區塊鏈技術在數字電影流動放映系統中的應用

摘要：數字電影流動放映系統集中式管理中的安全與信任問題成為阻礙當前數字電影發展的重要因素。該文利用區塊鏈技術在去中心化管理、數據分布式存儲以及數據信息可溯源等特點，提出了基于區塊鏈技術的數字電影流動放映系統架構，以期在版權方、院線等部門形成分布式共識，減少數字電影流動放映系統中的人為干擾因素，讓整個系統更加安全可靠。

關鍵詞：區塊鏈技術 數字電影 流動放映系統 應用

中圖分類號：TP311.13;J943.3? ? ? 文獻標識碼：A

Abstract： The security and trust issue in the centralized management of the digital film mobile projection system has become an important factor hindering the development of the current digital film. Using the characteristics of blockchain technology in decentralized management， distributed data storage and traceability of data information， this paper proposes the architecture of the digital film mobile projection system based on blockchain technology， in order to form distribution consensus among copyright owners， cinemas and other departments， reduce the human interference factors in the digital film mobile projection system and make the whole system more secure and reliable.

Key Words： Blockchain technology; Digital film; Mobile projection system; Application

針對當前我國數字電影流動放映系統數據的可信度差、數據信息容易偽造等情況，利用區塊鏈技術構建流動放映系統，保證數字電影在交易、認證以及放映等過程中都能安全可控，盡可能減少人為干擾的情況，也為其審計帶來一定的便利[1-2]。

1相關概念綜述

1.1 數字電影

數字電影是一種系統性概念，不同于傳統膠片電影各個環節區分明顯，數字電影無論是在電影放映還是拍攝都涉及了數字化技術，而各個環節又聯系緊密、相互影響。現階段數字電影的概念可以從以下兩個方面理解：從廣義方面來看，數字電影涉及了數字拍攝、壓縮、傳輸、加密等多種技術，數字電影則是數字化拍攝、發行、放映、安全保護等多個環節的結合體。而從狹義上來講，數字電影可以理解為數字電影放映系統。

1.2區塊鏈技術

區塊鏈的概念最早見于2008年，其概念一經推出便受到了社會各界的廣泛關注。區塊鏈技術是一種全新的理念，它融合眾多技術手段，對目前各行各業都有著極大的吸引力。首先，區塊鏈技術記錄信息的方式為分布式賬本，將分布式賬本作為整個互聯網總賬，有助于保持數據的一致性。其次，區塊鏈運用了全新的數據庫，相對于傳統數據庫需要超級管理員進行維護，區塊鏈技術下的數據庫則省去了這一步驟，在互聯網中的所有節點都可以依靠特定的算法參與到數據庫維護當中，其安全性則由非對稱加密算法來保障。再次，區塊鏈技術采用了智能合約來構建代碼，將所有的規則都可以一次性寫進去，如此所有的用戶都只能按照事先制定好的規則開展工作，大大限制了其他人的修改權限，保證了平臺的公平性。最后，區塊鏈的網絡模型為TCP/IP，利用計算機網絡中的點對點傳輸協議，網絡節點可以不借助第三方工具而實現端對端的交易[3-4]。

1.3流動放映系統

數字電影放映系統可以分為數字影院放映與流動放映兩種類型，其中數字影院放映是利用數字化設備放映的數字影片，數字顯示技術成為其發展的核心技術。而流動放映系統作為數字電影放映系統中的重要組成部分更加適合我國國情，是我國鄉村文化建設的重要手段。我國農村以及偏遠地區由于科學技術發展落后，電影并不能普及到每家每戶，而電影作為良好的文化載體，我國推出了數字電影流動放映系統，利用數字技術拍攝制作的數字電影產品可以通過衛星、影片數據、光纜等多種形式進行傳輸，實現了數字電影的推廣。因此，數字電影流動放映系統可以理解為“適用于農村、社區、廠礦、學校等流動、非專業固定場所的數字電影放映系統”。利用數字化技術進行電影拍攝、傳輸、發行與管理的手段，大大降低了數字電影的成本，提高了電影放映質量[5-6]。

