高校數(shù)字化教育資源共享與版權(quán)保護(hù)框架設(shè)計

周建華

（1.湖南警察學(xué)院 湖南 長沙 410138；2.湖南大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長沙 410082）

高校數(shù)字化教育資源共享與版權(quán)保護(hù)框架設(shè)計

周建華1，2

（1.湖南警察學(xué)院 湖南 長沙 410138；2.湖南大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長沙 410082）

針對高校數(shù)字化教育資源既要共享程度高，又要使教育資源版權(quán)得以保障的問題，設(shè)計了一個支持版權(quán)保護(hù)的、安全且高效的共享平臺框架。框架采用多重訪問控制，根據(jù)不同用戶訪問權(quán)限制定相應(yīng)響應(yīng)策略，進(jìn)行信息確認(rèn)、資源加解密和水印認(rèn)證分析，確保資源權(quán)益。同時，構(gòu)建虛擬化合成、并行計算和分布式響應(yīng)聯(lián)動機(jī)制，提高資源共享時空效率。在共享層和保護(hù)層中設(shè)置了平衡協(xié)調(diào)模塊，力求在高校與各方權(quán)利、利益的博弈中找到一個平衡點，實現(xiàn)共享與權(quán)益保護(hù)雙贏。

資源共享；訪問控制；并行計算；版權(quán)保護(hù)；水印認(rèn)證

數(shù)字化教育資源建設(shè)是高等教育信息化的重要內(nèi)容之一，自1998年教育部頒布 《面向21世紀(jì)教育振興行動計劃》，提出實施現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育資源工程以來，各大高校紛紛開展網(wǎng)絡(luò)教育建設(shè)，教育資源的數(shù)字化建設(shè)步入了嶄新的階段。至2010年，全國已有168所試點高校建立了網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院，其載體網(wǎng)絡(luò)課程也廣泛涉及到各個學(xué)科，涉及353種專業(yè)，開設(shè)課程總數(shù)達(dá)2.8萬門。經(jīng)過多年建設(shè)之后，在數(shù)字化的教育資源還在不斷快速增長的同時，因盲目、無序的建設(shè)帶來的后果也越來越明顯。具體表現(xiàn)為數(shù)字化教育資源的內(nèi)容規(guī)范不一、信息孤立無鏈接、內(nèi)容重復(fù)、系統(tǒng)重復(fù)建設(shè)導(dǎo)致大量浪費(fèi)。另一方面，在高校數(shù)字化教育信息的開放、共享，導(dǎo)致版權(quán)糾紛、利益糾葛時有發(fā)生[1]。而近幾年我國學(xué)者對數(shù)字化教育資源共享的研究也越來越關(guān)注，研究角度涉及各個方面，但是對共享機(jī)制進(jìn)行系統(tǒng)深入的研究卻很少見。本文在總結(jié)目前研究的基礎(chǔ)上，從理論和實踐的角度設(shè)計高校間數(shù)字化教育資源共享與權(quán)益保障的框架模型，分析其中關(guān)鍵技術(shù)，以期對數(shù)字化教育資源合理利用研究起到促進(jìn)作用，為實現(xiàn)高校間數(shù)字化資源的有效使用具有一定的指導(dǎo)意義和應(yīng)用價值。

