區(qū)塊鏈Ethereum技術(shù)下數(shù)字圖書館版權(quán)管理的研究與應(yīng)用

張立說，陳天文

(濰坊市圖書館，山東 濰坊 261000)

互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展使得網(wǎng)絡(luò)信息碎片化、復(fù)雜化逐漸增多，許多作品得不到較高的篩選與版權(quán)保護(hù)，導(dǎo)致版權(quán)糾紛繁多、作者作品無法保護(hù)、信息的真實(shí)性受質(zhì)疑等問題頻發(fā)，圖書館作為知識的存儲與傳播的主要陣地，需要為數(shù)字圖書館提供安全可靠的作品版權(quán)平臺，最大限度地保護(hù)作者的版權(quán)權(quán)利和作品的真實(shí)性，最大限度地提高服務(wù)效能[1]。 區(qū)塊鏈技術(shù)作為網(wǎng)絡(luò)信息化的新型技術(shù)，已成為各行各業(yè)的主要研究重點(diǎn)，是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的創(chuàng)新技術(shù)之一，區(qū)塊鏈技術(shù)具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集體維護(hù)、公開透明等特點(diǎn)，為互聯(lián)網(wǎng)平臺打造安全、誠實(shí)、透明的信息化環(huán)境，具有豐富的應(yīng)用場景[2]。以太坊(Ethereum)作為區(qū)塊鏈2.0的產(chǎn)物，擁有區(qū)塊鏈安全性的底層技術(shù)和區(qū)塊鏈智能合約的特性功能，廣泛應(yīng)用于銀行、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域，為數(shù)字圖書館版權(quán)管理提供較高的信任機(jī)制和技術(shù)支撐，是當(dāng)下解決網(wǎng)絡(luò)信息化版權(quán)的主要技術(shù)之一。

1 相關(guān)技術(shù)簡介

1.1 區(qū)塊鏈

區(qū)塊鏈技術(shù)起源于2008年比特幣，主要涉及密碼學(xué)、計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)等相關(guān)學(xué)科，具有分布式賬本、非對稱加密、共識機(jī)制、智能合約4個(gè)主要核心技術(shù)，在公共服務(wù)、數(shù)字版權(quán)、保險(xiǎn)等領(lǐng)域都有應(yīng)用，是當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)中的重要?jiǎng)?chuàng)新技術(shù)。區(qū)塊鏈從參與方角度可分為公有鏈、私有鏈、聯(lián)盟鏈3種，其中，公有鏈具有完全去中心化的特性，由不受控制的多個(gè)符合規(guī)格的節(jié)點(diǎn)自由組成，去除傳統(tǒng)中心服務(wù)器，建立共識機(jī)制管理節(jié)點(diǎn)工作；私有鏈則是根據(jù)某個(gè)企業(yè)環(huán)境創(chuàng)建，并運(yùn)行在企業(yè)內(nèi)部的區(qū)塊鏈，按照企業(yè)規(guī)定的要求運(yùn)作；聯(lián)盟鏈的參與成員必須為區(qū)塊鏈中注冊并許可的，是區(qū)塊鏈的聯(lián)盟成員，區(qū)塊鏈中運(yùn)作的讀寫規(guī)則與權(quán)限等都需要按照聯(lián)盟規(guī)則建立，聯(lián)盟成員共同建立并維護(hù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境[3，4]。

1.2 以太坊

以太坊是具有智能合約功能的區(qū)塊鏈開源平臺，借助以太坊EVM(以太坊虛擬機(jī))運(yùn)行智能合約，通過設(shè)計(jì)智能合約實(shí)現(xiàn)所需的各種可計(jì)算問題，解決實(shí)際應(yīng)用中遇到的各種場景化難題。針對數(shù)字資產(chǎn)的管理與運(yùn)行，技術(shù)人員可借助以太坊的智能合約編程實(shí)現(xiàn)，也可直接建立智能合約代碼實(shí)現(xiàn)，因此以太坊被稱為區(qū)塊鏈2.0的產(chǎn)物[5]。

基于以太坊智能合約的可自主建設(shè)性特點(diǎn)與區(qū)塊鏈公有鏈去中心化安全性特點(diǎn)，本文將以太坊公有鏈技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字圖書館版權(quán)管理的研究中，提高網(wǎng)絡(luò)平臺版權(quán)管理的能力，為數(shù)字資源的知識傳播提供一片網(wǎng)絡(luò)化凈土。

