一种基于先发明原则的区块链数字版权保护方法及系统

本发明属于密码学技术领域，涉及一种基于先发明原则的区块链数字版权保护方法及系统。

随着互联网的发展，版权问题屡禁不止，尤其是短视频、小说、原创文章等具有很大流动性的原创内容的版权纷争越来越多。2019年6月，可信区块链推荐计划发布了《区块链司法存证应用白皮书》。由于区块链的去中心化和不可篡改等特点，使用区块链提供数字版权保护已成为版权保护的重要手段之一。

目前传统的版权授予专利原则是先申请原则，针对同一版权内容，当两个以上的人就同一发明分别提出申请时，不问其作出该项发明的时间的先后，而按提出专利申请时间的先后为准，即把专利权授予最先提出申请的人。但区块链的数字版权系统为了满足互联网上快速增长的原创内容，需要更快的下证效率以及互联网原创内容的流动性大的特点，传统的先申请原则不能切合需求，会带来更多的版权归属纠纷问题。例如真正的原创者未及时提交到区块链数字版权系统上，而被别人先发起提交。

先发明原则是指，同一发明如有两个或以上的人分别提出专利申请，应把专利权授予最先做出此项发明的人，而不问其提出专利申请时间的早晚。因此提出一种基于先发明原则的区块链数字版权方案更符合需求，但目前原创时间是以明文形式呈现的，这样不利于先发明原则的执行。

区块链是一种由多方共同维护，使用密码学保护传输和访问安全，实现数据一致存储、难以篡改、防止抵赖的记账技术。典型的区块链以块-链结构存储数据，作为一种在不可信的竞争环境中低成本建立信任的协作模式，区块链凭借其独有的信任建立机制，正在改变诸多行业的应用场景和运行规则。区块链特殊的存储方式进行电子数据存证，以无利害关系的技术作为第三方身份，将需要存证的电子数据以交易的形式记录下来，打上时间戳，记录在区块中，从而完成存证的过程。在数据的存储过程中，多个参与方之间保持数据一致性，极大降低了数据丢失或被篡改的可能性。区块链上的智能合约以代码的方式实现复杂的业务逻辑，智能合约由合约参与方共同制定和维护，一旦部署则自动执行。智能合约具有自动执行的特性，可降低人为干扰和人工成本。

2009年Gentry提出的全同态加密(FHE)方案是密码学上的一项重大突破，全同态加密技术可以在不掌握私钥信息的情况下，对密文进行任意深度的操作后解密，如同在明文上进行相应计算。2011年Gentry等人提出第二代FHE，简称为BGV方案，困难性基于LWE(误差学习问题)。在基于LWE(或R-LWE)的全同态加密方案中，两个密文相乘定义为两个密文的张量。按照这种乘法定义，一方面密文相乘将增加密文的维度，导致密文乘法计算只能进行有限次；另一方面密文噪声在乘法中急剧增长。为了解决这些问题，BGV方案一方面通过运用密钥交换技术，将密文的维数缩小到原来的维数；另一方面利用模交换技术，能将增长的噪声约减到原来的噪声大小。避免了使用bootstrapple技术就可以实现层次型全同态加密方案，这是全同态加密领域上的一次飞跃，在效率方面得到了很大的提升，目前R-LWE上的BGV方案是效率最高的方案。

目前传统的版权授予专利原则是先申请原则，但区块链的数字版权系统快速下证、信息公开透明以及互联网原创内容流动性较大的因素，导致传统的先申请原则不能切合需求，会带来更多的版权纠纷问题。用户出于隐私角度，对何时创作该作品有隐私保护的需求，目前区块链的版权系统无法满足。

本方案提出了一种基于先发明原则的区块链数字版权保护方法及系统，使用全同态加密技术对创作时间戳进行保护，做到除用户外他人无法获取该创作时间戳信息。并且在发生版权归属纠纷时，根据谁先创作授予谁专利的原则，以更好的满足区块链在数字版权上的应用。本发明中，创作时间戳是根据用户提交的创作证据提取出的，创作证据可以是可信网站的链接等；即便先申请的作品已上链，但真正的创作者可以进行维权，进行版权证书的更替。创作时间戳是用户自己知道的，用户将创作作品提交到区块链时产生的时间戳称为申请时间戳。

