高校数字化教育资源共享与版权保护框架设计

周建华

（1.湖南警察学院 湖南 长沙 410138；2.湖南大学 信息科学与工程学院，湖南 长沙 410082）

高校数字化教育资源共享与版权保护框架设计

周建华1，2

（1.湖南警察学院 湖南 长沙 410138；2.湖南大学 信息科学与工程学院，湖南 长沙 410082）

针对高校数字化教育资源既要共享程度高，又要使教育资源版权得以保障的问题，设计了一个支持版权保护的、安全且高效的共享平台框架。框架采用多重访问控制，根据不同用户访问权限制定相应响应策略，进行信息确认、资源加解密和水印认证分析，确保资源权益。同时，构建虚拟化合成、并行计算和分布式响应联动机制，提高资源共享时空效率。在共享层和保护层中设置了平衡协调模块，力求在高校与各方权利、利益的博弈中找到一个平衡点，实现共享与权益保护双赢。

资源共享；访问控制；并行计算；版权保护；水印认证

数字化教育资源建设是高等教育信息化的重要内容之一，自1998年教育部颁布 《面向21世纪教育振兴行动计划》，提出实施现代远程教育资源工程以来，各大高校纷纷开展网络教育建设，教育资源的数字化建设步入了崭新的阶段。至2010年，全国已有168所试点高校建立了网络教育学院，其载体网络课程也广泛涉及到各个学科，涉及353种专业，开设课程总数达2.8万门。经过多年建设之后，在数字化的教育资源还在不断快速增长的同时，因盲目、无序的建设带来的后果也越来越明显。具体表现为数字化教育资源的内容规范不一、信息孤立无链接、内容重复、系统重复建设导致大量浪费。另一方面，在高校数字化教育信息的开放、共享，导致版权纠纷、利益纠葛时有发生[1]。而近几年我国学者对数字化教育资源共享的研究也越来越关注，研究角度涉及各个方面，但是对共享机制进行系统深入的研究却很少见。本文在总结目前研究的基础上，从理论和实践的角度设计高校间数字化教育资源共享与权益保障的框架模型，分析其中关键技术，以期对数字化教育资源合理利用研究起到促进作用，为实现高校间数字化资源的有效使用具有一定的指导意义和应用价值。

1 相关工作

美国是网络教育资源最为丰富的国家之一，麻省理工学院（MIT）的网络课件开放工程（OCW）计划把2000多门课程的资料制作成网络课件分批放在国际互联网上，供全球任何地方的任何学习者免费使用。Jane CHO认为高校应该建立资源共享系统，并以韩国大学图书馆为例提出了有效的信息资源共享计划。Stephen[2]给数字化教育资源定义为凡是在现阶段或今后都能为学校的教育教学服务的数字化信息，分为校内资源和校外资源两大部分。校外资源是指因特网和光盘上的资源，校内资源包括：学校日常文档，如各种文件、校历；教师、学生档案；日常教学信息，课表、公开课；试题、练习题、考试成绩；教师备课笔记、电子教案、论文；课件；学科专题性资料；电子图书等。Volmer A[3]提出数字化教育资源共享机制是指校际间或者省际间的数字化教育资源共享的方式和过程。它包括数字化教育资源共享技术基础、共享教育基础、共享方式、组织机构、法律保障、激励机制、共享平台等各个方面。在我国，随着教育信息化进程的不断推进，对数字化教育资源建设的研究也在不断深入。道焰、曹熙斌在提出用Potta技术为资源共享提供保障的基础上，也分析了远程教育资源与校内资源共享的机制，对于数字产权保护制度的研究，认为数字化教育资源权益保护机制是基于信息安全技术的数字化教育资源权益保护的综合解决方案，有效地阻止对教育资源内容的非法访问和使用，以保护数字化教育资源内容知识产权为目的的一套方案。马海群认为应该包括两个方面：既要激励数字信息资源生产与创造的知识产权法律制度的建立，又要为平衡数字信息资源保护与共享的制度构建，为了保证我国数字化教育资源的共享能够顺利实现，我国各级组织和机构也制定了一些相关的政策及技术规范，但随着下一代网络技术推进，原有的共享机制及技术已不适应，有必要探讨新的数字化教育资源共享及其权益保护机制。

