基于區塊鏈技術的視頻檢測分析

張 婧 廖廷雪 范興甜

(成都理工大學管理科學學院 四川 成都 610059)

一、引言

當今社會，互聯網的普及和應用范圍越來越廣，網絡視頻也越來越多，人們足不出戶就可以通過網絡視頻進行娛樂消遣，了解實時資訊。這些視頻內容信息是否真實可信和合法有效，以及視頻的來源如何追溯、視頻的安全性如何檢測，逐漸成為了人們日漸關切的問題。而區塊鏈在數據的安全和隱私保護方面且具有廣闊發展前景[1]。它巧妙地將計算機網絡技術、密碼學技術、分布式數據庫、共識機制等知識結合在一起，具有去中心化、開放性、不可篡改、安全加密等特點，對于維護數字版權、網絡安全，保護用戶隱私具有重要應用意義，為網絡視頻的檢測提供了新思路[2]。

二、區塊鏈技術

(一)區塊鏈與共識機制。區塊鏈是由記錄交易數據的區塊按照時間順序構成的鏈式結構，是一種分布式數據庫。它采用PoW、PoS、DPoS和分布式一致性算法四類共識機制，使分布在網絡中的各節點之間能夠有效達成共識，共同確認一項交易的記錄，確保了區塊鏈中數據的真實性、公開透明性和不可篡改性[3]。

(二)去中心化網絡與智能合約。智能合約是一種由計算機上的腳本代碼編寫的數字合約，它使得整個網絡無需任何第三方的參與，只要滿足編寫條件，就能自動執行交易操作，因而保證了整個交易過程不可逆轉、安全可追溯。在整個網絡中，沒有中心機構協調運轉，所有交易點對點直接進行，提高了交易效率。

(三)密碼學技術。區塊鏈的密碼學技術主要有哈希算法、加密算法和數字簽名三種[4]。哈希函數位于區塊鏈結構的數據層中，它采用SHA-256的哈希算法，可以將任意長度的輸入通過算法輸出固定長度為256位的哈希值，且輸入信息稍有改變，輸出值都是不同的。因此，哈希算法具有單向性和抗碰撞性，使得區塊鏈中的數據和交易無法被篡改。每個節點在進行交易時，為了保證交易的內容不被監視、篡改和竊取，就需要利用加密算法，由發出方對交易內容進行加密，再由接收方對交易內容進行解密，從而保證交易內容的真實性和安全性，有效地完成交易。加密算法分為非對稱加密算法和對稱加密算法，而區塊鏈中多采用非對稱加密算法。網絡中的每個節點的創建都需要生成一個公私鑰對。公私鑰對的生成是隨機的，不同節點生成的公私鑰對相同的可能性微乎其微。公鑰對于全網中所有節點都是公開的，而私鑰是保密的。在進行交易時，采用非對稱加密算法，發出方可以利用接收方的公鑰對交易簽名以進行加密處理，然后接收方利用自己相應的私鑰來對其進行解密。數字簽名是前兩項技術的一個延伸。當兩個節點之間進行交易時，發出方通過哈希函數計算后得到哈希值，然后通過自己的私鑰將哈希值加密，得到數字簽名，一起發給對方節點，當接收方收到信息后，用自己相應的公鑰解密數字簽名，并對解密的信息進行哈希算法，如果發現哈希值相同，則說明該信息未被篡改。這樣不僅可以防止信息被篡改，還可以防止惡意節點進行任意的偽造和否認，因此它對于保證網絡中信息的安全性、完整性和唯一性等方面具有非常積極的作用[5]。

三、區塊鏈技術對視頻來源檢測的應用

人們常通過網絡視頻來了解新聞和各領域的動態。利用區塊鏈技術，任何視頻的原創者都可以在區塊鏈應用程序中進行創作，并通過自己的節點對原創視頻進行哈希算法、加密算法和數字簽名，然后將其發布到網絡中。區塊鏈在視頻的創作和發布過程中，會將視頻發布的時間戳和發布過程打包起來，寫入區塊鏈存證當中。其他節點如果要觀看視頻，則可以利用密碼學技術對視頻文件進行解密，并驗證其數字簽名是否相同，這樣就可以知道視頻來源是哪里，是否為原創，這樣可以防止很多人盜用了視頻文件作為自己的交易輸入，從而在網絡上進行交易，侵犯他人的版權。

