区块链技术在广电的应用研究

魏 明

（云南广电网络集团有限公司，云南 昆明 650106）

0 引言

2017年5月，在工信部的指导下，中国区块链技术和产业发展论坛公布了《区块链和分布式账本技术参考架构》标准；2018年，工信部发布了《2018年中国区块链产业白皮书》；2019年1月10日，国家互联网信息办公室发布《区块链信息服务管理规定》；2019年10月24日，在中央政治局第十八次集体学习会议上就区块链技术的发展现状和趋势进行了集体学习。习近平总书记在主持学习时强调，“要把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口”、“发挥区块链在促进数据共享、优化业务流程、降低运营成本、提升协同效率、建设可信体系等方面的作用”、“加快推动区块链技术和产业创新发展”等。各省（市、区）党委、政府纷纷将学习、研究和发展区块链技术与应用提上议事日程。为此，“区块链”走进了大众视野，成为社会的关注焦点。各行各业掀起了研究应用区块链技术，实现行业转型升级的热潮。广播电视是党和政府的喉舌，是宣传党的路线方针政策的主渠道、主阵地，如何将区块链技术应用到广播电视的制作、发行、审查和播发等环节，提升广播电视高质量发展具有十分重要的战略和现实意义。

1 区块链技术简介

1.1 区块链的起源

2008年11月1日，一位自称中本聪（Satoshi Nakamoto）的人或组织发表了《比特币：一种点对点的电子现金系统》论文，阐述了基于P2P网络技术、加密技术、时间戳等技术的电子货币系统的构架理念。两个月后理论步入实践，2009年1月3日，第一个序号为0的创世区块（50枚比特币）诞生，几天后的2009年1月9日出现序号为1的区块（50枚比特币），并与序号为0的创世区块相连接形成了链，标志着区块链的诞生。区块链是比特币的底层技术，比特币是区块链的第一个用例。

1.2 区块链采用的关键技术

区块链采用了许多跨专业、跨领域的技术保障网络的可信、可追溯和不可篡改等特性，主要包括以下技术。

（1）共识机制（不可篡改、信任网络）：共识机制就是对工作量的证明机制（PoW）。证明需由获得记账权限的节点共同证明（≥51%）才有效。由于共同记账，要篡改一半以上的节点账本几乎不可能，所以具有不可篡改性，是构建信任网络的基本机制。

（2）记账机制（全程留痕、集体维护、不可篡改、可溯源）：获得记账权限的新节点，其账本（区块）将自动连接到前一个获得权限的账本（区块）之后，形成账本链条（区块链）。账本将记录链条上的每一次交易情况，并按时间顺序打上时间戳，时间戳是单向的、不可逆，所以具有溯源性和不可篡改性（此特性还有哈希树作为保障）。

（3）分布式结构（去中心化、可靠网络）：无论计算节点还是存储节点，都采用分布式结构，分布于不同的地理位置，每个节点地位平等，表现出明显的“去中心化”特征。分布式结构决定了计算和存储的安全性，不会应某一节点故障导致无法交易和数据丢失。同时，分布式结构增加了篡改多节点数据的难度，增加数据的安全保障等级。

（4）智能合约（高效性）：智能合约是基于链上可信的不可篡改的数据，可以自动化的执行一些预先定义好的规则和条款，提高交易效率和交易质量。

（5）哈希运算（不可破译）：利用哈希算法的单向性（给定数据M容易算出哈希值X，而给定X不能算出M）、安全性（难以甚至几乎无法破译）、惟一性（两个不同的数据，拥有不相同的哈希值）和高灵敏性（数据M的任何微小改变都会导致哈希值H（M）发生改变）等特点，实现区块链数据的安全性验证（哈希值不变，即表明数据未被篡改）、提高数据验证效率（只需验证哈希值即可）、验证数据的拥有者是否真实等。

（6）Merkle树（安全可靠性、溯源性）：Merkle树包含根节点、中间节点和叶子节点，叶子节点存储了所有交易的初始哈希值，叶子节点通过哈希计算生成了中间节点哈希值，中间节点通过哈希计算生成了根节点哈希值，根节点存储在区块头内，因此，要判断区块是否被修改，只需验证Merkle树根节点哈希值即可。任何一笔交易被修改，就会直接影响到根节点哈希值的变化，与首次存储的哈希值不一致，便无法通过验证和交易。根据树的逻辑关系，Merkle树还有一个显著特点，就是可以溯源，找到初始变化值便可定位篡改的叶子节点。如图1所示。