1 相關(guān)工作

美國是網(wǎng)絡(luò)教育資源最為豐富的國家之一，麻省理工學(xué)院（MIT）的網(wǎng)絡(luò)課件開放工程（OCW）計劃把2000多門課程的資料制作成網(wǎng)絡(luò)課件分批放在國際互聯(lián)網(wǎng)上，供全球任何地方的任何學(xué)習(xí)者免費(fèi)使用。Jane CHO認(rèn)為高校應(yīng)該建立資源共享系統(tǒng)，并以韓國大學(xué)圖書館為例提出了有效的信息資源共享計劃。Stephen[2]給數(shù)字化教育資源定義為凡是在現(xiàn)階段或今后都能為學(xué)校的教育教學(xué)服務(wù)的數(shù)字化信息，分為校內(nèi)資源和校外資源兩大部分。校外資源是指因特網(wǎng)和光盤上的資源，校內(nèi)資源包括：學(xué)校日常文檔，如各種文件、校歷；教師、學(xué)生檔案；日常教學(xué)信息，課表、公開課；試題、練習(xí)題、考試成績；教師備課筆記、電子教案、論文；課件；學(xué)科專題性資料；電子圖書等。Volmer A[3]提出數(shù)字化教育資源共享機(jī)制是指校際間或者省際間的數(shù)字化教育資源共享的方式和過程。它包括數(shù)字化教育資源共享技術(shù)基礎(chǔ)、共享教育基礎(chǔ)、共享方式、組織機(jī)構(gòu)、法律保障、激勵機(jī)制、共享平臺等各個方面。在我國，隨著教育信息化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，對數(shù)字化教育資源建設(shè)的研究也在不斷深入。道焰、曹熙斌在提出用Potta技術(shù)為資源共享提供保障的基礎(chǔ)上，也分析了遠(yuǎn)程教育資源與校內(nèi)資源共享的機(jī)制，對于數(shù)字產(chǎn)權(quán)保護(hù)制度的研究，認(rèn)為數(shù)字化教育資源權(quán)益保護(hù)機(jī)制是基于信息安全技術(shù)的數(shù)字化教育資源權(quán)益保護(hù)的綜合解決方案，有效地阻止對教育資源內(nèi)容的非法訪問和使用，以保護(hù)數(shù)字化教育資源內(nèi)容知識產(chǎn)權(quán)為目的的一套方案。馬海群認(rèn)為應(yīng)該包括兩個方面：既要激勵數(shù)字信息資源生產(chǎn)與創(chuàng)造的知識產(chǎn)權(quán)法律制度的建立，又要為平衡數(shù)字信息資源保護(hù)與共享的制度構(gòu)建，為了保證我國數(shù)字化教育資源的共享能夠順利實現(xiàn)，我國各級組織和機(jī)構(gòu)也制定了一些相關(guān)的政策及技術(shù)規(guī)范，但隨著下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)推進(jìn)，原有的共享機(jī)制及技術(shù)已不適應(yīng)，有必要探討新的數(shù)字化教育資源共享及其權(quán)益保護(hù)機(jī)制。

2 基于三層管理的資源共享與版權(quán)保護(hù)

本文圍繞數(shù)字化教育資源，以共享與權(quán)益保護(hù)雙贏為目的，探討高校數(shù)字化教育資源共享和其權(quán)益保護(hù)技術(shù)，構(gòu)建了高校教育資源共享與權(quán)益保護(hù)框架如圖1所示。該框架由標(biāo)準(zhǔn)化層、保護(hù)層和共享層3層構(gòu)成。其中資源共享力度和保護(hù)層力度調(diào)配由其平衡協(xié)調(diào)模塊平衡。

圖1 高校數(shù)字化教育資源共享與版權(quán)保護(hù)框架Fig.1 Framework of resource sharing and copyright Protection in university digital education resource

2.1 標(biāo)準(zhǔn)化處理模塊

數(shù)字化教育資源標(biāo)準(zhǔn)化是資源共享和版權(quán)保護(hù)的底層基礎(chǔ)，其標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范包括格式、模塊、描述及接口參數(shù)等一致性，其目的是為教育資源定義一種標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且綁定足夠的標(biāo)準(zhǔn)化信息，以便于教育資源的快速檢索、有效的共享和交換。這樣，只要符合標(biāo)準(zhǔn)，使用不同的制作工具制作的網(wǎng)絡(luò)課件，使用不同的媒體工具制作的教學(xué)音視頻，使用不同的文本編輯制作的試題庫和文獻(xiàn)資料等，只要發(fā)布在高校數(shù)字化平臺上，用戶能高效率檢索到，也可以作為獨(dú)立模塊單元進(jìn)行傳輸和交換，可以在不同平臺被執(zhí)行，而且可以在不同制作工具中被重用。模塊獨(dú)立化使學(xué)習(xí)內(nèi)容成為可以在多個應(yīng)用系統(tǒng)與學(xué)習(xí)環(huán)境之間進(jìn)行交換和重用的教學(xué)組件，有利于不同教育機(jī)構(gòu)之間進(jìn)行充分的教育資源共享[4]，減少資源制作的開銷，同時為教育資源的版權(quán)保護(hù)提供了統(tǒng)一的平臺。

