区块链Ethereum技术下数字图书馆版权管理的研究与应用

张立说，陈天文

(潍坊市图书馆，山东 潍坊 261000)

互联网的发展使得网络信息碎片化、复杂化逐渐增多，许多作品得不到较高的筛选与版权保护，导致版权纠纷繁多、作者作品无法保护、信息的真实性受质疑等问题频发，图书馆作为知识的存储与传播的主要阵地，需要为数字图书馆提供安全可靠的作品版权平台，最大限度地保护作者的版权权利和作品的真实性，最大限度地提高服务效能[1]。 区块链技术作为网络信息化的新型技术，已成为各行各业的主要研究重点，是互联网发展的创新技术之一，区块链技术具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集体维护、公开透明等特点，为互联网平台打造安全、诚实、透明的信息化环境，具有丰富的应用场景[2]。以太坊(Ethereum)作为区块链2.0的产物，拥有区块链安全性的底层技术和区块链智能合约的特性功能，广泛应用于银行、物联网等领域，为数字图书馆版权管理提供较高的信任机制和技术支撑，是当下解决网络信息化版权的主要技术之一。

1 相关技术简介

1.1 区块链

区块链技术起源于2008年比特币，主要涉及密码学、计算机、数学等相关学科，具有分布式账本、非对称加密、共识机制、智能合约4个主要核心技术，在公共服务、数字版权、保险等领域都有应用，是当今互联网中的重要创新技术。区块链从参与方角度可分为公有链、私有链、联盟链3种，其中，公有链具有完全去中心化的特性，由不受控制的多个符合规格的节点自由组成，去除传统中心服务器，建立共识机制管理节点工作；私有链则是根据某个企业环境创建，并运行在企业内部的区块链，按照企业规定的要求运作；联盟链的参与成员必须为区块链中注册并许可的，是区块链的联盟成员，区块链中运作的读写规则与权限等都需要按照联盟规则建立，联盟成员共同建立并维护网络环境[3，4]。

1.2 以太坊

以太坊是具有智能合约功能的区块链开源平台，借助以太坊EVM(以太坊虚拟机)运行智能合约，通过设计智能合约实现所需的各种可计算问题，解决实际应用中遇到的各种场景化难题。针对数字资产的管理与运行，技术人员可借助以太坊的智能合约编程实现，也可直接建立智能合约代码实现，因此以太坊被称为区块链2.0的产物[5]。

基于以太坊智能合约的可自主建设性特点与区块链公有链去中心化安全性特点，本文将以太坊公有链技术应用于数字图书馆版权管理的研究中，提高网络平台版权管理的能力，为数字资源的知识传播提供一片网络化净土。

2 基于以太坊公有链技术的数字图书馆版权管理平台

2.1 数字图书馆版权管理平台整体架构

基于以太坊公有链技术的数字图书馆版权管理平台根据信息发布、存储及处理等功能将平台架构分为版权知识管理、区块链数据存证、第三方应用系统三部分，整个平台可实现知识的上传、甄别、认证、标识、存储以及同第三方应用系统对接等功能，为互联网平台打造快捷、纯净的知识保护渠道，实现数字图书馆的知识版权管理和作者作品版权保护，图1展示了平台整体架构。

图1 数字图书馆版权管理平台整体架构

版权知识管理部分可实现作品的上传与数据的管理，用户借助Web端应用程序，通过身份认证登录后即可将作品包括文本、图片、视频等各类信息进行上传，形成自己专有的知识库。版权知识管理系统针对各用户的知识库进行管理与保护，对各作品根据信息标识、用户标识和时间戳生成唯一的版权记录标识，并保存到数据库中。版权在整个生命周期的管理中，其授权、交易和处理等过程都会以信息的形式记录在所存储的数据库中。

借助区块链技术进行数据存证可保护数据库中存储的信息，保护其不被篡改、删除等违规操作。知识信息存储于区块链各分布式区块上，实现数据的分布式存储与同步管理，本系统借助以太坊技术，对存储在区块链上的每一条信息都做哈希签名处理，保证数据的完整性与安全性。

