CN116843333A - 一种基于区块链的数字视频公平交易方法 - Google Patents

一种基于区块链的数字视频公平交易方法 Download PDF

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CN116843333A CN202310793944.8A CN202310793944A CN116843333A CN 116843333 A CN116843333 A CN 116843333A CN 202310793944 A CN202310793944 A CN 202310793944A CN 116843333 A CN116843333 A CN 116843333A
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Abstract

本发明公开了一种基于区块链的数字视频公平交易方法，是应用于由区块链、智能合约、视频提供商和视频需求商所构成的交易环境中，区块链上部署有交易智能合约、申诉智能合约，该方法包括：交易准备、交易和申诉三个部分。本发明采用区块链技术、同态加密技术、DCT域下的水印嵌入技术和DWT域下的水印嵌入技术，对数字视频以同态加密的方式嵌入视频提供商和视频需求商的水印，实现了在无可信第三方的前提下数字视频交易的公平性和安全性，从而能够防止视频提供商通过复制的方式诬陷视频需求商在没有授权的情况下转卖数字视频，同时数字水印的存在也可以保护视频提供商的版权。

Description

一种基于区块链的数字视频公平交易方法
技术领域
本发明涉及区块链技术，具体涉及一种基于区块链的数字视频公平交易方法。
背景技术
数字视频是以数字形式在计算机中呈现的视频。相较于传统视频，经过数字化处理的视频更易于进行创作、存储、交易和共享。然而，数字视频的特性决定了相对于非数字视频，对其进行编辑和篡改更容易，且很难留下明显的痕迹。不良个人或团体可以任意地对数字视频进行非法传播、使用和篡改，对产权方的利益造成严重损害，也妨碍了数字视频的交易和共享。因此，在数字视频的交易过程中，确保数字视频的合法权益和产权保护变得尤为重要。
传统的数字视频交易通常借助第三方机构，但这些机构可能出于自身利益考虑，或者因为内部员工的腐败行为，导致交易中的数据被非法使用。
发明内容
本发明旨在针对现有视频交易方法的不足和第三方交易平台不可信等问题，提供一种基于区块链的数字视频公平交易方法，以期能解决数字视频交易过程中双方不诚实的问题，并能不依赖于第三方而完成交易，同时能提高数字视频交易中的智能化和高效性，从而为交易双方提供一个安全公平的数字视频交易环境。
本发明是通过采用下述技术方案实现的：
本发明一种基于区块链的数字视频公平交易方法的特点在于，是应用于由区块链、智能合约、视频提供商和视频需求商所构成的交易环境中，并按如下步骤进行：
步骤1、视频提供商和视频需求商的视频水印预处理；
步骤1.1.视频提供商对视频和密钥的处理：
步骤1.1.1.视频提供商将自身待交易的视频P分为长度为M的n个视频片段，记为P＝{p1，p2，...，pi，...，pn}，其中，pi表示视频P的第i个视频片段；
步骤1.1.2.将视频提供商从第i个视频片段pi中提取的每一帧图像所构成的图像帧集合记为pil＝{pil，1，pil，2，...，pil，j，...pil，m}，其中，pil，j表示第i个视频片段pi中提取的第j帧图像，m表示第i个视频片段pi的总帧数；
从第i个视频片段pi中提取的音频记为pmi；
步骤1.1.3.视频提供商将水印V嵌入第i个图像帧集pil中每一帧图像的DCT域中，得到第i个水印图像帧合集p′il；同时将水印V嵌入音频pmi的DWT域中，得到水印音频pm′i；从而将pm′i和p′il组合为第i个水印视频块p′i，从而得到水印视频P′＝{p′1，p′2，...，p′i...，p′n}；
步骤1.1.4.视频提供商根据量化系数表对第i个水印视频块p′i中的水印图像pil进行DCT域变换，得到第i个水印视频块p′i的水印图像pil的DCT系数矩阵cai；
通过量化系数表对第i个水印视频块p′i中的水印音频pm′i进行DWT域变化，得到第i个水印视频块p′i的水印音频pm′i的DWT系数矩阵cci，并构成得到第i个水印视频块p′i的整体系数ci＝(cai，cci)，从而得到水印视频P′的系数矩阵C＝{c1，c2，...，ci，...，cn}；