各大APP上的電視、電影和一些其它節目，也屢屢遇到有人下載后將其上傳到另外一些違規網站上供人觀看的問題。這種情況嚴重侵犯了視頻的版權，不僅嚴重損害了視頻的質量，而且無論是對于原視頻的拍攝者、上傳者還是軟件平臺的工作者來說，都是極不公平的。區塊鏈技術則為這樣的問題提供了很好的解決方案。視頻在區塊鏈平臺上被廣播或交易，都會附上一個數字簽名，這個數字簽名是無法被篡改、否認甚至復制的。如果有任何不法分子通過視頻發出者的公鑰地址將視頻進行解密后，想要將該視頻重新進行上傳、廣播或一些非法交易，就必須要創建一個一模一樣的數字簽名。要執行這樣的操作，顯然是不可能的。就算有涵蓋相同數字簽名的視頻被發布到了網絡上，一旦區塊鏈檢測到了該違規視頻，都可以自動追溯到區塊鏈存證中原創視頻的相關信息，如時間戳、發布過程等其他信息，從而達到維護視頻版權、舉報違規視頻、懲治不法分子的目的。通過這樣的檢測，就保證了視頻均為合法用戶所發出，且用戶觀看的視頻均為正版視頻，從而提高了視頻內容的質量和可靠性。

四、區塊鏈技術對視頻真實性、完整性檢測的應用

而由于區塊鏈技術具有公開透明、不可篡改的特性，無論視頻是被病毒侵入、黑客攻擊，還是被任何惡意節點篡改或截取、添加，都會導致視頻文件相應的哈希值不同，一旦接收節點在驗證視頻文件是否為原文件時，發現其哈希值無法與原來的哈希值相對應，就證明該視頻已經被執行了篡改、截取或添加操作，該視頻的可信度、安全度都會有所降低。這對于檢測、規避虛假新聞以及其它不真實的視頻具有重要的意義。

每一個視頻信息的交易，都會被廣播到全網中，獲得記賬權的節點會進行算力競爭，最先完成計算難題的節點可以將該打包進區塊的交易添加到自己區塊的后面。礦工節點在進行交易記錄的時候會將交易蓋上時間戳，然后形成一個完整的時間鏈，這個鏈條是不可逆的。

而由于共識機制的存在，對于加入區塊鏈的交易數據，必須經過51%的節點達成一致才可以進行記錄，否則記錄無效。要想篡改視頻內容和交易信息，就必須要獲得51%的節點的認可，這樣一來，實現造假的可能性是很低的，保證了視頻內容和交易數據的安全性，增加篡改的困難程度，使其無法操作。

從區塊鏈的數據結構來看，要實現視頻的篡改也是不可能的。區塊鏈的數據結構有鏈狀和樹狀兩種。在鏈狀數據結構中，每個區塊之間都會有一個哈希指針指向上一個區塊的哈希值，然后該哈希值又會包括進后一個區塊中。因此，一旦有視頻內容或交易信息被篡改或截取，后面區塊中的全部哈希值都會發生變化，這樣一來，數據修改就很容易會被發現，從而保證了區塊在按照時間順序連接的同時沒有被篡改。區塊鏈的另一種數據結構就是Merkle樹。它是一種由區塊中的系列交易形成的二叉樹結構，其作用和鏈狀數據結構中的哈希指針相似，在該結構中，無論哪一項交易的內容被篡改，都會影響Merkle樹的根哈希值，由于原始的根哈希值已經被節點保存了下來，因此一旦根哈希值發生改變，節點保存的根哈希值都無法與改變后的值相匹配，這樣的方法也能夠很容易地檢測到交易內容是否進行了修改操作，從而檢測視頻的完整性、安全性。

五、結語

利用區塊鏈技術的去中心化網絡、互不信任的節點、智能合約與共識機制，使網絡視頻的真實性和安全性能夠為各節點共同監督。運用區塊鏈中的密碼學技術，使得視頻的內容和交易的信息無法被篡改和截取，無論從哪種角度來說，任何試圖入侵區塊鏈內視頻文件信息的行為都會輕易地被檢測和追溯，因此，視頻的安全性和可靠性可以得到極大的保證，許多違規行為也會受到限制。本文重點分析了區塊鏈技術在視頻檢測中的應用，區塊鏈技術在網絡安全、數字通信安全等方面的應用，對于人類在數字世界中的交易與傳輸具有重要的意義。在未來，區塊鏈技術還存在許多值得深入研究、挖掘與創新的地方，它也能夠為視頻來源、真實性和安全性的檢測提供巨大的幫助。