DRM과 암호화: 콘텐츠 보호 기술

1. DRM의 개요

디지털 저작권 관리(DRM, Digital Rights Management)는 디지털 콘텐츠의 불법 복제 및 무단 사용을 방지하는 기술입니다. 주로 영상 스트리밍, 전자책, 게임 등에서 사용됩니다.

1.1 DRM의 핵심 기능

콘텐츠 암호화 – AES-CTR을 이용하여 콘텐츠 보호

라이선스 제어 – 인증된 사용자만 콘텐츠 접근 가능

기기 인증 및 보안 정책 적용 – 승인된 기기에서만 재생 가능

멀티 DRM 지원 – Widevine(Google), PlayReady(Microsoft), FairPlay(Apple) 등

2. DRM에서 사용되는 암호화 방식

2.1 AES-CTR (Counter Mode)

방법:

각 블록마다 증가하는 카운터 값을 암호화하여 키 스트림을 생성 후 평문과 XOR 연산
랜덤 액세스가 가능하여 스트리밍 서비스에 적합

장점:

빠른 암호화/복호화 속도
병렬 처리 가능
랜덤 액세스 지원

단점:

Nonce(일회성 값) 재사용 시 보안 취약

사용 예:

스트리밍 서비스

🔹 AES-CTR 암호화 과정

(Nonce + 1 → 🔒) ⊕ P1 → C1

(Nonce + 2 → 🔒) ⊕ P2 → C2

(Nonce + 3 → 🔒) ⊕ P3 → C3

3. DRM 라이선스 서버와 키 관리

3.1 DRM 라이선스 서버의 역할

암호화된 콘텐츠를 재생하기 위해서는 DRM 라이선스 서버에서 키를 받아야 함

라이선스 서버는 사용자의 기기, 계정, 정책을 검증한 후 대칭키(AES 키)를 제공

대칭키는 공개키(RSA, ECC)로 암호화되어 전달됨

3.2 키 교환 과정

사용자가 콘텐츠 재생 요청

클라이언트가 DRM 라이선스 서버에 요청 전송

서버에서 사용자의 기기 및 계정 검증

허가된 경우, 암호화된 대칭키 제공 (공개키 암호화 사용)

클라이언트는 받은 키를 복호화하여 콘텐츠 해독

📌 정리 ✔ AES(대칭키) → 콘텐츠 암호화

✔ RSA(공개키) → 대칭키 보호 및 전송

✔ 최종적으로 콘텐츠 복호화에 사용되는 키는 "대칭키(AES)"

4. DRM 암호화 구현 예제 (Python)


from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util import Counter
import base64

def encrypt_content(content, key, nonce):
    counter = Counter.new(64, prefix=nonce)
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_CTR, counter=counter)
    encrypted_content = cipher.encrypt(content.encode())
    return base64.b64encode(encrypted_content).decode()

key = b'16byteslongkey!'
nonce = b'unique_iv'
original_content = "DRM 보호된 콘텐츠입니다."
encrypted_content = encrypt_content(original_content, key, nonce)
print("🔹 암호화된 콘텐츠:", encrypted_content)


def decrypt_content(encrypted_data, key, nonce):
    encrypted_data = base64.b64decode(encrypted_data)
    counter = Counter.new(64, prefix=nonce)
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_CTR, counter=counter)
    return cipher.decrypt(encrypted_data).decode()

decrypted_content = decrypt_content(encrypted_content, key, nonce)
print("🔹 복호화된 콘텐츠:", decrypted_content)

5. FairPlay DRM 구현 예시 (웹)

5.1 웹에서 FairPlay DRM 구현 (JavaScript)

웹 브라우저에서 FairPlay DRM을 구현하는 방법은 Encrypted Media Extensions (EME) API를 사용하여 FairPlay 키를 처리하는 방식입니다. FairPlay는 com.apple.fps.1_0 키 시스템을 사용합니다.


