張 婧 廖廷雪 范興甜

(成都理工大學(xué)管理科學(xué)學(xué)院 四川 成都 610059)

一、引言

當(dāng)今社會(huì)，互聯(lián)網(wǎng)的普及和應(yīng)用范圍越來越廣，網(wǎng)絡(luò)視頻也越來越多，人們足不出戶就可以通過網(wǎng)絡(luò)視頻進(jìn)行娛樂消遣，了解實(shí)時(shí)資訊。這些視頻內(nèi)容信息是否真實(shí)可信和合法有效，以及視頻的來源如何追溯、視頻的安全性如何檢測(cè)，逐漸成為了人們?nèi)諠u關(guān)切的問題。而區(qū)塊鏈在數(shù)據(jù)的安全和隱私保護(hù)方面且具有廣闊發(fā)展前景[1]。它巧妙地將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、密碼學(xué)技術(shù)、分布式數(shù)據(jù)庫、共識(shí)機(jī)制等知識(shí)結(jié)合在一起，具有去中心化、開放性、不可篡改、安全加密等特點(diǎn)，對(duì)于維護(hù)數(shù)字版權(quán)、網(wǎng)絡(luò)安全，保護(hù)用戶隱私具有重要應(yīng)用意義，為網(wǎng)絡(luò)視頻的檢測(cè)提供了新思路[2]。

二、區(qū)塊鏈技術(shù)

(一)區(qū)塊鏈與共識(shí)機(jī)制。區(qū)塊鏈?zhǔn)怯捎涗浗灰讛?shù)據(jù)的區(qū)塊按照時(shí)間順序構(gòu)成的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，是一種分布式數(shù)據(jù)庫。它采用PoW、PoS、DPoS和分布式一致性算法四類共識(shí)機(jī)制，使分布在網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)之間能夠有效達(dá)成共識(shí)，共同確認(rèn)一項(xiàng)交易的記錄，確保了區(qū)塊鏈中數(shù)據(jù)的真實(shí)性、公開透明性和不可篡改性[3]。

(二)去中心化網(wǎng)絡(luò)與智能合約。智能合約是一種由計(jì)算機(jī)上的腳本代碼編寫的數(shù)字合約，它使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)無需任何第三方的參與，只要滿足編寫條件，就能自動(dòng)執(zhí)行交易操作，因而保證了整個(gè)交易過程不可逆轉(zhuǎn)、安全可追溯。在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，沒有中心機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，所有交易點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直接進(jìn)行，提高了交易效率。

(三)密碼學(xué)技術(shù)。區(qū)塊鏈的密碼學(xué)技術(shù)主要有哈希算法、加密算法和數(shù)字簽名三種[4]。哈希函數(shù)位于區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)層中，它采用SHA-256的哈希算法，可以將任意長度的輸入通過算法輸出固定長度為256位的哈希值，且輸入信息稍有改變，輸出值都是不同的。因此，哈希算法具有單向性和抗碰撞性，使得區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)和交易無法被篡改。每個(gè)節(jié)點(diǎn)在進(jìn)行交易時(shí)，為了保證交易的內(nèi)容不被監(jiān)視、篡改和竊取，就需要利用加密算法，由發(fā)出方對(duì)交易內(nèi)容進(jìn)行加密，再由接收方對(duì)交易內(nèi)容進(jìn)行解密，從而保證交易內(nèi)容的真實(shí)性和安全性，有效地完成交易。加密算法分為非對(duì)稱加密算法和對(duì)稱加密算法，而區(qū)塊鏈中多采用非對(duì)稱加密算法。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建都需要生成一個(gè)公私鑰對(duì)。公私鑰對(duì)的生成是隨機(jī)的，不同節(jié)點(diǎn)生成的公私鑰對(duì)相同的可能性微乎其微。公鑰對(duì)于全網(wǎng)中所有節(jié)點(diǎn)都是公開的，而私鑰是保密的。在進(jìn)行交易時(shí)，采用非對(duì)稱加密算法，發(fā)出方可以利用接收方的公鑰對(duì)交易簽名以進(jìn)行加密處理，然后接收方利用自己相應(yīng)的私鑰來對(duì)其進(jìn)行解密。數(shù)字簽名是前兩項(xiàng)技術(shù)的一個(gè)延伸。當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行交易時(shí)，發(fā)出方通過哈希函數(shù)計(jì)算后得到哈希值，然后通過自己的私鑰將哈希值加密，得到數(shù)字簽名，一起發(fā)給對(duì)方節(jié)點(diǎn)，當(dāng)接收方收到信息后，用自己相應(yīng)的公鑰解密數(shù)字簽名，并對(duì)解密的信息進(jìn)行哈希算法，如果發(fā)現(xiàn)哈希值相同，則說明該信息未被篡改。這樣不僅可以防止信息被篡改，還可以防止惡意節(jié)點(diǎn)進(jìn)行任意的偽造和否認(rèn)，因此它對(duì)于保證網(wǎng)絡(luò)中信息的安全性、完整性和唯一性等方面具有非常積極的作用[5]。

