CN110968842A

CN110968842A - 一种基于区块链技术的数字版权保护方法

Info

Publication number: CN110968842A
Application number: CN201911134046.1A
Authority: CN
Inventors: 王杰华; 李玉洁; 朱晓辉; 高瞻; 郑国平
Original assignee: Nantong University
Current assignee: Nantong University
Priority date: 2019-11-19
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2020-04-07

Abstract

本发明公开了一种基于区块链技术的数字版权保护方法，包括基于区块链技术的数字版权保护模型和版权保护协议；数字版权保护模型包括用户、Web客户端、区块链服务器及区块链网络，用户通过Web客户端的登记和识别，产生的交易信息Tx再经过区块链服务器处理，由区块链网络的共识机制进行信息共识；版权保护协议包括数字版权登记子协议和数字版权转让子协议，本发明的数字版权保护方案即使遭受到攻击不会造成信息的泄露，防止了数字作品的盗版和拷贝行为的发生，恶意用户无法进行伪装攻击，能够解决盗版侵权行为，确保数字作品的真正唯一性，并且大大降低了Simhash(局部敏感哈希)算法的计算成本。

Description

一种基于区块链技术的数字版权保护方法

技术领域

本发明涉及信息安全技术领域，具体为一种基于区块链技术的数字版权保护方法。

背景技术

在互联网发展的推动下，数字作品不断向网络化、信息化和数字化方向发展，网络中传播的数字作品的数量呈现暴涨的趋势。近几年，我国的数字出版行业的收入都比前几年上涨很多，而且用户规模多达18.25亿人，同时我国的数字内容产业的市场规模达到世界前三。在我国甚至全球的数字内容产业蓬勃发展的同时，数字作品的版权注册登记和版权转让交易也面临着不小的挑战。

近几年，我国出现了不少侵权案件，例如盛大文学起诉百度侵权案、书生网络起诉盛大文学侵权案等。这些案件暴露出我国传统的数字版权保护方案存在着问题。就版权登记而言，传统的版权登记步骤繁琐，材料繁多，耗时长、费用高，所以很多创作者不愿意去申请数字作品的版权保护，这就使得大量的数字作品没有受到保护，创作者的权益受到侵犯。目前，针对传统的数字版权保护存在的问题，常用的数字版权保护技术有：数字加密技术、数字水印技术、区块链技术。这些措施在一定程度上对数字版权的保护起到了一定的保护作用，但是在某些方面还是存在不足的。

数字水印技术通过在数字作品中嵌入水印可以实现版权确权和侵权检测，确定非法盗版的来源，但是该技术繁琐，很难确保数字作品的非授权使用，目前有许多水印攻击方法，所以水印的信息安全也无法保障。数字加密技术通过对数据信息的加密，数字签名实现数字作品的安全传播和安全存储，但是无法找到侵权作品的来源。目前存在的基于区块链技术的数字版权保护方案，例如：2017年李悦在《基于区块链的数字作品DCI管控模型》中提出了去信任的数字作品DCI管控模型，结合智能合约技术实现版权登记、版权转让和版权查询的自动执行。2018年《基于区块链的数字版权交易系统》利用IBM的联盟链技术和智能合约技术，创建了一个基于区块链的数字版权交易系统。这些方案没有考虑到数字作品的相似性检测，只是象征性的提取了数字作品的特征值，无法从根本上解决版权确权、鉴权和维权的问题。

针对以上分析，本文提出了一个基于区块链技术的数字版权保护方案，利用一种局部敏感的哈希算法(Simhash)实现对版权登记作品的相似性检测，防止非法用户非法登记盗版作品。结合区块链技术的特性，从根本上解决了传统数字版权登记问题与数字版权在互联网安全传播等问题。因此，亟待一种改进的技术来解决现有技术中所存在的这一问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于区块链技术的数字版权保护方法，该方案设计了一个基于区块链的数字版权保护系统模型和数字版权保护协议(版权登记协议、版权转让协议，并利用JAVA语言和相关的开发软件模拟实现该系统，解决的具体技术问题如下所示。

(1)利用区块链的加密技术，链式结构等，实现数字作品版权登记信息和版权转让信息的安全存储、不可篡改与可追溯。

(2)利用区块链的对等式网络和共识机制，实现区块链网络中各节点的数字版权交易信息的一致性。

(3)利用改进的Simhash算法结合区块链的链式结构和加密技术，完成数字作品的相似性检测，确保数字作品的唯一性和数字作品的权属绑定。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于区块链技术的数字版权保护方法，包括基于区块链技术的数字版权保护模型和版权保护协议；