<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>FairPlay DRM Example</title>
</head>
<body>
    <video id="video" controls></video>

    <script>
        const videoElement = document.getElementById("video");

        // FairPlay 라이선스 URL
        const licenseUrl = "https://license.example.com/fairplay";

        // Encrypted Media Extensions (EME) API 초기화
        if (navigator.requestMediaKeySystemAccess) {
            const config = [{
                initDataTypes: ['cenc'],
                videoCapabilities: [{
                    contentType: 'video/mp4; codecs="avc1.4d401e"'
                }]
            }];

            // FairPlay 키 시스템을 사용하여 요청
            navigator.requestMediaKeySystemAccess('com.apple.fps.1_0', config)
                .then(keySystemAccess => {
                    return keySystemAccess.createMediaKeys();
                })
                .then(mediaKeys => {
                    videoElement.setMediaKeys(mediaKeys);

                    // Play DRM 콘텐츠
                    const mediaSource = new MediaSource();
                    videoElement.src = mediaSource;

                    mediaSource.addEventListener('sourceopen', () => {
                        // 라이선스 서버에서 키를 요청
                        mediaSource.sourceBuffer.addEventListener('encrypted', event => {
                            const session = mediaKeys.createSession();
                            session.onmessage = (e) => {
                                // 라이선스 서버에서 받은 응답을 통해 DRM 키 전달
                                const licenseRequest = new XMLHttpRequest();
                                licenseRequest.open('POST', licenseUrl);
                                licenseRequest.setRequestHeader('Content-Type', 'application/octet-stream');
                                licenseRequest.send(e.message);
                            };
                            session.generateRequest(event.initDataType, event.initData);
                        });
                    });

                    mediaSource.addSourceBuffer('video/mp4; codecs="avc1.4d401e"');
                    mediaSource.addSourceBuffer('audio/mp4; codecs="mp4a.40.2"');
                })
                .catch(error => {
                    console.error("FairPlay DRM 지원 오류:", error);
                });
        } else {
            console.error("Encrypted Media Extensions (EME) 미지원");
        }
    </script>
</body>
</html>

6. ExoPlayer + Widevine DRM 구현 예시 (Android)

6.1 ExoPlayer + Widevine DRM 구현 (Android)

ExoPlayer는 Android에서 DRM 콘텐츠를 재생할 때 가장 많이 사용되는 라이브러리입니다. Widevine DRM을 사용하여 DRM 보호된 비디오 콘텐츠를 재생할 수 있습니다. 아래는 ExoPlayer와 Widevine DRM을 활용한 예제입니다.


import android.os.Bundle
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity
import com.google.android.exoplayer2.ExoPlayer
import com.google.android.exoplayer2.MediaItem
import com.google.android.exoplayer2.source.dash.DashMediaSource
import com.google.android.exoplayer2.upstream.DefaultHttpDataSource
import com.google.android.exoplayer2.upstream.HttpDataSource
import com.google.android.exoplayer2.drm.DrmSessionManager
import com.google.android.exoplayer2.drm.DefaultDrmSessionManager
import com.google.android.exoplayer2.drm.DefaultDrmProvider
import com.google.android.exoplayer2.drm.WidevineUtil
import com.google.android.exoplayer2.util.MimeTypes
import com.google.android.exoplayer2.upstream.DataSource
import android.net.Uri

class DRMPlayerActivity : AppCompatActivity() {
    private lateinit var exoPlayer: ExoPlayer

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)

        // DRM 콘텐츠 URL
        val contentUrl = "https://example.com/drm/protected_video.mpd"

        // Widevine 라이선스 URL
        val licenseUrl = "https://license.example.com/widevine"

        // 기본 HTTP 데이터 소스
        val dataSourceFactory: HttpDataSource.Factory = DefaultHttpDataSource.Factory()

        // Widevine DRM 세션 관리 설정
        val drmCallback: DrmSessionManager.DrmSessionCallback = DefaultDrmProvider(licenseUrl)
        val drmSessionManager = DefaultDrmSessionManager(drmCallback)

        // Dash MediaSource 설정
        val mediaItem = MediaItem.fromUri(Uri.parse(contentUrl))
        val mediaSource = DashMediaSource.Factory(dataSourceFactory).createMediaSource(mediaItem)

        // ExoPlayer 초기화
        exoPlayer = ExoPlayer.Builder(this).build()
        exoPlayer.setMediaSource(mediaSource)
        exoPlayer.prepare()
        exoPlayer.play()
    }

    override fun onDestroy() {
        super.onDestroy()
        exoPlayer.release()
    }
}

7. iOS FairPlay DRM 콘텐츠 복호화 예시

7.1 FairPlay DRM을 활용한 콘텐츠 복호화


import AVFoundation
import UIKit

class DRMPlayerViewController: UIViewController {
    var player: AVPlayer?

    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()

        // DRM이 적용된 콘텐츠 URL
        let contentURL = URL(string: "https://example.com/encrypted_video.m3u8")!

