HDCP

HDCP verschlüsselt Bild und Ton auf der Leitung zwischen zwei Geräten und lässt die sendende Seite vorher prüfen, ob die empfangende dazu berechtigt ist. Entwickelt hat das Verfahren Intel; herausgegeben und lizenziert wird es von der Digital Content Protection LLC, deren Spezifikationen öffentlich abrufbar sind. Der entscheidende Punkt für die Planung steckt nicht in der Kryptografie, sondern in einer schlichten Folge: Jedes Glied der Kette muss mitspielen, und das schwächste entscheidet.

Ausführliche Erklärung

Die Prüfung läuft in Stufen ab, und jede kann für sich scheitern. Die aktuelle Fassung für HDMI, Revision 2.3 vom 28. Februar 2018, beschreibt sie so: Zuerst prüft die Quelle das Zertifikat der Gegenstelle und tauscht einen Hauptschlüssel aus. Dann folgt der Locality Check — die Quelle verlangt, dass die Umlaufzeit zwischen zwei Nachrichten nicht mehr als 20 Millisekunden beträgt. Danach wird der Sitzungsschlüssel getauscht, und erst dann darf verschlüsselt gesendet werden. Hängt hinter der Senke noch etwas, meldet dieses Zwischengerät zusätzlich die gesamte nachgelagerte Topologie nach oben.

Der Locality Check ist bemerkenswert, weil er eine Zeitgrenze in ein Verfahren einzieht, das sonst nur Schlüssel prüft. Er soll verhindern, dass ein geschützter Strom über eine lange Strecke oder ein Netzwerk umgeleitet wird. Für eine reale Anlage heißt das, dass Verzögerung in der Kette kein bloßer Komfortnachteil ist, sondern ein Abbruchkriterium werden kann.

Die Zahlen, an denen Verteilanlagen scheitern

Beide Generationen begrenzen, wie tief und wie breit eine Kette werden darf — und die neuere ist die strengere:

Die Formulierung der 1.4-Spezifikation lässt an der Folge keinen Zweifel: Die Authentifizierung scheitert, wenn die Topologiemaxima überschritten werden. Es fällt also nicht der überzählige Zweig aus, sondern die Verbindung. Wer in einem größeren Haus Quellen über eine Matrix auf mehrere Räume verteilt, dazu Extender einsetzt und im Kinoraum noch einen Videoprozessor dazwischenhängt, sammelt Ebenen schneller ein als gedacht — und der Grund für das schwarze Bild ist dann weder Bandbreite noch Kabel.

Warum „HDCP 2.2 erforderlich" nicht heißt, was alle denken

Die verbreitete Erzählung lautet, HDCP 2.2 sei nicht abwärtskompatibel. Das trifft den Mechanismus nicht. Tatsächlich vergibt die oberste Quelle jedem Inhaltsstrom einen Type-Wert, und dieser Wert steuert die Weitergabe. Die Spezifikation ist an dieser Stelle unmissverständlich: Ein Strom vom Typ 0 darf ein Zwischengerät an alle HDCP-Geräte weiterreichen. Ein Strom vom Typ 1 darf ausdrücklich nicht an Geräte weitergegeben werden, die nach HDCP 1.x, 2.0 oder 2.1 arbeiten.

Damit ist die Versionsabhängigkeit keine technische Unverträglichkeit, sondern eine Regel, die der Rechteinhaber je Inhalt anwendet. Dieselbe Kette kann eine Streaming-Serie problemlos wiedergeben und beim nächsten Titel schwarz bleiben — nicht weil sich etwas geändert hat, sondern weil der zweite Titel als Typ 1 gekennzeichnet ist. Für die Beratung ist das der wichtigere Satz als jede Versionsnummer: Was durchläuft, entscheidet nicht die Anlage allein, sondern die Kennzeichnung des Inhalts an ihr.

Typische Fehlerbilder

• Schwarzes Bild, Ton läuft weiter. Klassisch für eine gescheiterte Authentifizierung auf dem Bildweg, während der Ton über einen anderen Pfad geht.
• Bild kommt, bricht nach Sekunden weg, kommt wieder. Die Prüfung wird zyklisch wiederholt; ein grenzwertiges Glied besteht sie mal und mal nicht.
• Ein Ausgang einer Matrix bleibt schwarz, die anderen laufen. Ein Gerät an diesem Ausgang meldet einen Stand, der für den gerade laufenden Inhalt nicht genügt.
• Bild erscheint nur in geringerer Auflösung. Die Quelle weicht auf ein Format aus, für das die Einschränkung nicht gilt.