2.2 保護(hù)層模塊

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)字信息獲取具有傳輸?shù)目焖傩院蛷?fù)制操作的簡便性，重組的可修改性等特點，給著作權(quán)保護(hù)帶來了一定的難度。高校數(shù)字化教學(xué)數(shù)字版權(quán)保護(hù)應(yīng)在立法上完善相關(guān)法律制度外，加強(qiáng)技術(shù)運(yùn)用與監(jiān)管也是很重要的。現(xiàn)代密碼學(xué)、鑒別訪問控制、數(shù)字簽名、數(shù)字水印、信息確認(rèn)等技術(shù)是數(shù)字內(nèi)容版權(quán)保護(hù)的技術(shù)保障，這些技術(shù)的合理配合能夠較好地為網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)字化教學(xué)資料的利用建立一道安全的屏障，它將為我國高校數(shù)字化教育資源建設(shè)中的著作版權(quán)權(quán)益保護(hù)起到重要的作用。圖2為高校數(shù)字教學(xué)資源保護(hù)模塊工作流圖。該保護(hù)層由管理服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和分發(fā)服務(wù)器3大服務(wù)器構(gòu)成，其核心技術(shù)主要包括用戶訪問控制、數(shù)據(jù)內(nèi)容加密、數(shù)字水印和信息確認(rèn)。

圖2 高校數(shù)字教學(xué)資源保護(hù)模塊工作流圖Fig.2 Workflow diagram of protection module for university digital teaching resources

2.2.1 訪問控制

訪問控制是高校數(shù)字化教育資源平臺安全防范和保護(hù)的最重要的核心策略，是訪問者對特定教育資源網(wǎng)絡(luò)能否訪問或訪問的深度和廣度的控制技術(shù)，它的主要任務(wù)是保證網(wǎng)絡(luò)資源不被非法使用和越權(quán)訪問。訪問控制過程設(shè)計如下：首先提取訪問者的戶名、地址以及所要求訪問的高校教育網(wǎng)絡(luò)資源，核對系統(tǒng)中預(yù)先設(shè)定的訪問控制表，讓符合條件的訪問者進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源的訪問或得到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，對于不符合條件的則拒絕其訪問，保護(hù)網(wǎng)絡(luò)資源和重要數(shù)據(jù)不被盜用。本框架使用的訪問控制策略主要包括入網(wǎng)訪問控制、網(wǎng)絡(luò)權(quán)限控制、目錄級控制以及屬性控制等多種手段。

入網(wǎng)訪問控制為高校教育資源網(wǎng)絡(luò)訪問提供了第一層訪問控制。它控制哪些用戶能夠登錄到服務(wù)器并獲取網(wǎng)絡(luò)資源，控制準(zhǔn)許用戶入網(wǎng)的時間和準(zhǔn)許他們在哪臺工作站入網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)的權(quán)限控制是針對網(wǎng)絡(luò)非法操作所提出的一種安全保護(hù)措施。用戶和用戶組被賦予一定的權(quán)限。網(wǎng)絡(luò)控制用戶和用戶組可以訪問哪些目錄、子目錄、文件和其他資源。我們可以根據(jù)訪問權(quán)限將用戶分為以下幾類：特殊用戶（即系統(tǒng)管理員）；一般用戶，系統(tǒng)管理員根據(jù)他們的實際需要為他們分配操作權(quán)限；審計用戶，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的安全控制與資源使用情況的審計。用戶對網(wǎng)絡(luò)資源的訪問權(quán)限可以用訪問控制表來描述。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)允許控制用戶對目錄、文件、設(shè)備的訪問。對目錄和文件的訪問權(quán)限一般有八種：系統(tǒng)管理員權(quán)限、讀權(quán)限、寫權(quán)限、創(chuàng)建權(quán)限、刪除權(quán)限、修改權(quán)限、文件查找權(quán)限、訪問控制權(quán)限。八種訪問權(quán)限的有效組合可以讓用戶有效地完成工作，同時又能有效地控制用戶對服務(wù)器資源的訪問 ，從而加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器的安全性。 當(dāng)用文件、目錄和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管理員應(yīng)給文件、目錄等指定訪問屬性。屬性安全在權(quán)限安全的基礎(chǔ)上提供更進(jìn)一步的安全性。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的安全控制包括可以設(shè)置口令鎖定服務(wù)器控制臺，以防止非法用戶修改、刪除重要信息或破壞數(shù)據(jù)；可以設(shè)定服務(wù)器登錄時間限制、非法訪問者檢測和關(guān)閉的時間間隔。

