本發(fā)明涉及一種用于消費(fèi)電子中圖像數(shù)字版權(quán)保護(hù)的量子區(qū)塊鏈系統(tǒng)，屬于量子區(qū)塊鏈。

背景技術(shù)：

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，消費(fèi)電子產(chǎn)品和服務(wù)的多樣性和數(shù)量急劇增加，其中相當(dāng)一部分?jǐn)?shù)字圖像作品不僅具有重要的商業(yè)價(jià)值，還包括用戶的個(gè)人隱私。這些數(shù)字圖像被惡意用戶未經(jīng)授權(quán)使用、復(fù)制或傳播，往往會(huì)侵犯了數(shù)字圖像所有者的版權(quán)，并導(dǎo)致其個(gè)人隱私的泄露。然而，基于加密的集中式數(shù)字圖像版權(quán)保護(hù)方法不僅需要大量的計(jì)算、通信和存儲(chǔ)資源，而且不利于適應(yīng)消費(fèi)電子中分布式物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用環(huán)境；基于數(shù)字水印的方法需要建立一個(gè)可信的第三方，這可能導(dǎo)致行業(yè)壟斷和技術(shù)壁壘；而區(qū)塊鏈作為一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫，可以在多方環(huán)境中提供一種新的協(xié)作信任范式，在解決數(shù)字圖像版權(quán)保護(hù)問題上具有天然的優(yōu)勢：首先，去中心化是區(qū)塊鏈的固有特征，這意味著數(shù)字圖像的版權(quán)必須經(jīng)過所有節(jié)點(diǎn)的驗(yàn)證才能寫入塊中，這有助于避免單一決策權(quán)的限制；其次，一旦版權(quán)信息被驗(yàn)證并添加到區(qū)塊鏈中，它將被永久存儲(chǔ)，確保版權(quán)的可靠性，穩(wěn)定性和可追溯性；此外，區(qū)塊鏈可以提供準(zhǔn)確的時(shí)間戳和防篡改的所有權(quán)證明。因此，針對(duì)消費(fèi)電子中圖片高價(jià)值、隱私性、海量性等特點(diǎn)，區(qū)塊鏈技術(shù)更適用于解決消費(fèi)電子中圖片的數(shù)字版權(quán)保護(hù)問題。

2、經(jīng)典區(qū)塊鏈技術(shù)以及其中共識(shí)算法的安全性主要依賴于經(jīng)典密碼算法，工作量證明機(jī)制和權(quán)益證明機(jī)制等區(qū)塊鏈中的共識(shí)機(jī)制依賴于哈希率來競爭記賬權(quán)。隨著shor算法和grover算法以及量子計(jì)算機(jī)硬件的不斷發(fā)展，擁有量子計(jì)算機(jī)的用戶與普通用戶相比具有計(jì)算哈希值的優(yōu)勢，惡意攻擊者將會(huì)壟斷新區(qū)塊的開采，使得創(chuàng)作者無法將數(shù)字作品的版權(quán)信息公平有效記錄在區(qū)塊鏈中。

3、量子區(qū)塊鏈技術(shù)利用量子密碼、量子疊加、量子糾纏以及量子隨機(jī)性和不確定性來提高區(qū)塊鏈的效率，并且可以抵抗量子計(jì)算機(jī)的攻擊。雖然目前已經(jīng)有一些基本的量子區(qū)塊鏈的設(shè)計(jì)和方案被提出，但是針對(duì)消費(fèi)電子中圖片高價(jià)值、隱私性、海量性的特點(diǎn)，需要更高的安全性、更大的存儲(chǔ)容量的量子區(qū)塊鏈方案，以及能夠抵抗量子攻擊的高效的共識(shí)算法。

4、公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：如何解決經(jīng)典區(qū)塊鏈技術(shù)面臨的量子計(jì)算威脅，提升安全性、存儲(chǔ)容量及共識(shí)算法效率，以適應(yīng)消費(fèi)電子中圖片的數(shù)字版權(quán)保護(hù)需求。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

3、本發(fā)明提供一種用于消費(fèi)電子中圖像數(shù)字版權(quán)保護(hù)的量子區(qū)塊鏈系統(tǒng)，其特征在于，包括以下模塊：

4、數(shù)據(jù)初始化模塊，用于初始化量子區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)以及量子密鑰；

5、發(fā)布交易模塊，用于利用量子區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)起交易并將交易廣播給量子區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)；

