数字视频广播技术已经在全球得到了广泛应用,带给用户丰富的数字内容和优质的影音效果。自上世纪九十年代中期,数字视频广播技术开始出现和兴起,全球形成了以欧洲数字视频广播(DVB:Digital Video Broadcasting)标准、美国高级电视系统(ATSC:Advanced Television System Committee)标准、日本综合业务数字广播(ISDB: Integrated Services Digital Broadcasting)标准为代表的三大数字电视技术体系。其中欧洲ETSI (Euroupe Telecommunication Standard Institute)协会主导制定的面向全球的DVB系列标准应用最为广泛,涵盖多媒体信息处理、传输、通信等众多领域,被包括我国在内的全球100多个国家所采用。但是,音视频内容的全数字化处理,使得数字音视频内容面临所有其它数字内容一样的窘境,且因为数字音视频内容的巨大价值,其遭受非法复制与贩售的程度有过之而无不及。因此,对数字视频广播的内容进行安全保护具有重要意义。目前数字视频内容保护的主流技术有两种,一种是通过数字视频传输网络的网络层／传输层实现的保护措施：也就是通常所说的数字电视加解扰系统与条件接收系统；另外一种是应用层的保护技术,也就是目前在网络视频应用中很普及的数字水印技术或DRM版权保护技术。本论文主要围绕上述两种内容安全保护技术展开研究。首先分析了目前数字电视条件接收系统(CAS)的架构与原理,指出在“三网融合”的战略背景与发展形势下,传统的三级加密条件接收系统或固定分组的四级层次加密机制难以支撑千万级数字电视用户的实时授权要求,借鉴通信网络中得到广泛应用的逻辑密钥层次(LKH)算法,设计了基于二叉树的完备子集覆盖、差分子集覆盖模型,并与固定分组相结合,能够很好的满足二叉树所要求的约束条件：平衡树与全满,可灵活的支持用户规模的平滑扩展。研究表明,基于LKH二叉树的子集覆盖与固定分组相结合的用户授权发送策略,通过动态子集覆盖分组方式,减少了用户授权所需传送的数据包,降低了用户授权管理数据信息量,提高了分组授权的速度,节省了网络带宽,使得支持千万级用户规模的实时快速授权成为可能。此外,通过对层次加密机制中加密密钥传送的安全性分析,指出CAS系统中系统安全的核心在于系统主密钥MK的安全性,传统的CAS中MK基本上固化在智能卡中,一旦被攻击,这张卡就必须被废掉。如果能够周期性的或者随机的更新MK,攻击者在攻击MK之后没有作用,也就失去了攻击的价值和意义,从而在实用意义上提升了系统安全。基于此,提出了一种基于Shamir(t,n)门限秘密共享的多主密钥管理新算法。研究表明,多主密钥管理算法可以实现主密钥的在线更新,同时,通过Shamir(t,n)门限秘密共享可以实现主密钥的离散化,并利用Hash函数对主子密钥次序进行扰动后存储,提高了主子密钥的安全性,从而进一步提升了系统的安全性。数字电视的内容提供商希望通过内容保护等技术手段保障自己的商业利益,防止数字内容在用户端被非法使用和复制或者能够对内容进行标识或追踪,数字水印算法在保护数字内容的完整性和版权信息等方面起到了重要作用,是内容安全保护的有效武器。数字水印的主要技术分为空域(时域)或频域两种,传统的数字水印技术都是基于空域或频域展开的。分数傅里叶变换是一种联合时频域变换,信号的FRFT既有时空域又有频率域,非常适合于非平稳信号的处理,是一种优异的水印变换算法。在FRFT基础上,基于超混沌映射算法构造了码序长、随机度高、实现简单的优选混沌序列作为扩频码,克服了传统码分多址系统中Gold码数量少、复杂度低、非平衡等缺点,研究表明基于混沌序列扩频数字水印具有优异的抗攻击性和安全性。随着数字视频广播系统在全球的广泛应用,高清视频、4K视频、3D视频内容也走上舞台,数字视频内容日益丰富,价值也越来越大,对其进行有效的安全保护将吸引更多的研究目光和力量。