1引用

Zhang, Zehao , and L. Zhao . “A Design of Digital Rights Management Mechanism Based on Blockchain Technology.” (2018).

2摘要

数字版权管理（DRM）如今已广泛应用于数字内容保护，并为数字内容的保护做出了巨大贡献。然而，传统的DRM技术存在一些缺点， 例如集中化，版权信息和交易信息的不透明性。集中式服务器易受攻击，不透明信息不易于用户使用。近年来出现的区块链技术具有分散化， 集体维护，安全性和可靠性的优点。它可以很好地解决上述问题。在本文中，我们提出了一种基于区块链技术的DRM机制设计。我们在区块链上记录版权交易信息和许可信息，以使信息透明和安全。我们使用智能链接来确保版权交易的可靠性并自动颁发许可证，从而消除了集中式服务器验证身份和颁发许可证的需要。我们的机制允许版权所有者根据自己的意愿为不同的内容使用规则设定价格。客户可以灵活地选择他们想要购买的使用规则。我们还设计了基于区块链的许可证结构，该结构接近当前的DRM标准并且易于推广。

3技术介绍

数字版权管理（DRM）是一种管理系统，用于实现安全分发，更重要的是，禁用非法分发付费内容。典型DRM系统的高级架构和主要组件如图1所示。

DRM在世界上有很广泛的应用。然而，传统的DRM技术由于其集中化而具有若干缺点。集中式服务器易受攻击，不透明信息不易用户使用。区块链技术被认为是解决这些缺点的好方法。自区块链这样的大技术出现以来，没有一套适当的DRM机制与区块链技术相结合。我们希望推动基于区块链技术的DR机制的发展。我们提出的许可结构接近当前的DRM标准，这有利于促进这种基于区块链的许可结构。

3.1基于区块链技术的DRM

已有研究将DRM与区块链技术相结合，徐等人提出了一种基于区块链的网络媒体数字版权管理方案。他们希望为网络媒体平台提供重要支持，构建可持续发展的良性生态环境。但他们只在区块链上记录交易信息而忽略了版权信息，这使得设计不完整。Fujimura等人。提出了基于区块链技术的专利管理系统的概念，他们在区块链上记录版权信息，但版权所有 者和消费者之间的交易发生在区块链之外，这意味着我们需要一个中央机构监督版权购买。此功能使分散化不完整。本文提出的机制避免了上述论文的缺点。我们在公共区块链上记录版权交易信息和许可信息。一方面，我们使用智能合约来确保版权采购的可靠性，并在区块链上记录交易。我们不需要任何中央机构。另一方面，我们使用智能合约自动发放许可证，并在区块链上记录许可证。通过这种方式，内容提供商和消费者可以随时查询和验证版权信息，此外，没有人可以篡改版权信息。

3.1.1许可证的设计

我们使用智能合约自动发放许可证。在内容提供商根据规则设置内容的价格之后， 想要购买内容的消费者根据他自己的需要进行价格估计。然后消费者将信息发送给智能合约进行购买。合同将根据购买的需要打包许可证并将其发送到消费者帐户。许可证由内容，授权帐户，权限，密钥，密钥使用规则和哈希值等元素组成，如图2所示。

颁发许可证时，它由许可证索引单元和一个或多个后续基本单元组成。除索引单元外的所有单元均为基本单元。许可证逻辑结构中的元素描述如下： (1) 许可证索引单元：许可证索引单元是许可证的第一个单元。许可证索引单元包括版本，许可证ID和基本单元号。许可证ID是许可证的唯一标识。基本单元号是基本单元的数量。 (2) 内容：内容是数字内容，例如图片，文本，音频，视频等。许可证存储内容的唯一标识符contentID。 (3) 授权帐户：授权帐户是指定内容的所有者。这是消费者在区块链中购买版权的帐户。 (4) 权利：权利是指使用内容的权利，例如播放，存储等。(5) 密钥：密钥是指许可证中包含的密钥信息，例如加密算法和密钥数据。密钥数据由消费者的公钥加密，并且只能使用消费者的私钥解密。 (6) 密钥使用规则：密钥使用规则定义了消费者如何使用密钥，包括开始时间， 结束时间，时间段，次数和其他相关规则。许可证以消费者选择的购买形 式生成，消费者只能根据规则使用密钥。 (7) 散列：散列是指所有先前单元的散列，用于验证许可证数据的完整性。当 消费者收到许可证时，他们应该首先检查哈希值。