6、身份認(rèn)證模塊，用于利用量子委托權(quán)益證明共識(shí)算法驗(yàn)證發(fā)起交易的節(jié)點(diǎn)的身份，獲得通過身份驗(yàn)證的節(jié)點(diǎn)；

7、交易驗(yàn)證模塊，用于驗(yàn)證通過身份驗(yàn)證的節(jié)點(diǎn)的交易信息的有效性以及需要數(shù)字版權(quán)保護(hù)的圖像的原創(chuàng)性，獲得通過交易驗(yàn)證的節(jié)點(diǎn)和有效交易信息并將有效交易信息添加到待打包交易池；

8、選取代表節(jié)點(diǎn)模塊，用于通過交易驗(yàn)證的節(jié)點(diǎn)的區(qū)塊生成行為計(jì)算節(jié)點(diǎn)的行為權(quán)重比，過濾掉惡意或故障節(jié)點(diǎn)，并利用量子委托權(quán)益證明共識(shí)算法選出一組具有區(qū)塊打包權(quán)限的代表節(jié)點(diǎn)；

9、創(chuàng)建區(qū)塊模塊，用于利用代表節(jié)點(diǎn)將待打包交易池中包含有效交易信息的事務(wù)打包成區(qū)塊，并廣播給量子區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)；

10、添加區(qū)塊模塊，用于通過區(qū)塊驗(yàn)證來驗(yàn)證接收到的區(qū)塊的有效性，利用受控z操作，將通過驗(yàn)證的區(qū)塊鏈接到區(qū)塊鏈的本地副本中進(jìn)行存儲(chǔ)。

11、進(jìn)一步地，數(shù)據(jù)初始化模塊被配置以執(zhí)行以下操作：

12、初始化量子區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)；

13、利用qkd協(xié)議為量子區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的每兩個(gè)節(jié)點(diǎn)分發(fā)一個(gè)長度為的量子密鑰，其中，表示正整數(shù)；

14、初始化量子密鑰。

15、進(jìn)一步地，發(fā)布交易模塊還被配置以執(zhí)行以下動(dòng)作：

16、利用量子區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)起交易，將需要數(shù)字版權(quán)保護(hù)的圖像的版權(quán)信息作為交易的附加信息，并利用量子密鑰的分發(fā)將交易的附加信息隨交易廣播給量子區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)。

17、進(jìn)一步地，身份認(rèn)證模塊被配置以執(zhí)行以下動(dòng)作：

18、在量子區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)在接收到交易之后，利用量子委托權(quán)益證明共識(shí)算法，向發(fā)起交易的節(jié)點(diǎn)發(fā)送身份認(rèn)證請(qǐng)求，其中，需要利用第三方節(jié)點(diǎn)charlie的控制身份認(rèn)證過程，獲得通過身份驗(yàn)證的節(jié)點(diǎn)，具體執(zhí)行以下動(dòng)作：

19、（1）利用第三方節(jié)點(diǎn)charlie，隨機(jī)選擇個(gè)bell態(tài)組成三組bell態(tài)，將三組bell態(tài)中相同位置的bell態(tài)對(duì)應(yīng)的比特串進(jìn)行模二相加后得到結(jié)果進(jìn)行保存，其中，表示每組含有bell態(tài)的數(shù)量，；

20、（2）利用第三方節(jié)點(diǎn)charlie，分別將中bell態(tài)的第一粒子劃分為第一粒子序列，第二粒子劃分為第二粒子序列，獲得六個(gè)粒子序列和；第三方節(jié)點(diǎn)charlie持有粒子序列和，分別在粒子序列中嵌入個(gè)誘餌粒子，對(duì)應(yīng)獲得粒子序列，將粒子序列和發(fā)送給客戶端，將粒子序列和發(fā)送給服務(wù)端，其中，；

21、（3）在服務(wù)端接收到粒子序列、和客戶端接收到粒子序列、之后，利用插入的誘餌粒子檢查量子信道的安全性和粒子序列的完整性，將未通過量子信道的安全性和粒子序列的完整性檢查的粒子序列，判定為未通過服務(wù)端身份驗(yàn)證，丟棄接收到的交易；將通過量子信道的安全性和粒子序列的完整性檢查的粒子序列，判定為通過服務(wù)端身份驗(yàn)證，繼續(xù)進(jìn)行客戶端身份認(rèn)證；

