去中心化數(shù)字版權(quán)保護(hù)技術(shù)初探

吳 健

（作者單位：四川省廣播電視科研所）

去中心化數(shù)字版權(quán)保護(hù)技術(shù)初探

吳 健

（作者單位：四川省廣播電視科研所）

本文簡要說明當(dāng)前數(shù)字版權(quán)保護(hù)機(jī)制所面臨的挑戰(zhàn)，介紹了區(qū)塊鏈技術(shù)的起源和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字版權(quán)保護(hù)的優(yōu)勢和特點(diǎn)進(jìn)行了比較和說明，指出基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)字版權(quán)保護(hù)需要解決的問題并簡要介紹了應(yīng)用實(shí)例。

去中心化；區(qū)塊鏈；數(shù)字版權(quán)保護(hù)

0 引言（概論）

版權(quán)保護(hù)不是“如何防止使用”，而是“如何控制使用”。 版權(quán)保護(hù)的目的是鼓勵創(chuàng)新、有效運(yùn)用、依法保護(hù)、科學(xué)管理。整個版權(quán)制度的建立都在于鼓勵創(chuàng)新，通過版權(quán)保護(hù)將各種智力成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力。

早在中國南宋紹熙年間（1190—1194），四川眉州人王充所著《東都事略》，目錄頁上有“眉山程舍人宅刊行，已申上司不許覆板”的聲明。這種由官方授予印刷商壟斷某些作品的出版權(quán)，或下令禁止翻印他人已經(jīng)出版的作品的版權(quán)保護(hù)方式，沿用至今。

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字出版產(chǎn)業(yè)也方興未艾。有預(yù)測，到2020年我國網(wǎng)絡(luò)出版的銷售額將占到出版產(chǎn)業(yè)的50%，而到2030年，90%的圖書都將是網(wǎng)絡(luò)版本。數(shù)字版權(quán)的概念隨之產(chǎn)生：數(shù)字版權(quán)是數(shù)字化內(nèi)容（如：電子圖書、圖片、軟件、音樂、電影）在數(shù)字化環(huán)境下，著作權(quán)人對受著作權(quán)法保護(hù)的作品所享有的人身權(quán)利和財產(chǎn)權(quán)利。

在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化時代，現(xiàn)行的版權(quán)管理機(jī)制受到很大挑戰(zhàn)。①數(shù)字化知識和信息傳播的快捷性、易復(fù)制性等特點(diǎn)使數(shù)字盜版泛濫，很多數(shù)字出版商未經(jīng)授權(quán)就傳播，給著作權(quán)人帶來了比傳統(tǒng)盜版更嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。②數(shù)字版權(quán)貿(mào)易日益頻繁，版權(quán)授權(quán)需求量激增，海量作品的海量授權(quán)問題尤為突出。現(xiàn)行的版權(quán)交易方式具有過程復(fù)雜，交易成本高，交易效率低等特點(diǎn)，已明顯無法適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)時代數(shù)字版權(quán)貿(mào)易的要求。③除了正式出版物，大量的小視頻、圖片、網(wǎng)絡(luò)文章也有版權(quán)保護(hù)的需求，大量這類原創(chuàng)作者不是都為了交易獲利，而是保護(hù)自己原創(chuàng)的名義，現(xiàn)行的版權(quán)保護(hù)模式難以滿足這類要求。

目前的數(shù)字版權(quán)保護(hù)方法（DRM）都是集中登記式的，本質(zhì)上是一種權(quán)威管理機(jī)構(gòu)授權(quán)的中心化的版權(quán)管理機(jī)制。區(qū)塊鏈（Blockchain）技術(shù)為數(shù)字版權(quán)提供了一種不可更改的去中心化的版權(quán)登記形式。本文討論基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)字版權(quán)保護(hù)。

表1 數(shù)據(jù)區(qū)塊結(jié)構(gòu)

表2 數(shù)據(jù)區(qū)塊頭部結(jié)構(gòu)