2數字電影流動放映系統的結構與特點

數字電影流動放映系統的結構主要由數字電影制作、發行與放映這3個部分組成。首先，對于數字電影制作來講，其過程就是將數字電影源母板制作成數字電影發行母版，其中源母版可以對膠片電影進行膠轉數或翻正片技術獲得，也可以直接通過數字化技術直接拍攝或利用計算機技術制作獲得。在獲得源模板后對圖像信號和音頻信號進行處理，經過加密后即可獲得數字電影流動放映系統的數字影片。其次，數字影片發行，數字影片發行是由國家廣電總局統一管理，為不同發行機構提供符合數字放映質量標準的數字電影節目。由于我國之前的播放服務器面臨著體系的不同，在數字電影的制作、共享以及節目質量把握等方面都面臨著重重困難，現階段我國已經開始重點解決該問題。最后，數字電影放映則是數字電影流動放映系統的最終目的，數字電影流動放映系統的基礎為放映設備，在影片發行單位將數字電影節目發送至播放服務器后，放映單位即可正常放映。

數字電影流動放映系統與傳統影院數字電影放映系統有著明顯的區別，首先，數字電影流動放映系統的設備體積較小，這就使數字電影流動放映系統的運輸與架設更加方便，其適用的場所自然也就更加具有靈活性。其次，數字電影流動放映系統的操作較為簡單，由于數字電影流動放映系統沒有復雜的操作系統，也不需要經過復雜的調試，只需要設備配套使用就可以免去過多的調整。最后，數字電影流動放映系統成本相對較低，現階段眾多放映單位都能承擔數字電影流動放映系統的成本，這就導致數字電影流動放映系統在我國獲得巨大且快速的發展。

3現階段數字電影流動放映系統的安全性需求

數字電影流動放映系統因其所處的環境對安全性有著特殊的需求，首先，數字電影流動放映系統具有流動性。由于數字電影流動放映系統的應用場所為偏遠地區、學校、廠礦等，場所并不固定，數字影片也以數據輸入盤和硬盤傳輸為主，放映方將數字電影復制到播放單位的播放服務器并授權后才能完成影片放映，這說明現階段大部分數字電影流動放映系統在實際放映過程中并不具備網絡接入條件，系統在用戶離線的狀態下如何保證數字影片信息的安全成為當前我國數字電影流動放映系統構架的難題之一。其次，數字電影流動放映系統的設備成本與受眾群體規模相對較小，但流動放映設備的成本相對較高，這也給了數字電影流動放映系統安全體系構建提供了基礎。

數字電影流動放映系統的安全性需求主要包含以下幾個方面：第一，機密性，數字影片和其他類型的機密信息要保證不能被泄露，非授權用戶不能通過互聯網竊取數字電影相關信息；第二，真實性，用戶在驗證身份過程中一定要合理合法，保證每一位用戶的身份都是真實有效的；第三，完整性，數據在未經授權的情況下不能被任何用戶篡改或替代，最大限度地保證數字電影信息的完整；第四，可追溯性，在數字電影放映完成后，為了防止使用方否認參與通信交換，需要對放映信息、身份驗證信息進行溯源，借此為數字電影審計打下基礎；第五，訪問控制，用戶在訪問系統時需要對其身份進行驗證，防止非授權用戶接觸到數字影片信息；第六，可審計性，用戶的各類操作都需要明確的操作記錄留痕，在系統出現問題時可以借此提供審核依據，從而做到責任到人。黑客攻擊、數據泄露、非法訪問、偽造播放數據等情況對現階段我國數字電影流動放映系統的安全性提出了更高的要求。例如：現階段常見的攻擊類型有：利用監聽數據流獲得數字影片關鍵信息、暴力攻擊解密數字電影密鑰、竊取用戶私鑰來非法播放影片、冒充合法播放器非法播放影片等，傳統的數字電影流動放映系統安全防護體系在面對日益復雜的互聯網環境時顯得捉襟見肘，現階段急需創新技術加強數字電影流動放映系統的安全防護體系，而基于區塊鏈技術構建的數字電影流動放映系統安全防護構架則是一個很好的思路與方向。

4 區塊鏈技術在數字電影流動放映系統中的應用

4.1數字電影流動放映系統架構的設計

由于數字電影流動放映系統需要滿足數字電影放映過程中的數據信息存儲、訪問、交流等，因此基于區塊鏈技術的流動電影放映系統需要滿足其需求，在面對數字影片的關鍵信息時，要根據不同用戶的權限與共享策略，做出相應的改變。利用區塊鏈技術對流動放映系統中的關鍵信息進行加密，通過鏈下存儲的方式來彌補區塊鏈存儲容量不足的缺點，如此區塊鏈便可以只存儲蘊含數字信息的哈希值，該文選擇了星際文件系統作為區塊鏈的鏈下存儲數據庫，其完整地系統構架如下。

