基于區(qū)塊鏈技術(shù)教學(xué)資源知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理系統(tǒng)研究

劉海龍 王妍

【摘? 要】 文章主要研究了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的教學(xué)資源知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理系統(tǒng)，介紹了知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題在教學(xué)資源領(lǐng)域的普遍性和關(guān)鍵性，指出了傳統(tǒng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理方式的不足。文章分析了區(qū)塊鏈技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，并探討了如何將其應(yīng)用于教學(xué)資源知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理，展示了一個(gè)基于區(qū)塊鏈技術(shù)的教學(xué)資源知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理系統(tǒng)實(shí)例，驗(yàn)證了其在保護(hù)教學(xué)資源作者權(quán)益、確保知識(shí)產(chǎn)權(quán)安全和提高知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理效率方面的有效性。

【關(guān)鍵詞】 區(qū)塊鏈技術(shù)；教學(xué)資源；知識(shí)產(chǎn)權(quán)；數(shù)據(jù)加密；哈希算法

一、區(qū)塊鏈技術(shù)概述

區(qū)塊鏈技術(shù)是一種去中心化、分布式的數(shù)字賬本技術(shù)，具有去中心化、不可篡改、可追溯、高透明度等特點(diǎn)。它允許通過密碼學(xué)算法安全地存儲(chǔ)、驗(yàn)證和傳輸數(shù)據(jù)。

區(qū)塊鏈技術(shù)的基本原理是將數(shù)據(jù)分成多個(gè)數(shù)據(jù)塊，并通過哈希算法連接在一起形成一條鏈。每個(gè)數(shù)據(jù)塊包含一定數(shù)量的交易記錄，通過將這些記錄進(jìn)行加密處理，在每個(gè)數(shù)據(jù)塊產(chǎn)生一個(gè)唯一的哈希值，新數(shù)據(jù)塊產(chǎn)生時(shí)會(huì)包含前一個(gè)數(shù)據(jù)塊的哈希值，形成鏈狀結(jié)構(gòu)，從而確保數(shù)據(jù)鏈的完整性和安全性，一旦鏈中的某個(gè)數(shù)據(jù)塊被篡改，那么從被篡改數(shù)據(jù)塊之后的所有鏈中的數(shù)據(jù)塊哈希值都將改變。

二、傳統(tǒng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理模式中存在的不足

（一）知識(shí)產(chǎn)權(quán)確認(rèn)授權(quán)效率低

傳統(tǒng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理方式通常面臨較低的確認(rèn)與授權(quán)效率問題，尤其在數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的背景下，知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)生和傳播的速度顯著提高。但由于管理方式的局限性，仍然需要通過較煩瑣的程序進(jìn)行知識(shí)產(chǎn)權(quán)登記、確認(rèn)和授權(quán)，從而耗費(fèi)大量時(shí)間和人力資源。傳統(tǒng)方法依賴中心化的組織進(jìn)行知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理，這些組織所承擔(dān)的工作量巨大，容易導(dǎo)致審核速度緩慢、辦理周期長(zhǎng)，甚至可能出現(xiàn)延誤或遺漏，這對(duì)創(chuàng)作者和知識(shí)產(chǎn)權(quán)持有者來說，意味著需要花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間成本和經(jīng)濟(jì)成本，并可能存在難以維護(hù)自身權(quán)益的情況。

（二）知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)力度不足

傳統(tǒng)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理方式在保護(hù)力度方面存在不足。在數(shù)字化時(shí)代，知識(shí)產(chǎn)權(quán)的復(fù)制和傳播變得異常便捷，導(dǎo)致侵權(quán)行為頻繁發(fā)生，傳統(tǒng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理體系在打擊侵權(quán)行為、保護(hù)創(chuàng)作者權(quán)益方面，缺乏有效的技術(shù)手段和規(guī)模化的執(zhí)行能力，尤其是在跨界領(lǐng)域的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)中，地域跨度和法律差異給知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)帶來更大的挑戰(zhàn)。另外，傳統(tǒng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理方式在追溯和溯源方面存在局限，驗(yàn)證知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬多需要依賴人工判斷，難以全面地保障知識(shí)產(chǎn)權(quán)安全。

三、區(qū)塊鏈技術(shù)在教學(xué)資源知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理中的應(yīng)用

