大学生创新创业训练计划项目结题报告书.docx

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1、大学生创新创业训练计划项目结题报告书项目名称：基于区块链的图片保护系统项目编号：S学生姓名：刘威所在学院：信息工程学院项目实施时间：2023年6月-2023年6月指导教师：文海英、韦美雁填表日期：期23年5月23日湖南科技学院一、基本情况项目名称基于区块链的图片保护系统立项时间2023.6项目主要完成人员序号姓名学号专业班级所在院（系）项目中的分工1刘威软件1902信息工程学院负责项目整体运行2王长轩数据2102信息工程学院负责区块链应用于项目的设计，协同晏婉琴和刘春燕开发软件，在项目部署时充分考虑各方面条件，尽量使开发流程更简单、高效3刘春燕2019软件1902信息工程学院负责项目前端开发以

2、及后端服务器搭建4晏婉琴通信1802信息工程学院与刘春燕协作进行后端服务器搭建，适用于安卓端以及网页端，减少工作量5刘丁苑通信1802信息工程学院负责为软件加固，提供安全维护，防止黑客恶意攻击，实时对服务器进行监控，防止服务器宕机二、成果简介项目研究的目的、意义；研究成果的主要内容、重要观点或对策建议；成果的创新特色、实践意义和社会影响；研究成果和研究方法的特色。限定在2000字以内。(-)项目的目的、意义本项目是针对传统数字保护机制存在的过度强化和保护人及数字内容提供商的利益，漠视使用者的权益、运营商贩卖用户个人资料信息等问题，设计了一种基于区块链的图片保护系统。其目的是构建基于区块链的图片

3、保护系统的应用，有效的进行壁记、管理、非法检查和溯源取证。通过本系统的推广来提高各个用户的保护意识和激励其以实际行动维护，有效地避免了盗版侵权问题，为的法律维权提供了有效且被认可的司法证据。此外，其简化了维权流程，降低了第三方机构的参与而带来的开销。还可以在安全、可靠的环境下自动化的完成数字的交易与流转，大大提高变现效率，提升创作积极性。(二)研究成果的主要内容、重要观点(1)去中心化的管理机构用区块链技术实现弱中心化的管理，简化管理的登记、交易、溯源、盗用申诉及取证的困难性。(2)PBFT算法和基于区块链的密码算法用于保障系统安全以及用户隐私，以提高管理的便捷度、可信度、安全性。(3)设计基

4、于深度学习的VGG16算法对图片相似度进行检测用于提升保护的能力。通过该系统激励用户提高意识、用实际行动保护，同时也挫败非法用户对的非法意识和行为。(4)构建和实现基于区块链的数字水印保护系统该系统在嵌入水印时运用DCT变化频域，采用FabriC架构，结合SHA-256、深度学习，实现信息的自动生成、注册登记、交易、盗取追踪等功能。(三)成果的创新特色、实践意义和社会影响(1)采用区块链技术提高了整体安全性利用共识机制的PBFT算法(实用拜占庭容错算法)提高了共识效率、降低了水印系统的资源消耗，结合区块链的密码算法有效地保障了系统安全以及用户隐私。采用区块链与数字水印的双重认证，若出现非法分子

5、绕过区块链认证机制窃取得到用户的数字作品，水印认证能提供第二重防护。利用分布式账本实现用户共同记账，每个用户节点都有一个独立完整的账本从而使信息难以篡改，从而共同监督的合法性，的注册、认证和交易的整条链路都清晰可查，易于追溯，同时也可以互相作证。（2）采用了改进的鲁棒水印方案水印方案使用DCT频域进行相关信息的嵌入，利用其主要保留了中频，尽可能压缩高频部分的特点，实现了在满足不可见性的前提下,更大程度上提高图像的抗普通旋转、剪切、椒盐噪声，增加明水印、画线遮挡，亮度改变等攻击的能力。（3）采用了VGG16算法检测图片相似度在嵌入水印的原创图像上传至区块链之前，使用深度学习中的VGG16算法对图

