CN103955633A - 一种基于动态信息验证的电子音像制品版权管理方法 - Google Patents
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Abstract
一种通过嵌入动态信息验证的电子音像制品版权管理方法，其特征在于：定义了文件动态特征信息和用户交易特征信息，采用特有文件组织结构，规定了用户交易特征信息和文件动态特征信息的存放，同时提供电子音像制品的预览功能；设计了专用的用户设备和版权管理服务器；在用户设备和版权服务器的基础上设计一种具有两级验证结构的电子音像制品版权管理框架进行版权验证管理；提出了一种在未加密预览文件中嵌入和提取动态信息的方法；版权管理服务器端验证动态信息，实现文件的动态追踪和溯源；用户购买的电子音像制品使用上的唯一化，可实现出租、借用功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种数字版权管理方法，尤其是指通过嵌入动态信息验证的电子音像制品版权管理方法，主要应用于电子音像制品版权的管理和监管。
背景技术
在互联网普及的现代社会，电子音像制品作品从创作到使用、传播开始呈现出了比传统作品更强的生命力和更大的优势。但于此同时，信息技术的高速发展与网络的普及极大的降低了电子音像商品盗版的难度并推动了盗版音像商品的广泛传播，严重损害了作者和出版商的利益，极大的挫伤了他们的积极性。
为使电子音像制品的创作、分发和消费在可控方式下进行，确保数字内容的真实性，有效阻止对数字内容的非法使用，真正达到知识产权保护的目的，采用数字版权管理DRM(Digital Right Management)技术对数字内容进行描述、识别、交易、保护、监控和跟踪，从而使数字内容从生产到分发、从销售到使用的整个流通过程都处于被保护状态，在满足用户需求的同时，保护相关利益人的利益。
目前，国内外已经针对数字版权保护系统开展了广泛的研究和实践。开放移动联盟OMA(OPEN MOBILE ALLIANCE)制定的数字版权管理标准得到了广泛的认可。在最新的版本中详细地制定了基于公钥基础设施的安全信任模型，权利描述语言，DRM数字内容格式，权利获取协议等，构成了较为完整的系统构架。微软和苹果公司也针对自己制定的多媒体文件和系统开发了相应的数字版权管理的应用。
当前使用中的数字版权管理的核心原理流程(见图8)可以这样描述：
1.系统建立数字媒体授权中心，其目的是保存解密密钥并对用户身份进行认证和授权；
2.系统建立数字媒体分发中心，其目的是完成文件的存放和分发；
3.用户从媒体分发中心获得加密、封装后的媒体文件；
4.用户播放时通过数字媒体授权中心验证，获得播放权限。
发明人在研究过程中发现，如图8所示的已有数字版权管理系统依赖于数字媒体授权中心对固定授权用户身份的验证结果。但是在实际应用中可能存在着这样的“不良用户”，他们在获得了播放权限以后，却恶意泄漏自己的合法身份和验证信息，使未购买播放权限的用户利用这些信息伪装成同一合法用户，即可正常播放媒体文件。当前的数字版权管理系统因无法及时发现并阻止这种行为。由于网络传播的便捷性，泄漏的身份信息大范围传播，电子音像制品的播放权被大量扩散，这将导致版权所有者蒙受巨大损失。
此外，发明人在研究过程中，发现现有系统还存在以下一些局限性：
首先，系统多依据自身使用的媒体格式制定，兼容性差。如OMA的DRM系统文件格式基于ISO/IEC14496-12标准定制，微软的Windows Media DRM只支持微软定义的WMA、WMV格式。其次，系统均没有提供有效溯源途径，在面对非法用户的侵权行为时，缺乏有效的应对措施。另外，系统应用模式单一，用户使用体验较差。
发明内容
本发明的目的：旨在提出一种基于动态信息验证的电子音像制品版权管理方，同时提供一种用户设备和版权管理服务器，解决目前电子音像制品版权管理方法方面存在的缺陷，维护权利人的合法利益。
上述发明目的由以下技术方案实现：