步骤1.1.4.视频提供商使用自身私钥SkSeller对系数矩阵C进行数字签名，得到签名{σ1，σ2，...，σi，...，σn}，其中，σi表示ci的签名；
步骤1.1.5.视频提供商将系数矩阵ci分为Z个相同大小的矩阵其中，/>表示ci划分的第z个矩阵；将/>中的第一个元素值记为/>从而得到矩阵/>的第一个元素所构成的集合/>并进行哈希操作，得到系数矩阵ci的高能量值哈希/> 其中，||为拼接操作，H()表示哈希函数；进而得到所有高能量值哈希集合MH＝{H(M1)，H(M2)，...，H(Mi)，...，H(Mn)}并公示在区块链中；
步骤1.1.6.视频提供商生成密钥集合K＝{k1，k2，...，ki，...，kn}，其中，ki表示第i个密钥，将密钥集合K进行哈希操作后，得到密钥哈希集合KH＝{H(k1)，H(k2)，...，H(ki)，...，H(kn)}并公示在区块链中；其中，H(ki)表示密钥ki的哈希计算值；
步骤1.2.视频需求商对水印的处理：
步骤1.2.1.视频需求商生成水印W＝(w1，w2，...，wq，...，wQ)并用自身私钥SkBuyer对W进行签名，得到水印签名sig(W)，其中，wq表示第q个水印，Q表示水印个数，sig()为签名算法；
步骤1.2.2.视频需求商根据公钥PkHE，利用同态加密算法对水印W进行加密，得到同态加密水印HE(W)＝(HE(w1)，HE(w2)，...，HE(wq)，...，HE(wQ))；其中，HE()表示同态加密算法，HE(wq)表示水印wq的同态加密结果；
步骤1.2.3.视频需求商将水印W进行哈希操作后得到水印哈希H(W)，并将水印哈希H(W)公布于区块链中；
步骤2、交易阶段：
步骤2.1.视频提供商和视频需求商分别向智能合约存入保证金；
步骤2.2.视频需求商对视频提供商提出交易申请，视频需求商用视频提供商的公钥PkSeller分别加密同态加密水印HE(W)和水印签名sig(W)后，得到加密水印EPkSeller(HE(W))和加密签名EPkSeller(sig(W))，将EPkSeller(HE(W))，EPkSeller(sig(W))以及所需要的文件块数ctr发送给视频提供商，其中，EPkSeller()代表使用密钥PkSeller的加密算法；
步骤2.3.视频提供商用自身私钥SkSeller对所接收到的加密水印EPkSeller(HE(W))和加密签名EPkSeller(sig(W))进行解密，得到同态加密水印HE(W)和水印签名sig(W)；
视频提供商用视频需求商的公钥PkBuyer对水印签名sig(W)进行验证，以检验水印W是否来自视频需求商；若是，则对同态加密水印HE(W)进行随机置换，得到水印序列ρ(HE(W))；否则，则终止交易，智能合约退还保证金，其中，ρ(HE(W))＝HE(ρ(W))；ρ(W)为随机置换后的水印；
步骤2.4.视频提供商利用同态加法将随机置换后的水印序列ρ(HE(W))嵌入到第f个水印视频块p′f的系数矩阵cf的Q个位置中，从而得到同态加密系数矩阵 其中，/>为同态加法操作，c′f为第f个系数矩阵cf嵌入水印之后的系数矩阵；
步骤2.5.视频提供商用嵌入水印ρ(W)后的系数矩阵c′f所对应的密钥kf∈K，f∈{1，…，n}对HE(c′f)进行加密，得到加密后的同态加密系数矩阵其中，/>代表使用密钥kf的加密算法；
步骤2.6.视频提供商将加密后的同态加密系数矩阵与第f个系数矩阵cf对应的签名σf发送视频需求商；
步骤2.7.视频需求商利用视频提供商的公钥PkSeller将签名σf进行验证，若验证通过，则执行步骤2.8；否则，交易结束，智能合约SC返还交易双方保证金；
步骤2.8.视频需求商将签名σf发送给智能合约SC，所述智能合约SC用视频提供商的公钥PkSeller对签名σf进行验证，若验证通过，则执行步骤2.9；否则，交易结束，智能合约返还交易双方保证金；
步骤2.9.视频提供商利用视频需求商的公钥PkBuyer对密钥kf进行加密，得到加密密钥EPkBuyer(kf)并传输给视频需求商；
步骤2.10.视频需求商用自身私钥SkBuyer对加密密钥EPkBuyer(kf)进行解密，得到密钥kf，利用密钥kf对进行解密，得到同态加密系数矩阵HE(c′f)；