2 基于三层管理的资源共享与版权保护

本文围绕数字化教育资源，以共享与权益保护双赢为目的，探讨高校数字化教育资源共享和其权益保护技术，构建了高校教育资源共享与权益保护框架如图1所示。该框架由标准化层、保护层和共享层3层构成。其中资源共享力度和保护层力度调配由其平衡协调模块平衡。

图1 高校数字化教育资源共享与版权保护框架Fig.1 Framework of resource sharing and copyright Protection in university digital education resource

2.1 标准化处理模块

数字化教育资源标准化是资源共享和版权保护的底层基础，其标准规范包括格式、模块、描述及接口参数等一致性，其目的是为教育资源定义一种标准的数据结构，并且绑定足够的标准化信息，以便于教育资源的快速检索、有效的共享和交换。这样，只要符合标准，使用不同的制作工具制作的网络课件，使用不同的媒体工具制作的教学音视频，使用不同的文本编辑制作的试题库和文献资料等，只要发布在高校数字化平台上，用户能高效率检索到，也可以作为独立模块单元进行传输和交换，可以在不同平台被执行，而且可以在不同制作工具中被重用。模块独立化使学习内容成为可以在多个应用系统与学习环境之间进行交换和重用的教学组件，有利于不同教育机构之间进行充分的教育资源共享[4]，减少资源制作的开销，同时为教育资源的版权保护提供了统一的平台。

2.2 保护层模块

网络环境下的数字信息获取具有传输的快速性和复制操作的简便性，重组的可修改性等特点，给著作权保护带来了一定的难度。高校数字化教学数字版权保护应在立法上完善相关法律制度外，加强技术运用与监管也是很重要的。现代密码学、鉴别访问控制、数字签名、数字水印、信息确认等技术是数字内容版权保护的技术保障，这些技术的合理配合能够较好地为网络环境下的数字化教学资料的利用建立一道安全的屏障，它将为我国高校数字化教育资源建设中的著作版权权益保护起到重要的作用。图2为高校数字教学资源保护模块工作流图。该保护层由管理服务器、数据库服务器和分发服务器3大服务器构成，其核心技术主要包括用户访问控制、数据内容加密、数字水印和信息确认。

图2 高校数字教学资源保护模块工作流图Fig.2 Workflow diagram of protection module for university digital teaching resources

2.2.1 访问控制

访问控制是高校数字化教育资源平台安全防范和保护的最重要的核心策略，是访问者对特定教育资源网络能否访问或访问的深度和广度的控制技术，它的主要任务是保证网络资源不被非法使用和越权访问。访问控制过程设计如下：首先提取访问者的户名、地址以及所要求访问的高校教育网络资源，核对系统中预先设定的访问控制表，让符合条件的访问者进行网络资源的访问或得到网络服务，对于不符合条件的则拒绝其访问，保护网络资源和重要数据不被盗用。本框架使用的访问控制策略主要包括入网访问控制、网络权限控制、目录级控制以及属性控制等多种手段。

入网访问控制为高校教育资源网络访问提供了第一层访问控制。它控制哪些用户能够登录到服务器并获取网络资源，控制准许用户入网的时间和准许他们在哪台工作站入网。网络的权限控制是针对网络非法操作所提出的一种安全保护措施。用户和用户组被赋予一定的权限。网络控制用户和用户组可以访问哪些目录、子目录、文件和其他资源。我们可以根据访问权限将用户分为以下几类：特殊用户（即系统管理员）；一般用户，系统管理员根据他们的实际需要为他们分配操作权限；审计用户，负责网络的安全控制与资源使用情况的审计。用户对网络资源的访问权限可以用访问控制表来描述。网络应允许控制用户对目录、文件、设备的访问。对目录和文件的访问权限一般有八种：系统管理员权限、读权限、写权限、创建权限、删除权限、修改权限、文件查找权限、访问控制权限。八种访问权限的有效组合可以让用户有效地完成工作，同时又能有效地控制用户对服务器资源的访问 ，从而加强了网络和服务器的安全性。 当用文件、目录和网络设备时，网络系统管理员应给文件、目录等指定访问属性。属性安全在权限安全的基础上提供更进一步的安全性。网络服务器的安全控制包括可以设置口令锁定服务器控制台，以防止非法用户修改、删除重要信息或破坏数据；可以设定服务器登录时间限制、非法访问者检测和关闭的时间间隔。