4.1.1應用交互層

應用交互層是用戶操作系統的關鍵所在，基于區塊鏈構建系統的基礎功能模塊，其中包含了基礎功能與核心邏輯，用戶可以利用網絡軟件實現與區塊鏈的交互和在使用過程中調用智能合約。

4.1.2數據服務層

數據服務層由區塊鏈的對等網絡和文件系統共同組成，用戶可以在任意區塊節點參與到數字電影數據信息的傳輸和檢驗，在用戶接收到數據信息后可以將其存儲到星際文件系統當中并返回哈希值，如此在計算下一區塊時就可以將驗證過的哈希值打包到新的區塊當中。因此，在數字電影流動放映系統中星際文件系統主要負責存儲加密的信息，并在接收信息后返回哈希值，而區塊鏈則將智能合約的代碼存儲和執行，在形成執行結果后打包為區塊，這樣各個區塊形成結合體，在其內部含有共識機制，在系統進行交易或數據存儲時，區塊鏈技術就能為整個過程服務，如此星際文件系統與區塊鏈各自負責大容量文件與哈希值，實現了數據服務層的順利開展。

4.1.3數據接入層

數字電影流動放映系統的外界設備和接觸模塊就是數據接入層，通過先進的物聯網傳感器、數字通信等技術對區塊鏈中的數據進行采集，并通過區塊鏈將數據上傳智能合約并存儲至區塊鏈之中，借此保證數字電影數據信息淶源的安全。

4.2數字電影流動放映系統的業務流程

數字電影流動放映系統的業務主要來源于版權方、院線方、放映方、節目管理方以及數字電影監督方，這些用戶接入區塊鏈對等網絡之中形成節點，分布式存儲的區塊鏈則會為這些用戶形成信息備份，由此形成的信息網絡可以實現用戶之間的交互。放映終端設備作為數據接入層中的內嵌區塊鏈節點即可參與到節點的信息交換中，故此數字電影流動放映系統的流程可以分為以下3個方面。

4.2.1數字影片交易

需要放映方和放映設備在區塊鏈中進行注冊，由購買方向版權擁有方提出數字電影交易申請，在交易完成后，在系統之中對數字影片進行加密并形成相應的授權信息，放映方在線下復制數字影片，并在開始放映之前申請授權，授權過程需要經過身份驗證、授權信息發放等過程，進而在區塊鏈放映節點進行授權并放映影片。在數字影片放映完成后，區塊鏈節點會自動將放映信息上傳至區塊鏈之中，監管部門則可以根據上傳的數字信息監管數字電影的放映情況。在數字影片交易過程中，版權方和購買方是交易的主體，其中版權方是數字電影片源的制作方、定價方，而購買方則可以是個體或院線放映方。交易主體雙方在交易平臺上完成交易，購買方根據系統邏輯發出交易請求，平臺接收到交易請求并將交易信息上傳至區塊鏈服務器當中，區塊鏈服務器在接受到交易信息后則會在各個區塊節點之中廣播，在區塊節點達成共識后會記錄進分布式賬本中并返還交易信息，交易成功后用戶即可接受到交易結果。