所述数字版权保护模型包括用户、Web客户端、区块链服务器及区块链网络，所述用户通过Web客户端的登记和识别，产生的交易信息Tx再经过的区块链服务器处理，由区块链网络的共识机制进行信息共识；

所述版权保护协议包括数字版权登记子协议和数字版权转让子协议；

所述数字版权登记子协议包括以下步骤：

步骤一：作者A在客户端输入数字版权登记信息M1进行版权登记操作CR，并安全发送给区块链服务器S；

步骤二：区块链服务器S接收到数字版权登记的请求信息，利用Simhash算法生成作品的Simhash值，通过比较作品的Simhash值验证作品的相似性，判断作品是否注册过，验证通过则进行下一步骤，验证不通过则拒绝服务；

步骤三：区块链服务器S对版权登记信息M1进行哈希运算，得到版权登记信息的哈希值为X_A，并使用作者A的私钥SK_A对版权登记信息哈希值X_A加密，生成签名信息为Y_A；

步骤四：区块链服务器S返回作者A“登记成功”；

步骤五：区块链服务器S将原始数字版权登记信息M1、签名信息Y_A、交易类型CR，发送给区块链网络中的节点P1进行验证；

步骤六：区块链网络中的验证节点P1使用作者A的公钥PK_A解密签名信息Y_A，得到版权登记信息X_A，并将原始版权登记信息M1做同样哈希运算得到哈希值X，比较X与X_A是否一致，如果一致，则说明版权登记信息的真实有效，进行下一步，否则，丢弃信息；

步骤七：区块信息验证通过后，节点P1将区块信息广播到区块链网络中的其他节点，通过共识进制后，将数据区块存入区块链；

所述数字版权转让协议包括以下步骤：

步骤一：购买者B在客户端版权交易页面进行版权转让CT操作，生成版权转让交易信息M2，并安全向区块链服务器S发起版权转让请求；

步骤二：区块链服务器S验证购买者B的账户余额是否充足，如果验证不通过，则向购买者返回“余额不足”，如果验证通过，则继续执行下一步；

步骤三：区块链服务器S调用sendFunds()函数(资金转移函数)实现版权交易费自动转移，并将购买者B的版权转让信息M2进行哈希运算，得到版权转让信息的哈希值X_AB，使用购买者B的私钥SK_B对版权转让信息的哈希值X_AB进行加密，生成签名信息Y_B；

步骤四：区块链服务器S返回购买者B“购买成功”的信息；

步骤五：区块链服务器S将版权转让信息M2、用户签名信息Y_B、交易类型CT，发送到区块链网络中的节点P1进行验证；

步骤六：区块链网络中的验证节点P1使用购买者B的公钥PK_B解密签名信息Y_B，得到版权转让信息哈希值X_AB,并将原始版权转让信息M2做同样的哈希运算，得到一个哈希值X，对X与X_AB是否一致,如果一致则说明版权转让信息具有真实性，没有被篡改，进行下一步,否则丢掉信息；

步骤七：区块信息验证通过后，节点P1将区块信息广播到区块链网络中的其他节点，通过共识进制，将数据区块存入区块链。

优选的，所述数字版权登记子协议中的步骤一中的数字版权登记信息M1包括：用户名ID_A、作者author、作品名称title、作品描述abstract、作品原件C。

优选的，所述数字版权登记子协议中的步骤七中的区块信息为ID_A、X_A、Y_A、CR。

优选的，所述数字版权转让协议的步骤一中的数字版权登记信息M2包括：购买用户ID_B、数字作品的哈希值X_A、版权转让费value。

优选的，所述数字版权转让协议中的步骤七中的区块信息为ID_B、X_AB、Y_B、CT。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)DDoS分布式拒绝服务攻击：本发明的数字版权保护方案是基于区块链的P2P网络，该网络是由多个节点共同维护的，即使有黑客攻击了部分节点，区块链网络还能正常工作，不会出现网络瘫痪现象，区块链中的数据是加密处理过的，即使遭受到攻击不会造成信息的泄露。

(2)内部攻击：本发明在版权登记后，存储到区块链中的是版权登记信息的哈希值，由于哈希算法具有单向性，所以恶意用户即使获取了区块链中的信息，也无法获取数字作品的内容，防止了数字作品的盗版和拷贝行为的发生。