1 區(qū)塊鏈技術(shù)簡介

1.1 區(qū)塊鏈技術(shù)的 起源

2008年底，區(qū)塊鏈的概念首次由中本聰（Satoshi Nakamoto）發(fā)表在比特幣論壇中的論文《Bitcoin∶ A Peer-to-Peer Electronic Cash System》提出。區(qū)塊鏈技術(shù)是構(gòu)建比特幣數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與交易信息加密傳輸?shù)幕A(chǔ)技術(shù)，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了比特幣的挖礦與交易。中本聰認(rèn)為：①1借助第三方機(jī)構(gòu)來處理信息的模式擁有點(diǎn)與點(diǎn)之間缺乏信任的弱點(diǎn)；②中介機(jī)構(gòu)的存在，增加了交易成本，限制了實(shí)際可行的最低交易成本；③數(shù)字簽名本身能夠解決電子貨幣的身份問題，如果還需要第三方支持才能防止雙重消費(fèi)，則系統(tǒng)將失去價值。基于以上三點(diǎn)現(xiàn)存的問題，中本聰在區(qū)塊鏈技術(shù)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建了比特幣。

1.2 區(qū)塊鏈的定義

區(qū)塊鏈?zhǔn)怯晒?jié)點(diǎn)參與的分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，基于一種新型去中心化協(xié)議，能安全地存儲比特幣交易或其它數(shù)據(jù)（債權(quán)、股權(quán)、版權(quán)等數(shù)字資產(chǎn)），區(qū)塊鏈的信息不可偽造和篡改，無需任何中心化機(jī)構(gòu)的審核。區(qū)塊鏈技術(shù)解決了拜占庭將軍問題，大大降低了現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)、社會活動的信任成本與會計成本。

1.3 區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

每一個數(shù)據(jù)區(qū)塊記錄了六個內(nèi)容：神奇數(shù)、區(qū)塊大小、數(shù)據(jù)區(qū)塊頭部信息、交易計數(shù)、交易詳情。其中，數(shù)據(jù)區(qū)塊頭部信息的HASH值是下一個新區(qū)塊的HASH值的參考目標(biāo)數(shù)，最后一項(xiàng)交易詳情記錄了該區(qū)塊中所有的交易記錄。數(shù)據(jù)區(qū)塊結(jié)構(gòu)見表1。

1.3.1 數(shù)據(jù)區(qū)塊頭部結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)區(qū)塊頭部結(jié)構(gòu)中記錄了：版本號、前一個區(qū)塊的記錄、Merkle樹的根值、時間戳、目標(biāo)特征值、隨機(jī)數(shù)。其中Merkle樹的根值為該區(qū)塊中所有被記錄交易的根節(jié)點(diǎn)HASH值，中本聰用一個HASH樹來對每一筆交易進(jìn)行數(shù)字簽名，以確保每一筆交易都不可偽造和沒有重復(fù)交易，Merkle樹就是HASH樹的一種。數(shù)據(jù)區(qū)塊頭部結(jié)構(gòu)見表2。

1.3.2 交易記錄

交易記錄就像一個記賬本一樣，記錄了所有比特幣的交易信息，每一次收支情況都被永久的嵌入了數(shù)據(jù)區(qū)塊中以供其他人查詢，每一筆比特幣交易都是公開的，可以查詢到的。這些數(shù)據(jù)區(qū)塊中的交易數(shù)據(jù)存放在每一個客戶端節(jié)點(diǎn)中，所有的這些節(jié)點(diǎn)則組成了比特幣的分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，即區(qū)塊鏈。任何一個節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)被破壞都不會影響整個數(shù)據(jù)庫的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，因?yàn)槠渌慕】倒?jié)點(diǎn)中都保存了完整的數(shù)據(jù)庫。

數(shù)據(jù)區(qū)塊的交易記錄中，詳細(xì)記載了比特幣的交易記錄和相關(guān)細(xì)節(jié)。其中在比特幣收支詳情里面，記錄了收支的比特幣地址和merkle節(jié)點(diǎn)值等情況，收支詳情是交易記錄中最重要的部分。完整的交易記錄結(jié)構(gòu)見表3。

1.3.3 比特幣支出和接收交易的結(jié)構(gòu)

在數(shù)據(jù)塊中，比特幣支出和接收交易是寫在一起的，整個收支記錄包括很多筆記錄。每一筆記錄都有自己的索引編號供查詢。每一筆記錄中包括了生成時間、引用交易的哈希值、交易記錄索引編號、比特幣支出地址、支出地址數(shù)量等細(xì)節(jié)。每一筆收支交易記錄都有一個Merkle節(jié)點(diǎn)值，這個節(jié)點(diǎn)值是整個Merkle樹的一部分，決定了每一個地址都不能重復(fù)交易和被偽造。收支交易結(jié)構(gòu)見表4。區(qū)塊鏈的局部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