2.2.2 資源加密處理

保護(hù)高校數(shù)字教育資源權(quán)益的有效方法策略是數(shù)據(jù)加密，數(shù)據(jù)加密即將需要在網(wǎng)絡(luò)上傳遞的教育資源首先進(jìn)行加密，當(dāng)加密資源信息到達(dá)目的地之后再解密的一種技術(shù)。高校教育網(wǎng)絡(luò)資源平臺上數(shù)據(jù)加密策略用在3個網(wǎng)絡(luò)層次上，分別為：網(wǎng)絡(luò)層加密，運(yùn)輸層加密，應(yīng)用層加密。網(wǎng)絡(luò)層加密是在不安全的互聯(lián)網(wǎng)上提供一條相對安全的通道，傳遞前對著作權(quán)保護(hù)包進(jìn)行加密。但目前網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序一般通過調(diào)用運(yùn)輸層的服務(wù)來完成信息傳遞，運(yùn)輸層數(shù)據(jù)的著作權(quán)保護(hù)也必須要加強(qiáng)。本框架中使用較成熟的SSL和PCT兩個運(yùn)輸層的安全通信協(xié)議，確保資源在運(yùn)輸層上的安全。應(yīng)用程序本身完成對信息的加密工作，與運(yùn)輸層加密類似，它也可以進(jìn)行有選擇的信息加密。

2.2.3 數(shù)字水印認(rèn)證

數(shù)字水印具有不易察覺性、安全可靠、隱藏信息魯棒性和抗攻擊性等特點，為高校數(shù)字教育資源提供一套新的屏障，其原理將特別的不可見的標(biāo)記（攜帶有知識產(chǎn)權(quán)信息等內(nèi)容的數(shù)據(jù)），利用數(shù)字內(nèi)嵌的方法隱藏在數(shù)字圖像、聲音、文檔、圖書、視頻等數(shù)字產(chǎn)品中，從而可以證明原創(chuàng)作者對其作品的所有權(quán)，同時通過對水印的探測分析保證數(shù)字信息的完整可靠性，并作為鑒定、起訴非法侵權(quán)的證據(jù)。含水印的作品能保持原數(shù)字作品的格式信息，不影響正常的信息復(fù)制和處理。在網(wǎng)頁中加入數(shù)字水印，可以通過定時檢測隱藏在網(wǎng)頁中的數(shù)字水印來判斷網(wǎng)頁是否遭受過攻擊，以便及時報警或自動修復(fù)。

2.2.4 信息確認(rèn)

如何防止數(shù)字化教育資源信息被非法偽造、篡改和假冒，也是保護(hù)層一個重要的任務(wù)，這要求對網(wǎng)絡(luò)上上傳和下載的資源進(jìn)行信息確認(rèn)，分為消息確認(rèn)、身份確認(rèn)和數(shù)字簽名。消息確認(rèn)使約定的接收者能夠驗證消息是否是約定發(fā)信者發(fā)出的且在通信過程未被篡改過的消息；身份確認(rèn)使用戶的身份能夠被正確判定；數(shù)字簽名是附加在數(shù)據(jù)單元上的一些數(shù)據(jù)或是對數(shù)據(jù)單元所做的密碼轉(zhuǎn)換，這種數(shù)據(jù)或變換允許數(shù)據(jù)單元在接收者用以確認(rèn)數(shù)據(jù)單元的來源和數(shù)據(jù)單元的完整性，并保護(hù)數(shù)據(jù)，防止被人（如接收者）偽造。確認(rèn)過程包括：合法用戶對收到的信息資源驗證其真實性；創(chuàng)建上傳者對其發(fā)出的教育資源無法抵賴；無法偽造信息資源；當(dāng)發(fā)生爭議時第三方機(jī)構(gòu)能仲裁。

2.3 共享層模塊

由于數(shù)字化教育資源的非競爭性和弱排他勝，使得其同時具有可共享性，即不同用戶可同時使用同一資源而不損害相互的利益[5]。高校通過相互間的數(shù)字化教育資源交流和共享，可以實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，使資源在高校間達(dá)到均衡分布，縮小不同地區(qū)和高校的資源貧富差距，同時也可以使資源發(fā)揮最大效用，提高利用率，并最大限度地滿足用戶日益多樣化的資源需求。共享層策略應(yīng)包括共享技術(shù)管理、共享監(jiān)督、共享測評及共享調(diào)解。共享技術(shù)主要包括虛擬化策略、分布式策略和并行響應(yīng)策略。

