區塊鏈技術在廣電的應用研究

魏 明

（云南廣電網絡集團有限公司，云南 昆明 650106）

0 引言

2017年5月，在工信部的指導下，中國區塊鏈技術和產業發展論壇公布了《區塊鏈和分布式賬本技術參考架構》標準；2018年，工信部發布了《2018年中國區塊鏈產業白皮書》；2019年1月10日，國家互聯網信息辦公室發布《區塊鏈信息服務管理規定》；2019年10月24日，在中央政治局第十八次集體學習會議上就區塊鏈技術的發展現狀和趨勢進行了集體學習。習近平總書記在主持學習時強調，“要把區塊鏈作為核心技術自主創新的重要突破口”、“發揮區塊鏈在促進數據共享、優化業務流程、降低運營成本、提升協同效率、建設可信體系等方面的作用”、“加快推動區塊鏈技術和產業創新發展”等。各省（市、區）黨委、政府紛紛將學習、研究和發展區塊鏈技術與應用提上議事日程。為此，“區塊鏈”走進了大眾視野，成為社會的關注焦點。各行各業掀起了研究應用區塊鏈技術，實現行業轉型升級的熱潮。廣播電視是黨和政府的喉舌，是宣傳黨的路線方針政策的主渠道、主陣地，如何將區塊鏈技術應用到廣播電視的制作、發行、審查和播發等環節，提升廣播電視高質量發展具有十分重要的戰略和現實意義。

1 區塊鏈技術簡介

1.1 區塊鏈的起源

2008年11月1日，一位自稱中本聰（Satoshi Nakamoto）的人或組織發表了《比特幣：一種點對點的電子現金系統》論文，闡述了基于P2P網絡技術、加密技術、時間戳等技術的電子貨幣系統的構架理念。兩個月后理論步入實踐，2009年1月3日，第一個序號為0的創世區塊（50枚比特幣）誕生，幾天后的2009年1月9日出現序號為1的區塊（50枚比特幣），并與序號為0的創世區塊相連接形成了鏈，標志著區塊鏈的誕生。區塊鏈是比特幣的底層技術，比特幣是區塊鏈的第一個用例。

1.2 區塊鏈采用的關鍵技術

區塊鏈采用了許多跨專業、跨領域的技術保障網絡的可信、可追溯和不可篡改等特性，主要包括以下技術。

（1）共識機制（不可篡改、信任網絡）：共識機制就是對工作量的證明機制（PoW）。證明需由獲得記賬權限的節點共同證明（≥51%）才有效。由于共同記賬，要篡改一半以上的節點賬本幾乎不可能，所以具有不可篡改性，是構建信任網絡的基本機制。

（2）記賬機制（全程留痕、集體維護、不可篡改、可溯源）：獲得記賬權限的新節點，其賬本（區塊）將自動連接到前一個獲得權限的賬本（區塊）之后，形成賬本鏈條（區塊鏈）。賬本將記錄鏈條上的每一次交易情況，并按時間順序打上時間戳，時間戳是單向的、不可逆，所以具有溯源性和不可篡改性（此特性還有哈希樹作為保障）。

（3）分布式結構（去中心化、可靠網絡）：無論計算節點還是存儲節點，都采用分布式結構，分布于不同的地理位置，每個節點地位平等，表現出明顯的“去中心化”特征。分布式結構決定了計算和存儲的安全性，不會應某一節點故障導致無法交易和數據丟失。同時，分布式結構增加了篡改多節點數據的難度，增加數據的安全保障等級。

（4）智能合約（高效性）：智能合約是基于鏈上可信的不可篡改的數據，可以自動化的執行一些預先定義好的規則和條款，提高交易效率和交易質量。

（5）哈希運算（不可破譯）：利用哈希算法的單向性（給定數據M容易算出哈希值X，而給定X不能算出M）、安全性（難以甚至幾乎無法破譯）、惟一性（兩個不同的數據，擁有不相同的哈希值）和高靈敏性（數據M的任何微小改變都會導致哈希值H（M）發生改變）等特點，實現區塊鏈數據的安全性驗證（哈希值不變，即表明數據未被篡改）、提高數據驗證效率（只需驗證哈希值即可）、驗證數據的擁有者是否真實等。

（6）Merkle樹（安全可靠性、溯源性）：Merkle樹包含根節點、中間節點和葉子節點，葉子節點存儲了所有交易的初始哈希值，葉子節點通過哈希計算生成了中間節點哈希值，中間節點通過哈希計算生成了根節點哈希值，根節點存儲在區塊頭內，因此，要判斷區塊是否被修改，只需驗證Merkle樹根節點哈希值即可。任何一筆交易被修改，就會直接影響到根節點哈希值的變化，與首次存儲的哈希值不一致，便無法通過驗證和交易。根據樹的邏輯關系，Merkle樹還有一個顯著特點，就是可以溯源，找到初始變化值便可定位篡改的葉子節點。如圖1所示。