表3 數(shù)據(jù)區(qū)塊交易記錄

表4 收支交易結(jié)構(gòu)

2 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)字版權(quán)保護(hù)

2.1 區(qū)塊鏈的特點(diǎn)與版權(quán)保護(hù)

結(jié)合數(shù)字版權(quán)保護(hù)的要求，區(qū)塊鏈技術(shù)具有如下特點(diǎn)。

2.1.1 自我監(jiān)管，極大降低了版權(quán)保護(hù)的管理成本

理論上講，區(qū)塊鏈技術(shù)可以讓版權(quán)保護(hù)系統(tǒng)不再需要來自于第三方的監(jiān)管。在所有出版發(fā)行的領(lǐng)域中，國家版權(quán)局制定統(tǒng)一的規(guī)則，并且進(jìn)行管理。而區(qū)塊鏈提供一個稱為“工作量證明”的機(jī)制，讓系統(tǒng)中的每個節(jié)點(diǎn)參與審批每一筆交易。該系統(tǒng)內(nèi)置檢查和平衡機(jī)制，以確保系統(tǒng)中的任何節(jié)點(diǎn)都無法欺瞞系統(tǒng)。所有的這些審查和監(jiān)督完全由算法自動完成。雖然現(xiàn)在已有可以替代“工作量證明”機(jī)制的其他共識模型（比如POS機(jī)制），但都保留了每個客戶端或者節(jié)點(diǎn)能夠點(diǎn)對點(diǎn)管理系統(tǒng)的這個核心理念。更加重要的是，區(qū)塊鏈讓系統(tǒng)中的每個元素都是完全透明，從而利用“來源大眾的監(jiān)管”實(shí)現(xiàn)去中心化的監(jiān)管，有效地降低欺詐行為。區(qū)塊鏈技術(shù)為數(shù)字版權(quán)保護(hù)提供了新的方法，并可以極大的節(jié)省成本和提高效率。

2.1.2 便于追蹤，具有可操作性

數(shù)字作品所有者能夠把版權(quán)信息和版權(quán)交易信息記錄在區(qū)塊鏈上。任何交易雙方之間的交易都是可以被追蹤和查詢，并被充分證明。這是因?yàn)樗械慕灰锥际切枰唤M公鑰/私鑰來加解密，一旦加入到區(qū)塊鏈上，就永久性的不可改變。任何記錄，一旦寫入到區(qū)塊鏈，都是無法篡改的。任何在區(qū)塊鏈上持有的版權(quán)或者數(shù)字貨幣的人都會有在區(qū)塊鏈上有他們自己的公鑰。當(dāng)發(fā)生交易時，需要由控制這些版權(quán)的前一個持有者使用私鑰進(jìn)行簽名。區(qū)塊鏈還允許多種機(jī)制來發(fā)生交易，比如可以設(shè)定為需要兩個人聯(lián)合簽名才能進(jìn)行一筆版權(quán)交易。所以，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的版權(quán)保護(hù)機(jī)制可以提供比現(xiàn)行版權(quán)保護(hù)方式更強(qiáng)的可操作性。

2.1.3 去中心化，安全性高

區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€完全的去中心化的點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，有許多分布式節(jié)點(diǎn)和計算機(jī)服務(wù)器來支撐，有著很高的可靠性，系統(tǒng)中每一個參與的節(jié)點(diǎn)上都保存了一份完整賬本的副本。這使得整個系統(tǒng)具有很高的容錯性，如果任何一部分的幾個節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題，都不會影響網(wǎng)絡(luò)其他部分繼續(xù)運(yùn)作。這使得基于區(qū)塊鏈技術(shù)的版權(quán)保護(hù)機(jī)制能夠像災(zāi)難恢復(fù)中心或數(shù)據(jù)庫冗余中心一樣，獲得7*24小時全天候運(yùn)營安全保障，從而實(shí)現(xiàn)低成本的高安全性的版權(quán)保護(hù)系統(tǒng)。

2.1.4 可擴(kuò)展性強(qiáng)

區(qū)塊鏈技術(shù)可以根據(jù)不同的使用環(huán)境和版權(quán)交易需求，來分叉出全新的版本。新的版本同樣需要符合區(qū)塊鏈的整體理念，所有的這些改變必須獲得系統(tǒng)中所有成員的認(rèn)可，并且每個人能夠獲得相同的利益。此外，這些改變不會影響已經(jīng)發(fā)生并且在區(qū)塊鏈上進(jìn)行確認(rèn)過的交易。所以，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)字版權(quán)保護(hù)系統(tǒng)具有足夠的健壯性和靈活性。

