet id="1" contentType="audio" segmentAlignment="true">
<Representation id="1" bandwidth="130161" codecs="mp4a.40.2" mimeType="audio/mp4" audiosamplingRate="48000">
<AudioChannelConfiguration schemeIdUri="urn:mpeg:dash:23003:3:audio_channel_configuration:2011" value="2"/>
<ContentProtection value="cenc" schemeIdUri="urn:mpeg:dash:mp4protection:2011" cenc:default_KID="00000000-0000-0000-0000-000000000000"/>
<ContentProtection schemeIdUri="urn:uuid:edef8ba9-79d6-4ace-a3c8-27dcd51d21ed"/>
<SegmentTemplate timescale="90000" initialization="live-audio_enc.mp4" media="live-audio_enc-$Number$.mp4" startNumber="125">
<SegmentTimeline>
<S t="111786240" d="900480" r="180"/>
</SegmentTimeline>
</SegmentTemplate>
</Representation>
</AdaptationSet>
</Period>
</MPD>

注意：在mpd中并没有特别的信息标识了key rotation周期，也不像非rotation的流那样直接把pssh信息写在mpd里面。

于是我们尝试拿到他的每一个媒体分片看看pssh是否真的有变化，因为每一个分片时长10s，所以我们拿前四个分片看看，用mp4dump工具导出box信息：

第一个：

[pssh] size=12+105
system_id = [ed ef 8b a9 79 d6 4a ce a3 c8 27 dc d5 1d 21 ed]
data_size = 85
data = [12 10 79 15 3b f7 9e 68 53 ef b7 7c 32 42 e8 26 d9 0b 12 10 fe fb 71 93 7c 09 55 85 9e b7 55 ba df b7 b0 a4 12 10 0d 6b 3c d3 bc af 59 1a 8e 1c 5d bf 01 5a be 61 1a 0d 77 69 64 65 76 69 6e 65 5f 74 65 73 74 22 04 32 32 32 32 38 00 48 e3 dc 95 9b 06 50 00]

第二个：

[pssh] size=12+105
system_id = [ed ef 8b a9 79 d6 4a ce a3 c8 27 dc d5 1d 21 ed]
data_size = 85
data = [12 10 79 15 3b f7 9e 68 53 ef b7 7c 32 42 e8 26 d9 0b 12 10 fe fb 71 93 7c 09 55 85 9e b7 55 ba df b7 b0 a4 12 10 0d 6b 3c d3 bc af 59 1a 8e 1c 5d bf 01 5a be 61 1a 0d 77 69 64 65 76 69 6e 65 5f 74 65 73 74 22 04 32 32 32 32 38 00 48 e3 dc 95 9b 06 50 00]

第三个：

[pssh] size=12+105
system_id = [ed ef 8b a9 79 d6 4a ce a3 c8 27 dc d5 1d 21 ed]
data_size = 85
data = [12 10 79 15 3b f7 9e 68 53 ef b7 7c 32 42 e8 26 d9 0b 12 10 fe fb 71 93 7c 09 55 85 9e b7 55 ba df b7 b0 a4 12 10 0d 6b 3c d3 bc af 59 1a 8e 1c 5d bf 01 5a be 61 1a 0d 77 69 64 65 76 69 6e 65 5f 74 65 73 74 22 04 32 32 32 32 38 00 48 e3 dc 95 9b 06 50 00]

第四个：

[pssh] size=12+105
system_id = [ed ef 8b a9 79 d6 4a ce a3 c8 27 dc d5 1d 21 ed]
data_size = 85
data = [12 10 25 13 0c 50 f9 df 55 d7 be 7a a8 f8 9a fc 38 c7 12 10 72 25 2f 04 13 38 51 a3 b6 b1 10 4b 05 b5 28 9a 12 10 ab 13 be 44 68 e5 5f de be 90 18 d5 23 13 3e 75 1a 0d 77 69 64 65 76 69 6e 65 5f 74 65 73 74 22 04 32 32 32 32 38 01 48 e3 dc 95 9b 06 50 00]

可见，确实以三个分片为周期变化pssh信息。

按照前面的介绍，只要每次读到新的pssh就利用其中的信息初始化新的mediadrm并开始随后的流程即可，但是在android中有两个问题：

1.每一个mediadrm session的生命周期中，只可以send一次initial license request，新的request就要新的mediadrm session来完成

2.每个mediacodec实例在初始化的时候都是和一个mediadrm session绑定在一起的，要来一个新的session就要重新初始化mediacodec，这就势必会带来播放中的卡顿．

为了解决这两个问题，widevine drmplugin提供了session-sharing模式，在该模式下，由一个mediadrm实例派生出的所有session可以共享彼此的key，而形成一个key pool的概念，通过这种形式，就不用重新将mediacodec和其他mediadrm session绑定在一起，也可以读到其他session中的key信息．打开session sharing模式非常简单，只需要如下的代码

MediaDrm md;
md.setPropertyString(“sessionSharing”, “enable”);

打开session sharing后，整个key rotation的调用流程如下：

需要注意的是：初始化mediacodec用到的那个session要最后才能关闭．

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