(3)伪装攻击：在发明文分布式的网络中，节点的信息是全网共同监督的，数据信息是分布存储的，并且采用工作量证明和最长链结合的共识机制解决网络中的共识与冲突，恶意用户无法进行伪装攻击。

(4)侵权攻击：无论是传统的数字加密技术、数字水印技术都不能防止数字作品的盗版侵权行为，而且近几年出现的基于区块链技术的数字版权保护方案也都是形式上提取了数字作品特征值作为数字作品的唯一标识，本发明方案则能够解决盗版侵权行为，确保数字作品的真正唯一性。

(5)Simhash算法运算量分析：为了提升Simhash算法的效率，该算法将64位Simhash值分成4块，每块为16位，结合了鸽巢原理，如果两个文本相似，则必有一块的值是相同的，我们将每一块都作为前16位来查找，建立倒排索引。假如我们的作品库有2^34(大概10亿)个Simhash值，数据是均匀分布的，则每一块有2^16个象限，每个象限有2^34/2^16＝262144个文档需要处理，四个块就是4*262144，大概100万个文档，由此可见，原来需要10亿次的比较，现在只需要100万次的处理，大大降低了Simhash算法的计算成本。

附图说明

图1为本发明方案模型架构图。

图2为数字版权登记协议流程图。

图3为数字版权转让协议流程图。

图4为本发明所涉符号的含义示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于区块链技术的数字版权保护方法，包括基于区块链技术的数字版权保护模型和版权保护协议；

所述数字版权保护模型包括用户、Web客户端、区块链服务器及区块链网络，所述用户通过Web客户端的登记和识别，产生的交易信息Tx再经过区块链服务器处理，由区块链网络的共识机制进行信息共识；

如图2所示，数字版权登记子协议包括以下步骤：

Step 1：作者A在客户端输入数字版权登记信息M1(包括：用户名ID_A、作者author、作品名称title、作品描述abstract、作品原件C)进行版权登记操作CR，并安全发送给区块链服务器S；

A＝>S：{ID_A，author，title，abstract，C，CR}

Step 2：区块链服务器S接收到数字版权登记的请求信息，利用Simhash算法生成作品的Simhash值，通过比较作品的Simhash值验证作品的相似性，判断作品是否注册过。验证通过则进行下一步，验证不通过则拒绝服务。

Step 3：区块链服务器S对版权登记信息M1进行哈希运算，得到版权登记信息的哈希值为X_A，并使用作者A的私钥SK_A对版权登记信息哈希值X_A加密，生成签名信息为Y_A；

X_A＝Hash{ID_A‖author‖title‖abstract‖C}

Y_A＝sign(X_A，SK_A)

Step 4：区块链服务器S返回作者A“登记成功”；

S＝>A：{“登记成功”}

Step 5：区块链服务器S将原始数字版权登记信息M、签名信息Y_A、交易类型CR，发送给区块链网络中的节点P1进行验证；

S＝>P1：{M1，Y_A，CR}

Step 6：区块链网络中的验证节点P1使用作者A的公钥PK_A解密签名信息Y_A，得到版权登记信息X_A，并将原始版权登记信息M1做同样哈希运算得到哈希值X，比较X与X_A是否一致，如果一致，则说明版权登记信息的真实有效，进行下一步；否则，丢弃信息；

Step 7：区块信息验证通过后，节点P1将区块信息(ID_A、X_A、Y_A、CR)广播到区块链网络中的其他节点(以节点P2为例)，通过共识进制后，将数据区块存入区块链。

如图3所示，数字版权转让协议包括以下步骤：

Step 1：购买者B在客户端版权交易页面生成版权转让交易信息M2(包括：购买用户ID_B、数字作品的哈希值X_A、版权转让费value)，并向区块链服务器S发起版权转让请求。

B＝>S：{M2，CT}

Step 2：区块链服务器S验证购买者B的账户余额是否充足。如果验证不通过，则向购买者返回“余额不足”；如果验证通过，则继续执行下一步。

Step 3：区块链服务器S调用sendFunds()函数实现版权交易费自动转移，并将购买者B的版权转让信息M2进行哈希运算，得到版权转让信息的哈希值X_AB，并用购买者B的私钥SK_B对版权转让信息的哈希值X_AB进行加密，生成签名信息Y_B。

X_AB＝Hash{ID_B‖X_A‖value}

Y_B＝sign(X_AB，SK_B)