        // DRM 라이선스 서버 URL
        let licenseServerURL = URL(string: "https://license.example.com/fairplay")!

        let asset = AVURLAsset(url: contentURL)
        asset.resourceLoader.setDelegate(self, queue: DispatchQueue.main)

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

        let playerLayer = AVPlayerLayer(player: player)
        playerLayer.frame = self.view.bounds
        self.view.layer.addSublayer(playerLayer)

        player?.play()
    }
}

// AVAssetResourceLoaderDelegate 구현 (라이선스 요청 처리)
extension DRMPlayerViewController: AVAssetResourceLoaderDelegate {
    func resourceLoader(_ resourceLoader: AVAssetResourceLoader, shouldWaitForLoadingOfRequestedResource loadingRequest: AVAssetResourceLoadingRequest) -> Bool {

        guard let url = loadingRequest.request.url else { return false }

        // DRM 키 요청 처리 (FairPlay 라이선스 서버와 통신)
        let licenseRequest = URLRequest(url: URL(string: "https://license.example.com/fairplay")!)

        let task = URLSession.shared.dataTask(with: licenseRequest) { data, response, error in
            guard let data = data, error == nil else {
                loadingRequest.finishLoading(with: error)
                return
            }

            // DRM 라이선스 서버에서 받은 데이터로 복호화된 콘텐츠를 응답
            loadingRequest.dataRequest?.respond(with: data)
            loadingRequest.finishLoading()
        }

        task.resume()
        return true
    }
}

7.2 복호화 과정 설명

컨텐츠 요청: AVPlayer는 AVURLAsset을 사용하여 DRM이 적용된 콘텐츠를 요청합니다.

라이선스 서버와의 통신: 콘텐츠가 암호화되어 있으면, AVAssetResourceLoaderDelegate의 shouldWaitForLoadingOfRequestedResource 메소드가 호출되고, 여기서 라이선스 요청을 FairPlay DRM 서버에 전송합니다.

복호화 키 수신: 서버는 복호화에 필요한 키를 응답으로 보내며, 이 키를 사용하여 콘텐츠를 복호화합니다.

콘텐츠 복호화 및 응답: 서버로부터 받은 데이터는 loadingRequest.dataRequest?.respond(with:)를 통해 응답되어 복호화된 콘텐츠가 AVPlayer로 전달됩니다.

7.3 FairPlay DRM 키 처리 및 콘텐츠 복호화

이 코드에서는 FairPlay DRM 라이선스 서버와의 통신을 통해 키를 받아 콘텐츠를 복호화하는 과정을 보여주고 있습니다. 복호화된 콘텐츠는 AVPlayer에서 재생할 수 있도록 처리됩니다.

이 코드는 iOS 앱에서 FairPlay DRM을 적용한 콘텐츠를 안전하게 복호화하고 재생하는 방법을 다루며, 라이선스 요청 및 처리 과정을 간단히 구현한 예제입니다.

8. Web Browser에서 Widevine DRM 콘텐츠 복호화 예시 (JavaScript)

8.1 Widevine DRM을 활용한 웹 브라우저에서 콘텐츠 복호화


<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>Widevine DRM Video</title>
</head>
<body>
    <video id="video" controls width="640" height="360"></video>

    <script>
        // DRM이 적용된 비디오 URL
        const videoUrl = 'https://example.com/path/to/your/encrypted/video.mpd';

        // Widevine 라이선스 서버 URL
        const licenseServerUrl = 'https://license.example.com/widevine';

        // video 엘리먼트 가져오기
        const video = document.getElementById('video');

        // Encrypted Media Extensions (EME) API 사용
        if ('requestMediaKeySystemAccess' in navigator) {
            navigator.requestMediaKeySystemAccess('com.widevine.alpha', [{
                initDataTypes: ['cenc'],
                videoCapabilities: [{
                    contentType: 'video/mp4; codecs="avc1.42E01E"'
                }]
            }])
            .then(keySystemAccess => {
                // 미디어 키 세션 생성
                return keySystemAccess.createMediaKeys();
            })
            .then(mediaKeys => {
                // 비디오 요소에 MediaKeys 설정
                video.setMediaKeys(mediaKeys);

                // 요청할 라이선스 서버 URL
                const licenseRequest = {
                    type: 'license',
                    url: licenseServerUrl,
                    initData: new Uint8Array()
                };

                // 라이선스 서버와 통신하여 키를 받아옴
                return fetch(licenseRequest.url, {
                    method: 'POST',
                    body: JSON.stringify(licenseRequest),
                    headers: { 'Content-Type': 'application/json' }
                }).then(response => response.arrayBuffer())
                .then(licenseData => {
                    // 받은 라이선스 데이터로 키를 설정
                    mediaKeys.setServerCertificate(new Uint8Array(licenseData));
                    return mediaKeys;
                });
            })
            .then(mediaKeys => {
                // 복호화된 콘텐츠 재생
                const mediaSource = new MediaSource();
                video.src = URL.createObjectURL(mediaSource);