步骤2.11.视频需求商使用同态加密算法的私钥SkHE对同态加密系数矩阵HE(c′f)进行解密，得到系数矩阵cf嵌入水印ρ(W)后的系数矩阵c′f；所述视频需求商将c′f进行分解后，得到图像系数矩阵c′af和音频系数矩阵c′cf，将c′af进行DCT逆变换，得到第f个视频的水印图像帧集p′fl，将c′cf进行DWT逆变换得到水印音频pm′f，并分别向p′il和中嵌入随机水印ρ(W)，从而得到嵌入随机水印ρ(W)后的视频p′f+ρ(W)；其中，p′f表示p′il和组合后的视频；
步骤2.12.重复步骤2.4到步骤2.11的过程，直到ctr个视频块交易完毕、或因签名σf验证不通过而导致交易结束为止，视频提供商获得相应的保证金；
步骤2.13.视频需求商将嵌入随机水印ρ(W)后的视频p′f+ρ(W)进行哈希，得到视频哈希H(p′f+ρ(W))并公布于区块链中；
步骤2.14.视频提供将订单号Sequence，水印V，视频需求商ID号IDofBuyer，授权标识符floag构成一条交易信息，并存入账单Table，同时视频提供商将把账单Table公布在区块链上，当floag＝1时，表示视频需求商已获得出售授权，否则，表示视频需求商未获得出售授权。
本发明所述的一种基于区块链的数字视频公平交易方法的特点也在于，若视频需求商向智能合约SC提出申诉，则进入申诉阶段：
步骤3、申诉阶段：
步骤3.1.当视频需求商解密出来的数据存在问题时，视频需求商向智能合约SC提出申诉，并将密钥kf，嵌入随机水印ρ(W)后的视频p′f+ρ(W)传输给智能合约SC；
步骤3.2.智能合约SC对kf进行哈希操作后，得到密钥哈希H(k′f)，并计算视频p′f+ρ(W)的高能量值哈希H(M′f)，所述智能合约SC将H(k′f)与视频提供商所公示的KH中的H(kf)进行比较，将H(M′f)与视频提供商所公示MH中的H(Mf)进行对比，若两组对比结果中存在不一致的情况，则对视频提供商扣除保证金；如果均一致，则返回“视频与密钥无误”的消息给视频需求商，并结束申诉；
若视频需求商向智能合约SC提出申诉，则进入申诉阶段：
步骤4、视频版权申诉：
如果交易环境中出现未经授权的视频需求商对视频提供商的文件进行非法出售，则视频提供商向智能合约SC提出申诉，并向智能合约SC提供水印V和未经授权的视频需求商出售的视频X，并向智能合约SC存入本次申诉的保证金；
步骤4.1智能合约SC判断疑似未经授权的视频需求商ID是否存在于账单Table中，若存在，再检查floag的值，若floag为1，则本次申诉结束，若视频需求商ID不存在或者floag为0，则智能合约SC检查疑似未经授权的视频需求商待出售的视频X和水印V，与视频需求商所公示的高能量值哈希集合MH中是否完全一致；若是，则对X进行图像的DCT域以及音频的DWT域下的水印提取，得到水印R1，R2；否则，本次申诉结束，扣除视频提供商的保证金；
步骤4.2将水印R1，R2中任意一个水印记为R；所述智能合约SC计算R和账单Table中交易双方所用水印V的相似度其中，e，s为水印的长和宽，V(e，s)，R(e，s)为水印V，R在(e，s)处的像素值；p表示水印长度，q表示水印高度；
将水印R1，R2与V所对应的相似度nc1，nc2中的最大值记为NC；
如果NC≥ω，则判定水印R与水印V为“相同水印”，并判定视频需求商为非法交易者，如果NC＜ω，则判定水印R与水印V为“无关水印”，并判定为视频提供商申诉无效，保证金予以扣除，其中，ω为相似数值。
本发明一种电子设备，包括存储器以及处理器的特点在于，所述存储器用于存储支持处理器执行任一所述数字视频公平交易方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。
本发明一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序的特点在于，所述计算机程序被处理器运行时执行任一所述数字视频公平交易方法的步骤。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明所提出的去中心化的数字视频交易方法，从根本上解决了传统第三方交易中心的不可信问题，保证了视频提供商在数据交易中的数据所有权和知情权。
2、本发明利用区块链技术记录相应的交易信息，保证了数据视频的可验证性，基于区块链的不可篡改性，为交易双方提供更加全面的不可篡改的数据视频交易记录。
3、本发明利用智能合约技术进行数据视频交易，提高了交易的智能化，智能合约的设计为视频提供商提供了更多样化的数据解决方案。
4、本发明利用同态加密和智能合约技术，提高了交易安全性，以及防止了视频提供商进行虚假控诉和视频需求商得不到相应的水印序列。