2 基于以太坊公有鏈技術(shù)的數(shù)字圖書館版權(quán)管理平臺

2.1 數(shù)字圖書館版權(quán)管理平臺整體架構(gòu)

基于以太坊公有鏈技術(shù)的數(shù)字圖書館版權(quán)管理平臺根據(jù)信息發(fā)布、存儲及處理等功能將平臺架構(gòu)分為版權(quán)知識管理、區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)存證、第三方應(yīng)用系統(tǒng)三部分，整個(gè)平臺可實(shí)現(xiàn)知識的上傳、甄別、認(rèn)證、標(biāo)識、存儲以及同第三方應(yīng)用系統(tǒng)對接等功能，為互聯(lián)網(wǎng)平臺打造快捷、純凈的知識保護(hù)渠道，實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖書館的知識版權(quán)管理和作者作品版權(quán)保護(hù)，圖1展示了平臺整體架構(gòu)。

圖1 數(shù)字圖書館版權(quán)管理平臺整體架構(gòu)

版權(quán)知識管理部分可實(shí)現(xiàn)作品的上傳與數(shù)據(jù)的管理，用戶借助Web端應(yīng)用程序，通過身份認(rèn)證登錄后即可將作品包括文本、圖片、視頻等各類信息進(jìn)行上傳，形成自己專有的知識庫。版權(quán)知識管理系統(tǒng)針對各用戶的知識庫進(jìn)行管理與保護(hù)，對各作品根據(jù)信息標(biāo)識、用戶標(biāo)識和時(shí)間戳生成唯一的版權(quán)記錄標(biāo)識，并保存到數(shù)據(jù)庫中。版權(quán)在整個(gè)生命周期的管理中，其授權(quán)、交易和處理等過程都會以信息的形式記錄在所存儲的數(shù)據(jù)庫中。

借助區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)存證可保護(hù)數(shù)據(jù)庫中存儲的信息，保護(hù)其不被篡改、刪除等違規(guī)操作。知識信息存儲于區(qū)塊鏈各分布式區(qū)塊上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布式存儲與同步管理，本系統(tǒng)借助以太坊技術(shù)，對存儲在區(qū)塊鏈上的每一條信息都做哈希簽名處理，保證數(shù)據(jù)的完整性與安全性。

第三方應(yīng)用可通過API接口對接并訪問本平臺中的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)平臺的拓展功能，第三方調(diào)用的數(shù)據(jù)記錄會將關(guān)鍵證據(jù)存儲于區(qū)塊鏈中，保障數(shù)據(jù)的安全性和可靠性。

2.2 數(shù)字圖書館版權(quán)管理平臺數(shù)據(jù)處理流程

2.2.1 數(shù)據(jù)取證。作者將文本、圖片等信息通過版權(quán)人賬號上傳至版權(quán)管理系統(tǒng)時(shí)，首先對作品信息進(jìn)行哈希處理(MD5碼)，生成作品信息唯一的標(biāo)識V，作者身份則會根據(jù)版權(quán)人識別信息生成唯一標(biāo)識U，最后根據(jù)作品上傳登記時(shí)間生成時(shí)間戳T，進(jìn)而通過哈希算法生成版權(quán)記錄標(biāo)識SN=SHA(V，U，T)。版權(quán)記錄標(biāo)識同V、U、T以及區(qū)塊鏈存儲地址一同存入數(shù)據(jù)庫中，并在區(qū)塊鏈中存儲，作品信息進(jìn)行的每次初始、授權(quán)、交易等步驟都會以信息記錄的形式存儲在數(shù)據(jù)庫中。圖2展示了數(shù)據(jù)取證的過程[6]。

圖2 數(shù)據(jù)取證流程

2.2.2 數(shù)據(jù)出證流程。 當(dāng)作品因侵權(quán)等產(chǎn)生版權(quán)問題時(shí)，需要根據(jù)作品信息對版權(quán)進(jìn)行分析索引歸屬版權(quán)人，首先根據(jù)作品用哈希值提取作品標(biāo)識，檢索到V對應(yīng)的版權(quán)記錄標(biāo)識SN，查看其作品信息、作者身份標(biāo)識、時(shí)間戳等是否一致，檢驗(yàn)本地?cái)?shù)據(jù)庫中的版權(quán)記錄標(biāo)識是否同對應(yīng)區(qū)塊鏈上的版權(quán)記錄標(biāo)識相同，并檢驗(yàn)區(qū)塊鏈時(shí)間戳T后的信息是否有修改操作，通過數(shù)據(jù)出證流程可檢驗(yàn)作品是否符合原有申請版權(quán)信息，保護(hù)作品的知識版權(quán)不受侵犯。圖3展示了數(shù)據(jù)出證的流程。