本发明提出的这种基于动态信息验证的电子音像制品版权管理方法，其特征在于：
(1)定义了文件动态特征信息和用户交易特征信息，所述的文件动态特征信息用于记录用户对其所购买的文件的使用情况，包括但不仅限于使用次数，最近一次使用的时间、IP地址，并记录着用户对文件的使用情况的动态更新状态；所述的户交易特征信息记录有用户在购买了视频时产生的交易信息：用户名、客户端信息、文件ID、交易编号，其针对每笔交易具有唯一性和不变性；
(2)针对需要嵌入的文件动态特征信息和用户特征信息，采用自主设计的专用于本系统的特有文件组织结构，规定了用户交易特征信息和文件动态特征信息的存放，同时提供电子音像制品的预览功能；
(3)设计了专用的用户设备和版权管理服务器；
(4)在用户设备和版权服务器的基础上，设计一种具有用户交易特征信息验证和文件动态特征信息验证的两级验证结构的电子音像制品版权管理框架进行版权验证管理；
(5)提出了一种在未加密预览文件中嵌入和提取动态信息的方法；
(6)版权管理服务器端验证动态信息，实现文件的动态追踪和溯源；
(7)用户购买的电子音像制品使用上的唯一化，可实现出租、借用功能。
所述特有的文件组织结构为一由预览未加密的预览视频段、加密完整视频段、许可证三大逻辑结构组成的系统封装文件，规定用户交易特征信息和文件动态特征信息的存放位置；并规定：
(a)用户在未获得授权使用受保护的文件时可以通过未加密的预览段预览文件；
(b)打包时在未加密的预览视频段通过一种在未加密预览文件中嵌入和提取动态信息方法实现文件动态特征信息的嵌入；
(c)许可证中包含用户交易特征信息的部分，携带有用户和文件身份信息；
(d)加密的完整视频段定义一种封装结构用于对需要版权管理的内容进行二次加密封装，对其解密依赖于服务器对(1)中所述的两部分信息的验证。
所述的用户设备包括：
(a)浏览器单元，用于浏览可下载的文件条目；
(b)多媒体播放器，用于播放解密后多格式的内容文件以及预览文件；
(c)DRM文件解封装模块完成对DRM文件三个逻辑结构的拆分和解析；
(d)文件动态特征信息提取和嵌入模块，用于提取嵌入在预览文件中的文件动态特征信息，且能实现信息的嵌入和修改；
(e)用户交易特征信息验证模块和文件动态特征信息验证模块，与服务器端的两级验证模块协同工作，验证用户权限。
所述的版权管理服务器包括：用于分别建立用户交易特征数据库和文件动态特征信息数据库的两大主要功能模块：许可证管理模块和文件动态特征信息管理模块；所述许可证管理模块包含许可证的生成和发放模块、用户交易特征信息验证模块和异常处理模块；所述文件动态特征信息管理模块包含文件动态特征信息的初始化、验证模块及异常处理模块；
具有两级验证结构的电子音像制品版权管理框架进行版权验证管理的主要流程如下：
(a)用户购买文件后，版权管理服务器生成用户交易特征信息并初始化文件动态特征信息；
(b)用户交易特征信息封装成许可证发送给用户，文件动态特征信息发送给内容服务器，嵌入预览文件，最后与加密的内容文件一起发送至用户设备；
(c)用户要获得解密、播放文件的权利要先后经过用户交易特征信息和文件动态特征信息两级的验证；
(d)首先，系统封装文件的许可证部分和未加密预览文件部分分别由用户交易特征信息验证模块和文件动态特征信息验证模块分别处理；
(e)用户交易特征验证模块中，客户端需要使用数字版权系统预先分配的用户私钥对许可证加密部分进行验证和解密，获得许可证上的用户交易特征数据；
(f)使用用户交易特征信息验证客户端用户身份和文件权限；
(g)未通过用户交易特征信息的验证，客户端会进行警告，服务器端会对异常进行处理；
(h)在通过了用户交易特征信息的验证，文件动态特征信息验证模块通过上述(4)中的方法提取文件动态特征信息上传服务器进行比对；
(i)服务器与客户端的文件动态信息出现不匹配时，客户端会进行警告，服务器取消对用户购买的该文件的许可证授权，也即用户使用此文件时无法通过上述(d)过程的验证，同时该用户交易特征信息被锁定，可以作为版权溯源的依据；
