區(qū)塊鏈技術在數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)中的應用

摘要：數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)集中式管理中的安全與信任問題成為阻礙當前數(shù)字電影發(fā)展的重要因素。該文利用區(qū)塊鏈技術在去中心化管理、數(shù)據(jù)分布式存儲以及數(shù)據(jù)信息可溯源等特點，提出了基于區(qū)塊鏈技術的數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)架構，以期在版權方、院線等部門形成分布式共識，減少數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)中的人為干擾因素，讓整個系統(tǒng)更加安全可靠。

關鍵詞：區(qū)塊鏈技術 數(shù)字電影 流動放映系統(tǒng) 應用

中圖分類號：TP311.13;J943.3? ? ? 文獻標識碼：A

Abstract： The security and trust issue in the centralized management of the digital film mobile projection system has become an important factor hindering the development of the current digital film. Using the characteristics of blockchain technology in decentralized management， distributed data storage and traceability of data information， this paper proposes the architecture of the digital film mobile projection system based on blockchain technology， in order to form distribution consensus among copyright owners， cinemas and other departments， reduce the human interference factors in the digital film mobile projection system and make the whole system more secure and reliable.

Key Words： Blockchain technology; Digital film; Mobile projection system; Application

針對當前我國數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)數(shù)據(jù)的可信度差、數(shù)據(jù)信息容易偽造等情況，利用區(qū)塊鏈技術構建流動放映系統(tǒng)，保證數(shù)字電影在交易、認證以及放映等過程中都能安全可控，盡可能減少人為干擾的情況，也為其審計帶來一定的便利[1-2]。

1相關概念綜述

1.1 數(shù)字電影

數(shù)字電影是一種系統(tǒng)性概念，不同于傳統(tǒng)膠片電影各個環(huán)節(jié)區(qū)分明顯，數(shù)字電影無論是在電影放映還是拍攝都涉及了數(shù)字化技術，而各個環(huán)節(jié)又聯(lián)系緊密、相互影響?，F(xiàn)階段數(shù)字電影的概念可以從以下兩個方面理解：從廣義方面來看，數(shù)字電影涉及了數(shù)字拍攝、壓縮、傳輸、加密等多種技術，數(shù)字電影則是數(shù)字化拍攝、發(fā)行、放映、安全保護等多個環(huán)節(jié)的結合體。而從狹義上來講，數(shù)字電影可以理解為數(shù)字電影放映系統(tǒng)。

1.2區(qū)塊鏈技術

區(qū)塊鏈的概念最早見于2008年，其概念一經推出便受到了社會各界的廣泛關注。區(qū)塊鏈技術是一種全新的理念，它融合眾多技術手段，對目前各行各業(yè)都有著極大的吸引力。首先，區(qū)塊鏈技術記錄信息的方式為分布式賬本，將分布式賬本作為整個互聯(lián)網(wǎng)總賬，有助于保持數(shù)據(jù)的一致性。其次，區(qū)塊鏈運用了全新的數(shù)據(jù)庫，相對于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫需要超級管理員進行維護，區(qū)塊鏈技術下的數(shù)據(jù)庫則省去了這一步驟，在互聯(lián)網(wǎng)中的所有節(jié)點都可以依靠特定的算法參與到數(shù)據(jù)庫維護當中，其安全性則由非對稱加密算法來保障。再次，區(qū)塊鏈技術采用了智能合約來構建代碼，將所有的規(guī)則都可以一次性寫進去，如此所有的用戶都只能按照事先制定好的規(guī)則開展工作，大大限制了其他人的修改權限，保證了平臺的公平性。最后，區(qū)塊鏈的網(wǎng)絡模型為TCP/IP，利用計算機網(wǎng)絡中的點對點傳輸協(xié)議，網(wǎng)絡節(jié)點可以不借助第三方工具而實現(xiàn)端對端的交易[3-4]。

1.3流動放映系統(tǒng)

數(shù)字電影放映系統(tǒng)可以分為數(shù)字影院放映與流動放映兩種類型，其中數(shù)字影院放映是利用數(shù)字化設備放映的數(shù)字影片，數(shù)字顯示技術成為其發(fā)展的核心技術。而流動放映系統(tǒng)作為數(shù)字電影放映系統(tǒng)中的重要組成部分更加適合我國國情，是我國鄉(xiāng)村文化建設的重要手段。我國農村以及偏遠地區(qū)由于科學技術發(fā)展落后，電影并不能普及到每家每戶，而電影作為良好的文化載體，我國推出了數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)，利用數(shù)字技術拍攝制作的數(shù)字電影產品可以通過衛(wèi)星、影片數(shù)據(jù)、光纜等多種形式進行傳輸，實現(xiàn)了數(shù)字電影的推廣。因此，數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)可以理解為“適用于農村、社區(qū)、廠礦、學校等流動、非專業(yè)固定場所的數(shù)字電影放映系統(tǒng)”。利用數(shù)字化技術進行電影拍攝、傳輸、發(fā)行與管理的手段，大大降低了數(shù)字電影的成本，提高了電影放映質量[5-6]。