三、區(qū)塊鏈技術(shù)對(duì)視頻來源檢測(cè)的應(yīng)用

人們常通過網(wǎng)絡(luò)視頻來了解新聞和各領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)。利用區(qū)塊鏈技術(shù)，任何視頻的原創(chuàng)者都可以在區(qū)塊鏈應(yīng)用程序中進(jìn)行創(chuàng)作，并通過自己的節(jié)點(diǎn)對(duì)原創(chuàng)視頻進(jìn)行哈希算法、加密算法和數(shù)字簽名，然后將其發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)中。區(qū)塊鏈在視頻的創(chuàng)作和發(fā)布過程中，會(huì)將視頻發(fā)布的時(shí)間戳和發(fā)布過程打包起來，寫入?yún)^(qū)塊鏈存證當(dāng)中。其他節(jié)點(diǎn)如果要觀看視頻，則可以利用密碼學(xué)技術(shù)對(duì)視頻文件進(jìn)行解密，并驗(yàn)證其數(shù)字簽名是否相同，這樣就可以知道視頻來源是哪里，是否為原創(chuàng)，這樣可以防止很多人盜用了視頻文件作為自己的交易輸入，從而在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行交易，侵犯他人的版權(quán)。

各大APP上的電視、電影和一些其它節(jié)目，也屢屢遇到有人下載后將其上傳到另外一些違規(guī)網(wǎng)站上供人觀看的問題。這種情況嚴(yán)重侵犯了視頻的版權(quán)，不僅嚴(yán)重?fù)p害了視頻的質(zhì)量，而且無論是對(duì)于原視頻的拍攝者、上傳者還是軟件平臺(tái)的工作者來說，都是極不公平的。區(qū)塊鏈技術(shù)則為這樣的問題提供了很好的解決方案。視頻在區(qū)塊鏈平臺(tái)上被廣播或交易，都會(huì)附上一個(gè)數(shù)字簽名，這個(gè)數(shù)字簽名是無法被篡改、否認(rèn)甚至復(fù)制的。如果有任何不法分子通過視頻發(fā)出者的公鑰地址將視頻進(jìn)行解密后，想要將該視頻重新進(jìn)行上傳、廣播或一些非法交易，就必須要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)一模一樣的數(shù)字簽名。要執(zhí)行這樣的操作，顯然是不可能的。就算有涵蓋相同數(shù)字簽名的視頻被發(fā)布到了網(wǎng)絡(luò)上，一旦區(qū)塊鏈檢測(cè)到了該違規(guī)視頻，都可以自動(dòng)追溯到區(qū)塊鏈存證中原創(chuàng)視頻的相關(guān)信息，如時(shí)間戳、發(fā)布過程等其他信息，從而達(dá)到維護(hù)視頻版權(quán)、舉報(bào)違規(guī)視頻、懲治不法分子的目的。通過這樣的檢測(cè)，就保證了視頻均為合法用戶所發(fā)出，且用戶觀看的視頻均為正版視頻，從而提高了視頻內(nèi)容的質(zhì)量和可靠性。

四、區(qū)塊鏈技術(shù)對(duì)視頻真實(shí)性、完整性檢測(cè)的應(yīng)用

而由于區(qū)塊鏈技術(shù)具有公開透明、不可篡改的特性，無論視頻是被病毒侵入、黑客攻擊，還是被任何惡意節(jié)點(diǎn)篡改或截取、添加，都會(huì)導(dǎo)致視頻文件相應(yīng)的哈希值不同，一旦接收節(jié)點(diǎn)在驗(yàn)證視頻文件是否為原文件時(shí)，發(fā)現(xiàn)其哈希值無法與原來的哈希值相對(duì)應(yīng)，就證明該視頻已經(jīng)被執(zhí)行了篡改、截取或添加操作，該視頻的可信度、安全度都會(huì)有所降低。這對(duì)于檢測(cè)、規(guī)避虛假新聞以及其它不真實(shí)的視頻具有重要的意義。

