1. معرفی
داده های مکانی هسته اصلی علم اطلاعات جغرافیایی هستند. بسیاری از سازمانها و کشورها برخی از پلتفرمهای اشتراکگذاری دادههای علمی مانند مرکز بایگانی توزیعشده آزمایشگاه ملی Oak Ridge ایالات متحده [ 1 ]، زیرساخت اشتراکگذاری دادههای علم سیستم ملی زمین چین [ 2 ]، و سامانه جهانی رصد زمین رصد گروه روی زمین را ایجاد کردهاند. سیستم ها [ 3]، برای ارائه داده های فضایی بیشتر به زمین شناسان. این پلتفرمهای زیرساختی از دادههای علمی خوبی برای توسعه علم اطلاعات جغرافیایی پشتیبانی میکنند. با این حال، برخی از پلتفرمهای زیرساختی، محققانی را که از دادههای مکانی پلتفرمها استفاده میکنند تشویق میکنند تا نتایج تحقیقات خود را با پلتفرمها به اشتراک بگذارند تا مفهوم اشتراکگذاری دادهها را از سطح ملی به سطح فردی ارتقا دهند. این روش اشتراکگذاری دادههای مکانی به خوبی اعمال نشده بود، زیرا اشتراکگذاری دادهها بدون حق چاپ صریح ممکن است منجر به سرقت نتایج شود.
در سالهای اخیر، اشتیاق و ابتکار محققان برای باز کردن و اشتراکگذاری دادههای مکانی در مجلات افزایش یافته است. یکی از مزایای این کار این است که تعداد فزاینده ای از دانشمندان و ناشران از مزایا و ضرورت تحقیق منبع باز آگاه هستند. مزیت دیگر مبتنی بر این واقعیت است که انتشار داده های علمی می تواند مشکل کپی رایت داده های علوم مکانی را به روشی بهتر حل کند. انتشار دادههای علوم فضایی به انتشار همزمان دادههای نتایج توسط محققان هنگام انتشار مقاله اشاره دارد. ناشر مطابقت بین مقاله و داده ها را برقرار می کند و در عین حال، ناشر از یک بیانیه حفاظتی خاص برای محافظت از داده های منتشر شده استفاده می کند. این بسترهای زیرساختی به نویسندگان مقالات آکادمیک اجازه می دهد تا داده های استفاده شده و تولید شده در مقاله خود را در یک وب سایت برای اشتراک گذاری، با مالکیت صریح حق چاپ منتشر کنند. مجله علم داده که توسط کمیته دادهها برای علم و فناوری تأسیس شده است، دادههای علوم سیستم زمین منتشر شده توسط انتشارات کوپرنیک، و مجله دادههای تغییر جهانی و کشف که توسط مؤسسه تحقیقات علوم فضایی و منابع طبیعی تأسیس شده است نمونههایی از این پلتفرمها هستند. مدیریت حقوق دیجیتال (DRM) به تکنیک هایی اشاره دارد که توسط ناشران برای کنترل حقوق اشیاء محافظت شده استفاده می شود. دادههای علم سیستم زمین منتشر شده توسط انتشارات کوپرنیک و مجله دادهها و اکتشافات تغییر جهانی که توسط موسسه تحقیقات علوم فضایی و منابع طبیعی تأسیس شده است نمونههایی از این پلتفرمها هستند. مدیریت حقوق دیجیتال (DRM) به تکنیک هایی اشاره دارد که توسط ناشران برای کنترل حقوق اشیاء محافظت شده استفاده می شود. دادههای علم سیستم زمین منتشر شده توسط انتشارات کوپرنیک و مجله دادهها و اکتشافات تغییر جهانی که توسط موسسه تحقیقات علوم فضایی و منابع طبیعی تأسیس شده است نمونههایی از این پلتفرمها هستند. مدیریت حقوق دیجیتال (DRM) به تکنیک هایی اشاره دارد که توسط ناشران برای کنترل حقوق اشیاء محافظت شده استفاده می شود.4]. متعاقباً، فرآیند انتشار دادههای علوم فضایی را میتوان بهعنوان اعمال مدیریت