一种基于区块链的音乐内容版权保护方法和系统与流程

本发明涉及区块链技术领域，特别涉及一种基于区块链的音乐内容版权保护方法和系统。

背景技术：

随着数字化进程不断加快，数字化内容已然成为新时代下的主要信息传播载体，全民创作与分享逐渐成为新趋势，在这其中以新兴平台抖音和快手作为主要例子。自从乔布斯时代下的itunes开始，数字音乐已经完全重塑了人们享受方式，同时由于现当下短视频、ar/vr等新媒体媒介日益成熟，数字音频内容正在以前所未有的速度渗透到生活当中。但是对于数字音频内容的版权保护机制还未十分成熟，这意味着大量原创性内容将面临着非法的截获、复制、篡改、盗版，严重损害了原创音乐人权益，同时也极大程度上浇灭了其创作动力和热情。所以数字音频版权保护也俨然成为了亟待解决的问题。

区块链是随着比特币等数字加密货币的日益普及而逐渐兴起的一种全新的去中心化基础架构与分布式数据库系统。区块链技术具有去中心化、时序数据、集体维护、可编程和安全等特点，因此特别适合构建去中心化的版权保护系统、金融系统。同时区块链的信息不可伪造和篡改，大大降低了现实经济、社会活动的信任成本与会计成本。

近年来，欧美等国基于区块链技术的运用所开发的版权运营项目如火如荼，一些初创公司试图通过区块链技术运营数字作品，达到版权保护和便利交易的目的，并且在资本市场广受关注和青睐，例如位于美国公司binded、欧洲的ascribe、tcosto等。而且在2019年3月28日的中国版权服务年会dci体系论坛上，版权中心联合国内多家头部互联网平台和核心机构发布了dci标准联盟链体系。这意味着在中国，dci体系与区块链技术结合后，dci标准联盟链将连结版权产业链各环节，各参与方互信、共赢，让版权价值在全网充分流动。

随着5g技术成熟、多媒体数据的爆发的新时代的到来，分布式的一般文件系统俨然成为了提供全球性，低延迟，去中心化的主流网络选择之一。而ipfs作为一个新的对等、版本控制、分布式的文件系统，它综合了之前的想法，包括dhts、bittorrent、git和sfs。ipfs的贡献正在简化、发展和连接经过验证的技术，并成为一个单一的凝聚的系统，比各个部分的总和更加强大。ipfs提供了一个用于创建和部署应用的新平台，一个分发版本化大数据的新系统。ipfs甚至可以改进网络本身。

目前，针对上述技术应用场景，已提出一些音乐内容版权保护方法。现有方案的种类及不足之处如下：

(1)传统的政府登记版权，从申请提交到获得证书往往长达20个工作日，费用至少500元/每件，需要一个政府机构(各级版权局)来受理并登记版权，而版权登记机构更多会对提交的材料进行形式审查。所以当出现版权纠纷时，版权登记的证书能够提供的法律支撑力度有限。传统权威机构的版权登记，这种方式的缺点有:需要准备的材料多，过程比较长，费用较高，出现版权纠纷后的法律支撑力不够理想。

(2)在现有的一些基于传统的文件系统的区块链的版权保护，目前在将数字作品版权加密存储在区块链中做法，主要有两种:一是op_return或coinspark制作加密id，保存到区块链中；二是用定制的分布式账本将作品的数据直接绑定到每笔交易中。这两种方法都有各自的缺点：比特币协议当中每笔交易最大数据容量是40字节，这样也导致了随着内容存储递增，容易造成区块链的堵塞，处理效率低下，并且会导致“区块链膨胀”。第二个方法的缺陷在于其安全性。

技术实现要素：

本发明的目的是提供了一种基于区块链的音乐内容版权保护方法和系统，在区块链技术上，增加了一个分布式文件系统，并利用数字音频水印技术，能够提供一个高吞吐、稳定和环保的版权文件保护管理系统，有效解决存储难、取证难的问题，降低了维权成本。

