HDCP-Verschlüsselung

Forscher an der Ruhr-Universität Bochum haben einen Decoder entwickelt, mit dem sich Intels Verschlüsselungssystem HDCP umgehen lässt. Damit existiert die erste Hardware, um Inhalte unverschlüsselt über HDMI zu übertragen und zu vervielfältigen. Wir erklären, was HDCP ist, wie es geknackt wurde und welche Konsequenzen das hat.

HDCP (HDCP = High-bandwidth Digital Content Protection) ist ein 1999 von der Intel Corporation entwickeltes Verfahren zur Verschlüsselung von Video- und Audiomaterial auf den Schnittstellen HDMI, DVI und DisplayPort. Des Weiteren dient es als Kopierschutz für Speichermedien und HDTV. Wird ein Wiedergabegerät (z.B. Fernsehgerät oder Beamer) an ein Verarbeitungsgerät (z.B. Receiver und DVD- bzw. Blu-ray-Player) mit HDCP-Funktion angeschlossen, dann muss das Wiedergabegerät HDCP-fähig sein, um eine reibungslose Datenübertragung zu gewährleisten. Ist das nicht der Fall, kann es zu Bildstörungen, Bildqualitätsverlust oder komplettem Bildausfall kommen. Ob die Verschlüsselung durch HDCP tatsächlich zum Einsatz kommt, hängt jeweils vom zu übertragenden Medium ab.
DVDs können zum Teil ohne HDCP wiedergegeben werden, Blu-ray-Discs hingegen nicht. Auch bei Fernsehübertragungen gibt es keinen einheitlichen Standard. Sind zwei Geräte über die Schnittstelle HDMI bei aktiviertem HDCP miteinander verbunden, prüfen sie zunächst gegenseitig ihre Identität und verbinden sich dann über ein identisches Schlüsselpaar, das aus einem Pool von vierzig 56-Bit-Schlüsseln bezogen wird. Während der Verbindung wird die Übereinstimmung der Schlüssel regelmäßig überprüft, um ein Austauschen der Geräte zu verhindern. Verfügt man über ein HDCP-fähiges Verarbeitungsgerät, stellt sich die Frage nach der Kompatibilität des Wiedergabegerätes. Sollte ein Wiedergabegerät beispielsweise mit einem HDMI-Anschluss ausgestattet sein, kann es bedenkenlos angeschlossen werden, da HDCP ein Teil der HDMI-Schnittstelle ist.
Bei Geräten mit DVI-Anschluss muss man schon genauer hinschauen, da HDCP nicht zwangsläufig Bestandteil dieser Schnittstelle ist. Analoge Wiedergabegeräte werden sehr wahrscheinlich Probleme mit HDCP-fähigen Verarbeitungsgeräten verursachen. Das Trennen einer bestehenden Verbindung, die über HDCP verschlüsselt ist, hat zur Folge, dass die Geräte sich erneut authentifizieren müssen. Daher kann auch kein drittes Gerät, beispielsweise zum Aufzeichnen der übertragenen Daten, hinzugeschaltet werden. HDCP erlaubt als Kopierschutz ausschließlich die Wiedergabe gesicherten Materials, nicht aber dessen Aufzeichnung oder Vervielfältigung.