2.2 版權(quán)登記

2.2.1 現(xiàn)行的版權(quán)登記簡介

圖1 區(qū)塊鏈的局部結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 現(xiàn)行版權(quán)登 記的流程圖

依照我國法律，作品登記不是版權(quán)取得的必要手續(xù)。作品實(shí)行自愿登記。作品無論是否登記，作者或其他著作權(quán)人依法取得的版權(quán)不受影響。但版權(quán)登記有助于解決因著作權(quán)歸屬造成的版權(quán)糾紛，并能為解決版權(quán)糾紛提供初步證據(jù)。版權(quán)登記從申請?zhí)峤坏将@得證書，一般需要一個月，費(fèi)用約1200元/每件。典型流程如圖2所示。

從圖2可見，需要一個政府機(jī)構(gòu)（各級版權(quán)局）來受理并登記版權(quán)，而版權(quán)登記機(jī)構(gòu)不會對提交的材料進(jìn)行深入的實(shí)質(zhì)性審查，只做形式審查。所以當(dāng)出現(xiàn)版權(quán)糾紛時，版權(quán)登記的證書能夠提供的法律支撐力度有限。

傳統(tǒng)權(quán)威機(jī)構(gòu)的版權(quán)登記，這種方式的缺點(diǎn)有：需要準(zhǔn)備的材料多；過程比較長；費(fèi)用較高；出現(xiàn)版權(quán)糾紛后的法律支撐力不夠理想。

2.2.2 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的版權(quán)登記

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的版權(quán)登記的原理：①區(qū)塊鏈的不可變更的特點(diǎn)提供了一個新的方法來證明作品的存在，無論是一張圖片、一段文字或者音視頻，均可以通過區(qū)塊鏈證明其存在性；②區(qū)塊鏈能夠?yàn)橐粋€特定的時間點(diǎn)的存在提供證明，無論是作品創(chuàng)作的時間點(diǎn)，還是版權(quán)交易的時間點(diǎn)，均準(zhǔn)確記錄，而且沒有任何異議的可能；③基于區(qū)塊鏈的構(gòu)成原理，它能夠?yàn)榘鏅?quán)提供獨(dú)一無二的證明，包括作品提交的時間、所有權(quán)歸屬以及版權(quán)交易等都是獨(dú)一無二的。3）因?yàn)閰^(qū)塊鏈?zhǔn)遣豢勺兏模挥涗涍^的版權(quán)、版權(quán)交易在某一特定時間點(diǎn)的存在提供了結(jié)論性證明，為保護(hù)數(shù)字版權(quán)提供強(qiáng)大的技術(shù)保障；4）區(qū)塊鏈不會區(qū)別大型媒體公司與創(chuàng)作個體；任何人或機(jī)構(gòu)都可以方便的利用區(qū)塊鏈進(jìn)行版權(quán)登記，所以非常有利于鼓勵創(chuàng)新、創(chuàng)作，與版權(quán)保護(hù)的根本宗旨高度契合。

區(qū)塊鏈能夠提供強(qiáng)大的工具來維護(hù)和跟蹤版權(quán)和版權(quán)交易。與政府登記版權(quán)方式相比，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的版權(quán)保護(hù)機(jī)制具有如下優(yōu)勢：①區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫（主鏈）的去中心化且加密安全性質(zhì)使它不太可能會遭受災(zāi)難性損失或失敗，又或者遭受黑客攻擊；②注冊過程幾乎是瞬時的，可以極大的降低版權(quán)保護(hù)的流程和準(zhǔn)備工作；③成本極低，幾乎可以忽略。基于主鏈的一次版權(quán)注冊成本最低約人民幣0.4元（跟隨比特幣的價格波動），基于側(cè)鏈的注冊成本更低；④作品的后續(xù)交易也會被實(shí)時記錄，并且在交易網(wǎng)上可以被追蹤到；⑤鑒于區(qū)塊鏈的公開性，區(qū)塊鏈注冊可以使更多的人知道作者對作品擁有所有權(quán)；⑥區(qū)塊鏈更有助于解決版權(quán)糾紛。

