Столетняя война. Развитие DRM: от аналогового телевидения до онлайн-кинотеатров
Привет, Хабр! Меня зовут Матвей Мочалов, я — компьютерный инженер по образованию и технический писатель у cdnnow!. А также я люблю историю, особенно — историю технологий.
Разные формы потокового видеоконтента присутствуют в нашей жизни уже больше века. От монохромной и беззвучной аналоговой передачи до современных подписочных сервисов, просматриваемых вечером под пледом. И одним из главных двигателей этой эволюции технологий, как и в природе, являлось противостояние двух сторон: хищник и жертва, правообладатели и пираты. На примере событий, показавшихся мне наиболее интересными, я покажу, как развивалась эта гонка вооружений.
В нашей компании мы тоже своего рода учёные, так как имеем свой сервис Multi-DRM для видеоконтента и являемся участниками этой вечной битвы. Так что и нам самим интересно — как мы до всего это доплыли? Разберём все: от появления потоковой передачи, как концепта, до современности с цифровой DRM-защитой для трансляций и онлайн-кинотеатров.
Отец Телевидения
Вот уже несколько лет выпускник Санкт-Петербургского Императорского университета трудится в своей лаборатории над мечтой — мечтой о передаче изображений на расстояния. Мечту свою лелея, он в итоге добивается желаемого — в мае 1911 года демонстрирует своё творение Русскому техническому обществу, в результате удостоившись золотой медали. На этом история не заканчивается: к тому, что тогда прозвали «электрическим телескопом», было приковано внимание всего научного сообщества. Международные патенты, публикации в Scientific American, премия имени Сименса, тогда ещё тоже подданного Российской Империи, и основателя современной Siemens. Казалось бы, светлое будущее неизбежно.
И это будущее сбылось, но, увы, не на родине изобретателя и его творения в РИ, а уже после 1917 года в США.
Творцом «электрического телескопа», предтечи того, что позже станет называться кратко ТВ, был русский учёный и изобретатель Борис Розинг. Но, к сожалению, ему было уже не суждено внести столь же значительный вклад в развитие технологии.
Тем же, кто дал толчок к развитию технологии от передачи статичных простых геометрических фигур к движущемуся изображению, был его ученик — Владимир Зворыкин.
После революции 1917 года их пути разошлись: Розинг переместился на Кубань, а Зворыкин присоединился к армии Колчака в Сибири. Будучи высококлассным специалистом по электронике, он получал назначения по закупке радиостанций за границей для налаживания связи. В очередной из своих командировок, пребывая в Нью-Йорке, он получил известие о падении правительства Колчака. Так, временная командировка стала бессрочной, и в трагедии была заложена дальнейшая цепочка событий.
1923:
Изобрел звуковую катодную трубку.1925:
Изобрел катодную трубку для кинескопа.
Получил первый патент на цветное телевидение.1928:
Основал RCA, объединившись с Давидом Сарновым.1929:
Продемонстрировал первый телевизионный приемник с телескопом.1930:
Назначен руководителем лаборатории электроники RCA.1937:
Создал первый цветной телевизор.1940:
Разработал трехцветную технологию CRT для цветного телевидения.
* В отличие от параллельно появившихся тупиковых ветвей технологии используется по сей день.1966:
Президент США вручает высшую для учёного награду — национальную медаль науки.
Уже на пенсии становится первым президентом Международной Федерации Медицинской и Биологической Инженерии.1977:
Занесен в национальный зал славы изобретателей США.
Аналоговое вещание
В далеком 1931 году Zenith Radio Company начала первые эксперименты своей системы платного телевидения «Phonevision».
По современным меркам это был Netflix, но на почти 80 лет раньше. За цену в 1 доллар в месяц (с учётом инфляции на наши деньги это около 15$) пользователи могли купить себе фильм для просмотра. Нечто совсем уж знакомое, не так ли?
Пожирающих оперативную память «нативных» приложений на основе веб-технологий и ОС для СмартТВ ещё не придумали. Поэтому ретрофутуристичный СмартТВ требовал для своей работы приставку-дешифратор.