5、本发明视频提供商一直处于同态加密的状态下嵌入水印W，换言之，视频提供商获取不到最终的出售视频的版本，进而防止视频提供商恶意交易，污蔑视频需求商。由于区块链的透明性，更加保证了交易过程中的安全性，以及降低了交易双方作假的可能。
6.本发明视频提供商和视频需求商对视频的图像和音频中分别嵌入水印，提高了水印的鲁棒性，使其能够抵御常见的处理和攻击操作，并确保水印在视频传播过程中的可追踪性和版权保护功能。
附图说明
图1为本发明整体实施步骤的流程图；
图2为本发明中准备阶段的流程图；
图3为本发明中交易阶段的流程图；
图4为本发明中申诉阶段的流程图；
图5为本发明中视频版权申诉阶段的流程图。
具体实施方式
本实施例中，一种基于区块链的数字视频公平交易方法，是应用于区块链，智能合约和同态加密算法所构成的交易环境中，并在交易环境中按如下步骤实现视频提供商和视频需求商之间的点对点交易方法，如图1所示，具体包括：
步骤1、如图2所示，准备阶段-交易双方进行视频水印等文件预处理：
步骤1.1.视频提供商对视频和密钥做如下处理：
步骤1.1.1.视频提供商将自身待交易视频P分为长度为M的n个视频片段，记为P＝{p1，p2，...，pi，...，pn}，其中，pi表示整个视频的第i个视频片段；分块进行交易是为了防止视频需求商恶意交易，浪费过多带宽。
步骤1.1.2.将视频提供商从第i个视频片段pi中提取的每一帧图像所构成的图像帧集合记为pil＝{pil，1，pil，2，...，pil，j，...pil，m}，其中，pil，j表示第i个视频片段pi中提取的第j帧图像，m表示第i个视频片段pi的总帧数；
从第i个视频片段pi中提取的音频记为pmi；
提取音频和图像帧集是为了得到水印嵌入的载体。
步骤1.1.3.视频提供商将水印V嵌入第i个图像帧集pil中每一帧图像的DCT域中，得到第i个水印图像p′il；同时将水印V嵌入音频pmi的DWT域中，得到水印音频pm′i；从而将pm′i和p′il组合为第i个水印视频块p′i，从而得到水印视频P′＝{p′1，p′2，...，p′i...，p′n}；嵌入水印V是为了在申诉阶段作为判定证据，本实施例利用DCT域和DWT域下的水印嵌入方法将水印V嵌入到图像帧集pil和音频pm′i中；DCT域和DWT域下的水印嵌入方法不再赘述。
步骤1.1.4.视频提供商根据量化系数表对第i个水印视频块p′i中的水印图像pil进行DCT域变换，得到第i个水印视频块p′i的水印图像pil的DCT系数矩阵cai；
通过量化系数表对第i个水印视频块p′i中的水印音频pm′i进行DWT域变化，得到第i个水印视频块p′i的水印音频pm′i的DWT系数矩阵cci，并构成得到第i个水印视频块p′i的整体系数ci＝(cai，cci)，从而得到水印视频P′的系数矩阵C＝{c1，c2，...，ci，...，cn}；
步骤1.1.5.视频提供商使用自身私钥SkSeller对系数矩阵C进行数字签名，得到签名{σ1，σ2，...，σi，...，σn}，其中，σi表示ci的签名；
步骤1.1.6.视频提供商将系数矩阵ci分为Z个相同大小的矩阵其中，/>表示ci划分的第z个矩阵；量化系数表其实已经将系数矩阵分好了块，我们要将每一块上的第一个元素进行拼接哈希，将/>中的第一个元素值记为/>从而得到矩阵/>的第一个元素的集合/>并进行哈希操作，得到系数矩阵ci的高能量值哈希/> 其中，||为拼接操作，例如，(1||2)＝12，H()表示哈希函数；进而得到所有高能量值哈希集合MH＝{H(M1)，H(M2)，...，H(Mi)，...，H(Mn)}并公示在区块链中；分好的块矩阵中的第一个元素值就是该块的最高能量位，DCT域下的水印算法几乎都不会改变最高能量位的值，故以MH作为公开信息，防止视频提供商交易的视频货不对板。
步骤1.1.7.视频提供商生成密钥集合K＝{k1，k2，...，ki，...，kn}，其中，ki表示第i个密钥，将密钥集合K进行哈希操作后，得到密钥哈希集合KH＝{H(k1)，H(k2)，...，H(ki)，...，H(kn)}并公示在区块链中；以防止视频提供商的密钥出现问题。
本实施例中，密钥生成算法如下：
步骤1.2.视频需求商对水印做如下处理：
步骤1.2.1.视频需求商生成水印W＝(w1，w2，...，wq，...，wQ)并用自身私钥SkBuyer对W进行签名，得到水印签名sig(W)，其中，wq表示第q个水印，Q表示水印个数，sig()为签名算法；