                // 추가적인 로직을 통해 DRM을 통해 암호화된 콘텐츠를 재생하는 과정
                // (예: MediaSource API와 연결된 MediaPlayer 객체를 이용해 실제 비디오 데이터 처리)

            })
            .catch(error => {
                console.error('Error setting up Widevine DRM:', error);
            });
        } else {
            console.error('EME not supported on this browser.');
        }
    </script>
</body>
</html>

8.2 복호화 과정 설명

미디어 키 시스템 접근 요청:

navigator.requestMediaKeySystemAccess 메소드를 사용하여 브라우저에 Widevine 키 시스템을 요청합니다. 이때 필요한 코덱 및 미디어 데이터 타입을 정의합니다.

MediaKeys 생성:

Widevine DRM 키를 관리하는 객체인 MediaKeys를 생성하고, 이를 <video> 엘리먼트에 설정하여 복호화 작업을 준비합니다.

라이선스 서버와 통신:

라이선스 서버로 HTTP 요청을 보내어 콘텐츠 복호화에 필요한 키를 받습니다. 이때, Widevine 라이선스 서버는 POST 요청을 통해 콘텐츠를 해독하는 데 필요한 라이선스를 반환합니다.

복호화 및 콘텐츠 재생:

받은 라이선스를 통해 복호화된 콘텐츠가 HTML5 <video> 엘리먼트에서 재생됩니다. DRM 보호가 적용된 콘텐츠는 이 과정을 통해 복호화되고 재생 가능합니다.

8.3 Widevine DRM 복호화 프로세스

Widevine은 Encrypted Media Extensions (EME) API와 함께 작동하여 브라우저에서 DRM 보호된 콘텐츠를 복호화합니다.

웹에서 DRM 콘텐츠를 재생하려면, MediaKeySystemAccess, MediaKeys, MediaKeySession 등의 API를 활용하여 라이선스 요청, 복호화 및 콘텐츠 재생을 처리할 수 있습니다.

이 예제는 Widevine DRM을 사용하여 콘텐츠를 보호하고 복호화하는 과정입니다.

9. 결론

🔹 DRM 솔루션은 AES-CTR을 활용하여 콘텐츠 보호

🔹 라이선스 서버를 통해 대칭키를 안전하게 전달하여 보안 강화

🔹 FairPlay, Widevine, PlayReady DRM을 통해 다양한 플랫폼에서 안전한 콘텐츠 보호 가능

🔹 스트리밍 서비스에서 빠르고 효율적인 DRM 구현 가능

스트리밍 서비스 등은 AES-CTR 기반 DRM 구조를 사용하며, 각 플랫폼에 맞는 FairPlay, Widevine, PlayReady DRM 솔루션을 통해 콘텐츠 보호를 강화하고 있습니다. 🚀

10. DRM 구현 예제 종합

위에서 다룬 FairPlay와 Widevine DRM을 사용하는 실제 코드 예제들을 통해, 다양한 플랫폼에서 DRM 콘텐츠 보호를 구현할 수 있음을 알 수 있습니다.

10.1. Widevine DRM 구현 예시 (Android)


import android.os.Bundle
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity
import com.google.android.exoplayer2.ExoPlayer
import com.google.android.exoplayer2.MediaItem
import com.google.android.exoplayer2.source.dash.DashMediaSource
import com.google.android.exoplayer2.upstream.DefaultHttpDataSource
import com.google.android.exoplayer2.drm.DefaultDrmSessionManager
import com.google.android.exoplayer2.drm.DrmSessionManager
import com.google.android.exoplayer2.drm.WidevineUtil
import android.net.Uri

class DRMPlayerActivity : AppCompatActivity() {
    private lateinit var exoPlayer: ExoPlayer

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)

        // DRM 콘텐츠 URL
        val contentUrl = "https://example.com/drm/protected_video.mpd"

        // Widevine 라이선스 URL
        val licenseUrl = "https://license.example.com/widevine"

        // 기본 HTTP 데이터 소스
        val dataSourceFactory: HttpDataSource.Factory = DefaultHttpDataSource.Factory()

        // Widevine DRM 세션 관리 설정
        val drmCallback: DrmSessionManager.DrmSessionCallback = DefaultDrmProvider(licenseUrl)
        val drmSessionManager = DefaultDrmSessionManager(drmCallback)