Зенит «Phonevision» телевизионный декодер по подписке, 1958 г.
И на этом Zenith не остановились, оказавшись в который раз впереди своего времени. В качестве линии передачи информации приставка использовала *звуки древнего модема* телефонную линию!
Частично сигнал передавался всё так же по воздуху, однако без оплаты он представлял из себя размытое месиво. Позвонив же оператору и получив доступ к желаемому контенту, по телефонной линии поступала недостающая часть видеосигнала. К тому же, помимо всего прочего, можно было «программировать» персональную трансляцию, выбирая заранее, когда и какие фильмы будут показываться.
Была и иная, более успешная версия системы, не требующая отдельной телефонной линии, но, в свою очередь, и не представлявшая персонализацию в выборе кинокартин.
В разы проще она была и инфраструктурно, так как не требовала целого штата операторов и стеллажей сотового оборудования, а позволяла просто закинуть монетку в дешифратор у себя же дома. В последующем подобный сервис распространился далеко за пределы услуг от Zenith и на удивление оказался крайне живуч. Так, судя по Reddit, британская Sky TV использовала монетоприёмники вплоть до 2000х.
Журнал Popular Mechanics за октябрь 1947, описание работы Phonevision
Гонка вооружений
До изобретения интернета ещё 20 лет, кабельное телевидение неуверенно шагает по планете, спутниковое еще в планах, дискеты только-только появились на рынке, а самый распространённый накопитель информации — это магнитная плёнка. Именно в эту эру случилось то, что изменит мировую правоприменительную практику защиты интеллектуальной собственности навсегда.
В 1961 году Всемирная организация интеллектуальной собственности (ВОИС) подписывает Римскую конвенцию с целью международной защиты авторских прав.
Благодаря конвенции, государство начинает регулировать вопросы пиратства, но по большей части регулирование касалось радиостанций и пиратских тв-провайдеров. С появлением конвенции мир вошёл в то состояние, в котором он находится и сейчас: с копирайт-страйками за считанные секунды воспроизведения музыки и банами за копирование информации из пресс-релизов компаний.
С той разницей, что тогда не было даже концепта fair-use — он появится глобально к концу 70-х. Впрочем, сегодня компании или ведомства нередко предпочитают делать вид, будто законов, защищающих добропорядочное использование, — нет.
Благодаря этому, мы живём в полном возможностей удивительном мире, где только камеры RedMagic могут хранить исходники в RAW. Где после прецедента с патентом на человеческие гены, ассоциированные с раком молочной железы, пришлось оперативно вводить законы, запрещающие патенты на «естественные» человеческие гены. Хотя на не менее естественный CRISPR, а также другие не человеческие гены, аналогичное правило почему-то не распространяется.
Это заложило фундамент для появления всего многообразия систем шифрования контента, так как теперь шифрование не было лишь временной преградой для пиратов, за которую нормативно не предполагалось ответственности, а правообладатели были лишь бессильными наблюдателями. С приходом правового поля в ранее вольный, информационный дикий Запад, появилась мотивация. Первый прото-DRM вкупе с законом давал правообладателям возможность тормозить деятельность пиратов через суд.
Помимо же всех преимуществ для корпоративных клиентов, который давала защита ИС, увеличивался иммунитет и куда менее этичного аспекта пиратства. Когда пират без авторизации просто пользуется платным сервисом и эксплуатирует конкретную физическую инфраструктуру, а не бесформенные данные.
Судя по тому, что Wi-Fi сеть без пароля у обычного пользователя — редкость, а также мало кто будет рад, если к нему в электросеть или водопровод врежется сосед, в неприязни к подобному поведению солидарны и обычные люди.
Кабельные пираты
Как можно заметить, ещё на заре аналогового вещания правообладатели озаботились защитой своей интеллектуальной собственности и ограничением доступа для неавторизованных пользователей. Но где же упоминания самих злостных нарушителей? Неужели их шхуны встали на мель в пиратской бухте?