本发明的技术方案为：

一种基于区块链的音乐内容版权保护方法，所述方法包括：

将用户的音频文件添加水印后和音频信息一起保存到分布式存储系统，形成版权保护事件声明，同时保存包含存储地址的保存信息；

将所述版权保护事件声明公布到区块链网络，并保存包含公布地址的公布信息。

本发明中，音频文件是指能够被播放的音频数据，音频信息是指对音频文件的一些描述信息，具体至少包括音频文件的封面、音频名称、作者相关信息、音频时长以及音频完成时间。其中，作者相关信息可以包括作者名称。

优选地，所述方法还包括：

对用户的音频文件进行水印检测，对含有数字水印的音频文件直接保存到分布式存储系统中；

对不含有数字水印的音频文件进行水印添加，将用户信息添加到音频文件后，将添加有水印的音频文件保存到分布式存储系统中。

本发明中，音频文件进行分布式存储前，需要先对音频文件进行水印检测，若检测出音频文件已经含有数字水印信息，则提醒用户并不做后续处理；若未检测到音频文件含有数字水印信息，则将用户信息嵌入到音频文件中。其中，用户信息包括用户姓名、邮箱以及上传时间等。

优选地，所述将用户信息添加到音频文件包括：

将所述用户信息生成二值图像；

引入混沌序列对所述二值图像进行加密处理，获得水印图像；

利用离散小波技术处理原有的音频文件并获得音频文件的同步信号；

将所述水印图像和所述同步信号共同嵌入到音频文件中，实现将用户信息添加到音频文件。

本发明中，版权保护事件声明包含存储地址和保存上传时间戳。存储地址是指将音频文件和音频信息存储到分布式文件系统的hash地址。保存长传时间戳是指将音频文件和音频信息上传存储到分布式文件系统的时间戳。公布地址是指版权保护事件声明上传到区块链网络中进行公布的hash地址。

本发明中，所述保存信息除了要包含存储地址外，所述保存信息还包括带有水印的音频文件、音频信息以及保存上传时间戳。所述公布信息除了包含公布地址外，所述公布信息还包括保存上传时间戳、音频信息以及用户信息。

优选地，所述分布式存储系统采用星际文件系统ipfs，区块链网络采用以太坊网络。

优选地，所述方法还包括：

用户根据公布地址获得版权保护事件声明，再根据版权保护事件声明获得存储地址，以根据存储地址获得存储在分布式存储系统中国内地音频文件和音频信息。

一种基于区块链的音乐内容版权保护系统，包括：

水印添加模块，用于对用户的音频文件添加水印；

分布式文件存储模块，用于将添加水印的音频文件和音频信息一起保存到分布式存储系统，并形成版权保护事件声明；

数据库模块，用于存储包含存储地址的保存信息和包含公布地址的公布信息；

区块链公布模块，将版权保护事件声明公布到区块链网络。

优选地，所述系统还包括：

查询模块，用户根据公布地址获得版权保护事件声明，再根据版权保护事件声明获得存储地址，以根据存储地址获得存储在分布式存储系统中国内地音频文件和音频信息。

与现有技术相比，本发具有的有益效果为：

通过对音频文件添加水印能够更好的对抗音频文件在时间域上的攻击，例如抵抗平移、裁剪等攻击，因此水印信息也能够保证音频的文件在传输过程当中的取证更加便利，达到保护音频文件传播过程当中版权权益。

通过结合区块链网络和分布式存储系统，利用分布式存储系统的内容和地址一一对应和利于存储多媒体文件的特性，以及区块链技术的不可篡改和可溯源的特性，能够在用户上音频文件时对音频能够提供一个高吞吐、稳定和环保的版权文件保护管理系统，只要该地址不发生变化，就能够保证该音频作品的安全性，有效解决存储难、取证难的问题，降低了维权成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1是基于区块链的音乐内容版权保护方法的流程框图；

图2是基于区块链的音乐内容版权保护方法的流程图；

图3是基于区块链的音乐内容版权保护方法中水印添加的流程图；

图4是基于区块链的音乐内容版权保护方法中分布式存储和版权保护事件声明公布的流程框图；

图5是基于区块链的音乐内容版权保护系统的结果示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

随着5g万物互联的时代临近，多媒体数据爆炸时代也即将到来。海量数字音频文件的存储和管理必然需要一个高吞吐、稳定、环保和安全的系统支持。同时全面数字化、智能化是一个大趋势，因此也对数字版权保护系统也提出了更高的要求，能够从线上到线下全流程的保护。本发明提出了一种基于区块链技术的音乐内容版权保护方法和系统，结合区块链、数字音频水印技术、分布式文件系统三种技术，能够一定程度上对数字音频版权提供更低成本、高效率、稳固性的全链路的保护，有效解决取证难问题，降低了维权成本。