(j)服务器与客户端的文件动态特征信息匹配时，客户端获得授权，可以对文件进行解密，播放操作。
根据以上技术方案提出的这种通过嵌入动态信息验证的电子音像制品版权管理方法，与现有的电子音像制品版权管理方法相比较，其优点在于：不仅使电子音像制品的创作、分发和消费在可控方式下进行，确保数字内容的真实性，而且能够对用户进行有效的监控，能有效阻止对数字内容的非法使用，真正达到知识产权保护的目的。
附图说明
图1为特有文件组织结构示意图；
图2为用户设备框架示意图；
图3为版权管理服务器框架示意图；
图4为用户购买处理流程图；
图5为用户权限验证流程图；
图6为管理系统结构流程示意图；
图7为异常产生和处理流程示意图；
图8为现有技术的DRM系统框架示意图。
图中：1-用户设备 2-DRM文件解封装模块 3-版权管理服务器 4-许可证管理模块 5-文件动态特征信息管理模块。
具体实施方式
以下结合说明书附图进一步阐述本发明，并给出本发明的实施例。
如图1-7所示的这种通过嵌入动态信息验证的电子音像制品版权管理方法，其特征在于：
(1)定义了文件动态特征信息和用户交易特征信息，所述的文件动态特征信息用于记录用户对其所购买的文件的使用情况，包括但不仅限于使用次数，最近一次使用的时间、IP地址，并记录着用户对文件的使用情况的动态更新状态；所述的户交易特征信息记录有用户在购买了视频时产生的交易信息：用户名、客户端信息、文件ID、交易编号，其针对每笔交易具有唯一性和不变性。
(2)针对需要嵌入的文件动态特征信息和用户交易特征信息，采用自主设计的专用于本系统的特有文件组织结构，规定了用户交易特征信息和文件动态特征信息的存放，同时提供电子音像制品的预览功能。
(3)设计了专用的用户设备和版权管理服务器。
(4)在用户设备和版权服务器的基础上设计一种具有两级验证结构的电子音像制品版权管理框架进行版权验证管理；也就是说规定：关于用户交易特征信息的验证过程是一级，涉及文件动态特征信息的验证过程是一级；每一级都涉及到用户设备和服务器的交互，在系统流程上将其划分成两个阶段。
(5)提出了一种在未加密预览文件中嵌入和提取动态信息的方法。
(6)版权管理服务器端验证动态信息，实现文件的动态追踪和溯源。
(7)用户购买的电子音像制品使用上的唯一化，可实现出租、借用功能。
所述特有的文件组织结构为一由预览未加密的预览视频段、加密完整视频段、许可证三大逻辑结构组成的系统封装文件，并规定用户交易特征信息和文件动态特征信息的存放位置；并规定：
(a)用户在未获得授权使用受保护的文件时可以通过未加密的预览段预览文件。
(b)打包时在未加密的预览视频段通过一种在未加密预览文件中嵌入和提取动态信息方法实现文件动态特征信息的嵌入。
(c)许可证中包含用户交易特征信息的部分，携带有用户和文件身份信息；
(d)加密的完整视频段定义一种封装结构用于对需要版权管理的内容进行二次加密封装，对其解密依赖于服务器对(1)中所述的两部分信息的验证。
所述的用户设备包括：
(a)浏览器单元，用于浏览可下载的文件条目。
(b)多媒体播放器，用于播放解密后多格式的内容文件以及预览文件。
(c)DRM文件解封装模块，所述的DRM文件解封装模块包括预览文件解析模块、媒体文件解密模块和许可证解析模块，由上述三模块完成对DRM文件三个逻辑结构的拆分和解析。
(d)文件动态特征信息提取和嵌入模块，用于提取嵌入在预览文件中的文件动态特征信息，且能实现信息的嵌入和修改。
(e)用户交易特征信息验证模块和文件动态特征信息验证模块，与服务器端的两级验证模块协同工作，验证用户权限。
所述的版权管理服务器包括：用于分别建立用户交易特征数据库和文件动态特征信息数据库的两大主要功能模块：许可证管理模块和文件动态特征信息管理模块；所述许可证管理模块包含许可证的生成和发放模块、用户交易特征信息验证模块和异常处理模块；所述文件动态特征信息管理模块包含文件动态特征信息的初始化、验证模块及异常处理模块。