Ответ достаточно прост и в то же время сложен:
1. Голливуд и кинотеатры ненавидели телевидение и с большим скрипом допускали появление фильмов, ради которых и покупались подписки на малые экраны.
Призыв менеджера кинотеатра бойкотировать платное ТВ
2. На заре ТВ-индустрии пиратство было сложнее технически, хотя смею предположить, что умельцев обмануть систему с монетками было немало, но история умалчивает. Только в 1970 году Sony наконец-то выпустила доступный широкому потребителю видеорекордер VO-1600.
3. Государственные регуляторы идею ограничения к аналоговому ТВ тоже не особо жаловали, опасаясь формирования монополий, так и считая эту зону радиовещания общественной собственностью, доступ к которой должен быть без ограничений.
4. Параллельно уже в 1948 году активно развивается превосходящее во всём передававшееся по воздуху, кабельное телевидение. А в 1962 появилось первое спутниковое ТВ.
Для понимания того, как резко поменялась картина с появлением доступных кассетных видеорекордеров: в 1976 году Universal City Studios и Walt Disney Company подали в суд на Sony, требуя изъять все рекордеры из продажи, как пиратские устройства.
Видеорекордер SONY VO-1600
Кабельное телевидение всё также было ненавидимо киноиндустрией, но из-за быстро растущей популярности ей пришлось начать адаптироваться. Инфраструктура не занимала публичные радиоэфиры и оттого в меньшей степени привлекала строгий взор госчиновников.
А вот простота пиратства провайдеров кабельного ТВ, мягко говоря, раздражала. И ладно бы контент просто копировали и скачивали для личного пользования, но простота технологии позволяла врезаться в кабель без оплаты и смотреть всё бесплатно.
От Аналога к Цифре
Новый виток гонки копирайт-пиратства произошёл уже в 80-х, когда одна за другой начали появляться системы DRM защиты видеоконтента. Но это также не обошлось и без ещё одного кардинального изменения — переход от аналогового сигнала к цифровому. Так, в 1983 году, компания Linkabit разрабатывает для спутников и кабельного телевидения систему VideoCypher I.
Из себя она всё так же как и в начале 20 века представляла приставку для телевизора, но на этот раз без приёмника для монеток. А благодаря удешевлению и усложнению полупроводниковых компонентов под крышкой находилась куда более комплексная система дешифровки цифрового сигнала.
Эту систему, как не трудно догадаться, конечно же, взломали, разработав кастомный чип для модификации оригинальной приставки, занимавшийся декодированием сигнала вне зависимости от статуса оплаты подписки.
В VC-I аудио обычно не шифровалось, а видео искажалось так, чтобы оно выглядело, будто вы смотрите на размазанную картинку. Для этого использовалась переменная псевдослучайная задержка линий. Телевидение, может быть, уже и стало цифровым, а вот сами телевизоры были всё ещё аналоговыми и отображали контент не пикселями, а построчно — линиями. Начало каждой строки видео находилось в разных частях сканирующей строки. Если прищуриться, то можно было увидеть картинку почти как в оригинале.
Приёмник TOSHIBA модели TRX-80 с поддержкой системы VideoCypher II
Однако VC-I не обрела широкой популярности, в отличие от вскоре пришедшей ей на смену VC-II, ставшую стандартом цифрового телевидения в США и крайне полюбившуюся пиратам, несмотря на её более сложное шифрование.
Зашифрованные с помощью алгоритма DES — 88 бит данных использовались для двух цифровых аудиоканалов, данных биллинга, данных синхронизации, управления программой, а также опционального вспомогательного канала данных.
Каждая приставка имела свой идентификатор пользователя и несколько ключей DES. Чтобы авторизовать зашифрованные каналы на определенный период времени, например, ежемесячную или годовую подписку, дешифратор должен был получить данные авторизации со спутника, содержавшие ежемесячный ключ и статус приобретенной услуги.
