原创 基于IPFS和区块链的在线出版物真伪判

本文提出了一个为出版和发布的在线数字内容，如书籍，音乐，电影等提供原创性和真实性的解决方案。这个解决方案使用了最新的技术，主要包括IPFS(星际文件系统)和区块链智能合约。IPFS用于存储高完整性和全球可访问的数字内容，Ethereum智能合约用于管理和提供可跟踪和可见的数字内容的历史。在本文中，提出的解决方案主要针对在线图书出版，但是该解决方案是一个易于扩展和采用的框架，也可以用于其他数字和多媒体内容。本文还提供了智能合约的完整代码，并讨论了其关键功能的实现和测试。

3 技术介绍

互联网和数字时代出现了独特的信息获取方式。随着信息获取和共享的日益便利，免费发布的数字内容的真实性一直受到质疑。数字内容的真实性是当今在线图书出版业面临的一个重大挑战，而数字内容一般是多媒体、电影、音乐等内容。互联网上的数字内容在其存在期间可以被修改、复制、翻译成不同的语言、重新发布和重新格式化。能够具有高度的信任度，可信度和完整性地跟踪发布在线材料的出版的始作者，作家，或艺术家的历史当前有巨大的市场需求。

书或报纸文章的手稿可以被印刷、扫描、数字化，并被翻译成不同的语言，从而产生由不同出版实体或个人出版的原始手稿的多个版本。也就是说，各种资源(如在线期刊、电子书和网站)上的数字内容确实可能受到非法修改。此外，缺乏严格的审计，以确保数字图书是可核实的，完整的和准确的。虽然电子书的校对和印刷来源多种多样，但数字资产的真实性和完整性却受到了威胁。

免费发布的在线数字内容不能被篡改，而且它们的发布历史也不能轻松地以可信、开放和分散的方式进行跟踪。如图1所示，一本书可以由不同的出版实体出版、再出版，从而产生原书的多个版本。这本书最初是作者写的，公众可以通过各种资源，如手写手稿、实体印刷媒体、电子书和互联网资源来阅读。任何时候都不能检查数字文档的可信度，因为发布者对发布的内容不负责任。此外，读者完全不知道现有电子书的准确性和真实性。

图1显示了公共读者从可用资源访问电子书数字资产的传统方式。作者的原创作品在到达最终用户之前，经历了出版过程的各个阶段。通常情况下，作者写书，并选择一个主要出版商提交他的原创作品。主发布者被授予作者的发布权限。图1演示了副发布者(P1、P2……Pn)请求主发布者以不同版本发布许可的场景。主发布者P在同意双方接受的条款和条件后，向请求发布者授予许可。同一本书可以有许多版本，不同的版本可以用多种语言翻译。在当今的图书出版行业，某一网络图书版本往往无法追溯到原作者，因为信息往往是碎片化的，并不是所有读者都能核实和检查出版内容的真实性和原创性。

图1 不同的出版商制作不同版本的在线图书

区块链是一种新兴的、颠覆性的技术，它可以成为解决数字材料真实性问题的关键。区块链是加密货币比特币的底层技术，但现在它被视为一个分布式分类账本，任何人都可以访问它来验证存储的数据和内容，具有高度的完整性、弹性、可信度，尤其是可跟踪性。所有这些都是以非集中化的方式进行的，并且没有中介体。之后Ethereum智能合约提供了将执行业务逻辑的代码上载和执行到区块链的能力。智能合约代码驻留在区块链上，作为具有唯一地址的多个函数，区块链的任何用户都可以调用这些函数。

然而，区块链是一种昂贵的数据存储介质，特别是对于大数据和数字内容。为了有效地存储大数据和内容，我们建议使用IPFS文件系统。IPFS是行星间文件系统的缩写，它是一个分布式、分散的文件系统，是一个具有高度完整性和弹性的数据和文件存储平台。从根本上说，IPFS是一个对等的、开放源码的、可寻址的全球分布式文件系统，可用于存储和共享具有高吞吐量的大量文件。我们提出的解决方案利用了区块链智能合约和IPFS，将数字内容存储在IPFS上，并将IPFS散列存储在区块链智能合约中，以提供可跟踪性和真实性。如果数字文档的内容有任何更改，则散列发生更改，以显示原始内容已被修改和更改。

在本文中，我们提出了一种基于IPFS-区块链的组合解决方案，以解决互联网上自由发布的数字内容的真实性和原创性。在本文中，我们展示了如何解决在线出版图书的这一问题，但我们的解决方案可以扩展和采用到其他数字和多媒体内容。我们展示了我们的解决方案如何能够跟踪和跟踪不同发布版本的数字内容，使其返回到原始作者创建的经过认证的真实副本。

图2展示了使用IPFS和Ethereum智能合约进行自动化识别在线图书真实性、原创性和完整性的总体系统架构和设计。解决方案使用智能合约触发事件，这些事件被记录下来，通知参与方跟踪事件和事务细节。该图突出显示了智能合约与主要参与者(包括作者、主发布者、次要发布者、其他发布者和读者)之间的交互。

图10-2 IPFS和Ethereum智能合约自动化识别在线图书真实性的系统架构概述

系统代码是使用基于web浏览器的IDE Remix编写的。参与该合同的有三个实体：作者、出版商、读者/二级出版商。每个实体都有一个Ethereum地址，并且可以通过在特定时间戳调用智能合约中的函数来参与。图3演示了使用成功的认证和失败的认证授予发布权限的消息序列图。它体现了出版商、作者与智能合约之间的互动关系。

图3 成功验证和失败验证的场景的消息序列图

图4表示读者或辅助发布者、主发布者和作者之间验证历史的成功和失败跟踪的消息序列图。图4分别演示了traceBackHistory()函数和事件ValidationHistorySuccess、FailedValidationHistory对成功和失败的认证追溯历史的流。接下来，我们将展示智能合约的重要代码片段。为了跟踪发布者的状态及其批准结果，我们使用映射，它表示一个键值对。我们还维护一个映射，以记录作者的批准列表和出版商在认证过程中提供的散列。图5显示了每个Ethereum地址指向提交审批请求的发布者的地址和发布者提供的散列的映射。图5还显示了一个映射，该映射由作者批准的图书列表和出版商状态组成。

图4 成功验证跟踪场景和失败验证跟踪历史的消息序列图

图5 作者证明的出版商和书籍键值对

图6表示构造函数OnlineBooksAuthenticity()，它表明author是合约的所有者。它初始化由authorName、bookInformation组成，最重要的是由原始图书散列组成。合同的状态最初还没有准备好。作者创建契约并执行CreateContract()函数，并调用ContractCreated事件。

图7演示了用于发布者请求作者认证的requestApproval()函数。在此阶段，创建了契约的状态，发布者状态将准备提交。发布者状态更改为提交审批，而合约状态更改为等待提供审批。触发事件RequestedForApproval，发布者等待作者的批准结果(True/False)。

图6 智能合约构造函数OnlineBooksAuthenticity()代码

图7出版商要求认证作者的智能合约功能

4 本文主要贡献

本文提出了一个基于IPFS的区块链解决方案和框架，以提供在线出版书籍和数字内容的真实性。解决方案提供了分散的存储和治理，以高度的完整性和弹性存储、跟踪原始图书的不同版本。本文提出并讨论了系统设计和体系结构，以及序列图来说明参与者之间的交互，包括作者、主要出版商、次要的出版商和读者。本文提供了智能合约的完整代码，并讨论了关键的实现和测试细节，以演示整个系统的正确操作和功能。解决方案使用IPFS和Ethereum 智能合约解决免费发布的在线图书和文档的原创性和作者真实性问题。