图1 Merkle树结构图

（7）数据加密（安全可行性）：对数据进行加密保护，采用非对称加密（加密和解密使用不同的密钥）。

（8）数据区块结构（基本知识）：数据区块由区块头和区块体两部分组成。区块头保存着各种用于连接上一个区块的信息以及各种用来验证（Merkle树根）和打时间戳的信息等；区块体主要包含了该区块中所有的交易信息以及Merkle树体（Merkle哈希树是用来进行完整性验证的技术）。如图2所示。

图2 数据区块结构图

（9）链式结构（基本知识）：所有数据区块连接成一条链，所有应用的交易信息都保存的区块内，交易信息打上时间戳，并建立Merkle哈希树验证机制，要修改区块信息几乎不可能，所以，区块内十分安全。如图3所示。

图3 链式结构图

1.3 区块链的主要技术特点

由区块链采用的关键技术可知，区块链涉及数学、密码学、互联网和计算机编程等学科，是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式，通过多重技术保障，具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集体维护、公开透明等特点。这些特点保证了区块链的“安全”、“可信”与“透明”，是区块链作为信任网络的基石。

2 区块链技术的发展

2014年开始，比特币背后的区块链（Blockchain）技术受到关注，并正式引发了分布式记账本（Distributed Ledger）技术的革新浪潮。区块链技术被认为是继蒸汽机、电力、互联网之后下一代颠覆性的核心技术。如果说蒸汽机释放了人们的生产力，电力解决了人们基本的生活需求，互联网彻底改变了信息传递的方式，那么区块链作为构造信任的机器，将可能彻底改变整个人类社会价值传递的方式。目前，区块链技术已经脱离开比特币，在包括金融、贸易、征信、物流、物联网、共享经济等诸多领域崭露头角，世界各国纷纷兴起对区块链在其他领域创新应用的浪潮，我国也不例外。

目前来看，美国和中国是区块链研究和应用项目最多的国家。截止2019年底，我国区块链专利公开申请数量为1，065件，位居全球第一。北京、上海、广州占我国区块链项目和专利数的一半以上，是区块链发展最具活力的区域。北京、上海、广州、浙江、江苏等22个省（市、区）发布了支持区块链发展的有关政策。以BAT、华为、小米、平安为代表的中国企业纷纷进军区块链，在2019年全球区块链专利申请排行榜上，阿里巴巴排名第一，IBM和MasterCard分别排名第二和第三，联通、腾讯和百度分别排名第五、第八和第四十。

区块链发展至今，依次经历了三个阶段，分别为2007-2014年的可编程货币的1.0版本、2014-2018年的可编程经济的2.0版本和2018年后的可编程社会的3.0版本。2018年8月10日，深圳市税务局与腾讯联合开出全国首张区块链发票；2019年10月，腾讯和中国信通院、深圳税务局联合代表中国在ITU-T SG16 Q22会议上首次提出《基于区块链分布式账本的电子发票通用框架》标准立项，顺利通过新标准立项，成为区块链发票首个国际标准；2019年12月，工信部发布了5项新的区块链标准；2020年3月2日，中国人民银行发布了《金融分布式账本技术安全规范》，成为“国内金融行业首个区块链标准”……。由此可见，区块链在国内的发展如火如荼，并逐步呈现加速发展之势。随着区块链的不断发展，区块链从比特币应用的公有链派生出私有区块链和联盟区块链等多种形态。

3 区块链技术在广电的应用

区块链建立了新型信任体系，在金融保险、医疗健康、司法、共享经济、电子商务、农副产品溯源、工业互联网等领域获得了广泛应用，但在广电行业的应用较为滞后，需要广电行业深入研究，探索出符合广电特色的区块链应用，为广电的高质量健康发展提供支撑。根据我单位与清华大学信科院区块链研究所开展的研究和探索，广电可以在以下工作中引入区块链技术：

（1）节目制作。在节目制作过程中，需要从媒资系统中提取大量的内容素材，但内容素材的舆论导向性、合规性等没有经过权威认定，给节目制作造成素材引用的困惑，存在播出节目违规违纪的风险，还将严重影响节目的制作效率，而且监管部门不能全面掌控节目制作过程中的各类政治性风险。为此，可以由宣传管理部门推动建立媒资联盟区块链，由权威部门对媒资素材进行认定，经认定的媒资素材上链，节目制作人员从链上获取的素材是可信的，从而提高节目制作效率，确保节目的合规性和可靠性。上链素材存在问题，可通过分布式账本溯源而追查审核责任，审核情况不可篡改，确保审核职责落实落细。在全国性或区域性联盟链尚未建立时，可以在电视台内部建立私有链，由电视台自行完成素材认定，也能发挥节目制作应有的管控效果。