图1所示为本发明基于区块链的音乐内容版权保护方法的流程框图。

其中，如附图2所示，本发明提供一种基于区块链的音乐内容版权保护方法，包括：

s1、获取用户信息和音频文件a以及音频信息；

s2、对音频文件a进行水印检测，若检测出音频文件a中已经含有数字水印，则提醒用户并不做后续处理；若未检测到音频文件a含有水印信息，则在音频文件a中嵌入水印信息获得音频文件b；

s3、将带有水印的音频文件b和对应的音频信息上传至星际文件系统ipfs上，形成包含存储地址和保存上传时间戳的版权保护事件声明，同时保存包含存储地址、带有水印的音频文件、音频信息以及保存上传时间戳的保存信息到本地数据库；

s4、将版权保护事件声明上传到以太坊网络并公布，同时保存包含公布地址、保存上传时间戳、音频信息以及用户信息的公布信息到本地数据库；

s5、用户根据公布地址获得版权保护事件声明，再根据版权保护事件声明获得存储地址，以根据存储地址获得存储在分布式存储系统中国内地音频文件和音频信息。

本发明实施例中，为了解决文件存储系统安全性问题，以及解决区块链网络带宽低和数据存储容量少的问题，将使用ipfs(inter-planetaryfilesystem)星际分布式文件系统。整个操作流程如下，通过获取用户上传的信息和相对应的音频文件；通过水印检测系统，若检测出音频文件a中已经含有数字水印，则提醒用户并不做后续处理；若未检测到音频文件a含有水印信息，则将用户信息嵌入音频该音频文件中，获得水印文件；将带有水印的音频文件和音频信息上传至星际文件ipfs分布式文件系统中，获得文件存储的hash地址，并在数据库中记录音频信息、保存上传时间戳、文件存储的hash地址等信息；将本次用户版权保护操作事件信息上传到以太坊区块链网络中，数据库也记录此次申明的hash地址，并对上述所有音乐作品版权信息进行公示；用户可以利用上述公布的作品hash值去获得在以太坊网络上事件信息，以及ipfs上存储的音频文件和音频信息，从而对已经公布文件假如有盗版传播现象，可以在该平台上进行取证，以确定音乐作品的归属权。

图3所示的是水印添加的流程图，即用户信息生成水印并嵌入音频文件的具体过程，包括：

s21.根据用户信息初步生成水印图像a；

本实施例中需要将用户信息转化成二值图像，然后对二值图像进行归一化处理，以保证图像的大小为32*32，因为随着添加水印图像的大小和通道数增加，包含的信息能量增大，会明显影响音频的感知透明性，以及添加和提取水印提取速率。

s22.引入混沌序列对水印图像a进行加密的处理，获得水印图像b；

在具体实施例当中，为了抵抗低通滤波或jpeg压缩等攻击，本发明引入了混沌序列对二值图像进行加密处理，建立logistic映射来实现保护。

它定义为：

si+1＝μsi(1-si)(1.1)

其中，μ为分支参数，取值为0≤μ≤4，并且当0<si<1时，logistic映射工作在混沌状态，也即一种无序状态，能够一定程度分散关键信息分布，提高水印稳定，同时提高算法的安全性。

也就是本发明首先对二维图像降进行降维操作，获得降维后的水印序列为n，并采取μ，s0作为参数，对水印序列n进行logistic映射获得序列r，然后对水印序列n和序列r都进行二值化处理，获得加密后的水印图像b。

s23.利用离散小波技术处理原有的音频文件并获得音频文件的同步信号；

在具体的实施例中，同步信号主要利用离散小波变换上所具有的时域特性生成，匹配水印一齐嵌入音频当中，以达到确定位置的作用。从而能够减少后续检索、增加和提取水印的操作和时间复杂度，降低工作量。