具有两级验证结构的电子音像制品版权管理框架进行版权验证管理的主要流程如下：
(a)用户购买文件后，版权管理服务器生成用户交易特征信息并初始化文件动态特征信息。
(b)用户交易特征信息封装成许可证发送给用户，文件动态特征信息发送给内容服务器，嵌入预览文件，最后与加密的内容文件一起发送至用户设备。
(c)用户要获得解密、播放文件的权利要先后经过用户交易特征信息和文件动态特征信息两级的验证。
(d)首先，系统封装文件的许可证部分和未加密预览文件部分分别由用户交易特征信息验证模块和文件动态特征信息验证模块分别处理。
(e)用户交易特征验证模块中，客户端需要使用数字版权系统预先分配的用户私钥对许可证加密部分进行验证和解密，获得许可证上的用户交易特征数据。
(f)使用用户交易特征信息验证客户端用户身份和文件权限。
(g)未通过用户交易特征信息的验证，客户端会进行警告，服务器端会对异常进行处理。
(h)在通过了用户交易特征信息的验证，文件动态特征信息验证模块通过上述(4)中的方法提取文件动态特征信息上传服务器进行比对。
(i)服务器与客户端的文件动态信息出现不匹配时，客户端会进行警告，服务器取消对用户购买的该文件的许可证授权，也即用户使用此文件时无法通过上述(d)过程的验证，同时该用户交易特征信息被锁定，可以作为版权溯源的依据。
(j)服务器与客户端的文件动态特征信息匹配时，客户端获得授权，可以对文件进行解密，播放操作。
以下结合说明书附图4-7详细介绍本发明的管理流程
版权管理方法的一个实例系统结构和流程如图6所示：
系统的验证模块可以分为两大功能实体：用户交易特征信息验证模块和文件动态特征信息验证模块。
(1)未获得使用权限，客户端处理系统封装文件时，分别提取文件中许可证部分和未加密部分送致用户交易特征信息验证模块和文件动态特征信息验证模块进行处理。
(2)用户交易特征信息模块提取出用户交易特征信息，包括用户特征信息如用户名、用户ID、客户端序列号、硬件信息等和交易特征信息如内容ID、交易编号等；
(3)客户端比对文件中提取的和客户端登录的用户特征信息；
(4)上传用户交易特征信息至服务器进行比对；
(5)文件动态特征交易验证模块提取文件动态特征信息，包括用户交易特征验证字段和文件的动态特征如使用次数、最近使用时间和最近使用地址等；
(6)校验用户交易特征信息验证字段，确认文件完整性；
(7)上传动态特征至服务器端进行匹配校验；
(8)动态更新动态特征；
(9)以上任意一步出现异常都将导致授权失败。
本发明中提及的两级验证体系主要针对的是用户信息的泄漏的情况而设计的。相对于现有的一些数字版权管理方案只进行一次用户特征信息的验证，本发明添加了文件动态信息的验证，服务器端可以实时跟踪用户对文件的操作情况。当盗用用户权限的侵权行为分布式地扩散时，服务器可以及时的发现和处理，最大限度上保护了用户和出版商的利益。下面将展示一个如图7所示的实例，描述一下异常的产生和处理。
在按照本专利说明建立的一个数字版权管理系统中，A用户购买了一个视频文件，服务器的数据库会对A用户购买该视频文件创建一条记录。该记录从逻辑功能上可以分为A用户交易特征信息和A用户购买文件的动态特征信息。服务器端存放有加密好的视频文件和未加密的MP4预览文件，服务器端将A购买的文件的动态特征信息嵌入在MP4预览文件中；同时依据A用户交易特征信息生成许可证。A用户下载服务器封装好的文件，通过客户端对文件进行解封装操作，分别提取嵌入信息进行验证，获得播放许可。
但当用户B获得了A的用户特征信息，在客户端伪装成A，一些常见的数字版权管理系统无法及时发现这种异常并对其做出及时的应对措施。但是在本专利描述的系统中，播放视频文件还要通过第二次验证。B用户第一次验证文件动态信息时可以通过验证，如下表2所示，B所持有的文件动态特征信息例如播放次数更新到5，6，但是此时A用户文件中和服务器上的动态特征信息出现了不同步，当A再次尝试获得服务器授权时，A文件中的播放次数为4次，服务器上记录的文件使用次数为6次，这种不同步的异常将会导致A购买的该视频的将无法再通过服务其验证。