步骤1.2.2.视频需求商利用同态加密算法和对应公钥PkHE对水印W进行加密，得到同态加密水印HE(W)＝(HE(w1)，HE(w2)，...，HE(wq)，...，HE(wQ))；其中HE()表示同态加密算法，具有同态加法性质，HE(wq)表示水印wq的同态加密结果；
步骤1.2.3.视频需求商将水印W进行哈希操作得到水印哈希H(W)，并将水印哈希H(W)公布于区块链中；防止视频需求商交易作假；
步骤2、如图3所示，交易阶段-交易双方进行视频信息交易：
步骤2.1.视频提供商和视频需求商分别向智能合约存入保证金；
步骤2.2.视频需求商对视频提供商提出交易申请，视频需求商用视频提供商的公钥PkSeller分别加密同态加密水印HE(W)和水印签名sig(W)得到加密水印EPkSeller(HE(W))和加密签名EPkSeller(sig(W))，将EPkSeller(HE(W))，EPkSeller(sig(W))以及所需要的文件块数ctr发送给视频提供商，其中，EPkSeller()代表使用密钥PkSeller的加密算法；
步骤2.3.视频提供商用自身私钥SkSeller对所接收到的加密水印EPkSeller(HE(W))和加密签名EPkSeller(sig(W))进行解密，得到同态加密水印HE(W)，水印签名sig(W)，视频提供商用视频需求商的公钥PkBuyer对水印签名sig(W)进行验证，以检验水印W是否来自视频需求商。若是，则对同态加密水印HE(W)进行随机置换，并记下水印序列ρ(HE(W))。否则，则终止交易，智能合约退还保证金，其中，ρ(HE(W))＝HE(ρ(W))；例如：W＝(1，2，3)，ρ(W)＝(2，1，3)，只是元素间位置发生了改变，值不变。
步骤2.4.视频提供商利用同态加法将随机置换后的水印序列ρ(HE(W))嵌入到第f个水印视频块p′f的DCT系数矩阵cf的Q个位置中，例如，选定了3个位置进行同态嵌入，这三个位置的值分别为12，13，14，则进行同态加法嵌入时进行如下运算HE(12)＝HE(12)+HE(ρ1)，HE(13)＝HE(13)+HE(ρ2)，HE(14)＝HE(14)+HE(ρ3)直到所有的信息都进行同态加法嵌入完毕，并且选定的位置不能是分块矩阵的第一个元素，得到同态加密系数矩阵HE(c′f)，其中其中，/>为同态加法操作，ρ(W)为随机置换后的水印，c′f为系数矩阵cf嵌入水印之后的系数矩阵；
步骤2.5.视频提供商用嵌入水印ρ(W)后的系数矩阵c′f所对应的密钥kf∈K，f∈{1，…，ctr}对HE(c′f)进行加密，得到加密后的同态加密系数矩阵其中，/>代表使用密钥kf的加密算法；
步骤2.6.视频提供商将加密后的同态加密系数矩阵与系数矩阵cf对应的签名σf发送视频需求商；
步骤2.7.视频需求商利用视频提供商的公钥PkSeller将签名σf进行验证，若验证通过，则执行步骤2.8；否则，交易结束，智能合约SC返还交易双方保证金；
步骤2.8.视频需求商将签名σf发送给智能合约SC，智能合约SC对签名σf用视频提供商的公钥PkSeller进行验证，若验证通过，则执行步骤2.9；否则，交易结束，智能合约SC返还交易双方保证金；
步骤2.9.视频提供商利用视频需求商的公钥PkBuyer对kf进行加密，得到加密密钥EPkBuyer(kf)并传输给视频需求商；
步骤2.10.视频需求商用自身私钥SkBuyer对加密密钥EPkBuyer(kf)进行解密，得到密钥kf，利用密钥kf对进行解密，得到同态加密系数矩阵HE(c′f)；
步骤2.11.视频需求商使用同态加密算法的私钥SkHE对同态加密系数矩阵HE(c′f)进行解密，得到系数矩阵cf嵌入水印ρ(W)后的系数矩阵c′f；所述视频需求商将c′f进行分解后，得到图像系数矩阵c′af和音频系数矩阵c′cf，将c′af进行DCT逆变换，得到第f个视频的水印图像帧集p′fl，将c′cf进行DWT逆变换得到水印音频pm′f，并分别向p′il和中嵌入随机水印ρ(W)，从而得到嵌入随机水印ρ(W)后的视频p′f+ρ(W)；p′f表示p′il和/>组合后的视频。
步骤2.12.重复上述步骤2.4到步骤2.11，直到ctr个视频块交易完毕或因视频需求商或智能合约SC对签名σf验证不通过而导致交易结束为止；
步骤2.13.视频需求商将嵌入随机水印ρ(W)后的视频p′f+ρ(W)进行哈希，得到视频哈希H(p′f+ρ(W))并公布于区块链中。H(p′f+ρ(W))的目的是防止视频提供商恶意申诉，假如视频提供商给与智能合约一个不存在的视频进行控诉，视频需求商可提供H(p′f+ρ(W))去进行维权；