Один из наиболее известных методов взлома VC-II был назван «Three Musketeer Hack» (3M). Этот метод был обнаружен в результате дизассемблирования декодера в EPROM приставки. Изменение всего 6 байт и изменение указателя давали возможность пользователю с одним подписанным каналом просматривать все каналы.
Кроме того, был придуман метод «клонирования», при котором уникальная идентификационная информация подписанного декодера копировалась на несанкционированные устройства. Это позволяло копировать ID пользователя и ключи дешифровки оригинальных приставок и использовать их для просмотра без оплаты подписки.
В дальнейшем также была создана «Parasite Board», представлявшая собой клон VC-II, построенный с использованием не проприетарных компонентов. Она могла полностью эмулировать работу оригинальной системы, подделывая как оригинальные ID, так и ключи дешифровки.
Last Stand аналогового ТВ
К удивлению, аналоговое телевидение всё ещё отказывается уходить на покой, но и его коснулась цифровизация. Так, в США с 2023 года начал набирать популярность стандарт ATSC 3.0, поддерживающий трансляции вплоть до 4K качества, в 3D и, что важнее всего, для поставщиков — с поддержкой DRM.
Активация, разве что со времён «Phonevision», менее архаичной не стала.
Всё также нужна отдельная приставка, монетоприёмников на этот раз нет, а вместо телефонной линии необходимо подключение к интернету.
А имея доступ в интернет, смысл всего этого веселья совсем теряется, без него же с повсеместным распространением DRM теряется и преимущество аналогового ТВ для экстренных оповещений.
Описание механизма работы протокола ATSC 3.0
Добро пожаловать в Интернет
Девяностые: интернет становится всё доступнее, быстрее и качественнее, в разгаре первая браузерная война, Microsoft в привычной ей манере стремится стать монополистом везде и всюду, Internet Explorer выдавливает Netscape. Но что толку от интернета, если нет контента, с помощью которого его можно потреблять?
И вот на сцену выходит RealNetworks, сначала предоставив решение для стриминга аудио RealAudio Player, а затем и для видео RealOne Player.
Снова без Microsoft, конечно же, не обошлось. На этом фронте также разразилась схватка двух ёкодзун в формате любви и ненависти. RealNetworks не отказывалась от партнёрства с Microsoft, так её продукты стали частью уже InternetExplorer 3.0, дав последнему возможность к воспроизведению медиаконтента. Но и спокойно переварить себя не позволяли, вплоть до 2005 года, щедро подавая жалобы в Антимонопольное агентство на Microsoft, а также обвиняя тех в краже их исходников.
И на удивление одно из самых популярных решений для потокового контента на свой период обошлось совершенно без DRM-защиты.
В 2007 году случается то, что можно смело назвать началом привычной нам эпохи подписных стриминговых сервисов — Netflix, начинавший с проката дисков, запускает то, чем он всем известен по сей день — свой вебсайт.
И тут снова не обходится без Microsoft, но уже в 2010 году. В этот раз без попыток поглотить или вытеснить конкурента с рынка. О поглощении слухи пойдут только в 2012, а пока что Netflix с аудиторией в уже 13 миллионов человек лишь выбирает майкрософтовскую систему DRM — PlayReady для защиты своего сервиса.
Принцип её работы можно описать в 6 этапов:
1. Контент шифруется и упаковывается, а затем отправляется на сервер хранения.
2. Пользователь открывает страницу с плеером в браузере. Плеер частично скачивает контент с сервера хранения. Для воспроизведения зашифрованного контента браузеру необходима лицензия от Сервера лицензий PlayReady.
3. Пользователь нажимает в плеере кнопку проигрывания видео, модуль дешифрования контента в браузере (CDM) через API EME (Encrypted Media Extensions) генерирует запрос с KeyID контента для отправки его на сервер лицензий.
4. Сервер лицензий ищет ключ с данным KeyID в своей базе. Если ключ найден, и воспроизведение контента разрешено, то сервер формирует лицензию и отправляет её в браузер.
5. Плеер, получив лицензию, передаёт её в CDM через EME.