本发明的技术方案为：

一种基于先发明原则的区块链数字版权保护申请方法，其步骤包括：

1)用户将已完成作品向区块链申请数字版权证书时，使用互联网版权服务方的同态公钥对该作品的创作时间戳加密后，得到创作时间戳密文并发送给互联网版权服务方；

2)互联网版权服务方将该创作时间戳密文和该用户提供的创作时间证据进行对比，若该创作时间密文匹配创作时间证据，且该作品的版权内容未被注册，则创建颁发证书智能合约，并把该智能合约地址发送给该用户；

3)互联网版权服务方将该创作时间戳密文存放到一版权证书中并将该版权证书上链。

进一步的，步骤2)中，该作品为用户A的作品，该作品的版权内容已被用户B注册，则互联网版权服务方把用户B对应的版权证书地址发送给用户A；用户A收到用户B的版权证书地址后，使用自己的创作时间戳密文减去用户B的创作时间戳密文得到时间戳差值密文，并选取一正整数M创建差值恢复智能合约；互联网版权服务方监听区块链信息，当发现差值恢复智能合约时，使用同态私钥解密该差值恢复智能合约中的时间戳差值密文得到差值明文，并将该差值明文模上该恢复智能合约中的正整数M后得到值V，对V签名后发送到该差值恢复智能合约；然后用户A通过该差值恢复智能合约读取并判断V的值是否大于0，若大于0则证明该作品的版权属于用户A；否则证明该作品的版权属于用户B。

进一步的，当证明该作品的版权属于用户A，用户A进行版权归属纠纷判定时，用户A将该作品的创作时间戳密文、创作时间证据、创作内容、用户B的版权证书地址以及已执行的差值恢复智能合约地址发送给互联网版权服务方；互联网版权服务方将用户A的创作时间戳密文和用户A提供的创作时间证据进行对比，若该创作时间戳密文匹配创作时间证据以及版权内容与用户B的版权内容冲突，则使用用户A的创作时间戳密文减去用户B的创作时间戳密文得到差值密文，比较该差值密文是否与用户A提供的差值恢复智能合约中的差值密文匹配，如匹配则读取差值恢复智能合约中的V值，如果V值大于0，则创建颁发证书智能合约，将用户A的该作品的版权证书上链，将用户B的对应版权证书注销。

进一步的，M取值为2-10。

进一步的，所述创作时间证据为作品上传时的网站链接。

一种基于先发明原则的区块链数字版权保护系统，其特征在于，包括客户端与互联网版权服务方；其中，

客户端，用于使用互联网版权服务方的同态公钥对用户作品的创作时间戳进行加密后，得到创作时间戳密文并发送给互联网版权服务方；以及接收用户提供的创作时间证据并发送给互联网版权服务方；

互联网版权服务方，用于将该创作时间戳密文和该用户提供的创作时间证据进行对比，若该创作时间密文匹配创作时间证据，且该作品的版权内容未被注册，则创建颁发证书智能合约，并把该智能合约地址发送给该用户所在的客户端；以及将该创作时间戳密文存放到一版权证书中并将该版权证书上链。

进一步的，互联网版权服务方包括一版权纠纷密文时间戳比较模块；该作品为用户A的作品，如果该作品的版权内容已被用户B注册，则版权纠纷密文时间戳比较模块把用户B对应的版权证书地址发送给用户A所在客户端；客户端利用用户A的创作时间戳密文减去用户B的创作时间戳密文得到时间戳差值密文，并根据用户A所选正整数M创建差值恢复智能合约；互联网版权服务方监听区块链信息，当发现差值恢复智能合约时，使用同态私钥解密该差值恢复智能合约中的时间戳差值密文得到差值明文，并将该差值明文模上该恢复智能合约中的正整数M后得到值V，对V签名后发送到该差值恢复智能合约；然后用户A所在客户端通过该差值恢复智能合约读取并判断V的值是否大于0，若大于0则证明该作品的版权属于用户A；否则证明该作品的版权属于用户B。