（一）確保信息透明

區(qū)塊鏈的分布式、去中心化特點(diǎn)使知識(shí)產(chǎn)權(quán)信息能夠在多個(gè)節(jié)點(diǎn)共享，確保數(shù)據(jù)透明度。這種透明性有助于建立一個(gè)可靠的知識(shí)產(chǎn)權(quán)數(shù)據(jù)庫(kù)，提高知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理的公信力和信任度，同時(shí)，教育從業(yè)者、教學(xué)資源創(chuàng)作者和用戶可以通過查詢區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)，迅速且準(zhǔn)確地獲取教學(xué)資源的知識(shí)產(chǎn)權(quán)信息。區(qū)塊鏈天然具備的追溯性保證了教學(xué)資源的知識(shí)產(chǎn)權(quán)來源和歸屬能夠被準(zhǔn)確追溯，每次教學(xué)資源在區(qū)塊鏈上的轉(zhuǎn)移或使用，都會(huì)形成可驗(yàn)證的記錄，從而方便授權(quán)方和使用方查驗(yàn)教學(xué)資源的產(chǎn)權(quán)鏈，這有助于防止教學(xué)資源的非法使用或侵權(quán)行為，保護(hù)創(chuàng)作者的權(quán)益。

（二）保證交易效率安全

傳統(tǒng)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)登記過程常受制于煩瑣的程序和中心化機(jī)構(gòu)的限制，容易產(chǎn)生延誤和失誤，而區(qū)塊鏈技術(shù)通過對(duì)教學(xué)資源的知識(shí)產(chǎn)權(quán)信息進(jìn)行加密哈希處理來進(jìn)行登記，避免傳統(tǒng)方法在登記環(huán)節(jié)的種種問題，這種加密哈希處理具有不可篡改性和可驗(yàn)證性，保證知識(shí)產(chǎn)權(quán)信息的安全和真實(shí)。區(qū)塊鏈技術(shù)可以方便地實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源知識(shí)產(chǎn)權(quán)的授權(quán)與交易。通過智能合約，可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源知識(shí)產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)移和使用許可，一旦滿足智能合約的條件，授權(quán)和交易就會(huì)自動(dòng)完成，無須人工干預(yù)，這大大降低交易成本，提高交易速度。同時(shí)，智能合約的自動(dòng)執(zhí)行和不可篡改性保證交易的公平公正，有效防止欺詐行為。

（三）知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)與侵權(quán)控制

區(qū)塊鏈技術(shù)在教學(xué)資源知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理中的一個(gè)重要作用是知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)與侵權(quán)控制，將教學(xué)資源的知識(shí)產(chǎn)權(quán)信息上鏈，可以為創(chuàng)作者建立一個(gè)防篡改、可驗(yàn)證的知識(shí)產(chǎn)權(quán)證據(jù)庫(kù)。在出現(xiàn)侵權(quán)爭(zhēng)議時(shí)，創(chuàng)作者可以借助區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)證明自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，便于取證和維權(quán)。此外，區(qū)塊鏈技術(shù)還可以有效地打擊教學(xué)資源的盜版和侵權(quán)行為，通過數(shù)字簽名和哈希算法，教學(xué)資源在區(qū)塊鏈上的分發(fā)和使用可以實(shí)現(xiàn)精確追蹤，這使教學(xué)資源的使用者只能在授權(quán)范圍內(nèi)合法使用這些資源。以區(qū)塊鏈技術(shù)為基礎(chǔ)的教學(xué)資源知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控教學(xué)資源的使用情況，發(fā)現(xiàn)潛在的侵權(quán)行為，并快速采取措施進(jìn)行制止。

四、基于區(qū)塊鏈技術(shù)的教學(xué)資源知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的教學(xué)資源知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要構(gòu)建一個(gè)龐大、安全、高效的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。系統(tǒng)架構(gòu)可以分為以下四個(gè)層次：基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)處理層、服務(wù)邏輯層和應(yīng)用展示層。基礎(chǔ)設(shè)施層包含分布式節(jié)點(diǎn)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案，教學(xué)資源知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理系統(tǒng)需要在各個(gè)節(jié)點(diǎn)部署服務(wù)器，以支持系統(tǒng)的分布式特性，系統(tǒng)需要確定合適的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案，以滿足數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)和處理的需求。數(shù)據(jù)處理層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)操作、智能合約處理和加密哈希算法實(shí)現(xiàn)，教學(xué)資源知識(shí)產(chǎn)權(quán)數(shù)據(jù)將通過加密哈希算法進(jìn)行處理并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，為支持教學(xué)資源知識(shí)產(chǎn)權(quán)交易、授權(quán)等操作，系統(tǒng)需要實(shí)施智能合約技術(shù)。服務(wù)邏輯層負(fù)責(zé)處理來自用戶的請(qǐng)求、完成業(yè)務(wù)邏輯判斷和調(diào)用數(shù)據(jù)處理層的功能，系統(tǒng)應(yīng)該提供諸如登記教學(xué)資源、查詢知識(shí)產(chǎn)權(quán)、授權(quán)交易等服務(wù)，并根據(jù)用戶的需求動(dòng)態(tài)調(diào)整業(yè)務(wù)處理。應(yīng)用展示層為用戶提供操作界面，例如Web端、移動(dòng)端等，系統(tǒng)需要能夠通過易于使用的界面與用戶互動(dòng)，幫助用戶最大限度地發(fā)揮區(qū)塊鏈技術(shù)在教學(xué)資源知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理方面的優(yōu)勢(shì)。