3.1.2版权交易

内容提供商和客户可以选择成为我们区块链的一个节点，或者选择链接到区块链平台提供的一个可信节点。节点需要一直监听智能合约中的消息。版权交易流程如图3所示。

我们设计了一个灵活的许可授权系统，允许版权所有者为其内容设定价格。版权所有者可以为其内容设置权利的价格，例如播放内容的价格，存储内容的价格等。 他们还可以设置与其内容的密钥使用规则相对应的价格。例如，内容可以按时间，次数或时间段等使用。对应于不同的密钥使用规则，版权所有者需要将不同的参数传递给智能合约。如果他们希望按时间使用内容，版权所有者需要设置单位时间所需的价格。要按次使用，版权所有者需要为每次设置价格。要在该时间段内使用，版权所有者需要设置与该时间段相对应的时间段和价格。权利和关键使用规则之间的价格是加性关系。版权所有者的价格设置将写入节点和 智能合约之间的交易信息中，以便将其写入块并记录在区块链中。当消费者选择购买产品时，他们首先搜索可选权限，并通过智能搜索与内容 应的密钥使用数字版权管理机制的规则设计合同。然后他们需要根据自己的需要选择权限和密钥使用规则。智能合约将返还要支付的价格。消费者成功付款后，智能合约将根据需求自动打包并将许可证发送给消费者。其中，内容查询和购买等消费者信息，以及智能合约发送的许可信息，将被写入节点与智能合约之间的交易信息中，将被写入一个区块并记录在区块链中。 通过这种方式，买卖双方可以根据自己的兴趣灵活交易。同时，所有交易信息和版权信息都记录在区块链中，双方都可以随时查看。智能合约的使用也消除了版权所有者和消费者之间的直接互动。

3.1.3基于区块链的DRM机制设计

图4显示了基于区块链的DRM机制的原型。内容提供商，消费者和广告商使用区块链客户端与节点进行交互。节点负责基本功能，例如与智能合约的交互和区块的生成。数字内容只能由客户使用。使用的规则和密钥是从许可证中获得的。这避免了欺诈性使用数字内容。

基于区块链的DRM机制的业务流程如图5所示。

基于区块链的DRM机制的业务流程如下：

步骤1内容制作者加密数字内容并获得加密数据和密钥数据。然后内容制作者保留关键数据以供后续使用。

步骤2内容制作者（也称为版权所有者）与智能合约交互以设置相应内容权利和密钥使用规则的价格。

步骤3消费者通过离线方式获得他想要使用的加密内容。消费者可以通过集中站点或通过诸如IPFS的对等网络获得内容。

步骤4消费者与智能合约交互以了解他/她如何使用内容以及他/她必须为他们的需求支付多少钱。然后，消费者选择他/她想要支付的权利和密钥使用规则。

步骤5智能合约将消费者的公钥信息发送给内容制作者。内容生产者使用消费者的公钥来加密用于加密内容的密钥数据，并将加密的密钥数据发送到智能合约。

步骤6智能合约根据消费者选择的权利和密钥使用规则将索引，内容，授权帐户，权限，密钥，密钥使用规则和散列打包在一起。然后智能合约将许可证发送给消费者。

步骤7在消费者获得许可证之后，消费者使用他的私钥根据密钥加密算法解密加密的密钥数据。然后获得关键数据的明文。此时，消费者可以使用密钥来解密加密的内容以获得内容的明文。

步骤8消费者将消息反馈给智能合约，以便正确使用许可证。然后版权交易完成。买方和卖方的存款将退还各自的账户。整个基于区块链的DRM过程完成。

使用本文提出的基于区块链的DRM机制模型，我们可以合理地协调内容提供商，服务 提供商，消费者和广告商之间的关系。首先，内容提供商，包括个人内容创作者和内容制作公司，都清楚地了解消费者对其内容的喜爱程度。其次，智能合约确保了交易和版权信息的不可伪造性，消费者会习惯使用它们。对于服务提供商而言，区块链技术为数字内容提供了价值。例如，如果数字内容仅销售10,000份，则可以使用区块链技术跟踪每个内容的生命周期。可以在区块链上查询许可证的所有者，我们还可以提供许可证的转移功能，以便数字内容具有一系列含义。对于广告商，使用我们的模型可以清楚地看到使用广告的数字内容的数量，以便了解广告的有效性。他们不必怀疑数据的真实性，因此广告花费了他们付出的金钱价值。我们相信我们的模式将为数字内容的制作，传播和消费提供健康的发展环境。

4 本文主要贡献

在本文中，我们设计了一种基于区块链技术的新DRM机制。我们利用区块链技术的分散，安全和可靠的特点来弥补集中式传统DRM技术的不足。我们在区块链上记录版权交易和许可信息，使其安全，可靠和透明。与此同时，我们使用智能合约来确保交易的可靠性和许可证的颁发。版权所有者和消费者之间不需要 互式信息，我们也不需要集中式许可证服务器来颁发许可证。通过这种方式， 我们简化了流程并节省了成本。我们提出的基于区块链技术的许可证结构接近当前的DRM标准，适用于推广。

致谢

本文由南京大学软件工程系2019硕士生李紫欣翻译转述。