22、（4）利用服務(wù)端取出粒子序列和中的個(gè)誘餌粒子，持有粒子序列和；利用客戶端取出粒子序列和中的個(gè)誘餌粒子，持有粒子序列和；

23、（5）利用客戶端根據(jù)密鑰對(duì)包含粒子序列的第一組bell態(tài)或包含粒子序列的第三組bell態(tài)執(zhí)行對(duì)應(yīng)的酉變換；利用服務(wù)端根據(jù)密鑰對(duì)包含粒子序列的第二組bell態(tài)或包含粒子序列的第三組bell態(tài)執(zhí)行對(duì)應(yīng)的酉變換，其中，密鑰為客戶端和服務(wù)端之間的密鑰，表示客戶端，表示服務(wù)端；

24、（6）利用第三方節(jié)點(diǎn)charlie，客戶端和服務(wù)端對(duì)所持粒子序列進(jìn)行bell態(tài)測量，分別得到第三方節(jié)點(diǎn)測量結(jié)果，客戶端測量結(jié)果，服務(wù)端測量結(jié)果；將客戶端測量結(jié)果和服務(wù)端測量結(jié)果和對(duì)應(yīng)的的經(jīng)典比特序列發(fā)送給第三方節(jié)點(diǎn)charlie，其中，表示粒子序列和中第1個(gè)粒子的測量結(jié)果，表示粒子序列和中第2個(gè)粒子的測量結(jié)果，表示粒子序列和中第個(gè)粒子的測量結(jié)果，表示粒子序列和中第1個(gè)粒子的測量結(jié)果，表示粒子序列和中第2個(gè)粒子的測量結(jié)果，表示粒子序列和中第個(gè)粒子的測量結(jié)果，表示粒子序列和中第1個(gè)粒子的測量結(jié)果，表示粒子序列和中第2個(gè)粒子的測量結(jié)果，表示粒子序列和中第個(gè)粒子的測量結(jié)果；

25、（7）利用第三方節(jié)點(diǎn)charlie分別對(duì)第三方節(jié)點(diǎn)測量結(jié)果，客戶端測量結(jié)果和服務(wù)端測量結(jié)果所對(duì)應(yīng)的經(jīng)典比特序列處于相同位置比特串進(jìn)行模二相加后得到結(jié)果，如果，判定為通過客戶端的身份認(rèn)證，否則判定為未通過客戶端的身份認(rèn)證，丟棄接收到的交易；

26、（8）將通過客戶端的身份認(rèn)證的發(fā)起交易的節(jié)點(diǎn)，作為通過身份驗(yàn)證的節(jié)點(diǎn)。

27、進(jìn)一步地，交易驗(yàn)證模塊被配置以執(zhí)行以下動(dòng)作：

28、驗(yàn)證通過身份驗(yàn)證的節(jié)點(diǎn)的交易信息的有效性，包括檢查服務(wù)端進(jìn)行交易的字段格式；

29、驗(yàn)證需要數(shù)字版權(quán)保護(hù)的圖像的原創(chuàng)性，包括將通過身份驗(yàn)證的節(jié)點(diǎn)中需要數(shù)字版權(quán)保護(hù)的圖像的感知哈希值與本地區(qū)塊鏈副本中需要數(shù)字版權(quán)保護(hù)的圖像的哈希值進(jìn)行比較；

30、將同時(shí)通過交易信息的有效性驗(yàn)證和需要數(shù)字版權(quán)保護(hù)的圖像的原創(chuàng)性驗(yàn)證的量子委托權(quán)益證明共識(shí)算法的節(jié)點(diǎn)，作為通過交易驗(yàn)證的節(jié)點(diǎn)；

31、服務(wù)端將包含有效交易信息的事務(wù)添加到待打包交易池中，丟棄不包含有效交易信息的事務(wù)。

32、進(jìn)一步地，選取代表節(jié)點(diǎn)模塊被配置以執(zhí)行以下動(dòng)作，其中，表示候選節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，表示量子區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中通過交易驗(yàn)證的節(jié)點(diǎn)數(shù)量：

33、利用量子委托權(quán)益證明共識(shí)算法，重復(fù)以下步驟，直至選出一組具有區(qū)塊打包權(quán)限的代表節(jié)點(diǎn)，具體包括：

34、（1）從個(gè)通過交易驗(yàn)證的節(jié)點(diǎn)中選個(gè)候選節(jié)點(diǎn)，；

35、制備個(gè)用于實(shí)現(xiàn)匿名投票任務(wù)的級(jí)粒子量子態(tài)和個(gè)用于生成索引號(hào)的級(jí)粒子糾纏態(tài)，其中表示級(jí)粒子量子態(tài)的安全強(qiáng)度，即從個(gè)量子態(tài)中選出的用于安全檢查的測試粒子的數(shù)量，其中表示級(jí)粒子糾纏態(tài)的安全強(qiáng)度，即從個(gè)糾纏態(tài)中選出的用于安全檢查的測試粒子的數(shù)量；