（二）數(shù)據(jù)加密與哈希算法

為確保教學(xué)資源知識(shí)產(chǎn)權(quán)數(shù)據(jù)的安全性和完整性，系統(tǒng)需要結(jié)合加密技術(shù)和哈希算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)。對(duì)于加密技術(shù)，可以選用如AES（高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)）和RSA等加密算法，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，從而防止數(shù)據(jù)泄露和未經(jīng)授權(quán)的訪問，采用這些加密算法，系統(tǒng)能夠確保即使數(shù)據(jù)被竊取，惡意攻擊者也無法輕易破解和解密，這對(duì)保護(hù)教學(xué)資源知識(shí)產(chǎn)權(quán)具有重要意義。哈希算法在保障數(shù)據(jù)安全性和完整性方面也具有關(guān)鍵作用，系統(tǒng)可以采用諸如SHA-256（安全哈希算法）和Merkle樹等哈希算法，為每個(gè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理實(shí)體生成獨(dú)一無二的哈希值。哈希算法能將任意長(zhǎng)度的輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為固定長(zhǎng)度的字符串，具有“雪崩效應(yīng)”，這意味著原始數(shù)據(jù)的微小改動(dòng)都將導(dǎo)致生成的哈希值產(chǎn)生巨大差異，從而確保數(shù)據(jù)的唯一性，哈希值具有不可逆的特點(diǎn)，使攻擊者無法通過已知的哈希值還原原始數(shù)據(jù)。應(yīng)用哈希算法可以提高知識(shí)產(chǎn)權(quán)數(shù)據(jù)的安全性和完整性，同時(shí)也有助于防止數(shù)據(jù)篡改和侵權(quán)行為。一旦數(shù)據(jù)被篡改，其哈希值將發(fā)生變化，系統(tǒng)可以通過對(duì)比新舊哈希值快速發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)被篡改的情況，在教學(xué)資源的知識(shí)產(chǎn)權(quán)交易過程中，哈希算法還可以用于防御重放攻擊和抵御篡改嘗試，從而確保交易的安全性和公平性。

（三）智能合約技術(shù)的應(yīng)用

作為一種自動(dòng)執(zhí)行且部署于區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)之上的編程代碼，智能合約在滿足既定條件的情況下會(huì)自動(dòng)觸發(fā)相應(yīng)動(dòng)作，如進(jìn)行教學(xué)資源知識(shí)產(chǎn)權(quán)的買賣或授權(quán)等。為符合系統(tǒng)要求，可選擇采用以太坊智能合約技術(shù)，這樣可支持Solidity等高級(jí)編程語(yǔ)言，利用智能合約，知識(shí)產(chǎn)權(quán)交易與授權(quán)流程得以簡(jiǎn)化，從而提升系統(tǒng)運(yùn)行效率、減少成本，并確保交易過程的公正性與公平性。智能合約使教學(xué)資源知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理系統(tǒng)能夠自動(dòng)處理授權(quán)交易，避免頻繁人工干預(yù)，進(jìn)而減輕執(zhí)行過程中所產(chǎn)生的誤差。基于智能合約，區(qū)塊鏈技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)去中心化、高度自治的知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理，確保數(shù)據(jù)的可靠性、穩(wěn)定性，降低因人為因素干擾所導(dǎo)致的糾紛與誤差。此外，智能合約可以實(shí)施多種定制化的條件和規(guī)則，為知識(shí)產(chǎn)權(quán)授權(quán)交易提供更加豐富且靈活的選擇。這有助于適應(yīng)不同類型教學(xué)資源知識(shí)產(chǎn)權(quán)的特殊需求，為創(chuàng)作者和使用者提供更為個(gè)性化的服務(wù)方案。