2.2.2 资源加密处理

保护高校数字教育资源权益的有效方法策略是数据加密，数据加密即将需要在网络上传递的教育资源首先进行加密，当加密资源信息到达目的地之后再解密的一种技术。高校教育网络资源平台上数据加密策略用在3个网络层次上，分别为：网络层加密，运输层加密，应用层加密。网络层加密是在不安全的互联网上提供一条相对安全的通道，传递前对著作权保护包进行加密。但目前网络应用程序一般通过调用运输层的服务来完成信息传递，运输层数据的著作权保护也必须要加强。本框架中使用较成熟的SSL和PCT两个运输层的安全通信协议，确保资源在运输层上的安全。应用程序本身完成对信息的加密工作，与运输层加密类似，它也可以进行有选择的信息加密。

2.2.3 数字水印认证

数字水印具有不易察觉性、安全可靠、隐藏信息鲁棒性和抗攻击性等特点，为高校数字教育资源提供一套新的屏障，其原理将特别的不可见的标记（携带有知识产权信息等内容的数据），利用数字内嵌的方法隐藏在数字图像、声音、文档、图书、视频等数字产品中，从而可以证明原创作者对其作品的所有权，同时通过对水印的探测分析保证数字信息的完整可靠性，并作为鉴定、起诉非法侵权的证据。含水印的作品能保持原数字作品的格式信息，不影响正常的信息复制和处理。在网页中加入数字水印，可以通过定时检测隐藏在网页中的数字水印来判断网页是否遭受过攻击，以便及时报警或自动修复。

2.2.4 信息确认

如何防止数字化教育资源信息被非法伪造、篡改和假冒，也是保护层一个重要的任务，这要求对网络上上传和下载的资源进行信息确认，分为消息确认、身份确认和数字签名。消息确认使约定的接收者能够验证消息是否是约定发信者发出的且在通信过程未被篡改过的消息；身份确认使用户的身份能够被正确判定；数字签名是附加在数据单元上的一些数据或是对数据单元所做的密码转换，这种数据或变换允许数据单元在接收者用以确认数据单元的来源和数据单元的完整性，并保护数据，防止被人（如接收者）伪造。确认过程包括：合法用户对收到的信息资源验证其真实性；创建上传者对其发出的教育资源无法抵赖；无法伪造信息资源；当发生争议时第三方机构能仲裁。

2.3 共享层模块

由于数字化教育资源的非竞争性和弱排他胜，使得其同时具有可共享性，即不同用户可同时使用同一资源而不损害相互的利益[5]。高校通过相互间的数字化教育资源交流和共享，可以实现资源的优化配置，使资源在高校间达到均衡分布，缩小不同地区和高校的资源贫富差距，同时也可以使资源发挥最大效用，提高利用率，并最大限度地满足用户日益多样化的资源需求。共享层策略应包括共享技术管理、共享监督、共享测评及共享调解。共享技术主要包括虚拟化策略、分布式策略和并行响应策略。

2.3.1 虚拟化合成

虚拟化合成是高校数字化资源共享最重要的支撑技术，从逻辑角度来配置、管理和使用硬件软件资源，通过对网络中教学资源实行爬虫检索内容，对内容进行相似度计算评估，删除相似度超出阀值的重复内容，使冗余度降到最低，为共享打下良好基础。通过全虚拟化、半虚拟化和硬件虚拟化技术实现了共享平台硬件资源的逻辑抽象和统一表示，从而跨越了硬件设备固有的物理隔离障碍，提供了透明、统一的虚拟运行环境，明显提高了资源利用率、降低了管理复杂度，同时为共享平台系统的可伸缩性及可扩展性提供了有效保证。

2.3.2 分布式处理

高校数字化资源共享系统属于分布式系统，利用共享系统资源池中处理器和存储设备的闲置计算和存储能力，处理高校用户的请求，并为其提供相应服务，保证系统的可靠性和可扩展性，使请求响应成为拥有处理超大规模数据能力的新型处理模式，在两个或多个软件互相共享信息，这些软件既可以在同一台计算机上运行，也可以在通过网络连接起来的多台计算机上运行。是对多线程、多任务思想的发展。分布式计算也开拓了更广阔的高校教学资源共享用武之地。

2.3.3 并行响应

并行响应对多个高校用户提交的多个任务或多个数据请求进行处理。并行响应可分为时空响应，即时间上的并行响应和空间上的并行响应。基于时间上的并行响应策略就是指流水线技术，而空间上的并行响应策略则是指用多个处理器并发的执行计算。并行响的主要目的是充分利用系统资源，快速解决多高校用户请求及时响应的计算问题。