进一步的，互联网版权服务方包括一版权纠纷归属判定模块；当证明该作品的版权属于用户A，用户A进行版权归属纠纷判定时，客户端接收用户A提供的该作品的创作时间戳密文、创作时间证据、创作内容、用户B的版权证书地址以及已执行的差值恢复智能合约地址并将其发送给版权纠纷归属判定模块；版权纠纷归属判定模块将用户A的创作时间戳密文和用户A提供的创作时间证据进行对比，若该创作时间戳密文匹配创作时间证据以及版权内容与用户B的版权内容冲突，则使用用户A的创作时间戳密文减去用户B的创作时间戳密文得到差值密文，比较该差值密文是否与用户A提供的差值恢复智能合约中的差值密文匹配，如匹配则读取差值恢复智能合约中的V值，如果V值大于0，则创建颁发证书智能合约，将用户A的该作品的版权证书上链，将用户B的对应版权证书注销。

本方案使用同态加密技术对对原创时间戳进行加密，在无需私钥的情况下能对原创时间密文进行操作即对原创时间密文进行大小比较，不破坏现有区块链数字版权系统的整体架构。使用区块链的智能合约来处理版权证书的颁发与更替。

首先由互联网版权服务方制定颁发证书智能合约和差值恢复智能合约的规则，并公开其规则。互联网版权服务方生成一组同态加密公私钥对，同态公钥对外公开任何人都可以获得。

本发明的证书申请流程如图1所示，用户申请数字版权证书时(用户完成作品可以立刻申请，也可以延时申请，通过本方案并不因申请时间决定版权归属)，使用互联网版权服务方的同态公钥对创作时间戳加密后，发送给互联网版权服务方，互联网版权服务方将该创作时间戳密文和用户提供的创作时间证据(原创内容上传时的网站链接等能证明某时间创作了该作品，并且网站链接代价不可忽略，以及会影响网站服务商的公信度)对比，若该创作时间密文匹配创作时间证据以及作品的版权内容未被注册(使用目前传统检测方法可完成是否注册的判断)，则创建颁发证书智能合约，将该版权证书上链，并把该智能合约地址发送给用户。使用用户发送的创作时间戳密文存放到版权证书中，代替传统的将创作时间戳明文存放到版权证书中。由于用户没有互联网版权服务方的同态私钥，因此创作时间戳密文不能由互联网版权服务方通过创作时间戳明文生成，否则用户无法判断互联网版权服务方生成的创作时间戳密文是否与自己的创作时间匹配，为了防止不可信的互联网版权服务方对创作时间戳修改，所以此处由用户自己根据互联网版权服务方的同态公钥生成创作时间戳密文，互联网版权服务方可以检验用户提供的创作时间戳密文是否合法(是否与证据匹配)。

使用全同态加密而不使用传统的公钥密码体制，是因为全同态加密拥有对密文进行运算的特性(该方案主要使用同态减法运算)。

版权纠纷密文时间戳比较流程如图2所示，当用户A申请数字版权证书时，互联网版权服务方发现该版权内容已被用户B注册，则互联网版权服务方把用户B的版权证书地址发送给A。用户A收到用户B的版权证书地址后，使用自己的创作时间戳密文减去B的创作时间戳密文(区块链上的版权信息是对外公开的，从区块链上获得B的创作时间戳密文)得到时间戳差值密文，并选取一个小的正整数M(根据具体场景设定M取值，推荐2-10)，创建差值恢复智能合约，互联网版权服务方监听区块链信息，当发现差值恢复智能合约时，使用同态私钥解密该差值恢复智能合约中的时间戳差值密文得到差值明文，并将该差值明文模上正整数M后得到值V(不暴露真正的差值明文，防止用户通过差值推算对方的创作时间，并且M应足够小，以至于不暴露更多的信息)，对V签名后发送到此差值恢复智能合约。用户A可通过差值恢复智能合约读取并判断V的值是否大于0，若大于0则说明该版权属于A，否则证明该作品的版权属于用户B；即可根据该差值恢复智能合约进行版权归属纠纷判定(此过程只输入差值密文，不暴露用户的个人信息，防止互联网版权服务方偏袒)。

版权归属判定流程如图3所示，用户A进行版权归属纠纷判定，把自己的创作时间戳密文、创作时间戳证据、创作内容、用户B的版权证书地址以及之前执行的差值恢复智能合约地址发送给互联网版权服务方。互联网版权服务方将用户A的创作时间戳密文和用户A提供的创作时间证据对比，若该密文匹配时间证据以及版权内容与用户B的版权内容冲突。则使用用户A的创作时间戳密文减去B的创作时间戳密文得到差值密文，比较该差值密文是否与用户A提供的差值恢复智能合约中的差值密文匹配，如匹配则读取差值恢复智能合约中的V值，如果V值大于0，则创建颁发证书智能合约，将用户A的版权证书上链，把B的版权证书注销。