2數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)的結構與特點

數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)的結構主要由數(shù)字電影制作、發(fā)行與放映這3個部分組成。首先，對于數(shù)字電影制作來講，其過程就是將數(shù)字電影源母板制作成數(shù)字電影發(fā)行母版，其中源母版可以對膠片電影進行膠轉數(shù)或翻正片技術獲得，也可以直接通過數(shù)字化技術直接拍攝或利用計算機技術制作獲得。在獲得源模板后對圖像信號和音頻信號進行處理，經過加密后即可獲得數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)的數(shù)字影片。其次，數(shù)字影片發(fā)行，數(shù)字影片發(fā)行是由國家廣電總局統(tǒng)一管理，為不同發(fā)行機構提供符合數(shù)字放映質量標準的數(shù)字電影節(jié)目。由于我國之前的播放服務器面臨著體系的不同，在數(shù)字電影的制作、共享以及節(jié)目質量把握等方面都面臨著重重困難，現(xiàn)階段我國已經開始重點解決該問題。最后，數(shù)字電影放映則是數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)的最終目的，數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)的基礎為放映設備，在影片發(fā)行單位將數(shù)字電影節(jié)目發(fā)送至播放服務器后，放映單位即可正常放映。

數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)與傳統(tǒng)影院數(shù)字電影放映系統(tǒng)有著明顯的區(qū)別，首先，數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)的設備體積較小，這就使數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)的運輸與架設更加方便，其適用的場所自然也就更加具有靈活性。其次，數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)的操作較為簡單，由于數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)沒有復雜的操作系統(tǒng)，也不需要經過復雜的調試，只需要設備配套使用就可以免去過多的調整。最后，數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)成本相對較低，現(xiàn)階段眾多放映單位都能承擔數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)的成本，這就導致數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)在我國獲得巨大且快速的發(fā)展。

3現(xiàn)階段數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)的安全性需求

數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)因其所處的環(huán)境對安全性有著特殊的需求，首先，數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)具有流動性。由于數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)的應用場所為偏遠地區(qū)、學校、廠礦等，場所并不固定，數(shù)字影片也以數(shù)據(jù)輸入盤和硬盤傳輸為主，放映方將數(shù)字電影復制到播放單位的播放服務器并授權后才能完成影片放映，這說明現(xiàn)階段大部分數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)在實際放映過程中并不具備網(wǎng)絡接入條件，系統(tǒng)在用戶離線的狀態(tài)下如何保證數(shù)字影片信息的安全成為當前我國數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)構架的難題之一。其次，數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)的設備成本與受眾群體規(guī)模相對較小，但流動放映設備的成本相對較高，這也給了數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)安全體系構建提供了基礎。

數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)的安全性需求主要包含以下幾個方面：第一，機密性，數(shù)字影片和其他類型的機密信息要保證不能被泄露，非授權用戶不能通過互聯(lián)網(wǎng)竊取數(shù)字電影相關信息；第二，真實性，用戶在驗證身份過程中一定要合理合法，保證每一位用戶的身份都是真實有效的；第三，完整性，數(shù)據(jù)在未經授權的情況下不能被任何用戶篡改或替代，最大限度地保證數(shù)字電影信息的完整；第四，可追溯性，在數(shù)字電影放映完成后，為了防止使用方否認參與通信交換，需要對放映信息、身份驗證信息進行溯源，借此為數(shù)字電影審計打下基礎；第五，訪問控制，用戶在訪問系統(tǒng)時需要對其身份進行驗證，防止非授權用戶接觸到數(shù)字影片信息；第六，可審計性，用戶的各類操作都需要明確的操作記錄留痕，在系統(tǒng)出現(xiàn)問題時可以借此提供審核依據(jù)，從而做到責任到人。黑客攻擊、數(shù)據(jù)泄露、非法訪問、偽造播放數(shù)據(jù)等情況對現(xiàn)階段我國數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)的安全性提出了更高的要求。例如：現(xiàn)階段常見的攻擊類型有：利用監(jiān)聽數(shù)據(jù)流獲得數(shù)字影片關鍵信息、暴力攻擊解密數(shù)字電影密鑰、竊取用戶私鑰來非法播放影片、冒充合法播放器非法播放影片等，傳統(tǒng)的數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)安全防護體系在面對日益復雜的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境時顯得捉襟見肘，現(xiàn)階段急需創(chuàng)新技術加強數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)的安全防護體系，而基于區(qū)塊鏈技術構建的數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)安全防護構架則是一個很好的思路與方向。