Sicherheitslücken
Bereits 2001 gab es erste Meldungen, dass das Verschlüsselungssystem ohne großen Aufwand zu dechiffrieren sei. Kurzzeitig konnte man DVI-Decoder erwerben, die HDCP-verschlüsselte DVI-Signale in unverschlüsselte DVI-Signale umwandelten. Im September 2010 wurde dann in einem Internetforum ein Masterkey (Generalschlüssel) veröffentlicht. Es hieß, mit ihm ließen sich neue Schlüssel generieren, wodurch eine Umgehung der Verschlüsselung und des Kopierschutzes ermöglicht würde. Intel bestätigte zwar die Echtheit des Masterkeys, räumte aber ein, dass die Herstellung von HDCP-Chips mithilfe dieses Masterkeys mit hohen Kosten und großem Aufwand verbunden wäre. HDCP sei noch immer ein sicheres und zuverlässiges Verschlüsselungssystem. Diese Aussage hat ein Team von Forschern an der Ruhr-Universität Bochum zum Anlass genommen, um zu untersuchen, wie sicher HDCP wirklich ist und wie groß Arbeits- und Kostenaufwand sein würden, HDCP außer Gefecht zu setzen. Die Elektro- und Informationstechniker um Professor Dr. Ing. Tim Güneysu und Diplomand Benno Lomb entwickelten für Materialkosten von rund 200 Euro einen HDCP-Decoder, der die Wiedergabe geschützter Inhalte auf nicht HDCP-fähigen Geräten und auch die Vervielfältigung geschützter Filme von DVD und Blu-ray ermöglicht.
Mittels eines programmierbaren FPGA-Boards (FPGA = Field Programmable Gate Array) mit HDMI-Schnittstellen wurde ein sogenannter „Man-In-The-Middle“-Angriff durchgeführt, bei dem das FPGA-Board als Mittelsmann die Kommunikation zwischen Abspiel- und Wiedergabegerät übernimmt. Ihre Ergebnisse präsentierten sie am 2. Dezember 2011 auf der ReConfig 2011 in Cancun, Mexiko, wo es viel positive Resonanz von akademischer Seite gab. Intel selbst hat sich zu den Ergebnissen bislang nicht geäußert.

NeTV modifiziert HDCP-Verschlüsselung
Das eingebettete Linux-System NeTV von Chumby Industries dient dazu, Inhalte aus dem Internet und vom Smartphone auch auf Verarbeitungsgeräten verfügbar zu machen, bei denen solche Funktionen nicht integriert sind. Das Gerät wird zwischen die HDMI-Verbindung von TV und Receiver oder Spielkonsole geschaltet und kann mit einer Fernbedienung oder dem Smartphone bedient werden. Mithilfe des 2010 veröffentlichten HDCP-Masterkeys klinkt sich NeTV in die HDMI-Verbindung ein und modifiziert diese, so dass via WLAN Webinhalte, SMS oder Bilder ähnlich wie Videotext parallel zum übertragenen Fernsehbild angezeigt werden können. Das Gerät modifiziert hierzu einzelne Pixel im Datenstrom und verändert somit das am TV ausgegebene Bild. Rechtlich befindet sich Entwickler Andrew Huang auf der sicheren Seite, da NeTV HDCP nicht entschlüsselt oder umgeht. Da aber sowohl Software als auch Hardware Open Source, also für jeden verfügbar und modifizierbar sind, werden weiter Anwendungsgebiete sicher nicht lange auf sich warten lassen. NeTV, das über ein modifizierbares FPGA-Board verfügt, soll als Selbstbausatz 119 US-Dollar kosten.

Konsequenzen
Nach ersten softwarebasierten Methoden zum Umgehen von HDCP, die es bereits seit Erscheinen des Masterkeys gibt, haben die Bochumer somit nun die erste Hardware realisiert, die Intels Kopierschutz wirkungslos machen kann. Es ging den Forschern hierbei nicht darum, die Verbreitung von Raubkopien zu fördern, sondern darum, die Sicherheit der aktuellen HDCP-Version auf den Prüfstand zu stellen und dabei Aufwand und Kosten der Entwicklung zu dokumentieren.
Ohnehin ist diese Methode der Entschlüsselung für Raubkopierer wenig interessant, da das Datenvolumen bei der Echtzeitdekodierung der HDMI-Daten enorm ist. Der Gesamtdurchsatz des unkomprimierten Datenmaterials des HDMI 1.3-fähigen Decoders liegt bei über 270 Megabytes pro Sekunde (2.227,5 Mbit/s). Festplatten- und Blu-ray-Rekorder ermöglichen zudem HD-Aufnahmen in komprimierter Form und die auf Blu-ray-Discs enthaltene Kopierschutzsoftware wird bereits seit mehreren Jahren softwaretechnisch umgangen. Das neue HDCP 2.0 ist aufgrund seiner neuen Sicherheitsarchitektur frei von den Fehlern seines Vorgängers. Seine Anfälligkeit gegenüber Angriffen muss in Zukunft überprüft werden.