（四）節(jié)點(diǎn)與共識(shí)機(jī)制

區(qū)塊鏈的節(jié)點(diǎn)和共識(shí)機(jī)制是支撐系統(tǒng)正常運(yùn)行的基石。教學(xué)資源知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理系統(tǒng)可選擇公有鏈、聯(lián)盟鏈或私有鏈技術(shù)。考慮到教育領(lǐng)域的需求特點(diǎn)，采用聯(lián)盟鏈模式可能更適合系統(tǒng)設(shè)計(jì)。聯(lián)盟鏈能夠在保證區(qū)塊鏈的去中心化特點(diǎn)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)更高的性能和安全性。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)一致性，系統(tǒng)需要選擇合適的共識(shí)機(jī)制。常用的共識(shí)算法包括工作量證明（PoW）、權(quán)益證明（PoS）、委托權(quán)益證明（DPoS）以及拜占庭容錯(cuò)算法（BFT）等。根據(jù)系統(tǒng)需求，可以考慮采用POS、DPoS或BFT等共識(shí)算法，以達(dá)到高效、安全的共識(shí)過程，確保數(shù)據(jù)的一致性和不可篡改性。

五、案例介紹與應(yīng)用與效果分析

（一）案例介紹

某國(guó)家在全國(guó)范圍內(nèi)推廣一所具有杰出成就的高等教育學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱“A學(xué)院”）所創(chuàng)建的在線課程平臺(tái)，以支持同一國(guó)家內(nèi)其他高校的教學(xué)資源共享，這個(gè)在線課程平臺(tái)包含了大量由A學(xué)院教師創(chuàng)作的原創(chuàng)教學(xué)資源，涵蓋多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。為了保護(hù)創(chuàng)作者的知識(shí)產(chǎn)權(quán)并維護(hù)合法權(quán)益，A學(xué)院決定采用基于區(qū)塊鏈技術(shù)的教學(xué)資源知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理系統(tǒng)。應(yīng)用該系統(tǒng)后，每個(gè)教學(xué)資源在上傳到平臺(tái)時(shí)，都會(huì)將其知識(shí)產(chǎn)權(quán)信息加密哈希并上鏈，形成唯一的數(shù)據(jù)指紋。而觀看、轉(zhuǎn)讓和授權(quán)等教學(xué)資源操作都將基于智能合約技術(shù)實(shí)現(xiàn)，確保數(shù)據(jù)安全、透明且公平。

（二）應(yīng)用效果分析

1. 保護(hù)教學(xué)資源作者權(quán)益

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的教學(xué)資源知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理系統(tǒng)在保護(hù)作者權(quán)益方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，每個(gè)教學(xué)資源在上鏈時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成唯一的哈希指紋，并確立原創(chuàng)作者的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，教育部門及相關(guān)機(jī)構(gòu)可以通過系統(tǒng)查詢這些信息，確保教學(xué)資源的合法來源。智能合約自動(dòng)執(zhí)行的特性能夠幫助作者維護(hù)其知識(shí)產(chǎn)權(quán)的完整性，因?yàn)橹悄芎霞s在滿足預(yù)定條件時(shí)會(huì)自動(dòng)觸發(fā)教學(xué)資源知識(shí)產(chǎn)權(quán)的交易和授權(quán)，從而減小在傳統(tǒng)架構(gòu)下人為因素導(dǎo)致的權(quán)益損失及侵權(quán)行為的概率。此外，當(dāng)其他學(xué)院使用A學(xué)院開發(fā)的教學(xué)資源時(shí)，將會(huì)自動(dòng)支付使用費(fèi)到智能合約，然后根據(jù)預(yù)定條件將費(fèi)用分配給原創(chuàng)作者，這樣一來，知識(shí)產(chǎn)權(quán)所有者可以及時(shí)獲取到合理的收益，進(jìn)而激發(fā)更多的教育創(chuàng)新和資源創(chuàng)建。

2. 確保知識(shí)產(chǎn)權(quán)安全

區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用保證了數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)和傳輸過程中的安全，通過加密哈希處理的知識(shí)產(chǎn)權(quán)數(shù)據(jù)具有不可篡改性，任何對(duì)數(shù)據(jù)的非法更改都會(huì)導(dǎo)致后續(xù)數(shù)據(jù)塊的哈希值改變，從而被檢測(cè)出來。這種加密哈希處理能夠在很大程度上防止侵權(quán)行為的發(fā)生，教學(xué)資源知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理系統(tǒng)中的數(shù)字簽名技術(shù)使得教學(xué)資源的使用過程在區(qū)塊鏈上可追蹤，便于監(jiān)管部門發(fā)現(xiàn)潛在的侵權(quán)行為并采取有效措施。

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