4 區(qū)塊鏈技術在數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)中的應用

4.1數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)架構的設計

由于數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)需要滿足數(shù)字電影放映過程中的數(shù)據(jù)信息存儲、訪問、交流等，因此基于區(qū)塊鏈技術的流動電影放映系統(tǒng)需要滿足其需求，在面對數(shù)字影片的關鍵信息時，要根據(jù)不同用戶的權限與共享策略，做出相應的改變。利用區(qū)塊鏈技術對流動放映系統(tǒng)中的關鍵信息進行加密，通過鏈下存儲的方式來彌補區(qū)塊鏈存儲容量不足的缺點，如此區(qū)塊鏈便可以只存儲蘊含數(shù)字信息的哈希值，該文選擇了星際文件系統(tǒng)作為區(qū)塊鏈的鏈下存儲數(shù)據(jù)庫，其完整地系統(tǒng)構架如下。

4.1.1應用交互層

應用交互層是用戶操作系統(tǒng)的關鍵所在，基于區(qū)塊鏈構建系統(tǒng)的基礎功能模塊，其中包含了基礎功能與核心邏輯，用戶可以利用網(wǎng)絡軟件實現(xiàn)與區(qū)塊鏈的交互和在使用過程中調用智能合約。

4.1.2數(shù)據(jù)服務層

數(shù)據(jù)服務層由區(qū)塊鏈的對等網(wǎng)絡和文件系統(tǒng)共同組成，用戶可以在任意區(qū)塊節(jié)點參與到數(shù)字電影數(shù)據(jù)信息的傳輸和檢驗，在用戶接收到數(shù)據(jù)信息后可以將其存儲到星際文件系統(tǒng)當中并返回哈希值，如此在計算下一區(qū)塊時就可以將驗證過的哈希值打包到新的區(qū)塊當中。因此，在數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)中星際文件系統(tǒng)主要負責存儲加密的信息，并在接收信息后返回哈希值，而區(qū)塊鏈則將智能合約的代碼存儲和執(zhí)行，在形成執(zhí)行結果后打包為區(qū)塊，這樣各個區(qū)塊形成結合體，在其內部含有共識機制，在系統(tǒng)進行交易或數(shù)據(jù)存儲時，區(qū)塊鏈技術就能為整個過程服務，如此星際文件系統(tǒng)與區(qū)塊鏈各自負責大容量文件與哈希值，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)服務層的順利開展。

4.1.3數(shù)據(jù)接入層

數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)的外界設備和接觸模塊就是數(shù)據(jù)接入層，通過先進的物聯(lián)網(wǎng)傳感器、數(shù)字通信等技術對區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)進行采集，并通過區(qū)塊鏈將數(shù)據(jù)上傳智能合約并存儲至區(qū)塊鏈之中，借此保證數(shù)字電影數(shù)據(jù)信息淶源的安全。

4.2數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)的業(yè)務流程

數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)的業(yè)務主要來源于版權方、院線方、放映方、節(jié)目管理方以及數(shù)字電影監(jiān)督方，這些用戶接入?yún)^(qū)塊鏈對等網(wǎng)絡之中形成節(jié)點，分布式存儲的區(qū)塊鏈則會為這些用戶形成信息備份，由此形成的信息網(wǎng)絡可以實現(xiàn)用戶之間的交互。放映終端設備作為數(shù)據(jù)接入層中的內嵌區(qū)塊鏈節(jié)點即可參與到節(jié)點的信息交換中，故此數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)的流程可以分為以下3個方面。