2.4 平衡协调模块

高校数字化教育资源平台既要使信息开放、共享与快速传播，又要保障教育资源版权得以保证。如果在共享权力范围过大下，创作者权利得不到保障，侵权泛滥成灾，最终损伤的是教育资源文化原创力，高校教育网络资源将成无源之水，如果在版权保护中，门槛设置过高，失去使用便利，难以共享的资源将成一潭死水。数字教育资源建设与知识产权保护的最终目的是一致的，为了让用户有效的利用更多的信息资源来创造出更多的知识和财富。使两者达到最佳的平衡点才能做到双赢，实现信息资源的长期共享。如何在各方权利、利益的博弈中找到一个平衡点，使各高校能够理性地合法使用教育资源，关键还在于建立科学合理的评价指标模型，通过设置版权认证门槛，及时鉴别上传文本的版权，启动相关保护程序等措施，形成相对完善的版权保护机制，较为有效地兼顾了资源共享和版权保护，这是作者下一个研究目标。

3 结束语

教育数字化资源共享和权益保护机制可以以恰当的方式、不同的程度渗透给不同层次的高等学校、不同专业学科课程[6]。在系统分析调研结果的基础上构建了一个功能相对齐全的数字化教育资源共享与权益保护平台，以推动高校数字化教育资源共建共享的有效实现。

[1]丁新.网络教育优质资源共享机制分析与思考[J].中国远程教育，2003（21）:9-14.DING Xi.Analysis and thinking on sharing mechanism of network education quality rResources[J].Distance Education in China，2003（21）:9-14.

[2]Stephen Downes.Models for sustainable open educational resources[J].Interdisci Plinary Journal of Knowledge and Learning objeets，2007（3）:29-44.

[3]Volmer A，Geronimo，Claudia Aragon.Resource sharing in university libraries:A toolfor information interchange[J].Library Collections， Acquisitions& Technical Services，2005（29）:425-432.

[4]赵英，黎琳，雷强.网络环境下的数字教育资源共建共享研究[J].教育信息化，2006（9）:39-41

ZHAO Ying，LI Lin，LEI Qiang.Research on sharing of digital education resource under network environment[J].China Education Info，2006（9）:39-41.

[5]张学波.建立网络教育优质资源共享机制的探讨[J].中国电化教育，2004（5）:69-72.

ZHANG Xue-bo.Discussionon sharingmechanism in building up the network education quality resources[J].China Educational Technology，2004（5）:69-72.

[6]黎加厚，吴振华，陈双寅，等.美国教育资源门户及其对我国教育资源建设的启迪[J].电化教育研究，2003（8）:66-71.

LI Jia-hou，WU Zhen-hua，CHEN Shuang-yan，et al.Enlightenment on the united states education resources to our country education portal and the resources construction[J].China Educational Technology，2003（8）:66-71.

Framework design of resource sharing and copyright protection for university digital education resource

ZHOU Jian-hua1，2
（1.Hunan Police Academy， Changsha 410138， China；2.Information Science and Engineering， Hunan University， Changsha 410082， China）

A secure and efficient framework of sharing platform is proposed to support share and copyright privacy security in cloud storage.The framework adopts a multiple access control，and formulates relevant response strategy according to different users'access， it confirms information source， encrypts or decrypts resources， and analysis watermark authentication in order to ensure that resources rights protection.At the same time，a linkage mechanism is build which is consists of virtualization synthesis， parallel response and distributed computing， which improves efficiency of resource sharing in space and time.Setting the balance coordination module in the sharing layer and protective layer，which strives to find a balance of the rights and interests in university and the parties and finally realize win-win of sharing and rights protection.

resource sharing； access control； parallel computing； copyright protection； watermark verification

TP311

A

1674－6236（2013）05-0006-04

2012-10-19稿件编号201210132

湖南省教育科学 “十二五”规划课题（XJK011CXJ003）；湖南省哲学社会科学基金项目（11YBA123）；湖南省科技厅科技计划项目（2011FJ6040）；湖南警察学院科研课题（2011）

周建华（1974—），男，湖南宁乡人，博士研究生，副教授。研究方向：网络犯罪取证、舆情监控及压缩感知。