6. CDM извлекает из лицензии ключ для расшифровки, декодирования и рендера видео.
Наши дни
Подводя итоги этой краткой истории видеовещания и его защиты, легко заметить, что спрос на DRM был всегда. По тем или иным причинам: от желания защиты интеллектуальной собственности, до подтверждения авторизации оплативших сервис пользователей, был с самого начала.
Гонка в защите от пиратства началась задолго до того, как оно стало ощутимо массовым в 70х-80х. Пиратов почти полвека не было, а компании по заветам Дон Кихота, несмотря на их отсутствие, соревновались в борьбе с ними.
В наше время спрос на эту борьбу никуда не делся. Пусть стриминговые сервисы, от онлайн-кинотеатров до лайв-стриминговых площадок, давно уж как поменяли свою модель с существования в отдельном инфраструктурном пузыре на мультиплатформенность для всех устройств через браузеры. Суть осталась той же.
А если есть спрос, то неизбежно будут и те, кто его удовлетворяют. Трудно отказать клиенту, который сам хочет, чтобы кто-то взял уже у него деньги и дал то, что ему нужно.
drmnow!
Пиратство, пиратство никогда не меняется.
Разве что с современными алгоритмами шифрования к нормально защищённой трансляции, исключая человеческую халатность, подключиться почти нереально. Но до первого человека с подпиской и поднявшего свою собственную ретрансляцию через захват экрана. А там уже по цепочке: ретрансляция, ретрансляции и бесконечность — не предел. Увы, тут наши полномочия — всё.
Для оффлайн-контента с момента изобретения общедоступных плёночных видеорекордеров суть процесса та же. Разве что на смену рекордерам пришли карты захвата и программные решения по типу OBS. Либо для тех, кто поумнее или не особо боится интерфейса консоли — yt-dlp, ffmpeg, wget и прочие инструменты, доступные из-под командной строки.
Однако, как можно заметить, на протяжении всей истории спрос на DRM ни на йоту не уменьшался, а скорее наоборот — рос. Если есть возможность хоть чуть-чуть, но замедлить распространение пиратского контента и как-то усложнить ретрансляцию в онлайне, пока армия юристов компании ищет домашний адрес пирата, этой возможностью непременно воспользуются.
Но кое-что всё-таки изменилось: приоритеты у участников этой баталии. DRM в наше время не так интересен онлайн-кинотеатрам, как их предшественникам. Чаще DRM является обязательным условием от правообладателей, которые предоставляют контент для стриминговых сервисов, будь то киностудии или ТВ-каналы.
Грубо говоря, условная Warner Bros не даст вам показывать Райана Гослинга в «Barbie», если ваш сервис не будет поддерживать DRM.
И в таком случае мы приходим к вам на помощь с нашим собственным сервисом Multi-DRM.
В него входят:
Инструмент DRM LIVE packager доступный под Linux и FreeBSD. Он осуществляет программное конвертирование аудио- и видео- потоков из формата RTMP, RTSP или UDP в форматы HLS/DASH, предоставляя для этого на выбор наиболее подходящие для ваших нужд DRM-бэкенды: Widevine, Playready, Fairplay, WisePlay.
Кроме того, DRM LIVE packager обрабатывает SCTE-35 метки в потоке RTMP, RTSP или UDP и передаёт их в HLS/DASH/MSS (SCTE-35 метки формируются на студийном оборудовании и предназначены для указания мест начала и окончания рекламы).Для контента формата «видео по запросу» (VOD) мы предоставляем инструмент DRM VOD packager. Он конвертирует видео из формата MP4 в формат HLS/DASH и защищает его с помощью ранее упомянутых DRM-бэкендов.
Заключение
Благодарю хабровчан за прочтение! Буду рад, если поделитесь в комментариях своими интересными наблюдениями или же вопросами по теме истории и развития стриминга видео-контента. Особенно интересны непосредственно работы первых алгоритмов DRM, документация к которым либо утеряна в пучине времён, либо сокрыта за академическим пейволом — вот ирония. И чтобы узнать про DRM, нужно пройти через DRM.