4.2.2版權分發

在數字電影影片交易雙方交易完成后，在區塊鏈中就存儲了詳細的交易信息，其中包含了用戶購買的數字影片信息、購買方設備信息以及放映人員信息等，系統對數字電影進行加密并形成相應的授權信息，授權信息存儲進星際文件系統。用戶在接受到哈希值后便可以得到解密數字影片的密鑰。值得注意的是，為了有效監督數字電影是在合法且制定的播放設備中播放，數字電影流動放映系統需要通過交易信息來對數字影片放映時的設備在注冊時存儲至區塊鏈中的公鑰進行核查，利用設備公鑰對放映信息進行非對稱加密。在購買方提出影片放映申請時，首先系統要對其身份進行核查，授權信息存儲產生的哈希值在區塊鏈網絡中廣播，而擁有私鑰的放映設備能夠獲得解密后的授權信息，在下載授權信息后，用戶就可以對數字影片進行解密，從而順利播放數字影片。其流程具體可以分為以下幾步：首先，需要用戶在互聯網軟件進行身份注冊，在用戶發出注冊請求后，互聯網軟件會根據用戶的操作生成專屬于用戶的公鑰和區塊鏈地址，軟件會向區塊鏈發送請求，在調動注冊合約后用戶即可完成身份注冊；其次，對設備進行身份注冊，設備生產方需要在設備生產后使用互聯網軟件對設備進行注冊，在填寫設備信息后，軟件會提交設備信息至區塊鏈并生成專屬設備的序列號，進而形成設備的公鑰與私鑰，再向區塊鏈節點調用注冊合約完成設備的注冊請求，區塊鏈也會向各個節點進行廣播，從而達成節點共識，設備注冊至此完成。再者版權方需要對授權信息進行上傳，版權方通過使用互聯網軟件上傳信息后，對用戶的公鑰上傳請求進行簽名，并利用設備公鑰對授權信息進行加密，加密后的信息存入星際文件系統中，用戶即可獲得文件系統返回的哈希值。以此同時，版權方需要向區塊鏈節點發出調用數據存儲合約的請求，區塊鏈節點在接受到請求后需要對用戶的身份進行驗證，在對用戶的簽名驗證完成后，區塊鏈執行智能合約，并將哈希值與其他類型的信息廣播至區塊鏈中，在節點達成共識后將智能合約的執行結果存儲至區塊鏈中，如果節點達不成共識，信息就會上傳失敗。在授權信息上傳成功后，數字影片購買方可以在軟件平臺上對相應的信息進行查詢，用戶在發出信息查詢請求并提取查詢的信息類別后，區塊鏈節點就會請求調用數據查詢合約，用戶則需要輸入自己的ID和所要查詢的信息類別，區塊鏈在驗證用戶信息成功后則會調動查詢權限訪問合約，通過智能合約來判斷用戶是否具有查詢權限，在權限判斷成功后，用戶就可以從相應的區塊鏈節點調用查詢合約從而獲得哈希值，用戶根據哈希值對星際文件系統中的信息進行解密，從而獲得解密后的數字影片信息。再次為信息回傳，在放映方完成數字影片的放映后，區塊鏈節點就可以將回傳信息作為交易請求，區塊鏈通過信息回傳智能合約就可以將交易請求發送至服務器中，區塊鏈在接受交易信息后會在各個節點內進行廣播，區塊鏈在達成共識后計入分布式賬本之中并將信息回饋給用戶，用戶就可以通過回傳信息獲得數字影片的真實放映數據。最后為用戶權限的管理，無論數字影片的制作方還是購買方，在訪問系統時都需要提交其信息并向區塊鏈節點請求調動權限管理合約，區塊鏈通過驗證用戶的簽名，驗證成功后就可以執行智能合約并向各個區塊鏈節點進行廣播，在達成節點內共識后，用戶才可以進行下一步操作。

4.3智能合約的設計

智能合約實際上就是一種計算機協議，在系統中制定和部署一定的規則后便不可篡改，用戶可以通過智能合約實現身份和信息的驗證，極大程度地減少了人為干擾。在其腳本的設計中，需要根據數字電影流動放映系統的功能需要進行設計，現階段我國的數字電影流動放映系統包含了用戶注冊、數據上傳、用戶訪問等多項功能，智能合約需要將這些業務流程部署到區塊鏈之中，用戶在系統中操作和調動智能合約時需要區塊鏈節點內達成共識。以智能合約防偽碼設計為例，其智能合約設計如下：用戶在系統中輸入諸如交易信息、授權信息等，系統將信息上傳至區塊鏈中。區塊鏈在接受到信息后對用戶身份進行驗證，如果信息驗證成功，完整的信息將會存儲到區塊鏈中，如果信息驗證錯誤，信息則會返回至用戶的操作系統中。現階段，我國數字電影流動放映系統智能合約的接口主要有注冊合約、權限管理合約、數據存儲合約以及數據查詢合約，通過賦予智能合約特定的規則就可以完成沒有人員參與的各類信息驗證、上傳與回傳，保證了各類數據信息的安全可靠。

5? 結語

綜上所述，現階段我國的數字電影流動放映系統仍然面臨著諸如數據信息安全、數據存儲以及容易出現人為干擾等困境，導致我國數字電影流動放映的質量遲遲得不到有效提升。基于區塊鏈技術的數字電影流動放映系統構架則可以極大程度的解決這些問題，分布式存儲結構、去中心化管理以及智能合約的共識系統為數據的存儲和身份的驗證提供了有力的保障。目前，我國數字電影流動放映系統還處于起步階段，仍需要廣大業界人員加大技術研究力度，開發出更加適合我國國情的數字電影流動放映系統，保證我國數字電影流動放映的順利實施。

參考文獻

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作者簡介：趙列忠 （1968—），男，大專，放映技師，研究方向為電影放映技術。