与现有技术相比，本发明的积极效果为：

使用区块链去中心化的分布式存储方式进行数据存证，将需要存证的电子数据以交易的形式记录在区块中。在数据存储过程中，多个参与方之间保持数据一致性，极大降低了数据丢失或被篡改的可能性。

使用全同态加密技术对创作时间戳进行保护，实现了创作时间戳隐私保护的功能，做到除用户外其他人无法获得创作时间戳，解决了用户的创作时间戳隐私保护问题。

使用全同态加密和区块链技术实现了基于先发明原则的数字版权系统，解决了目前网络上原创内容流动性大，原创作者不能及时提交数字版权申请的问题。

图1为证书申请流程图；

图2为版权纠纷密文时间戳比较流程图；

图3为版权归属判定流程图。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图，对本发明作进一步详细说明。

1.初始化模块

互联网版权服务方制定颁发证书智能合约、差值恢复智能合约规则，并公开其规则。设置抗量子安全强度λ、密文空间m(模数)、明文空间q(模数)和电路深度L。均匀选取L+1个向量为对应每一层电路的密钥(指同态加密涉及L+1层电路，每一层对应一密钥)、矩阵误差向量且服从上的高斯概率分布χm。求得v＝As0+e，最后输出私钥sk＝sL，公钥pk＝(A，v)。是指在正整数Z上的模数为q、维度为n的循环域，是指在正整数Z上的模数为q、维度为m*n的循环域。

2.申请数字版权证书算法

用户为自己的作品申请数字版权时，创作时间为Ti、互联网版权服务方的公钥pk＝(A，v)，均匀随机选取r∈{0，1}m，令j＝ATr，w＝vTr+Ti获得密文C1＝((j，w)，0)＝Epk(Ti)，保留好二进制文件C1。将创作时间戳密文C1和时间证据(原创内容上传时的网站链接等能证明某时间创作了该作品)以及必要版权信息发送给互联网版权服务方。

3.签发证书算法

互联网版权服务方对收到的版权信息进行搜索，若没人注册，则解密密文C1并与时间证据匹配，若匹配成功则创建颁发证书智能合约，将该版权证书上链，并把该智能合约地址发送给用户，其中证书中用C1代替原来证书中的创作时间明文。若该版权信息已被注册，则返回已存在的版权证书地址AddressB给用户。

4.时间戳差值计算算法

若用户A与B发生版权归属纠纷，并从模块三收到了用户B的版权证书地址AddressB，使用自己的创作时间戳密文C1减去B的创作时间戳密文C2得到时间戳差值密文C，并选取一个小的正整数M，创建差值恢复智能合约，合约地址为AddressA-B，合约输入时间戳差值密文C和该正整数M，等待互联网版权服务方对差值密文判定。

5.时间戳差值恢复算法

互联网版权服务方监听区块链信息，若发现差值恢复智能合约，则读取密文C和该正整数M。首先判断M是否足够小(太大会暴露更多的时间戳差值信息)，如果符合要求则使用同态私钥sk解密差值密文，并将结果模上整数M得到V，对V签名后发送到此差值恢复智能合约。

6.版权归属判定算法

用户A读取差值恢复智能合约并判断V的值是否大于0，若大于0则说明该版权属于A，于是用户A把自己的创作时间戳密文C1、创作时间戳证据、创作内容、AddressB以及AddressA-B发送给互联网版权服务方。互联网版权服务方将创作时间戳密文C1和用户A提供的创作时间证据对比，若该密文C1匹配时间证据以及版权内容与用户B的版权内容冲突。则使用C1减去B的创作时间戳密文C2得到差值密文，比较该差值密文是否与差值恢复合约AddressA-B中的差值密文C匹配，如匹配则信任该差值恢复合约，并读取差值恢复智能合约中的V值，如果V值大于0，则创建颁发证书智能合约，将用户A的版权证书上链，把B的版权证书注销。

尽管为说明目的公开了本发明的具体内容、实施算法以及附图，其目的在于帮助理解本发明的内容并据以实施，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。本发明不应局限于本说明书最佳实施例和附图所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。