随着计算机、通信以及广播技术的快速发展，社会正快速转变到多媒体信息社会，其中，电视广播已成为人们日常生活中不可缺少的部分。数字技术与网络技术的综合应用，使数字电视广播技术的发展越来越成熟。为了保障运营商的经济利益以保证持续地为用户服务，向享受高质量节目的用户收取合理的收视费用在数字电视产业界已达成共识，而增值业务的开展同样需要收取费用，因此，收费系统已成为数字电视发展的关键技术之一。条件接收系统是数字电视的主要的收费系统，它主要包括系统用户的认证、授权和节目加扰等工作，运营商通过控制智能卡的发放或智能卡中的虚拟货币来实现收费功能。安全性是运营商选择条件接收系统时首要考虑的问题，机卡分离将CA模块与机项盒或接收机完全分离处理或部分分离处理，能够实现更灵活的运营模式，同样接收端的安全处理关系到整个系统的安全性。透明视频加扰算法能够让非授权用户看到部分视频信息而不会影响节目的正常播放，可以促进用户购买数字付费节目的欲望。条件接收系统通常管理的用户都在十万甚至百万级以上，这需要高效的管理手段和策略才能提高条件接收系统的效率，密钥分配以及密钥更新的效率直接影响条件接收系统安全性、管理用户的效率以及公正性。随着数字存储技术的发展，版权保护问题日益严重，尤其是数字多媒体，数字电视广播中的码流同样便于拷贝和转播，而条件接收系统只能处理接收问题，传统的数字电视版权保护技术只能保护通过接口或总线传输的码流，而无法对节目的流向进行跟踪，因此，对节目流的跟踪已成为当前迫切需要解决的问题。数字视频水印技术通过在视频中嵌入一些隐藏信息来识别视频所有者以及跟踪非法复制的历史，并可以通过提取的水印信息对盗版者采取相应的法律措施来保护视频所有者的合法权益。基于上述方法和技术，论文对条件接收系统的机卡分离安全通信、视频透明加扰、密钥分配以及视频版权保护技术进行了深入的研究，并提出了相应的改进措施和新算法，主要工作可以归纳为以下四个方面： (1)研究了数字电视广播中条件接收系统的基本原理，以及机卡分离方案的发展状况和基于智能卡的机卡分离方案的实现原理，并提出一种用于机顶盒与智能卡安全通信的双向认证密钥交换协议，协议算法简单安全，尤其减轻了智能卡计算的负担，而且能够有效避免智能卡克隆和麦考马克攻击。 (2)针对条件接收系统对视频完全加扰处理不利于吸引潜在的客户，而采用分段加扰的策略有播放时间限制的问题，提出了一种透明视频加扰算法，实验证明该算法实现简单安全，加扰数据量少，且加扰质量可以控制。这可以避免完全加扰而导致用户反感，同时还可以作为数字电视发展的广告来激起用户付费的欲望，并且算法不会存在播放时间的限制问题。 (3)针对当前常用的密钥分配算法的不足之处，提出了基于分级访问控制的密钥分配算法，该算法安全性高，并且能够有效地降低加密计算量和信息传送量以及更合理地实现用户的加入和离开的管理，算法适合用户较多而且用户购买的节目频道相对集中的情况；此外，在此基础上又提出了一种基于频道分级的密钥分配算法来解决前一种密钥分配算法牺牲部分用户自由选择权利的问题，后者适合用户数量较少，且频道选择较分散的情况。 (4)研究了数字电视广播中用于视频版权保护的相关技术，介绍了数字视频水印技术的发展状况，并分析了能量差分视频水印算法的不足，在此基础上提出了一种基于子带能量差分的自适应视频水印算法，该算法水印嵌入和提取简单可靠、鲁棒性高，实验证明该算法能够抵抗切帧、共谋、转码等视频水印算法中严重的攻击算法，且该算法不会明显影响码流尺寸。