s24.将同步信号和水印图像b共同嵌入音频文件中，获得带水印的音频文件。

图4是基于区块链的音乐内容版权保护方法中分布式存储和版权保护事件声明公布的流程框图。

本发明中，将音频文件和音频信息等多媒体文件上传至星际文件系统ipfs当中，并获得相对应文件存储的文件路由，从中获得文件存储的hash地址。

ipfs是一个端对端的分布式超媒体分发协议，整合了以往dhts、bittorrent、git和自证文件系统sfs等优秀分布式系统思路，旨在连接拥有相同的文件系统的计算机设备。当一个文件传入ipfs的节点时，文件都会转换成散列字符串，同时大文件会被切分成多个小块进而分散在网络中存储。同时在网络中的每个节点都会根据其内容计算得到一个哈希值，与其内容直接相关。因此假如两个完全相同音频文件传入ipfs网络时，就发生版权上矛盾，可以通过后续以太坊区块链中时间戳解决该矛盾。

将音频文件和音频信息存储到分布式系统中后，获得文件存储的地址，并在数据库中记录音频文件、音频信息、上传时间戳、文件存储的hash地址等存储信息。

s4中将版权保护事件声明上传到以太坊网络当中，并获得该次申明的hash地址，数据库也记录该地址等信息；存储在本地的存储在ipfs的hash地址，以及作者个人信息和对应时间戳等信息，上传至以太坊区块链网络当中，在此过程当中，将并将申明获得的hash地址存储在本地数据库当中。

以太坊(etherum)是一种具有智能合同功能的开放源代码的区块链分布式分类帐。能够为分布式计算和去中心化经济活动提供基础环境。因此开发人员能够在以太坊网络上构建和部署去中心化的应用程序、产品和服务。其中智能合约是内嵌于区块中的自定义程序逻辑，也即当场景满足一定条件，区块中的程序逻辑会被触发并自动执行合同约定的指令(比如资产清算、赔偿、交割等)。因此开发者能够基于以太坊全球网络的可靠性，构建一个具有独特商业逻辑的让社会信任的产品。

通过获取用户上传的信息和相对应的音频文件；通过水印检测系统，若检测出文件a中已经含有数字水印，则提醒用户并不做后续处理；若未检测到文件a含有水印信息，则将用户信息通过使用基于小波变换的自同步音频水印算法嵌入音频该音频文件中，获得水印文件，从而能够更好的对抗音频文件在时间域上的攻击，例如抵抗平移、裁剪等攻击，因此水印信息也能够保证音频的文件在传输过程当中的取证更加便利，达到保护音频文件传播过程当中版权权益。

在本实施例，将带有水印的音频和音频信息上传至星际文件ipfs分布式文件系统中，获得文件存储的hash地址，并在数据库中记录对应音频信息、上传时间戳、文件存储的hash地址等信息；将本次用户版权保护操作事件信息上传到以太坊区块链网络中，数据库也记录此次申明的hash地址，并对上述所有音乐作品版权信息进行公示；用户可以利用上述公布的作品hash值去获得在以太坊网络上事件信息，以及ipfs上存储的多媒体文件，从而对已经公布文件假如有盗版传播现象，可以在该平台上进行取证，以确定音乐作品的归属权。通过结合区块链技术和星际分布式文件系统ipfs，利用ipfs的内容和地址一一对应和利于存储多媒体文件的特性，以及区块链技术的不可篡改和可溯源的特性，能够在用户上音频文件时对音频能够提供一个高吞吐、稳定和环保的版权文件保护管理系统，只要该地址不发生变化，我们就能够保证该音频作品的安全性，有效解决存储难、取证难的问题，降低了维权成本。

如图5所示，实施例还提供了一种基于区块链的音乐内容版权保护系统，包括客户端和服务器端，其中，服务器端包括：

水印添加模块，用于对用户的音频文件添加水印；

分布式文件存储模块，用于将添加水印的音频文件和音频信息一起保存到分布式存储系统，并形成版权保护事件声明；

数据库模块，用于存储包含存储地址的保存信息和包含公布地址的公布信息；

区块链公布模块，将版权保护事件声明公布到区块链网络。

客户端包括：

用户模块，用于用户信息登记；

音频提交模块，用于提交音频文件以及音频信息到服务器端进行音频文件存储和存储信息公布；

信息公示模块，用于将音频文件版权信息进行公示；

查询模块，用户根据公布地址获得版权保护事件声明，再根据版权保护事件声明获得存储地址，以根据存储地址获得存储在分布式存储系统中国内地音频文件和音频信息。

服务器端中，构造一个适用于数字音频大媒体文件存储、加密和溯源的去中心化的加密存储系统。进而能够通过区块链上记录事件的时间戳，保证该该音频文件的归属证据是具有法律效益的。