Step 4：区块链服务器S返回购买者B“购买成功”的信息。

S＝>B：{“购买成功”}

Step 5：区块链服务器S将版权转让信息M2、用户签名信息Y_B、交易类型CT，发送到区块链网络中的节点P1进行验证。

S＝>P1：{M2，Y_B，CR}

Step 6：区块链网络中的验证节点P1使用购买者B公钥PK_B解密签名信息Y_B，得到版权转让信息哈希值X_AB，并将原始版权转让信息M2做同样的哈希运算，得到一个哈希值X，对X与X_AB是否一致，如果一致则说明版权转让信息具有真实性，没有被篡改，进行下一步，否则丢掉信息。

Step 7：区块信息验证通过后，节点P1将区块信息(ID_B、X_AB、Y_B、CT)广播到区块链网络中的其他节点(以节点P2为例)，通过共识进制，将数据区块存入区块链。

本发明所述的基于区块链技术的数字版权保护方案进行安全性能分析并与其他数字版权保护方案进行相比,具有以下优势：

(1)DDoS分布式拒绝服务攻击

本发明的数字版权保护方案是基于区块链的P2P网络，该网络是由多个节点共同维护的，即使有黑客攻击了部分节点，区块链网络还能正常工作，不会出现网络瘫痪现象，区块链中的数据是加密处理过的，即使遭受到攻击不会造成信息的泄露。

(2)内部攻击

本发明在版权登记后，存储到区块链中的是版权登记信息的哈希值，由于哈希算法具有单向性，所以恶意用户即使获取了区块链中的信息，也无法获取数字作品的内容，防止了数字作品的盗版和拷贝行为的发生。

(3)伪装攻击

在发明文分布式的网络中，节点的信息是全网共同监督的，数据信息是分布存储的，并且采用工作量证明和最长链结合的共识机制解决网络中的共识与冲突，恶意用户无法进行伪装攻击。

(4)侵权攻击

无论是传统的数字加密技术、数字水印技术都不能防止数字作品的盗版侵权行为，而且近几年出现的基于区块链技术的数字版权保护方案也都是形式上提取了数字作品特征值作为数字作品的唯一标识，例如文献[4]，本发明方案则能够解决盗版侵权行为，确保数字作品的真正唯一性。

Simhash算法运算量分析

为了提升Simhash算法的效率，该算法将64位Simhash值分成4块，每块为16位。结合了鸽巢原理，如果两个文本相似，则必有一块的值是相同的。我们将每一块都作为前16位来查找，建立倒排索引。假如我们的作品库有2^34(大概10亿)个Simhash值，数据是均匀分布的，则每一块有2^16个象限，每个象限有2^34/2^16＝262144个文档需要处理，四个块就是4*262144，大概100万个文档。由此可见，原来需要10亿次的比较，现在只需要100万次的处理，大大降低了Simhash算法的计算成本。

本发明中所涉及的符号含义如图4所示。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种基于区块链技术的数字版权保护方法，其特征在于：包括基于区块链技术的数字版权保护模型和版权保护协议；

所述数字版权登记子协议包括以下步骤：

步骤二：区块链服务器S接收到数字版权登记的请求信息，利用Simhash(局部敏感哈希)算法生成作品的Simhash值，通过比较作品的Simhash值验证作品的相似性，判断作品是否注册过，验证通过则进行下一步骤，验证不通过则拒绝服务；

步骤四：区块链服务器S返回作者A“登记成功”；

所述数字版权转让协议包括以下步骤：

步骤三：区块链服务器S调用sendFunds()函数实现版权交易费自动转移，并将购买者B的版权转让信息M2进行哈希运算，得到版权转让信息的哈希值X_AB，使用购买者B的私钥SK_B对版权转让信息的哈希值X_AB进行加密，生成签名信息Y_B；

步骤四：区块链服务器S返回购买者B“购买成功”的信息；

2.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的数字版权保护方法，其特征在于：所述数字版权登记子协议中的步骤一中的数字版权登记信息M1包括：用户名ID_A、作者author、作品名称title、作品描述abstract、作品原件C。

3.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的数字版权保护方法，其特征在于：所述数字版权登记子协议中的步骤七中的区块信息为ID_A、X_A、Y_A、CR。

4.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的数字版权保护方法，其特征在于：所述数字版权转让协议的步骤一中的数字版权登记信息M2包括：购买用户ID_B、数字作品的哈希值X_A、版权转让费value。

5.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的数字版权保护方法，其特征在于：所述数字版权转让协议中的步骤七中的区块信息为ID_B、X_AB、Y_B、CT。