FairPlay — шта је то, DRM од Apple-а и принципи рада

Шта је FairPlay?

FairPlay — је DRM технологија коју је створио Apple и имплементирао у оперативне системе iOS, tvOS, iPadOS и macOS за заштиту аудио и видео садржаја од неовлашћене употребе. Првобитно развијена за iTunes и iPod, еволуирала је у потпуни систем заштите стриминг садржаја кроз протокол FairPlay Streaming.

За разлику од других DRM решења, FairPlay је потпуно интегрисана у хардверску архитектуру Apple уређаја. Кључеви за дешифровање се чувају у Secure Enclave — заштићеном копроцесору, изолованом од главног оперативног система, што чини екстракцију кључева практично немогућом чак и при jailbreak-у.

Еволуција FairPlay-а

Историја FairPlay-а почела је 2003. године са iTunes Store продавницом, где је примењивано шифровање AAC датотека коришћењем власничког формата M4P. Године 2009. Apple је представио FairPlay Streaming — протокол за заштиту стриминг видеа заснован на HLS, који је касније постао обавезан за Apple TV и iOS апликације.

Почевши од iOS 10 и tvOS 10, Apple је отворио приступ FairPlay Streaming-у за спољне програмере путем AVFoundation оквира. Данас Netflix, Amazon Prime Video и Disney+ користе FairPlay за заштиту садржаја на Apple уређајима до резолуције 4K HDR са Dolby Vision-ом.

Како ради FairPlay DRM?

Рад FairPlay-а заснива се на троетапном процесу: паковање садржаја, дистрибуција путем CDN-а и дешифровање на уређају. У фази паковања, видео се шифрује коришћењем AES-128 или AES-256, а кључеви за шифровање се повезују са одређеним уређајем путем механизма Key Envelope.

При захтеву за садржај, плејер покреће FairPlay сесију путем AVContentKeySession-а, који шаље захтев серверу лиценци провајдера садржаја. Сервер проверава права приступа и враћа кључ за дешифровање, шифрован јавним кључем сертификата уређаја.

Процес добијања лиценце

Клијент креира инстанцу AVContentKeySession-а и додаје јој траку садржаја. Систем формира SPC захтев (Server Playback Context), који садржи идентификатор уређаја и сертификат апликације, потврђен од стране Apple-а. Овај захтев се шаље серверу лиценци путем HTTPS-а.

Сервер лиценци валидира SPC, издваја кључ садржаја из своје базе података и шифрује га јавним кључем уређаја, формирајући CKC (Content Key Context). CKC се враћа клијенту, где AVContentKeySession дешифрује га коришћењем приватног кључа Secure Enclave-а.

Шема рада FairPlay Streaming-а

let contentKeySession = AVContentKeySession(keySystem: .fairPlayStreaming)
contentKeySession.setDelegate(self, queue: .main)

let asset = AVURLAsset(url: streamURL)
asset.resourceLoader.setDelegate(self, queue: .main)
contentKeySession.addContentKeyRecipient(asset)

let playerItem = AVPlayerItem(asset: asset)
let player = AVPlayer(playerItem: playerItem)

Кључне компоненте FairPlay-а

Архитектура FairPlay-а укључује неколико међусобно повезаних компоненти: сертификат апликације, Key Envelope, Secure Enclave и модул за дешифровање садржаја. Свака компонента игра своју улогу у ланцу заштите од сервера до екрана корисника.

Сертификат апликације FairPlay-а

За рад са FairPlay-ом, програмер мора да добије FPS сертификат од Apple-а путем програма Apple Developer. Сертификат укључује јавни кључ асиметричног пара, чији приватни део користи Secure Enclave за дешифровање CKC-а.

Сертификат апликације се додаје у bundle пројекта и аутоматски се потписује при компајлирању путем Xcode-а. При првом репродуковању заштићеног садржаја, систем проверава валидност сертификата и захтева лиценцу.

Secure Enclave и хардверска заштита

Secure Enclave — је наменски копроцесор на Apple чиповима A-серије и M-серије, који ради на изолованом L4 оперативном систему. Он је одговоран за генерисање и чување приватних кључева, дешифровање CKC-а и пренос кључа садржаја модулу за дешифровање видеа.

Све криптографске операције се извршавају искључиво унутар Secure Enclave-а, а кључеви никада не напуштају заштићену област. Напади путем бочних канала на магистралу података између Secure Enclave-а и главног процесора блокирају се хардверским надзором интегритета.