| 文件最近的使用者 | A | B | B | A | ||
| A用户文件中的使用次数 | 4 | 4 | 4 | |||
| B用户文件中的使用次数 | 4 | 5 | 6 | |||
| 服务器上记录的文件使用次数 | 4 | 5 | 6 |
表1
当A的用户信息在网络上广泛的传播时，这种动态特征信息很快就会出现不同步的异常、服务器端也可以很快的做出应对，并对溯源至泄露信息的用户。
利用文件动态特征信息的这些特性开发出一些新的应用模式。一些应用实例简述如下。
在当前的互联网环境之下，我们很难阻止数字文件的复制和传播，任何一份数字文件都可能在同一时间出现很多拷贝。例如在以下真实的应用情景中：A购买了受本发明版权保护的电子音像制品文件的使用权，A通过两级验证系统的验证可以播放电子音像制品。同时A的身份信息和A购买的受保护文件可以被任何一个用户复制，阻止这种复制是很困难的。B获得A的身份信息和A购买的受保护文件后，当A、B同时使用A的身份进行验证时根据上述实例2描述的这种出现异常的情况，服务器对于文件动态特征信息的验证出现异常的原因是对于同一文件同时操作时，文件内嵌入的动态信息无法与服务器匹配，也就是同一文件在使用上具有唯一化的特点。我们无法保证文件存在性的唯一化的情况下可以转而寻求相同文件在使用时的唯一化。
借由这一特点可以开发包括出租、借用的一系列应用。真实情景可以如下：A购买了电子音像制品的使用权限，如果B用户想要借用A的使用权限，可以通过版权管理服务器或A用户设备获得带有A的验证信息的文件部分，同时A用户必须暂时放弃使用文件。
本专利的版权管理流程中提出一种用于在未加密的预览文件中嵌入和提取文件动态特征信息的方法，规定针对于电子音像制品文件的不同格式采用相同的预览文件格式，其特征如下：
(1)本专利中特有的文件结构中的预览文件为采用ISO/IEC14496-2Mpeg-4编码标准编码的MP4格式文件；
(2)依照标准，视频文件的每一帧图像按照8x8的块进行一次离散余弦变换，转换得到8x8的系数域，在进行一次行程编码的到若干对数据组，最后通过查相关标准中可变长编码码表将对应的数据转换成变长码；
(3)文件动态特征信息的嵌入和提取通过修改可变长码来完成；相关的嵌入和提取具体流程如下：
(a)分析MP4文件，依次查找内部编码帧，获取这一帧的数据；
(b)帧内容数据是由可变长码码字序列组成的，将帧数据送给符合ISO/IEC14496-2标准设计的解码器；
(c)对这一帧数据进行部分解码，即对可变长码的解码，得到这一帧图像的行程编码数据；
(d)部分行程编码的数据步长相等、量化值相近，而其对应的变长码码字长度相等，如下表1所示；
表2
(e)解码器解码过程中每发现一个符合上述规则的可变长码，就从文件动态特征信息中读取一bit位的数据与这个变长码对应的行程编码量化值的最低位做比较；
(f)若(e)中比较结果不同，须将原视频码流中的可变长码字替换成同组的另一个对应码字；
(g)若(e)中比较结果相同，不作处理；
(h)提取是一个类似的过程，依次提取完符合规则的码字，并将其对应的可变长码量化值的最低位组合，可得到嵌入的文件动态特征信息。
(i)嵌入和提取文件动态特征信息的方法包括但不仅限于这里具体描述的方法。
Claims (5)
1.一种通过嵌入动态信息验证的电子音像制品版权管理方法，其特征在于：
(1)定义了文件动态特征信息和用户交易特征信息，所述的文件动态特征信息用于记录用户对其所购买的文件的使用情况，包括但不仅限于使用次数，最近一次使用的时间、IP地址，并记录着用户对文件的使用情况的动态更新状态；所述的户交易特征信息记录有用户在购买了视频时产生的交易信息：用户名、客户端信息、文件ID、交易编号，其针对每笔交易具有唯一性和不变性；
(2)针对需要嵌入的文件动态特征信息和用户交易特征信息，采用自主设计的专用于本系统的特有文件组织结构，规定了用户交易特征信息和文件动态特征信息的存放，同时提供电子音像制品的预览功能；