        // Dash MediaSource 설정
        val mediaItem = MediaItem.fromUri(Uri.parse(contentUrl))
        val mediaSource = DashMediaSource.Factory(dataSourceFactory).createMediaSource(mediaItem)

        // ExoPlayer 초기화
        exoPlayer = ExoPlayer.Builder(this).build()
        exoPlayer.setMediaSource(mediaSource)
        exoPlayer.prepare()
        exoPlayer.play()
    }

    override fun onDestroy() {
        super.onDestroy()
        exoPlayer.release()
    }
}

10.2. iOS에서 FairPlay DRM 구현 예시 (Swift)


import AVFoundation
import UIKit

class DRMPlayerViewController: UIViewController {
    var player: AVPlayer?

    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()

        // DRM이 적용된 콘텐츠 URL
        let contentURL = URL(string: "https://example.com/encrypted_video.m3u8")!

        // DRM 라이선스 서버 URL
        let licenseServerURL = URL(string: "https://license.example.com/fairplay")!

        let asset = AVURLAsset(url: contentURL)
        asset.resourceLoader.setDelegate(self, queue: DispatchQueue.main)

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

        let playerLayer = AVPlayerLayer(player: player)
        playerLayer.frame = self.view.bounds
        self.view.layer.addSublayer(playerLayer)

        player?.play()
    }
}

// AVAssetResourceLoaderDelegate 구현 (라이선스 요청 처리)
extension DRMPlayerViewController: AVAssetResourceLoaderDelegate {
    func resourceLoader(_ resourceLoader: AVAssetResourceLoader, shouldWaitForLoadingOfRequestedResource loadingRequest: AVAssetResourceLoadingRequest) -> Bool {

        guard let url = loadingRequest.request.url else { return false }

        // DRM 키 요청 처리 (FairPlay 라이선스 서버와 통신)
        let licenseRequest = URLRequest(url: URL(string: "https://license.example.com/fairplay")!)

        let task = URLSession.shared.dataTask(with: licenseRequest) { data, response, error in
            guard let data = data, error == nil else {
                loadingRequest.finishLoading(with: error)
                return
            }

            loadingRequest.dataRequest?.respond(with: data)
            loadingRequest.finishLoading()
        }

        task.resume()
        return true
    }
}

10.3. 웹 브라우저에서 Widevine DRM 구현 예시 (JavaScript)


<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>Widevine DRM Video</title>
</head>
<body>
    <video id="video" controls width="640" height="360"></video>

    <script>
        // DRM이 적용된 비디오 URL
        const videoUrl = 'https://example.com/path/to/your/encrypted/video.mpd';

        // Widevine 라이선스 서버 URL
        const licenseServerUrl = 'https://license.example.com/widevine';

        // video 엘리먼트 가져오기
        const video = document.getElementById('video');

        // Encrypted Media Extensions (EME) API 사용
        if ('requestMediaKeySystemAccess' in navigator) {
            navigator.requestMediaKeySystemAccess('com.widevine.alpha', [{
                initDataTypes: ['cenc'],
                videoCapabilities: [{
                    contentType: 'video/mp4; codecs="avc1.42E01E"'
                }]
            }])
            .then(keySystemAccess => {
                // 미디어 키 세션 생성
                return keySystemAccess.createMediaKeys();
            })
            .then(mediaKeys => {
                // 비디오 요소에 MediaKeys 설정
                video.setMediaKeys(mediaKeys);

                // 요청할 라이선스 서버 URL
                const licenseRequest = {
                    type: 'license',
                    url: licenseServerUrl,
                    initData: new Uint8Array()
                };

                // 라이선스 서버와 통신하여 키를 받아옴
                return fetch(licenseRequest.url, {
                    method: 'POST',
                    body: JSON.stringify(licenseRequest),
                    headers: { 'Content-Type': 'application/json' }
                }).then(response => response.arrayBuffer())
                .then(licenseData => {
                    // 받은 라이선스 데이터로 키를 설정
                    mediaKeys.setServerCertificate(new Uint8Array(licenseData));
                    return mediaKeys;
                });
            })
            .then(mediaKeys => {
                // 복호화된 콘텐츠 재생
                const mediaSource = new MediaSource();
                video.src = URL.createObjectURL(mediaSource);

                // 추가적인 로직을 통해 DRM을 통해 암호화된 콘텐츠를 재생하는 과정
            })
            .catch(error => {
                console.error('Error setting up Widevine DRM:', error);
            });
        } else {
            console.error('EME not supported on this browser.');
        }
    </script>
</body>
</html>