Ergänzend kennt HDCP eine Sperrfunktion: Über die System Renewability Message werden Kennungen kompromittierter Geräte verteilt; steht eine Gerätekennung auf dieser Liste, scheitert die Prüfung dauerhaft. In Wohnanlagen ist der Fall selten, aber er erklärt Geräte, die ohne erkennbaren Anlass aufhören zu funktionieren.

Häufiges Missverständnis

„HDCP kostet Bildqualität." Die Verschlüsselung selbst greift in das Bild nicht ein — sie überträgt dieselben Daten in verschlüsselter Form. Sichtbar wird HDCP erst über das Ausweichverhalten der Quelle: Wenn die Prüfung für das volle Format scheitert, gibt sie ein kleineres aus, und genau das nimmt man als Qualitätsverlust wahr. Die Ursache liegt eine Ebene tiefer als der Eindruck.

„HDCP-Fehler heißt defektes Kabel." Ein Kabel kann tatsächlich schuld sein, weil die Prüfung über dieselben schmalen Datenadern läuft wie der Fähigkeitsabgleich. Wahrscheinlicher ist aber, dass ein Glied den geforderten Stand nicht hat oder die Kette zu tief geworden ist. Der verbreitete Reflex, einen weiteren Repeater oder Umsetzer dazwischenzuhängen, verschärft beides — jedes zusätzliche Gerät ist eine weitere Ebene und weitere Verzögerung im Locality Check.

Nicht zu verwechseln mit

• EDID: klärt, was gesendet wird. HDCP klärt, ob gesendet werden darf. Beides zeigt sich als schwarzes Bild, verlangt aber gegensätzliche Gegenmaßnahmen.
• CEC: Steuerbefehle über dieselbe Buchse, ohne jeden Bezug zum Kopierschutz.
• DRM des Dienstes: Widevine, PlayReady und ähnliche Systeme schützen den Inhalt auf dem Weg ins Gerät. HDCP schützt ihn erst danach, auf der Leitung zum nächsten Gerät. Ein Dienst kann die Auflösung schon vor HDCP begrenzen.
• Regionalcode: eine Beschränkung der Disc, keine Eigenschaft der Übertragung.

Typischer Fehler

Ein Haus soll drei Räume aus einem zentralen Rack versorgen — Kino, Wohnzimmer, Küche. Vorhanden sind ein 4K-Zuspieler, eine Matrix, drei Extender-Strecken und im Kino ein Videoprozessor vor dem Projektor. Die Anlage läuft, bis die erste Ultra-HD-Blu-ray eingelegt wird.

Vor der Matrixfrage liegt eine andere: Welche Inhalte sollen wo laufen — und welche davon sind geschützt? Wenn nur das Kino geschützte 4K-Inhalte bekommt, ist die Aufgabe eine andere, als wenn dieselbe Quelle in allen drei Räumen anliegen soll.

Die Antwort führt auf zwei Teilfragen. Erstens der Stand: Führt jedes Glied auf dem Weg zum Kino HDCP 2.2 oder 2.3? Ein einziger älterer Extender im Weg reicht, damit ein Typ-1-Inhalt dort nicht ankommt. Zweitens die Tiefe: Matrix, Extender-Empfänger und Videoprozessor sind drei Ebenen — mit einer weiteren Verteilung im Wohnzimmer wird die Grenze von vier schnell erreicht, und dann scheitert nicht der Nebenraum, sondern die Authentifizierung.

Am Schluss die Gerätewahl, und sie fällt anders aus, als der Reflex nahelegt: Nicht ein zusätzlicher Repeater löst das Problem, sondern eine flachere Kette — der Videoprozessor entfällt oder wandert hinter die Matrix, statt zusätzlich davor.

Verknüpfte Inhalte

Warum eine Kette auch ohne Kopierschutzproblem schwarz bleiben kann und wie man beide Ursachen auseinanderhält, steht bei EDID. Dass eine HDBaseT-Strecke die Authentifizierung mitführen und dabei eine Ebene kosten kann, gehört zur Extender-Planung; für sehr lange Strecken sind Aktivkabel und Lichtwellenleiter die Alternativen, die die Kette nicht zusätzlich vertiefen.

Quellen

Ablauf der Authentifizierung, die Umlaufzeit von höchstens 20 Millisekunden im Locality Check, die Topologiegrenze von vier Ebenen und 32 Geräten sowie die Type-0- und Type-1-Regel stehen in der HDCP-Spezifikation für HDMI, Revision 2.3 vom 28. Februar 2018. Die Grenzen von sieben Ebenen und 128 Geräten, die Statusbits bei Überschreitung und der Satz, dass die Authentifizierung bei Überschreiten der Topologiemaxima scheitert, stammen aus Revision 1.4 vom 8. Juli 2009. Beide Dokumente wurden für diese Seite im Volltext eingesehen und werden von der Digital Content Protection LLC herausgegeben.