圖1 Merkle樹結構圖

（7）數據加密（安全可行性）：對數據進行加密保護，采用非對稱加密（加密和解密使用不同的密鑰）。

（8）數據區塊結構（基本知識）：數據區塊由區塊頭和區塊體兩部分組成。區塊頭保存著各種用于連接上一個區塊的信息以及各種用來驗證（Merkle樹根）和打時間戳的信息等；區塊體主要包含了該區塊中所有的交易信息以及Merkle樹體（Merkle哈希樹是用來進行完整性驗證的技術）。如圖2所示。

圖2 數據區塊結構圖

（9）鏈式結構（基本知識）：所有數據區塊連接成一條鏈，所有應用的交易信息都保存的區塊內，交易信息打上時間戳，并建立Merkle哈希樹驗證機制，要修改區塊信息幾乎不可能，所以，區塊內十分安全。如圖3所示。

圖3 鏈式結構圖

1.3 區塊鏈的主要技術特點

由區塊鏈采用的關鍵技術可知，區塊鏈涉及數學、密碼學、互聯網和計算機編程等學科，是分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術的新型應用模式，通過多重技術保障，具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集體維護、公開透明等特點。這些特點保證了區塊鏈的“安全”、“可信”與“透明”，是區塊鏈作為信任網絡的基石。

2 區塊鏈技術的發展

2014年開始，比特幣背后的區塊鏈（Blockchain）技術受到關注，并正式引發了分布式記賬本（Distributed Ledger）技術的革新浪潮。區塊鏈技術被認為是繼蒸汽機、電力、互聯網之后下一代顛覆性的核心技術。如果說蒸汽機釋放了人們的生產力，電力解決了人們基本的生活需求，互聯網徹底改變了信息傳遞的方式，那么區塊鏈作為構造信任的機器，將可能徹底改變整個人類社會價值傳遞的方式。目前，區塊鏈技術已經脫離開比特幣，在包括金融、貿易、征信、物流、物聯網、共享經濟等諸多領域嶄露頭角，世界各國紛紛興起對區塊鏈在其他領域創新應用的浪潮，我國也不例外。

目前來看，美國和中國是區塊鏈研究和應用項目最多的國家。截止2019年底，我國區塊鏈專利公開申請數量為1，065件，位居全球第一。北京、上海、廣州占我國區塊鏈項目和專利數的一半以上，是區塊鏈發展最具活力的區域。北京、上海、廣州、浙江、江蘇等22個省（市、區）發布了支持區塊鏈發展的有關政策。以BAT、華為、小米、平安為代表的中國企業紛紛進軍區塊鏈，在2019年全球區塊鏈專利申請排行榜上，阿里巴巴排名第一，IBM和MasterCard分別排名第二和第三，聯通、騰訊和百度分別排名第五、第八和第四十。

區塊鏈發展至今，依次經歷了三個階段，分別為2007-2014年的可編程貨幣的1.0版本、2014-2018年的可編程經濟的2.0版本和2018年后的可編程社會的3.0版本。2018年8月10日，深圳市稅務局與騰訊聯合開出全國首張區塊鏈發票；2019年10月，騰訊和中國信通院、深圳稅務局聯合代表中國在ITU-T SG16 Q22會議上首次提出《基于區塊鏈分布式賬本的電子發票通用框架》標準立項，順利通過新標準立項，成為區塊鏈發票首個國際標準；2019年12月，工信部發布了5項新的區塊鏈標準；2020年3月2日，中國人民銀行發布了《金融分布式賬本技術安全規范》，成為“國內金融行業首個區塊鏈標準”……。由此可見，區塊鏈在國內的發展如火如荼，并逐步呈現加速發展之勢。隨著區塊鏈的不斷發展，區塊鏈從比特幣應用的公有鏈派生出私有區塊鏈和聯盟區塊鏈等多種形態。

3 區塊鏈技術在廣電的應用

區塊鏈建立了新型信任體系，在金融保險、醫療健康、司法、共享經濟、電子商務、農副產品溯源、工業互聯網等領域獲得了廣泛應用，但在廣電行業的應用較為滯后，需要廣電行業深入研究，探索出符合廣電特色的區塊鏈應用，為廣電的高質量健康發展提供支撐。根據我單位與清華大學信科院區塊鏈研究所開展的研究和探索，廣電可以在以下工作中引入區塊鏈技術：

（1）節目制作。在節目制作過程中，需要從媒資系統中提取大量的內容素材，但內容素材的輿論導向性、合規性等沒有經過權威認定，給節目制作造成素材引用的困惑，存在播出節目違規違紀的風險，還將嚴重影響節目的制作效率，而且監管部門不能全面掌控節目制作過程中的各類政治性風險。為此，可以由宣傳管理部門推動建立媒資聯盟區塊鏈，由權威部門對媒資素材進行認定，經認定的媒資素材上鏈，節目制作人員從鏈上獲取的素材是可信的，從而提高節目制作效率，確保節目的合規性和可靠性。上鏈素材存在問題，可通過分布式賬本溯源而追查審核責任，審核情況不可篡改，確保審核職責落實落細。在全國性或區域性聯盟鏈尚未建立時，可以在電視臺內部建立私有鏈，由電視臺自行完成素材認定，也能發揮節目制作應有的管控效果。