第三方应用可通过API接口对接并访问本平台中的数据，实现平台的拓展功能，第三方调用的数据记录会将关键证据存储于区块链中，保障数据的安全性和可靠性。

2.2 数字图书馆版权管理平台数据处理流程

2.2.1 数据取证。作者将文本、图片等信息通过版权人账号上传至版权管理系统时，首先对作品信息进行哈希处理(MD5码)，生成作品信息唯一的标识V，作者身份则会根据版权人识别信息生成唯一标识U，最后根据作品上传登记时间生成时间戳T，进而通过哈希算法生成版权记录标识SN=SHA(V，U，T)。版权记录标识同V、U、T以及区块链存储地址一同存入数据库中，并在区块链中存储，作品信息进行的每次初始、授权、交易等步骤都会以信息记录的形式存储在数据库中。图2展示了数据取证的过程[6]。

图2 数据取证流程

2.2.2 数据出证流程。 当作品因侵权等产生版权问题时，需要根据作品信息对版权进行分析索引归属版权人，首先根据作品用哈希值提取作品标识，检索到V对应的版权记录标识SN，查看其作品信息、作者身份标识、时间戳等是否一致，检验本地数据库中的版权记录标识是否同对应区块链上的版权记录标识相同，并检验区块链时间戳T后的信息是否有修改操作，通过数据出证流程可检验作品是否符合原有申请版权信息，保护作品的知识版权不受侵犯。图3展示了数据出证的流程。

图3 数据出证流程

2.2.3 公有链方式存储数据。 作品信息如何存储在区块链中是数字图书馆版权管理平台的重要部分，基于版权管理平台具有数据交换、调用、检验等功能，针对私有链、公有链、联盟链的特点选用公有链进行数据的上传与保存，可实现真正地去中心化、不可篡改等，具有较高的安全性[7，8]。

区块链基础下的以太坊技术具有两种账户运行方式，包括以私有密钥访问区块链的外部账户访问方式，和具有编写智能合约功能的合约账户访问方式，结合数字图书馆版权管理平台的特点，数据上链的存储方式也分为外部账户和合约账户两种。

以外部账户的方式实现数据存储到区块链上，借助私钥开启交易流程，将数据处理看成公有链上的交易过程，整个交易包括账户的转入转出数据、数据信息、信息排序方式等信息都将记录在区块链上。外部账户每发起一次数据上传指令，都会将作品对应的版权记录标识SN标记在存储的信息上，信息存储具有不可修改性、永久性，并可提供检索功能，在执行数据出证时可根据检索结果进行核查匹配，确保作品版权信息的准确性与安全性。

以合约账户的方式实现数据存储到区块链上，借助智能合约代码在EVM运行实现数据处理，智能合约可根据特定需求通过高级语言编程实现，存储于区块链上的数据不会被篡改。智能合约存储数据分为临时、成员变量两种，临时数据存储于memory位置上，此临时数据仅生效于当前函数，运行此函数时可创建相应的空间，满足函数运行的空间结构需求，待函数运行完毕后会自行删除；成员变量则存储于storage位置上，具有变量代表功能，可跨不同函数间进行调用，智能合约创建时，根据合约所需变量的需求定义，成员变量会固定下来，且根据交易需求进行修改，修改的记录会保存于区块链中[9]。

智能合约的创建与使用，可借助storage保存版权信息，数据的存储、上传、查询等操作都会记录在智能合约日志中，若发出删除或修改的不合理的操作智能合约则会屏蔽执行语句，保障数据的安全性。智能合约代码的设计与实现具有一定的复杂性，但可根据需求构造特性的功能，具有开发开放的优越性，借助区块链的去中心化特点保障了数据的准确性与受保护性，具有较强的可拓展性、应用性。

将数字图书馆版权管理建设与公有链背景下，可保证平台的塑造性与安全性，对作品版权与作者权益有着可靠的保护，并实现了作品的传播与推广。

3 结束语

笔者结合以太坊公有链技术实现了互联网环境下数字图书馆版权管理的功能，为网络平台下的知识信息保护与传播提供技术支撑，为数字资源的传播保护、作者信息与权益的保护提供保障。