每一個(gè)視頻信息的交易，都會(huì)被廣播到全網(wǎng)中，獲得記賬權(quán)的節(jié)點(diǎn)會(huì)進(jìn)行算力競(jìng)爭，最先完成計(jì)算難題的節(jié)點(diǎn)可以將該打包進(jìn)區(qū)塊的交易添加到自己區(qū)塊的后面。礦工節(jié)點(diǎn)在進(jìn)行交易記錄的時(shí)候會(huì)將交易蓋上時(shí)間戳，然后形成一個(gè)完整的時(shí)間鏈，這個(gè)鏈條是不可逆的。

而由于共識(shí)機(jī)制的存在，對(duì)于加入?yún)^(qū)塊鏈的交易數(shù)據(jù)，必須經(jīng)過51%的節(jié)點(diǎn)達(dá)成一致才可以進(jìn)行記錄，否則記錄無效。要想篡改視頻內(nèi)容和交易信息，就必須要獲得51%的節(jié)點(diǎn)的認(rèn)可，這樣一來，實(shí)現(xiàn)造假的可能性是很低的，保證了視頻內(nèi)容和交易數(shù)據(jù)的安全性，增加篡改的困難程度，使其無法操作。

從區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來看，要實(shí)現(xiàn)視頻的篡改也是不可能的。區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有鏈狀和樹狀兩種。在鏈狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，每個(gè)區(qū)塊之間都會(huì)有一個(gè)哈希指針指向上一個(gè)區(qū)塊的哈希值，然后該哈希值又會(huì)包括進(jìn)后一個(gè)區(qū)塊中。因此，一旦有視頻內(nèi)容或交易信息被篡改或截取，后面區(qū)塊中的全部哈希值都會(huì)發(fā)生變化，這樣一來，數(shù)據(jù)修改就很容易會(huì)被發(fā)現(xiàn)，從而保證了區(qū)塊在按照時(shí)間順序連接的同時(shí)沒有被篡改。區(qū)塊鏈的另一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是Merkle樹。它是一種由區(qū)塊中的系列交易形成的二叉樹結(jié)構(gòu)，其作用和鏈狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的哈希指針相似，在該結(jié)構(gòu)中，無論哪一項(xiàng)交易的內(nèi)容被篡改，都會(huì)影響Merkle樹的根哈希值，由于原始的根哈希值已經(jīng)被節(jié)點(diǎn)保存了下來，因此一旦根哈希值發(fā)生改變，節(jié)點(diǎn)保存的根哈希值都無法與改變后的值相匹配，這樣的方法也能夠很容易地檢測(cè)到交易內(nèi)容是否進(jìn)行了修改操作，從而檢測(cè)視頻的完整性、安全性。

五、結(jié)語

利用區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化網(wǎng)絡(luò)、互不信任的節(jié)點(diǎn)、智能合約與共識(shí)機(jī)制，使網(wǎng)絡(luò)視頻的真實(shí)性和安全性能夠?yàn)楦鞴?jié)點(diǎn)共同監(jiān)督。運(yùn)用區(qū)塊鏈中的密碼學(xué)技術(shù)，使得視頻的內(nèi)容和交易的信息無法被篡改和截取，無論從哪種角度來說，任何試圖入侵區(qū)塊鏈內(nèi)視頻文件信息的行為都會(huì)輕易地被檢測(cè)和追溯，因此，視頻的安全性和可靠性可以得到極大的保證，許多違規(guī)行為也會(huì)受到限制。本文重點(diǎn)分析了區(qū)塊鏈技術(shù)在視頻檢測(cè)中的應(yīng)用，區(qū)塊鏈技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)字通信安全等方面的應(yīng)用，對(duì)于人類在數(shù)字世界中的交易與傳輸具有重要的意義。在未來，區(qū)塊鏈技術(shù)還存在許多值得深入研究、挖掘與創(chuàng)新的地方，它也能夠?yàn)橐曨l來源、真實(shí)性和安全性的檢測(cè)提供巨大的幫助。