36、將級(jí)粒子量子態(tài)分發(fā)給個(gè)投票者，投票者投票范圍為，分別為候選節(jié)點(diǎn)進(jìn)行投票；每個(gè)投票者選擇第個(gè)量子態(tài)作為測試粒子進(jìn)行安全檢查，得到初始投票矩陣；當(dāng)?shù)趥€(gè)投票者選擇第個(gè)測試粒子的測量結(jié)果滿足，表示通過安全檢查，否則通知其他投票者終止選取代表節(jié)點(diǎn)，其中，，，；

37、（2）?記錄候選節(jié)點(diǎn)的惡意或故障行為，并計(jì)算候選節(jié)點(diǎn)的惡意或故障行為的權(quán)重比，所述惡意或故障行為包括打包失敗、區(qū)塊檢查失敗、通信失??；

38、（3）?根據(jù)初始投票結(jié)果和候選節(jié)點(diǎn)的惡意或故障行為的權(quán)重比，計(jì)算每個(gè)候選節(jié)點(diǎn)的有效票數(shù)；根據(jù)每個(gè)候選節(jié)點(diǎn)的有效票數(shù)，選擇候選節(jié)點(diǎn)中有效票數(shù)最多的個(gè)節(jié)點(diǎn)成為代表節(jié)點(diǎn)；

39、（7）利用代表節(jié)點(diǎn)依次將區(qū)塊打包并添加到量子區(qū)塊鏈中。

40、進(jìn)一步地，創(chuàng)建區(qū)塊模塊被配置以執(zhí)行以下動(dòng)作：

41、利用代表節(jié)點(diǎn)將待打包交易池中包含有效交易信息的事務(wù)打包成區(qū)塊，并將區(qū)塊廣播給量子區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)，當(dāng)代表節(jié)點(diǎn)未能在分配的時(shí)間內(nèi)生成區(qū)塊時(shí)，將待打包交易池中包含有效交易信息的事務(wù)延遲到下一個(gè)代表節(jié)點(diǎn)再打包成區(qū)塊，并記錄代表節(jié)點(diǎn)區(qū)塊生成失敗的行為。

42、進(jìn)一步地，添加區(qū)塊模塊被配置以執(zhí)行以下動(dòng)作：

43、其他節(jié)點(diǎn)接收到代表節(jié)點(diǎn)廣播的區(qū)塊之后，對(duì)區(qū)塊的有效性進(jìn)行驗(yàn)證，獲得有效的區(qū)塊并丟棄未通過驗(yàn)證的區(qū)塊，對(duì)區(qū)塊的有效性進(jìn)行驗(yàn)證包括評(píng)估區(qū)塊的版本號(hào)和時(shí)間戳是否符合規(guī)則；

44、將量子區(qū)塊鏈中的最后一個(gè)區(qū)塊作為控制方，對(duì)有效的區(qū)塊做受控z操作，鏈接到量子區(qū)塊鏈的本地副本中。

45、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：

46、1、本發(fā)明提出了一種用于消費(fèi)電子中數(shù)字圖像版權(quán)保護(hù)的量子區(qū)塊鏈系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)初始化模塊、發(fā)布交易模塊、身份認(rèn)證模塊、交易驗(yàn)證模塊、選取代表節(jié)點(diǎn)模塊、創(chuàng)建區(qū)塊模塊、添加區(qū)塊模塊，本發(fā)明不僅具有良好的安全性，可以有效地抵御了截獲-重發(fā)攻擊、糾纏測量攻擊、第三方攻擊和冒充攻擊，還可以保證存儲(chǔ)的版權(quán)信息的完整性和一致性；

47、2、本發(fā)明利用身份認(rèn)證模塊驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)身份的真實(shí)性，從而增強(qiáng)了其對(duì)量子攻擊的魯棒性。通過量子粒子糾纏態(tài)相互鏈接，身份認(rèn)證模塊不僅可以高效地存儲(chǔ)和管理消費(fèi)電子中大量的數(shù)字圖像版權(quán)信息，還可以實(shí)現(xiàn)高效的上鏈共識(shí)；

48、3、本發(fā)明利用提出的一種具有過濾功能的量子委托權(quán)益證明共識(shí)算法，既能防止外部竊聽者，又能過濾掉量子區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中惡意或故障節(jié)點(diǎn)。