حقوق دیجیتال برای اشتراکگذاری دادهها برای حل مشکل کپی رایت دادههای علوم مکانی توصیف کرد. از آنجایی که طرحهای انتشار دادههای علمی موجود همگی از فناوری مدیریت حقوق دیجیتال سنتی استفاده میکنند، این طرحها هم کاستیها و هم کاستیهای خاص خود را در فناوری مدیریت حقوق دیجیتال سنتی دارند، که عمدتاً شامل موارد زیر است: (1) آنها دادههای علمی تولید شده در مقالات علمی تحقیقاتی و غیره – دانشمندان اساساً قادر به مشارکت نیستند، که دامنه به اشتراک گذاری داده ها را محدود می کند. (2) فرآیند درخواست در مدیریت حقوق دیجیتال سنتی دست و پا گیر است، ثبت حق چاپ زمان زیادی طول می کشد و فرآیند بررسی گران است. علاوه بر این، انتشار مقاله نیاز به بررسی دوره ای در طرح های انتشار داده های مکانی دارد که هزینه زمانی اشتراک داده ها را افزایش می دهد. (3) در حال حاضر، بیشتر سیستم های انتشار داده های علمی متمرکز هستند، بنابراین، اگر سرور در سیستم از کار بیفتد، باعث ناتوانی موقت یا دائمی در دسترسی به خدمات و داده ها می شود که ضررهای غیر قابل اندازه گیری را هم برای ناشران و هم برای کاربران ایجاد می کند. و (4) سیستم مدیریت حقوق دیجیتال متمرکز خطر دستکاری غیرقانونی اطلاعات ثبت حق چاپ را دارد که توسط عوامل داخلی (مانند مدیر پایگاه داده) و بازیگران خارجی (مانند هکرها) ایجاد می شود. ثابت شده است که فناوری بلاک چین می تواند مشکلات فوق را به خوبی حل کند. اکثر سیستم های انتشار داده های علمی متمرکز هستند، بنابراین در صورت خرابی سرور در سیستم باعث عدم دسترسی موقت یا دائمی به خدمات و داده ها می شود که ضررهای غیر قابل اندازه گیری را هم برای ناشران و هم برای کاربران ایجاد می کند. و (4) سیستم مدیریت حقوق دیجیتال متمرکز خطر دستکاری غیرقانونی اطلاعات ثبت حق چاپ را دارد که توسط عوامل داخلی (مانند مدیر پایگاه داده) و بازیگران خارجی (مانند هکرها) ایجاد می شود. ثابت شده است که فناوری بلاک چین می تواند مشکلات فوق را به خوبی حل کند. اکثر سیستم های انتشار داده های علمی متمرکز هستند، بنابراین در صورت خرابی سرور در سیستم باعث عدم دسترسی موقت یا دائمی به خدمات و داده ها می شود که ضررهای غیر قابل اندازه گیری را هم برای ناشران و هم برای کاربران ایجاد می کند. و (4) سیستم مدیریت حقوق دیجیتال متمرکز خطر دستکاری غیرقانونی اطلاعات ثبت حق چاپ را دارد که توسط عوامل داخلی (مانند مدیر پایگاه داده) و بازیگران خارجی (مانند هکرها) ایجاد می شود. ثابت شده است که فناوری بلاک چین می تواند مشکلات فوق را به خوبی حل کند. (4) سیستم مدیریت حقوق دیجیتال متمرکز خطر دستکاری غیرقانونی اطلاعات ثبت حق چاپ را دارد که توسط عوامل داخلی (مانند مدیر پایگاه داده) و بازیگران خارجی (مانند هکر) ایجاد می شود. ثابت شده است که فناوری بلاک چین می تواند مشکلات فوق را به خوبی حل کند. (4) سیستم مدیریت حقوق دیجیتال متمرکز خطر دستکاری غیرقانونی اطلاعات ثبت حق چاپ را دارد که توسط عوامل داخلی (مانند مدیر پایگاه داده) و بازیگران خارجی (مانند هکر) ایجاد می شود. ثابت شده است که فناوری بلاک چین می تواند مشکلات فوق را به خوبی حل کند.