2.3.1 虛擬化合成

虛擬化合成是高校數(shù)字化資源共享最重要的支撐技術(shù)，從邏輯角度來配置、管理和使用硬件軟件資源，通過對網(wǎng)絡(luò)中教學(xué)資源實行爬蟲檢索內(nèi)容，對內(nèi)容進(jìn)行相似度計算評估，刪除相似度超出閥值的重復(fù)內(nèi)容，使冗余度降到最低，為共享打下良好基礎(chǔ)。通過全虛擬化、半虛擬化和硬件虛擬化技術(shù)實現(xiàn)了共享平臺硬件資源的邏輯抽象和統(tǒng)一表示，從而跨越了硬件設(shè)備固有的物理隔離障礙，提供了透明、統(tǒng)一的虛擬運(yùn)行環(huán)境，明顯提高了資源利用率、降低了管理復(fù)雜度，同時為共享平臺系統(tǒng)的可伸縮性及可擴(kuò)展性提供了有效保證。

2.3.2 分布式處理

高校數(shù)字化資源共享系統(tǒng)屬于分布式系統(tǒng)，利用共享系統(tǒng)資源池中處理器和存儲設(shè)備的閑置計算和存儲能力，處理高校用戶的請求，并為其提供相應(yīng)服務(wù)，保證系統(tǒng)的可靠性和可擴(kuò)展性，使請求響應(yīng)成為擁有處理超大規(guī)模數(shù)據(jù)能力的新型處理模式，在兩個或多個軟件互相共享信息，這些軟件既可以在同一臺計算機(jī)上運(yùn)行，也可以在通過網(wǎng)絡(luò)連接起來的多臺計算機(jī)上運(yùn)行。是對多線程、多任務(wù)思想的發(fā)展。分布式計算也開拓了更廣闊的高校教學(xué)資源共享用武之地。

2.3.3 并行響應(yīng)

并行響應(yīng)對多個高校用戶提交的多個任務(wù)或多個數(shù)據(jù)請求進(jìn)行處理。并行響應(yīng)可分為時空響應(yīng)，即時間上的并行響應(yīng)和空間上的并行響應(yīng)。基于時間上的并行響應(yīng)策略就是指流水線技術(shù)，而空間上的并行響應(yīng)策略則是指用多個處理器并發(fā)的執(zhí)行計算。并行響的主要目的是充分利用系統(tǒng)資源，快速解決多高校用戶請求及時響應(yīng)的計算問題。

2.4 平衡協(xié)調(diào)模塊

高校數(shù)字化教育資源平臺既要使信息開放、共享與快速傳播，又要保障教育資源版權(quán)得以保證。如果在共享權(quán)力范圍過大下，創(chuàng)作者權(quán)利得不到保障，侵權(quán)泛濫成災(zāi)，最終損傷的是教育資源文化原創(chuàng)力，高校教育網(wǎng)絡(luò)資源將成無源之水，如果在版權(quán)保護(hù)中，門檻設(shè)置過高，失去使用便利，難以共享的資源將成一潭死水。數(shù)字教育資源建設(shè)與知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)的最終目的是一致的，為了讓用戶有效的利用更多的信息資源來創(chuàng)造出更多的知識和財富。使兩者達(dá)到最佳的平衡點才能做到雙贏，實現(xiàn)信息資源的長期共享。如何在各方權(quán)利、利益的博弈中找到一個平衡點，使各高校能夠理性地合法使用教育資源，關(guān)鍵還在于建立科學(xué)合理的評價指標(biāo)模型，通過設(shè)置版權(quán)認(rèn)證門檻，及時鑒別上傳文本的版權(quán)，啟動相關(guān)保護(hù)程序等措施，形成相對完善的版權(quán)保護(hù)機(jī)制，較為有效地兼顧了資源共享和版權(quán)保護(hù)，這是作者下一個研究目標(biāo)。

3 結(jié)束語

教育數(shù)字化資源共享和權(quán)益保護(hù)機(jī)制可以以恰當(dāng)?shù)姆绞健⒉煌某潭葷B透給不同層次的高等學(xué)校、不同專業(yè)學(xué)科課程[6]。在系統(tǒng)分析調(diào)研結(jié)果的基礎(chǔ)上構(gòu)建了一個功能相對齊全的數(shù)字化教育資源共享與權(quán)益保護(hù)平臺，以推動高校數(shù)字化教育資源共建共享的有效實現(xiàn)。

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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稿件編號201210132

湖南省教育科學(xué) “十二五”規(guī)劃課題（XJK011CXJ003）；湖南省哲學(xué)社會科學(xué)基金項目（11YBA123）；湖南省科技廳科技計劃項目（2011FJ6040）；湖南警察學(xué)院科研課題（2011）

周建華（1974—），男，湖南寧鄉(xiāng)人，博士研究生，副教授。研究方向：網(wǎng)絡(luò)犯罪取證、輿情監(jiān)控及壓縮感知。