（2）节目版权保护与交易。广播电视行业每年制作了大量的新闻、专题和影视作品，目前主要采用传统的交易方式进行交易，效率低、盗版严重、维权难。为此，可以由广电行政管理部门推动建立影视作品交易联盟区块链，利用区块链技术特点解决版权确权、版权登记、版权交易等过程中对作者、所有权、发布时间以及内容完整性进行认定。在内容制作机构、版权监测机构、司法鉴定、广电行政监管部门部署区块链节点，为个人及版权使用者提供区块链接入节点，与版权局互联网法院区块链进行跨链交互，当发生交易时，通过智能合约约定规则完成交易过程。版权监测节点结合人工智能和大数据等技术进行全网监测，当发生侵权时，自动截取存证，并将侵权证据上链，侵权证据不可篡改，永久保存。将该联盟链与国家信用链对接，实时披露和保存版权失信人员或单位名单，为版权保护提供基础支撑。

（3）影视节目播前审核。各级电视台的播出平台和广电网络公司的互动电视平台，均有大量影视节目播出，播前节目审核是保障内容安全的重要手段，目前主要靠人工审核，每个单位均需配置审核人员，任务重、成本高、效率低等问题凸显。大部分影视节目在不同电视台、广电网络公司间轮回播放，同一内容在不同播出平台重复审核，造成重复投入。为此，可以由广电行政管理部门推动建立影视节目审核联盟区块链，共享影视节目审核信息。对上链的平台提供经其他单位或机构审核的内容，账本记录了审核机构、审核人员、审核结论、审核日期、审核费用和相关说明等信息，需要播出该节目的平台，支付审核费用后可以直接上架播出（已购买节目版权），降低时间和人力成本。若内容存在问题，利用可追溯和不可篡改等特性对审核机构和人员进行追责。该类联盟链在平台间建立起信任且正向激励的审核机制，让各平台能相互信任且共享彼此的审核结果、审核经验等可信数据，促进建立健康有序的内容审核生态。

（4）视频点播系统内容校验。目前，广电行业的视频点播系统主要分为两类：一类是以广电网络的互动电视系统和电视台的IPTV系统为代表，通过内网向用户分发信号；另一类是以OTT为代表的新媒体，通过互联网向用户分发信号。无论哪一类系统，都存在中心存储或边缘缓存内容被篡改的风险。

攻击者破解校验信息的算法机制，同时修改视频文件及校验信息，可导致违规视频内容成功推送至终端用户。在目前CDN系统校验机制的基础上引入基于区块链校验信息的存储系统，用于存储媒资内容的校验信息，并在已有CDN服务器或新的区块链专用服务器中部署区块链代理模块，该模块负责计算校验信息、以链的形式存储校验信息、同步节点间的校验信息、校验信息的一致性检查等工作。同时，使用私有链解决单个CDN系统中的防篡改问题，也可以使用联盟链让多CDN系统间相互校验，进一步提高系统的抗攻击和防篡改能力。

（5）广电大数据交易平台。广电大数据涵盖较为广泛，有用户收视行为大数据、直播节目收视大数据、点播节目收视大数据等，节目制作和播出单位、栏目策划机构、广告投放企业、政府监管部门等均需要该类数据，用于收视率调查、节目设计与优化、频道规划、广告效果评估、收视人群画像等工作。目前该类数据分散在各播出平台，要统计全国数据，需要与各平台洽谈合作，周期长，难度大，数据采集困难，数据的真实性难以考证。通过建立广电大数据区块链交易平台，利用区块链的去中心化、真实可信、不可篡改和可追溯等特性，确保大数据交易各方公开透明、诚实守信。数据提供方对提供数据的办法、措施和售卖价格进行摘要和上链，对提供数据的真实性负责。节点单位可以进行验证并作出评价，评价意见不可篡改，进一步丰富大数据产品的整体价值，实现广电大数据共享与协作，打破收视等信息数据孤岛，降低获取广电大数据难度和成本，提升广电大数据的真实可靠性。

4 结束语

区块链技术源于比特币应用，是比特币的底层技术，发展至今，已从服务于金融、经济演进成为服务于社会的创新技术。将区块链技术引入广电，是广电高质量、创新性、跨越式发展的有效途径，需要宣传部门、广电行政管理部门、播出机构、广电运营企业和产业链关联单位共同研究和推进，特别在区块链技术与广电业务融合的技术架构、技术路径、关键技术、场景应用等方面应加大协同研究力度，助力广播电视可持续健康发展。