4.2.1數(shù)字影片交易

需要放映方和放映設備在區(qū)塊鏈中進行注冊，由購買方向版權擁有方提出數(shù)字電影交易申請，在交易完成后，在系統(tǒng)之中對數(shù)字影片進行加密并形成相應的授權信息，放映方在線下復制數(shù)字影片，并在開始放映之前申請授權，授權過程需要經過身份驗證、授權信息發(fā)放等過程，進而在區(qū)塊鏈放映節(jié)點進行授權并放映影片。在數(shù)字影片放映完成后，區(qū)塊鏈節(jié)點會自動將放映信息上傳至區(qū)塊鏈之中，監(jiān)管部門則可以根據(jù)上傳的數(shù)字信息監(jiān)管數(shù)字電影的放映情況。在數(shù)字影片交易過程中，版權方和購買方是交易的主體，其中版權方是數(shù)字電影片源的制作方、定價方，而購買方則可以是個體或院線放映方。交易主體雙方在交易平臺上完成交易，購買方根據(jù)系統(tǒng)邏輯發(fā)出交易請求，平臺接收到交易請求并將交易信息上傳至區(qū)塊鏈服務器當中，區(qū)塊鏈服務器在接受到交易信息后則會在各個區(qū)塊節(jié)點之中廣播，在區(qū)塊節(jié)點達成共識后會記錄進分布式賬本中并返還交易信息，交易成功后用戶即可接受到交易結果。

4.2.2版權分發(fā)

在數(shù)字電影影片交易雙方交易完成后，在區(qū)塊鏈中就存儲了詳細的交易信息，其中包含了用戶購買的數(shù)字影片信息、購買方設備信息以及放映人員信息等，系統(tǒng)對數(shù)字電影進行加密并形成相應的授權信息，授權信息存儲進星際文件系統(tǒng)。用戶在接受到哈希值后便可以得到解密數(shù)字影片的密鑰。值得注意的是，為了有效監(jiān)督數(shù)字電影是在合法且制定的播放設備中播放，數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)需要通過交易信息來對數(shù)字影片放映時的設備在注冊時存儲至區(qū)塊鏈中的公鑰進行核查，利用設備公鑰對放映信息進行非對稱加密。在購買方提出影片放映申請時，首先系統(tǒng)要對其身份進行核查，授權信息存儲產生的哈希值在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡中廣播，而擁有私鑰的放映設備能夠獲得解密后的授權信息，在下載授權信息后，用戶就可以對數(shù)字影片進行解密，從而順利播放數(shù)字影片。其流程具體可以分為以下幾步：首先，需要用戶在互聯(lián)網(wǎng)軟件進行身份注冊，在用戶發(fā)出注冊請求后，互聯(lián)網(wǎng)軟件會根據(jù)用戶的操作生成專屬于用戶的公鑰和區(qū)塊鏈地址，軟件會向區(qū)塊鏈發(fā)送請求，在調動注冊合約后用戶即可完成身份注冊；其次，對設備進行身份注冊，設備生產方需要在設備生產后使用互聯(lián)網(wǎng)軟件對設備進行注冊，在填寫設備信息后，軟件會提交設備信息至區(qū)塊鏈并生成專屬設備的序列號，進而形成設備的公鑰與私鑰，再向區(qū)塊鏈節(jié)點調用注冊合約完成設備的注冊請求，區(qū)塊鏈也會向各個節(jié)點進行廣播，從而達成節(jié)點共識，設備注冊至此完成。再者版權方需要對授權信息進行上傳，版權方通過使用互聯(lián)網(wǎng)軟件上傳信息后，對用戶的公鑰上傳請求進行簽名，并利用設備公鑰對授權信息進行加密，加密后的信息存入星際文件系統(tǒng)中，用戶即可獲得文件系統(tǒng)返回的哈希值。以此同時，版權方需要向區(qū)塊鏈節(jié)點發(fā)出調用數(shù)據(jù)存儲合約的請求，區(qū)塊鏈節(jié)點在接受到請求后需要對用戶的身份進行驗證，在對用戶的簽名驗證完成后，區(qū)塊鏈執(zhí)行智能合約，并將哈希值與其他類型的信息廣播至區(qū)塊鏈中，在節(jié)點達成共識后將智能合約的執(zhí)行結果存儲至區(qū)塊鏈中，如果節(jié)點達不成共識，信息就會上傳失敗。在授權信息上傳成功后，數(shù)字影片購買方可以在軟件平臺上對相應的信息進行查詢，用戶在發(fā)出信息查詢請求并提取查詢的信息類別后，區(qū)塊鏈節(jié)點就會請求調用數(shù)據(jù)查詢合約，用戶則需要輸入自己的ID和所要查詢的信息類別，區(qū)塊鏈在驗證用戶信息成功后則會調動查詢權限訪問合約，通過智能合約來判斷用戶是否具有查詢權限，在權限判斷成功后，用戶就可以從相應的區(qū)塊鏈節(jié)點調用查詢合約從而獲得哈希值，用戶根據(jù)哈希值對星際文件系統(tǒng)中的信息進行解密，從而獲得解密后的數(shù)字影片信息。再次為信息回傳，在放映方完成數(shù)字影片的放映后，區(qū)塊鏈節(jié)點就可以將回傳信息作為交易請求，區(qū)塊鏈通過信息回傳智能合約就可以將交易請求發(fā)送至服務器中，區(qū)塊鏈在接受交易信息后會在各個節(jié)點內進行廣播，區(qū)塊鏈在達成共識后計入分布式賬本之中并將信息回饋給用戶，用戶就可以通過回傳信息獲得數(shù)字影片的真實放映數(shù)據(jù)。最后為用戶權限的管理，無論數(shù)字影片的制作方還是購買方，在訪問系統(tǒng)時都需要提交其信息并向區(qū)塊鏈節(jié)點請求調動權限管理合約，區(qū)塊鏈通過驗證用戶的簽名，驗證成功后就可以執(zhí)行智能合約并向各個區(qū)塊鏈節(jié)點進行廣播，在達成節(jié)點內共識后，用戶才可以進行下一步操作。