6、片的相似度进行了高效、高精度的检测，避免了盗版作品重复上链的情况，在一定程度上提升了保护的能力、节省了存储的空间。（4）在保护中实现了转让的自动化利用智能合约把一些预先定义好的关于的规则和条款写成代码，由机器自动化执行，保证整个系统运行高效性并减少了人为干预，大大提高了执行效率。成果的社会影响一是降低了管理的登记、交易、溯源、盗用申诉取证的困难,提高管理的便捷度、可信度、安全性；二是提高了用户意识，挫败了非法用户对的非法意识和行为。（四）研究成果的特色、研究方法的特色（1）采用先进的区块链技术提高整体安全性；（2）改进的鲁棒水印方案提高图像变换的抗攻击能力；（3）采用VGG16算法提升保护能力

7、、节省了存储空间；（4）转让的自动化保证系统的高效性，提高执行效率；（5）大量收集国、内外研究现状，着重分析研究共性并应用；（6）关注国内外发展动态，着重分析实现原理，适应性改进并应用；（7）关注新闻，着重明确习近平总书记的指示，依据指示助力社会发展.三、总结报告预定计划执行情况，项目研究和实践情况，研究工作中取得的主要成绩和收获，研究工作有哪些不足，有哪些问题尚需深入研究，研究工作中的困难、问题和建议。(字数不限，可加页面)(一)预定计划执行情况项目预定计划解决以下问题：(1)数字保护的体制制约问题。在授权管控方面，存在授权时限长，过程复杂，业务管理的统一化及规范化等问题。(2)保护意识弱问

8、题。数字化产品的增加并没有带来保护意识的增强，很多创作者对于著作权都是仅有个概念，且对侵权的后果认识不够充分。这就导致了网络上的盗版、侵权的不断泛滥。再加上网络用户已经习惯从网络免费的下载或使用数字产品，使得数字化产品盗版侵权现象不仅没有遏制住的势头，反而更加猖獗。(3)监管力度不够问题。现有监管机制不够健全，使得少数人可以利用职务之便谋取一己私利，恶意篡改相应的信息，加上一般人们对于维护问题比较陌生,导致验证机构的社会公信力一落千丈，这在一定程度上也影响了维护领域的发展。(4)采用集中式数据库问题。传统的数字保护系统采用集中式数据库，由于利益和价值的需要，其容易受到各种技术的渗透，数据安全受

9、到威胁。且集中式数据库的核心思想是对受保护的数字内容的授权使用，一旦被侵权，系统在举证维权上显得力不从心，不能满足互联网日益增长的数字内容的保护需要。目前，项目已完成了系统框架的设计和搭建、开发了基于区块链的图片保护系统，各功能模块均已实现，并完成了系统集成测试。(-)项目研究和实践情况本项目设计和开发的原型系统，已完成了前端基本功能及后端服务器搭建，并实现了实时对服务器的监控，防止服务器宕机，防止黑客恶意攻击等。2.1整体架构保护系统采用开源的HyPeHedgerFabriC框架作为底层区块链开发平台，如图1所示。基于区块链的图片保护系统分为五层：区块链基础层、区块链应用层、安全机制层、用户

10、业务层和用户界面层。（I）区块链基础层：是区块链服务的基础，主要负责区块链部分的相关处理;（2）区块链应用层：主要负责向图像保护系统提供区块链服务，包括对区块链中信息查询的API；（3）安全机制层：负责用户注册时加密用户的相关信息，有效保护用户隐私,同时，在用户原创作品进行登记前进行智能防重，有效避免图片重复上链和上传图像截屏的情况，在一定程度上节省存储空间、提高系统的安全性；（4）用户业务层：为系统提供技术支持，包括账号管理、登记、检测、查看与交易，其中检测能够用系统的水印提取算法提取并查看图片的有效用户信息，查看可以查看所有的图像和作者信息；（5）用户界面层：将底层提供的服务展示给用户。我