步骤2.14.视频提供将订单号Sequence，水印V，视频需求商ID号IDofBuyer，授权标识符floag构成一条交易信息，并存入账单Table，同时视频提供商将把账单Table公布在区块链上，其中，当floag＝1时，表示视频需求商已获得出售授权，否则，表示视频需求商未获得出售授权；
步骤2.15.若视频需求商不向智能合约提出申诉，则交易结束，视频提供商获得相应的奖励；否则，进入申诉阶段；
步骤3、如图4所示，视频版权申诉-视频需求商控诉视频提供商交易的视频货不对板：
步骤3.1.当视频需求商解密出来的数据存在问题，视频需求商可向智能合约提出申诉，将密钥kf，嵌入随机水印后的视频p′f+ρ(W)传输给智能合约SC；
步骤3.2.智能合约SC将kf进行哈希操作的到密钥哈希H(k′f)，并计算嵌入水印后的视频p′f+ρ(W)高能量值哈希H(M′f)，智能合约SC将H(k′f)与视频提供商所公示的KH中的H(kf)进行比较，将H(M′f)与视频提供商所公示MH中的H(Mf)进行对比，两组对比中如果有不一致的，则会对视频提供商扣除保证金。如果一致，则会返回“视频与密钥无误”的消息给视频需求商；自此，申诉结束；
步骤4、如图5所示，视频版权申诉-视频提供商控诉视频需求商非法交易视频：
如果交易环境中出现了未经授权的视频需求商对视频提供商的文件进行非法出售，则视频提供商向智能合约SC提出申诉，并向智能合约SC提供水印V和未经授权的视频需求商出售的视频X，并向智能合约SC存入本次申诉的保证金；
智能合约将进行如下操作：
智能合约SC判断视频需求商ID是否存在于账单Table中，若存在，再检查floag的值，若fl0ag为1，则本次申诉结束，若视频需求商ID不会存在或者floag不为1，则智能合约SC将检查视频需求商待出售的视频X和水印V，与视频需求商所公示的所有高能量值哈希集合MH中的对应值是否一致；如果两者不一致，则本次申诉结束，扣除视频提供商保证金；如果一致，则对X进行在图像的DCT域和音频的DWT域下的水印提取，得到水印R1，R2；
步骤4.2将水印R1，R2中任意一个水印记为R；所述智能合约SC计算R和账单Table中交易双方所用水印V的相似度其中，e，s为水印的长和宽，V(e，s)，R(e，s)为水印V，R在(e，s)处的像素值；p表示水印长度，q表示水印高度；
将水印R1，R2与V所对应的相似度nc1，nc2中的最大值记为NC；
如果NC≥ω，则判定水印R与水印V为“相同水印”，并判定视频需求商为非法交易者，如果NC＜ω，则判定水印R与水印V为“无关水印”，并判定为视频提供商申诉无效，保证金予以扣除，其中，ω为相似数值，相似数值一般设定为0.5。
本实施例中，一种电子设备，包括存储器以及处理器，该存储器用于存储支持处理器执行上述方法的程序，该处理器被配置为用于执行该存储器中存储的程序。
本实施例中，一种计算机可读存储介质，是在计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述方法的步骤。

Claims (5)

1.一种基于区块链的数字视频公平交易方法，其特征在于，是应用于由区块链、智能合约、视频提供商和视频需求商所构成的交易环境中，并按如下步骤进行：
步骤1、视频提供商和视频需求商的视频水印预处理；
步骤1.1.视频提供商对视频和密钥的处理：
步骤1.1.1.视频提供商将自身待交易的视频P分为长度为M的n个视频片段，记为P＝{p1，p2，...，pi，...，pn}，其中，pi表示视频P的第i个视频片段；
步骤1.1.2.将视频提供商从第i个视频片段pi中提取的每一帧图像所构成的图像帧集合记为pil＝{pil，1，pil,2，...，pil，j，...pil,m}，其中，pil，j表示第i个视频片段pi中提取的第j帧图像，m表示第i个视频片段pi的总帧数；
从第i个视频片段pi中提取的音频记为pmi；
步骤1.1.3.视频提供商将水印V嵌入第i个图像帧集pil中每一帧图像的DCT域中，得到第i个水印图像帧合集P′il；同时将水印V嵌入音频pmi的DWT域中，得到水印音频pm′i；从而将pm′i和p′il组合为第i个水印视频块p′i，从而得到水印视频P′＝{p′1，p′2，...，p′i...，p′n}；
步骤1.1.4.视频提供商根据量化系数表对第i个水印视频块p′i中的水印图像pil进行DCT域变换，得到第i个水印视频块p′i的水印图像pil的DCT系数矩阵cai；