4.3智能合約的設計

智能合約實際上就是一種計算機協(xié)議，在系統(tǒng)中制定和部署一定的規(guī)則后便不可篡改，用戶可以通過智能合約實現(xiàn)身份和信息的驗證，極大程度地減少了人為干擾。在其腳本的設計中，需要根據(jù)數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)的功能需要進行設計，現(xiàn)階段我國的數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)包含了用戶注冊、數(shù)據(jù)上傳、用戶訪問等多項功能，智能合約需要將這些業(yè)務流程部署到區(qū)塊鏈之中，用戶在系統(tǒng)中操作和調動智能合約時需要區(qū)塊鏈節(jié)點內達成共識。以智能合約防偽碼設計為例，其智能合約設計如下：用戶在系統(tǒng)中輸入諸如交易信息、授權信息等，系統(tǒng)將信息上傳至區(qū)塊鏈中。區(qū)塊鏈在接受到信息后對用戶身份進行驗證，如果信息驗證成功，完整的信息將會存儲到區(qū)塊鏈中，如果信息驗證錯誤，信息則會返回至用戶的操作系統(tǒng)中?，F(xiàn)階段，我國數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)智能合約的接口主要有注冊合約、權限管理合約、數(shù)據(jù)存儲合約以及數(shù)據(jù)查詢合約，通過賦予智能合約特定的規(guī)則就可以完成沒有人員參與的各類信息驗證、上傳與回傳，保證了各類數(shù)據(jù)信息的安全可靠。

5? 結語

綜上所述，現(xiàn)階段我國的數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)仍然面臨著諸如數(shù)據(jù)信息安全、數(shù)據(jù)存儲以及容易出現(xiàn)人為干擾等困境，導致我國數(shù)字電影流動放映的質量遲遲得不到有效提升?；趨^(qū)塊鏈技術的數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)構架則可以極大程度的解決這些問題，分布式存儲結構、去中心化管理以及智能合約的共識系統(tǒng)為數(shù)據(jù)的存儲和身份的驗證提供了有力的保障。目前，我國數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)還處于起步階段，仍需要廣大業(yè)界人員加大技術研究力度，開發(fā)出更加適合我國國情的數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)，保證我國數(shù)字電影流動放映的順利實施。

參考文獻

[1] 陳冰容，張延華，孫恩昌，等.基于區(qū)塊鏈技術的數(shù)字電影流動放映系統(tǒng)[J].電子技術應用，2020，46（8）：107-111.

[2]郭丹依. 基于區(qū)塊鏈的數(shù)字音樂運營管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D].廣州：華南理工大學，2021.

[3]黃潤景. 文化數(shù)字化背景下劇院發(fā)展戰(zhàn)略研究[D].北京：北京舞蹈學院，2022.

[4]鄧志強.中小型博物館數(shù)字化展示平臺建設研究[J].通信與信息技術，2022（4）：67-71.

[5]劉金月. 我國聲像檔案長期保存相關標準的研究[D].沈陽：遼寧大學，2022.

[6]薛立德. 區(qū)塊鏈共識算法及其應用研究[D].合肥：中國科學技術大學，2021.

作者簡介：趙列忠 （1968—），男，大專，放映技師，研究方向為電影放映技術。