فناوری بلاک چین اساساً یک فناوری پایگاه داده توزیع شده است [ 5 ] و یکی از فناوری های اساسی مورد استفاده در بیت کوین است. در سال 2008، ساتوشی ناکاموتو سیستم بیت کوین را در مقاله خود توصیف کرد [ 6 ] و آن را در سال 2009 پیاده سازی کرد. از آن زمان، بیت کوین به طور فزاینده ای در سراسر جهان محبوب شده است. نظرات مردم در مورد بیت کوین متفاوت است، با این حال، فناوری بلاک چین پشت بیت کوین توجه روزافزونی را به خود جلب کرده است و بسیاری از محققان شروع به مطالعه این فناوری کرده اند. بلاک چین هنوز تعریف واحدی در صنعت ایجاد نکرده است، اما توصیف بلاک چین اساساً در اکثر مطالعات مشابه است [ 7 ، 8 ، 9 ، 10 ، 11 ].، 12]. ما فناوری بلاک چین را به عنوان یک ساختار داده زنجیره ای در نظر می گیریم که در آن مجموعه داده های متعدد به ترتیب زمانی مرتب شده اند. رمزنگاری، نظریه احتمالات و مهر زمانی در این مجموعه داده ها استفاده می شود تا اطمینان حاصل شود که داده ها نمی توانند دستکاری یا جعل شوند. اطمینان حاصل می شود که همیشه یک دفتر کل صحیح شناخته شده و قابل تأیید در کل شبکه با پیوست کردن قوانین تولید داده خاص به ساختار داده از طریق مکانیسم اجماع وجود دارد، به طوری که دفتر کل نگهداری شده توسط هر گره در شبکه غیرمتمرکز همیشه با دفتر کل مطابقت دارد. توسط گره های دیگر در شبکه نگهداری می شود. فناوری بلاک چین تا حدی از مکانیزم اجماع برای اطمینان از سازگاری داده ها استفاده می کند و از رمزنگاری، نظریه احتمالات و تکنیک های مهر زمانی برای اطمینان از امنیت داده ها استفاده می کند. از این رو امکان برقراری ارتباط و تبادل اطلاعات قابل اعتماد بین هر گره در شبکه بدون نیاز به یک مرجع اعتماد شخص ثالث را فراهم می کند. این ویژگی ها نشان می دهد که فناوری بلاک چین دارای مزایای عدم تمرکز کامل، امنیت و مقاومت در برابر دستکاری است. به دلیل مزایایی که دارد، فناوری بلاک چین از نظر محققان در بسیاری از زمینه ها مانند امور مالی مفید است.13 ، زنجیره تامین [ 14 ]، انرژی [ 15 ]، پزشکی [ 16 ]، املاک و مستغلات [ 17 ]، و حفاظت از حق چاپ [ 18 ]. با این حال، فناوری بلاک چین عمدتاً با هدف غیرمتمرکز کردن تراکنشهای بین گرهها در سیستم بیتکوین است. اگر بخواهیم فناوری بلاک چین را در زمینه های بیشتری اعمال کنیم، به رسانه مناسب تری، یعنی قرارداد هوشمند نیاز داریم.