Интеграција FairPlay-а у iOS и tvOS

Интеграција FairPlay-а у iOS и tvOS апликације се изводи путем AVFoundation-а и захтева имплементацију протокола AVContentKeySessionDelegate и AVAssetResourceLoaderDelegate. Програмер треба да обради четири кључна догађаја: пријем SPC-а, слање на сервер, пријем CKC-а и прослеђивање плејеру.

Имплементација делегата AVContentKeySession-а

func contentKeySession(
    _ session: AVContentKeySession,
    didProvide keyRequest: AVContentKeyRequest
) {
    guard let identifier = keyRequest.identifier
    else { return }

    let spc: Data = keyRequest.makeStreamingContentKeyRequestData(
        appCertificate: certificate,
        contentIdentifier: identifier,
        options: nil
    )

    licenseService.requestCKC(spc) { ckc in
        keyRequest.processContentKeyResponse(
            AVContentKeyResponse(fairPlayStreamingKeyResponseData: ckc)
        )
    }
}

Припрема сертификата и идентификатора садржаја

Пре почетка репродукције, потребно је учитати сертификат апликације из bundle-а и припремити идентификатор садржаја (обично URL тока или идентификатор филма). Сертификат мора да важи најмање за период изнајмљивања садржаја, иначе ће лиценцирање завршити грешком.

Идентификатор садржаја се прослеђује систему за лиценцирање у фази формирања SPC-а. Сервер лиценци користи овај идентификатор за проналажење одговарајућег кључа и политика репродукције, укључујући временска и уређајска ограничења.

Обрада грешака лиценцирања

У процесу лиценцирања могу настати грешке: истек сертификата, неважећи идентификатор садржаја, недостатак права приступа корисника. FairPlay грешке се враћају путем делегата contentKeySession:didFailWithError и треба их обрадити уз приказ одговарајућег корисничког интерфејса.

Типични кодови грешака укључују FP_NO_ENTITLEMENT при недостатку претплате и FP_REQUEST_TIMEOUT при проблемима са мрежом. Препоручује се имплементација логике поновних покушаја са експоненцијалним кашњењем за привремене мрежне проблеме.

FairPlay Streaming и лиценцирање

FairPlay Streaming — је протокол за заштиту стриминг видеа заснован на HLS-у, који користи шифровање сегмената и механизам кључева са ограниченим роком трајања. Провајдер садржаја поставља сопствени сервер лиценци који се интегрише са системом аутентификације корисника.

Сервер лиценци прима од клијента SPC захтев, издваја из њега идентификатор уређаја и садржаја, проверава права корисника у бекенду и формира CKC одговор. Кључ садржаја се шифрује јавним кључем уређаја из FPS сертификата.

Политике лиценцирања FairPlay-а

FairPlay лиценца може да садржи временска ограничења (изнајмљивање на 48 сати), број уређаја (максимално 5 ауторизованих) и квалитет репродукције (ограничење на 1080p за основни план). Политике се постављају на страни сервера и пакују се у Key Envelope.

Важно је напоменути да се FairPlay политике примењују на нивоу Secure Enclave-а и не могу се заобићи софтверским методама на нивоу оперативног система. Чак и при jailbreak-у, хардверска заштита спречава екстракцију кључа или измену параметара лиценце.

Поређење FairPlay-а са другим DRM-овима

Карактеристике рада FairPlay-а на различитим верзијама iOS-а

Подршка за FairPlay Streaming зависи од верзије оперативног система и типа уређаја. Почевши од iOS 10 и tvOS 10, API AVContentKeySession је доступан за све апликације, али хардверско убрзање путем Secure Enclave-а је потребно само за садржај у квалитету 4K HDR. На уређајима са чипом A8–A10 доступна је само максимална резолуција 1080p.

У iOS 14, Apple је додао подршку за вишеструке FairPlay сесије, што омогућава апликацији да репродукује више заштићених токова истовремено — на пример, слика у слици са различитим лиценцама. iOS 15 је проширио протокол подршком за позадинско ажурирање кључева за дуготрајно гледање.

FairPlay у мулти-DRM архитектури

За међуплатформске стриминг сервисе, FairPlay се користи као део мулти-DRM архитектуре заједно са Widevine и PlayReady. Агрегатори лиценци, као што су Axinom и EZDRM, пружају јединствени API који преводи захтеве у SPC формат за FairPlay и MediaDrm формат за Widevine, поједностављујући интеграцију на свим платформама.