11、们将用户的原创作品信息承载于各个区块节点上。原创作品通过系统的数字水印算法将用户注册时自动生成的相关图片信息进行嵌入。当发生疑似侵权行为时作者不仅可以通过智能合约进行查询及进一步操作，还能通过提取水印进行检测；区块上的主体为的所有者和使用者，节点上承载了用户的信息、生成的时间戳、哈希值及交易信息等，这样的一个个节点便构成了整条保护链。由于每个节点都是通过共识机制形成的，因此我们可以认为这样的一条保护链是一种去中心化的、可信安全的数据库，因此当发现侵权行为时，无需第三方平台，便能按照预先设定的智能合约进行检测及下一步的操作。2.2功能模块(1)登记模块本模块面向所有者提供作品及信息上传区块链的功

12、能，根据用户的不同需求可分为单图片登记和多图片登记。用户在基于区块链的图片保护系统上注册并登录后，系统将根据作者信息自动生成水印图片。当用户发起一个数字内容确权的请求时，系统首先通过深度学习算法自动对作品进行相似度检测，针对用户对速度和安全性的不同需求，系统在检测时可以分为快速检测和高精度检测，如若相似度大于某阈值时作品将不予上传。其次，通过检测后，系统将先前产生的水印图片信息通过改进的DCT水印算法隐藏加注到数字图像作品当中，产生嵌入隐藏水印后的图像。最后将嵌入隐藏水印后的图像在区块链认证上链，即全网节点对上传到链上的节点进行共识认证，经过共识认证后的数字文化作品将被保存到链（2）转让模块本

13、模块提供了一条所有者与消费者之间的一条迅捷的信息交流通道，当用户进入模块后可以查询并浏览所有者的姓名及联系方式，用户可进入作者的主页并对其作品进行预览，若有购买作品的意愿，在与所有者进行联系，并通过线上或线下的协定达成交易条件后，用户便可通过系统下载作品，实现图像作品的价值转让，这样能够有效的避免第三方平台的暗箱操作，将所有者的权益最大化；同时所有者与使用者双方将本次交易的信息通过系统上传至区块链保存，这样可在认证模块中对交易信息实现溯源，维护所有者的。转让模块如图4所示。1开她、）版权所有匕I，4詹之后图4转让模块（3）认证模块对于信息的认证有两种方式：一是区块链溯源追踪，根据共识机制，这些

14、记录信息将永久保存到链入区块链的区块中，所以我们就能根据链上信息验证是否为合法用户。除非非法用户能超过全网节点50%的总算力才可能被修改，这是基本上无法实现的；但是用户仍有可能通过非法手段获得图像作品，使得上述的区块链溯源系统的检验失效。所以这时可以使用第二种方式一一通过数字水印来验证。我们对疑似侵权图像作品进行水印认证检测其中是否嵌入有自身信息的水印，若系统检测出作品中含有水印，则可以认定使用者侵权。由于算法在一定程度上具有健壮性，窃取者通过图像攻击将图像中的水印信息去除难以实现。当使用者申请授权数字图像作品时，保护系统会自动触发智能合约条款，交易信息将根据智能合约预定的规则进行审核。达成交

15、易授权成功后，数字作品相关信息（购买者、（原）所有者、购买使用权或所有权等）将上传至区块，区块上保留的交易信息是可追溯的，登记、认证和交易信息都清晰可查，当发生纠纷时，交易信息将和水印认证的结果同时作为证据用于所有者维权。认证模块如图5所不O结束-图5认证模块（三）研究工作中取得的主要成绩和收获（1）利用区块链技术和数字水印等保护技术，将其运用到系统开发中，去除中心化的管理机构，用基于区块链的技术实现弱中心化的管理，简化管理的登记、交易、溯源、盗用申诉及取证的困难性。（2）开发了基于区块链的图片保护源型系统。提高管理的便捷度、可信度、安全性。（3）通过基于区块链的图片保护系统激励用户提高意识、用实际行动保护。（4）团队成员在省级及以上刊物公开发表论文两篇：1刘春燕,欧嵬.面向社区公卫服务的区块链管控系统,电脑知识与技术J,2023.17（11）:6-11.王长轩,刘春燕,刘威等.区块链图片安全综述,社会科学J,2023.（四）研究工作的不足和尚需深入研究的问题研究工作中的不足主要是无法完全确保服务器可以防止黑客恶意攻击，所以在基于区块链图片保护的安全方面还要深入研究：（1）基于区块链图片保护的传输安全。更加安全的网络、数