圖3 數(shù)據(jù)出證流程

2.2.3 公有鏈方式存儲數(shù)據(jù)。 作品信息如何存儲在區(qū)塊鏈中是數(shù)字圖書館版權(quán)管理平臺的重要部分，基于版權(quán)管理平臺具有數(shù)據(jù)交換、調(diào)用、檢驗(yàn)等功能，針對私有鏈、公有鏈、聯(lián)盟鏈的特點(diǎn)選用公有鏈進(jìn)行數(shù)據(jù)的上傳與保存，可實(shí)現(xiàn)真正地去中心化、不可篡改等，具有較高的安全性[7，8]。

區(qū)塊鏈基礎(chǔ)下的以太坊技術(shù)具有兩種賬戶運(yùn)行方式，包括以私有密鑰訪問區(qū)塊鏈的外部賬戶訪問方式，和具有編寫智能合約功能的合約賬戶訪問方式，結(jié)合數(shù)字圖書館版權(quán)管理平臺的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)上鏈的存儲方式也分為外部賬戶和合約賬戶兩種。

以外部賬戶的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲到區(qū)塊鏈上，借助私鑰開啟交易流程，將數(shù)據(jù)處理看成公有鏈上的交易過程，整個(gè)交易包括賬戶的轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)信息、信息排序方式等信息都將記錄在區(qū)塊鏈上。外部賬戶每發(fā)起一次數(shù)據(jù)上傳指令，都會將作品對應(yīng)的版權(quán)記錄標(biāo)識SN標(biāo)記在存儲的信息上，信息存儲具有不可修改性、永久性，并可提供檢索功能，在執(zhí)行數(shù)據(jù)出證時(shí)可根據(jù)檢索結(jié)果進(jìn)行核查匹配，確保作品版權(quán)信息的準(zhǔn)確性與安全性。

以合約賬戶的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲到區(qū)塊鏈上，借助智能合約代碼在EVM運(yùn)行實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，智能合約可根據(jù)特定需求通過高級語言編程實(shí)現(xiàn)，存儲于區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)不會被篡改。智能合約存儲數(shù)據(jù)分為臨時(shí)、成員變量兩種，臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲于memory位置上，此臨時(shí)數(shù)據(jù)僅生效于當(dāng)前函數(shù)，運(yùn)行此函數(shù)時(shí)可創(chuàng)建相應(yīng)的空間，滿足函數(shù)運(yùn)行的空間結(jié)構(gòu)需求，待函數(shù)運(yùn)行完畢后會自行刪除；成員變量則存儲于storage位置上，具有變量代表功能，可跨不同函數(shù)間進(jìn)行調(diào)用，智能合約創(chuàng)建時(shí)，根據(jù)合約所需變量的需求定義，成員變量會固定下來，且根據(jù)交易需求進(jìn)行修改，修改的記錄會保存于區(qū)塊鏈中[9]。

智能合約的創(chuàng)建與使用，可借助storage保存版權(quán)信息，數(shù)據(jù)的存儲、上傳、查詢等操作都會記錄在智能合約日志中，若發(fā)出刪除或修改的不合理的操作智能合約則會屏蔽執(zhí)行語句，保障數(shù)據(jù)的安全性。智能合約代碼的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)具有一定的復(fù)雜性，但可根據(jù)需求構(gòu)造特性的功能，具有開發(fā)開放的優(yōu)越性，借助區(qū)塊鏈的去中心化特點(diǎn)保障了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與受保護(hù)性，具有較強(qiáng)的可拓展性、應(yīng)用性。

將數(shù)字圖書館版權(quán)管理建設(shè)與公有鏈背景下，可保證平臺的塑造性與安全性，對作品版權(quán)與作者權(quán)益有著可靠的保護(hù)，并實(shí)現(xiàn)了作品的傳播與推廣。

3 結(jié)束語

筆者結(jié)合以太坊公有鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下數(shù)字圖書館版權(quán)管理的功能，為網(wǎng)絡(luò)平臺下的知識信息保護(hù)與傳播提供技術(shù)支撐，為數(shù)字資源的傳播保護(hù)、作者信息與權(quán)益的保護(hù)提供保障。