（2）節目版權保護與交易。廣播電視行業每年制作了大量的新聞、專題和影視作品，目前主要采用傳統的交易方式進行交易，效率低、盜版嚴重、維權難。為此，可以由廣電行政管理部門推動建立影視作品交易聯盟區塊鏈，利用區塊鏈技術特點解決版權確權、版權登記、版權交易等過程中對作者、所有權、發布時間以及內容完整性進行認定。在內容制作機構、版權監測機構、司法鑒定、廣電行政監管部門部署區塊鏈節點，為個人及版權使用者提供區塊鏈接入節點，與版權局互聯網法院區塊鏈進行跨鏈交互，當發生交易時，通過智能合約約定規則完成交易過程。版權監測節點結合人工智能和大數據等技術進行全網監測，當發生侵權時，自動截取存證，并將侵權證據上鏈，侵權證據不可篡改，永久保存。將該聯盟鏈與國家信用鏈對接，實時披露和保存版權失信人員或單位名單，為版權保護提供基礎支撐。

（3）影視節目播前審核。各級電視臺的播出平臺和廣電網絡公司的互動電視平臺，均有大量影視節目播出，播前節目審核是保障內容安全的重要手段，目前主要靠人工審核，每個單位均需配置審核人員，任務重、成本高、效率低等問題凸顯。大部分影視節目在不同電視臺、廣電網絡公司間輪回播放，同一內容在不同播出平臺重復審核，造成重復投入。為此，可以由廣電行政管理部門推動建立影視節目審核聯盟區塊鏈，共享影視節目審核信息。對上鏈的平臺提供經其他單位或機構審核的內容，賬本記錄了審核機構、審核人員、審核結論、審核日期、審核費用和相關說明等信息，需要播出該節目的平臺，支付審核費用后可以直接上架播出（已購買節目版權），降低時間和人力成本。若內容存在問題，利用可追溯和不可篡改等特性對審核機構和人員進行追責。該類聯盟鏈在平臺間建立起信任且正向激勵的審核機制，讓各平臺能相互信任且共享彼此的審核結果、審核經驗等可信數據，促進建立健康有序的內容審核生態。

（4）視頻點播系統內容校驗。目前，廣電行業的視頻點播系統主要分為兩類：一類是以廣電網絡的互動電視系統和電視臺的IPTV系統為代表，通過內網向用戶分發信號；另一類是以OTT為代表的新媒體，通過互聯網向用戶分發信號。無論哪一類系統，都存在中心存儲或邊緣緩存內容被篡改的風險。

攻擊者破解校驗信息的算法機制，同時修改視頻文件及校驗信息，可導致違規視頻內容成功推送至終端用戶。在目前CDN系統校驗機制的基礎上引入基于區塊鏈校驗信息的存儲系統，用于存儲媒資內容的校驗信息，并在已有CDN服務器或新的區塊鏈專用服務器中部署區塊鏈代理模塊，該模塊負責計算校驗信息、以鏈的形式存儲校驗信息、同步節點間的校驗信息、校驗信息的一致性檢查等工作。同時，使用私有鏈解決單個CDN系統中的防篡改問題，也可以使用聯盟鏈讓多CDN系統間相互校驗，進一步提高系統的抗攻擊和防篡改能力。

（5）廣電大數據交易平臺。廣電大數據涵蓋較為廣泛，有用戶收視行為大數據、直播節目收視大數據、點播節目收視大數據等，節目制作和播出單位、欄目策劃機構、廣告投放企業、政府監管部門等均需要該類數據，用于收視率調查、節目設計與優化、頻道規劃、廣告效果評估、收視人群畫像等工作。目前該類數據分散在各播出平臺，要統計全國數據，需要與各平臺洽談合作，周期長，難度大，數據采集困難，數據的真實性難以考證。通過建立廣電大數據區塊鏈交易平臺，利用區塊鏈的去中心化、真實可信、不可篡改和可追溯等特性，確保大數據交易各方公開透明、誠實守信。數據提供方對提供數據的辦法、措施和售賣價格進行摘要和上鏈，對提供數據的真實性負責。節點單位可以進行驗證并作出評價，評價意見不可篡改，進一步豐富大數據產品的整體價值，實現廣電大數據共享與協作，打破收視等信息數據孤島，降低獲取廣電大數據難度和成本，提升廣電大數據的真實可靠性。

4 結束語

區塊鏈技術源于比特幣應用，是比特幣的底層技術，發展至今，已從服務于金融、經濟演進成為服務于社會的創新技術。將區塊鏈技術引入廣電，是廣電高質量、創新性、跨越式發展的有效途徑，需要宣傳部門、廣電行政管理部門、播出機構、廣電運營企業和產業鏈關聯單位共同研究和推進，特別在區塊鏈技術與廣電業務融合的技術架構、技術路徑、關鍵技術、場景應用等方面應加大協同研究力度，助力廣播電視可持續健康發展。