通过量化系数表对第i个水印视频块p′i中的水印音频pm′i进行DWT域变化，得到第i个水印视频块p′i的水印音频pm′i的DWT系数矩阵cci，并构成得到第i个水印视频块p′i的整体系数ci＝(cai，cci)，从而得到水印视频P′的系数矩阵C＝{c1，c2，...，ci，...，cn}；
步骤1.1.4.视频提供商使用自身私钥SkSeller对系数矩阵C进行数字签名，得到签名{σ1，σ2，...，σi，...，σn}，其中，σi表示ci的签名；
步骤1.1.5.视频提供商将系数矩阵ci分为Z个相同大小的矩阵其中，/>表示ci划分的第z个矩阵；将/>中的第一个元素值记为/>从而得到矩阵/>的第一个元素所构成的集合/>并进行哈希操作，得到系数矩阵ci的高能量值哈希/> 其中，||为拼接操作，H()表示哈希函数；进而得到所有高能量值哈希集合MH＝{H(M1)，H(M2)，...，H(Mi)，...，H(Mn)}并公示在区块链中；
步骤1.1.6.视频提供商生成密钥集合K＝{k1，k2，...，ki，...，kn}，其中，ki表示第i个密钥，将密钥集合K进行哈希操作后，得到密钥哈希集合KH＝{H(k1)，H(k2)，...，H(ki)，...，H(kn)}并公示在区块链中；其中，H(ki)表示密钥ki的哈希计算值；
步骤1.2.视频需求商对水印的处理：
步骤1.2.1.视频需求商生成水印W＝(w1，w2，...，wq，...，wQ)并用自身私钥SkBuyer对W进行签名，得到水印签名sig(W)，其中，wq表示第q个水印，Q表示水印个数，sig()为签名算法；
步骤1.2.2.视频需求商根据公钥PkHE，利用同态加密算法对水印W进行加密，得到同态加密水印HE(W)＝(HE(w1)，HE(w2)，...，HE(wq)，...，HE(wQ))；其中，HE()表示同态加密算法，HE(wq)表示水印wq的同态加密结果；
步骤1.2.3.视频需求商将水印W进行哈希操作后得到水印哈希H(W)，并将水印哈希H(W)公布于区块链中；
步骤2、交易阶段：
步骤2.1.视频提供商和视频需求商分别向智能合约存入保证金；
步骤2.2.视频需求商对视频提供商提出交易申请，视频需求商用视频提供商的公钥PkSeller分别加密同态加密水印HE(W)和水印签名sig(W)后，得到加密水印EPkSeller(HE(W))和加密签名EPkSeller(sig(W))，将EPkSeller(HE(W))，EPkSeller(sig(W))以及所需要的文件块数ctr发送给视频提供商，其中，EPkSeller()代表使用密钥PkSeller的加密算法；
步骤2.3.视频提供商用自身私钥SkSeller对所接收到的加密水印EpkSeller(HE(W))和加密签名EPkSeller(sig(W))进行解密，得到同态加密水印HE(W)和水印签名sig(W)；
视频提供商用视频需求商的公钥PkBuyer对水印签名sig(W)进行验证，以检验水印W是否来自视频需求商；若是，则对同态加密水印HE(W)进行随机置换，得到水印序列ρ(HE(W))；否则，则终止交易，智能合约退还保证金，其中，ρ(HE(W))＝HE(ρ(W))；ρ(W)为随机置换后的水印；
步骤2.4.视频提供商利用同态加法将随机置换后的水印序列ρ(HE(W))嵌入到第f个水印视频块p′f的系数矩阵cf的Q个位置中，从而得到同态加密系数矩阵 其中，/>为同态加法操作，c′f为第f个系数矩阵cf嵌入水印之后的系数矩阵；
步骤2.5.视频提供商用嵌入水印ρ(W)后的系数矩阵c′f所对应的密钥kf∈K，f∈{1，…，n}对HE(c′f)进行加密，得到加密后的同态加密系数矩阵其中，/>代表使用密钥kf的加密算法；
步骤2.6.视频提供商将加密后的同态加密系数矩阵与第f个系数矩阵cf对应的签名σf发送视频需求商；
步骤2.7.视频需求商利用视频提供商的公钥PkSeller将签名σf进行验证，若验证通过，则执行步骤2.8；否则，交易结束，智能合约SC返还交易双方保证金；
步骤2.8.视频需求商将签名σf发送给智能合约SC，所述智能合约SC用视频提供商的公钥PkSeller对签名σf进行验证，若验证通过，则执行步骤2.9；否则，交易结束，智能合约返还交易双方保证金；
步骤2.9.视频提供商利用视频需求商的公钥PkBuyer对密钥kf进行加密，得到加密密钥EPkBuyer(kf)并传输给视频需求商；