本发明实施例中，为了解决文件存储系统安全性问题，以及解决区块链网络带宽低和数据存储容量少的问题，将在ipfs星际分布式文件系统上构建文件系统。

相对于传统中心服务器的提供的存储文件保护，现在每个作者或者版权出品方都可以在ipfs网络创建自己的节点，并上传对应的水印音频文件和音频信息，获得对应加密后的地址和私钥，因此可由用户自我管理该节点上的版权信息。

在本发明实例进行版权注册时，每个用户需要在提交音频文件a之后，填写对应音频信息表单，主要包括该首歌音频名字和唱片封面图片，同时系统会在数据库中检索上传者的用户信息，并将用户信息生成一张图片潜入音频文件a中，获得水印音频文件b。然后将上述音频名字、唱片封面图片和音频文件b一并打包上传至ipfs当中，获得ipfs文件hash地址，再将该申明信息上传到以太坊区块链中。因此伴随着音乐传播过程当中，音乐版权信息始终存在于音频文件b的水印当中，能够在一定范围内提供有效的离线保护，进一步防止侵权事件发生。同时音频文件b在ipfs当中，而且在区块链上的保护申明，进一步降低了侵权取证成本，同时也有效解决存储难的问题，降低了维权成本。

对于用户上传的音频文件，都会调用水印添加模块，对于该音频文件进行检测是否含有数字水印信息，若含有对应水印信息，则不提供对应后续版权注册服务，并取消该用户使用该系统的权利，以达到保护每个创作者权益。

本发明实例当中，使用基于小波变换的自同步音频水印算法，首先是先将音频信号进行等分，并对数据进行预处理和加密，然后在每段音频中嵌入一个同步信号和水印的连接序列。在这其中，主要使用haar小波基进行变换，变换后分别得到音频信号的低频和高频系数。主要在音频信号的低频系数当中隐藏水印，最后把分解得到所有信号再经过idwt变换换后重构得到含水印的完整的音频信号。

为了对抗在时间域上的攻击，例如抵抗平移、裁剪等攻击，有必要引入同步信号进行对抗，而基于小波变换的自同步音频水印算法，主要利用同步信号来配合，从而以达到定位嵌入水印的位置。在该算法当中应用了dwt的时频和频率的双重特性，将同步信号嵌入相对稳定的频域系数中，因此相对于时域算法，本发明鲁棒性更高。与此同时，有了同步信号的存在，大大降低了同步信号搜索的计算量。

本实施例在音频文件和音频信息成功上传到ipfs后，可以获取音乐作品ipfs中的存储地址。与此同时ipfs相对与传统p2p网络，将内容寻址替代域名寻址，因此只需要通过文件或数据块的哈希值，便可自动在全网节点中找到拥有这些数据块的节点，并从节点上拉去数据。利用了当一个文件传入ipfs的节点时，文件都会转换成散列字符串，同时大文件会被切分成多个小块进而分散在网络中存储。同时在网络中的每个节点都会根据其内容计算得到一个哈希值，与其内容直接相关。因此假如两个完全相同音频文件传入ipfs网络时，就发生版权上矛盾，可以通过后续以太坊区块链中时间戳解决该矛盾。这意味着，只要该地址不发生变化，我们就能够保证该音频作品的安全性。

本实施例中，将ipfs的存储hash地址以及对应上传时间戳文件，借助区块链的不可篡改的特性，在以太坊网络上进行申明，从而保证了音频文件的地址不会丢失，当发生音乐作品的版权发生纠纷的时候，可以以此作为有力版权证明证据。

另外，每个作者都可以作为普通节点对公示的音乐作品发起访问请求，以查询该作品版权等信息。

以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。