2.3 存在的問題和實(shí)例

基于區(qū)塊 鏈的版權(quán)保護(hù)，首先要解決如何將數(shù)字作品版權(quán)加密存儲在區(qū)塊鏈中，目前的做法主要有兩種：①用OP_RETURN或CoinSpark制作加密ID，保存到區(qū)塊鏈中；⑥用定制的分布式賬本將作品的數(shù)據(jù)直接綁定到每筆交易中。

這兩種方法都有各自的缺點(diǎn)：第一種，按照比特幣協(xié)議，OP_RETURN內(nèi)置代碼的每筆交易允許的最大數(shù)據(jù)容量是40字節(jié)，所以在區(qū)塊鏈中存儲更多數(shù)據(jù)不現(xiàn)實(shí)，這不利于版權(quán)保護(hù)的大規(guī)模應(yīng)用；第二個方法的缺陷是短期內(nèi)安全性沒有保障。脫離比特幣主鏈，缺乏礦工和算力的新建網(wǎng)絡(luò)對51%攻擊的抵抗力有限，這種方法建立版權(quán)保護(hù)機(jī)制的資金成本和時間成本都比較高，但好處是有更大的自由度和靈活性。

所以，基于區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)數(shù)字版權(quán)保護(hù)機(jī)制還需要在現(xiàn)有區(qū)塊鏈技術(shù)基礎(chǔ)上，加大研究力度，根據(jù)我國版權(quán)保護(hù)的基礎(chǔ)和特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新的數(shù)字版權(quán)保護(hù)方式。

美國紐約的一家創(chuàng)業(yè)公司Mine Labs，開發(fā)了一個基于區(qū)塊鏈的元數(shù)據(jù)協(xié)議，這個名為Mediachain的系統(tǒng)利用IPFS（Interplanetary File System）文件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字作品版權(quán)保護(hù)，目前主要是面向數(shù)字圖片的版權(quán)保護(hù)應(yīng)用。

Mediachain是一種協(xié)作性聯(lián)合媒體元數(shù)據(jù)協(xié)議，提供創(chuàng)新作品版權(quán)認(rèn)定：版權(quán)所有者用加密簽名簽署元數(shù)據(jù)聲明。分布式賬本中聲明的區(qū)塊鏈時間戳存儲在IPFS中。通過搜索可以獲取這些聲明內(nèi)容。圖3為Mediachain的協(xié)議棧。

圖3 Mediachain的協(xié)議棧

目前，Mediachain已經(jīng)為超過200萬張原創(chuàng)圖片創(chuàng)建元數(shù)據(jù)記錄。紐約現(xiàn)代藝術(shù)博物館（Museum of Modern Art）、Getty Images（提供創(chuàng)意圖片和影視素材）、美國數(shù)字公共圖書館（Digital Public Library of America）和歐洲數(shù)位圖書館（Europeana）都是Mediachain的用戶。

3 結(jié)束語

區(qū)塊鏈技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的拓展和延伸：互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了不依賴中心化組織的信息傳遞，區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)了不依賴中心化組織的價值傳遞。當(dāng)前，圍繞區(qū)塊鏈的應(yīng)用正掀起一波新的熱潮。但是，區(qū)塊鏈的應(yīng)用才剛剛起步，還不夠成熟，需要更多的研究機(jī)構(gòu)和研究人員加入到區(qū)塊鏈創(chuàng)新應(yīng)用研究中來。基于區(qū)塊鏈的數(shù)字版權(quán)保護(hù)的應(yīng)用研究具有潛在的巨大價值，符合版權(quán)保護(hù)是鼓勵創(chuàng)新的根本宗旨。版權(quán)管理機(jī)構(gòu)也應(yīng)積極配合，出臺相關(guān)政策支持區(qū)塊鏈在數(shù)字版權(quán)保護(hù)領(lǐng)域的嘗試和發(fā)展。

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吳健（1963-），男，重慶大學(xué)無線電技術(shù)系學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)任四川省廣播電視科研所所長，高級工程師。主持開發(fā)、研制的系統(tǒng)和產(chǎn)品，以及提供的技術(shù)咨詢服務(wù)，在廣播電視領(lǐng)域的村村響、應(yīng)急廣播系統(tǒng)建設(shè)、基于廣電HFC網(wǎng)實(shí)現(xiàn)會議電視功能和廣播電視公共文化服務(wù)體系建設(shè)等應(yīng)用中，都獲得了較好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。曾獲得廣電總局科技進(jìn)步一等獎和科技成果應(yīng)用于技術(shù)革新獎。