步骤2.10.视频需求商用自身私钥SkBuyer对加密密钥EPkBuyer(kf)进行解密，得到密钥kf，利用密钥kf对进行解密，得到同态加密系数矩阵HE(c′f)；
步骤2.11.视频需求商使用同态加密算法的私钥SkHE对同态加密系数矩阵HE(c′f)进行解密，得到系数矩阵cf嵌入水印ρ(W)后的系数矩阵c′f；所述视频需求商将c′f进行分解后，得到图像系数矩阵c′af和音频系数矩阵c′cf，将c′af进行DCT逆变换，得到第f个视频的水印图像帧集p′fl，将c′cf进行DWT逆变换得到水印音频pm′f，并分别向p′il和中嵌入随机水印ρ(W)，从而得到嵌入随机水印ρ(W)后的视频p′f+ρ(W)；其中，p′f表示p′il和/>组合后的视频；
步骤2.12.重复步骤2.4到步骤2.11的过程，直到ctr个视频块交易完毕、或因签名σf验证不通过而导致交易结束为止，视频提供商获得相应的保证金；
步骤2.13.视频需求商将嵌入随机水印ρ(W)后的视频p′f+ρ(W)进行哈希，得到视频哈希H(p′f+ρ(W))并公布于区块链中；
步骤2.14.视频提供将订单号Sequence，水印V，视频需求商ID号IDofBuyer，授权标识符floag构成一条交易信息，并存入账单Table，同时视频提供商将把账单Table公布在区块链上，当floag＝1时，表示视频需求商已获得出售授权，否则，表示视频需求商未获得出售授权。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的数字视频公平交易方法，其特征在于，若视频需求商向智能合约SC提出申诉，则进入申诉阶段：
步骤3、申诉阶段：
步骤3.1.当视频需求商解密出来的数据存在问题时，视频需求商向智能合约SC提出申诉，并将密钥kf，嵌入随机水印ρ(W)后的视频p′f+ρ(W)传输给智能合约SC；
步骤3.2.智能合约SC对kf进行哈希操作后，得到密钥哈希H(k′f)，并计算视频p′f+ρ(W)的高能量值哈希H(M′f)，所述智能合约SC将H(k′f)与视频提供商所公示的KH中的H(kf)进行比较，将H(M′f)与视频提供商所公示MH中的H(Mf)进行对比，若两组对比结果中存在不一致的情况，则对视频提供商扣除保证金；如果均一致，则返回“视频与密钥无误”的消息给视频需求商，并结束申诉。
3.根据权利要求1所述的一种基于区块链的数字视频公平交易方法，其特征在于，若视频需求商向智能合约SC提出申诉，则进入申诉阶段：
步骤4、视频版权申诉：
如果交易环境中出现未经授权的视频需求商对视频提供商的文件进行非法出售，则视频提供商向智能合约SC提出申诉，并向智能合约SC提供水印V和未经授权的视频需求商出售的视频X，并向智能合约SC存入本次申诉的保证金；
步骤4.1智能合约SC判断疑似未经授权的视频需求商ID是否存在于账单Table中，若存在，再检查floag的值，若floag为1，则本次申诉结束，若视频需求商ID不存在或者floag为0，则智能合约SC检查疑似未经授权的视频需求商待出售的视频X和水印V，与视频需求商所公示的高能量值哈希集合MH中是否完全一致；若是，则对X进行图像的DCT域以及音频的DWT域下的水印提取，得到水印R1，R2；否则，本次申诉结束，扣除视频提供商的保证金；
步骤4.2将水印R1，R2中任意一个水印记为R；所述智能合约SC计算R和账单Table中交易双方所用水印V的相似度其中，e，s为水印的长和宽，V(e，s)，R(e，s)为水印V，R在(e，s)处的像素值；p表示水印长度，q表示水印高度；
将水印R1，R2与V所对应的相似度nc1，nc2中的最大值记为NC；
如果NC≥ω，则判定水印R与水印V为“相同水印”，并判定视频需求商为非法交易者，如果NC＜ω，则判定水印R与水印V为“无关水印”，并判定为视频提供商申诉无效，保证金予以扣除，其中，ω为相似数值。
4.一种电子设备，包括存储器以及处理器，其特征在于，所述存储器用于存储支持处理器执行权利要求1-3中任一所述数字视频公平交易方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。
5.一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器运行时执行权利要求1-3中任一所述数字视频公平交易方法的步骤。
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