(3)设计了专用的用户设备和版权管理服务器；
(4)在用户设备和版权服务器的基础上设计一种具有两级验证结构的电子音像制品版权管理框架进行版权验证管理；
(5)提出了一种在未加密预览文件中嵌入和提取动态信息的方法；
(6)版权管理服务器端验证动态信息，实现文件的动态追踪和溯源；
(7)用户购买的电子音像制品使用上的唯一化，可实现出租、借用功能。
2.如权利要求1所述的通过嵌入动态信息验证的电子音像制品版权管理方法，其特征在于：所述特有的文件组织结构为一由预览未加密的预览视频段、加密完整视频段、许可证三大逻辑结构组成的系统封装文件，并规定用户交易特征信息和文件动态特征信息的存放位置；并规定：
(a)用户在未获得授权使用受保护的文件时可以通过未加密的预览段预览文件；
(b)打包时在未加密的预览视频段通过在未加密预览文件中嵌入和提取 动态信息方法实现文件动态特征信息的嵌入；
(c)许可证中包含用户交易特征信息的部分，携带有用户和文件身份信息；
(d)加密的完整视频段定义一种封装结构用于对需要版权管理的内容进行二次加密封装，对其解密依赖于服务器对(1)中所述的两部分信息的验证。
3.如权利要求1所述的通过嵌入动态信息验证的电子音像制品版权管理方法，其特征在于：所述的用户设备包括：
(a)浏览器单元，用于浏览可下载的文件条目；
(b)多媒体播放器，用于播放解密后多格式的内容文件以及预览文件；
(c)DRM文件解封装模块，完成对DRM文件三个逻辑结构的拆分和解析；
(d)文件动态特征信息提取和嵌入模块，用于提取嵌入在预览文件中的文件动态特征信息，且能实现信息的嵌入和修改；
(e)用户交易特征信息验证模块和文件动态特征信息验证模块，与服务器端的两级验证模块协同工作，验证用户权限。
4.如权利要求1所述的通过嵌入动态信息验证的电子音像制品版权管理方法，其特征在于：所述的版权管理服务器包括：用于分别建立用户交易特征数据库和文件动态特征信息数据库的两大主要功能模块：许可证管理模块和文件动态特征信息管理模块；所述许可证管理模块包含许可证的生成和发放模块、用户交易特征信息验证模块和异常处理模块；所述文件动态特征信息管理模块包含文件动态特征信息的初始化、验证模块及异常处理模块。
5.如权利要求1所述的通过嵌入动态信息验证的电子音像制品版权管理方法，其特征在于：具有两级验证结构的电子音像制品版权管理框架进行版权验证管理的主要流程如下：
(a)用户购买文件后，版权管理服务器生成用户交易特征信息并初始化文件动态特征信息；
(b)用户交易特征信息封装成许可证发送给用户，文件动态特征信息发送给内容服务器，嵌入预览文件，最后与加密的内容文件一起发送至用户设备；
(c)用户要获得解密、播放文件的权利要先后经过用户交易特征信息和文件动态特征信息两级的验证；
(d)首先，系统封装文件的许可证部分和未加密预览文件部分分别由用户交易特征信息验证模块和文件动态特征信息验证模块分别处理；
(e)用户交易特征验证模块中，客户端需要使用数字版权系统预先分配的用户私钥对许可证加密部分进行验证和解密，获得许可证上的用户交易特征数据；
(f)使用用户交易特征信息验证客户端用户身份和文件权限；
(g)未通过用户交易特征信息的验证，客户端会进行警告，服务器端会对异常进行处理；
(h)在通过了用户交易特征信息的验证，文件动态特征信息验证模块通过上述(4)中的方法提取文件动态特征信息上传服务器进行比对；
(i)服务器与客户端的文件动态信息出现不匹配时，客户端会进行警告，服务器取消对用户购买的该文件的许可证授权，也即用户使用此文件时无法通过上述(d)过程的验证，同时该用户交易特征信息被锁定，可以作为版权溯源的依据；
(j)服务器与客户端的文件动态特征信息匹配时，客户端获得授权，可以对文件进行解密，播放操作。
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