نیک سابو، دانشمند کامپیوتر و رمزنگار آمریکایی، اولین بار در سال 1994 مفهوم قرارداد هوشمند را مطرح کرد و آن را به عنوان “پروتکل تراکنش کامپیوتری که شرایط قرارداد را اجرا می کند” تعریف کرد [ 19 ]]. هدف تعبیه قراردادهای هوشمند در دستگاههای دیجیتال است تا تقاضا برای موسسات اعتماد شخص ثالث در اجرای قراردادهای معمولی به میزان قابل توجهی کاهش یابد. اما این مفهوم در آن زمان محدود به محیط اجتماعی و سناریوهای تقاضا بود و چندان مورد استفاده قرار نگرفت. مردم دریافتند که ویژگیهای اصلی فناوری بلاک چین، قراردادهای هوشمند را قادر میسازد تا به خوبی در بلاک چین اعمال شوند. از این رو، قراردادهای هوشمند شروع به نشان دادن توانایی قدرتمند خود در نتیجه تولد فناوری بلاک چین کرده اند. در واقع، سیستم بیت کوین از قبل دارای تابع قرارداد هوشمند است که یک اسکریپت بیت کوین بر اساس زبان بایت کد بیت کوین است. از آنجایی که زبان بایت کد یک زبان سطح بالا کامل تورینگ نیست، فقط می تواند برخی از عملیات را انجام دهد که بر اساس ساختار پشته هستند.20 ]. به این ترتیب، قراردادهای هوشمند اولیه که مبتنی بر سیستم های بیت کوین هستند به ندرت می توانند دارای ساختارهای پیچیده منطقی باشند. برنامه نویس آمریکایی ویتالیک بوترین مفهوم اتریوم را پیشنهاد کرد [ 21] در تلاشی برای حل مشکل وحدت نمادین در بیت کوین و مشکل زبان اسکریپت نویسی بیت کوین که توانایی ساخت اپلیکیشن قرارداد هوشمند پیشرفته تری را ندارد. اتریوم تعریف جدیدی از اصطلاح قرارداد هوشمند که توسط نیک سابو ارائه شده بود ارائه کرده است و زبان برنامه نویسی قرارداد هوشمند تورینگ را در سیستم ادغام کرده است تا قراردادهای هوشمند با منطق پیچیده و عملکردهای متنوع بر روی اتریوم توسعه یابد. بلاک چین ماشین مجازی اتریوم (EVM) هسته بلاک چین اتریوم است. قراردادهای هوشمندی که در بلاک چین اتریوم مستقر می شوند به ورودی بایت کد تبدیل می شوند تا در EVM اجرا شوند [ 22]، که از زبان های برنامه نویسی سطح بالا مانند Solidity (مانند جاوا اسکریپت) و Vyper (مانند پایتون) پشتیبانی می کند. EVM توسعه قراردادهای هوشمند، برنامههای غیرمتمرکز را بسیار تسهیل کرده و اتریوم را در مدت کوتاهی به محبوبترین پلتفرم توسعه قراردادهای هوشمند تبدیل کرده است. برای اطلاعات بیشتر در مورد اصول اتریوم به مقاله زرد اتریوم مراجعه کنید.
اجرای یک سیستم کاملاً غیرمتمرکز که پیچیدهتر از سیستم بیت کوین از طریق فناوری بلاک چین و فناوری قراردادهای هوشمند است کافی نیست، زیرا مشکل مخزن داده باید در طراحی کلی سیستم در نظر گرفته شود. به عنوان مثال، سیستم DRM متمرکز سنتی ممکن است از یک سرور داده مرکزی به عنوان مخزن داده برای ذخیره و مدیریت محتوای دیجیتال استفاده کند. حملات یا خرابی های سرور ممکن است منجر به مشکلات بزرگی مانند از دست دادن داده ها شود که اشکال اصلی سیستم متمرکز سنتی است. در سیستم بلاک چین، داده ها به همراه بلاک برای رسیدن به هدف ذخیره سازی غیرمتمرکز روی بلاک چین نوشته می شود. با این حال، پهنای باند شبکه محدود است. هرچه ظرفیت بلوک بزرگتر باشد، داده های بیشتری در شبکه حمل می شود. و هرچه سرعت انتقال شبکه کندتر باشد، در نتیجه کارایی عملیاتی کل سیستم بلاک چین کاهش می یابد. علاوه بر این، هر چه بلوک بزرگتر باشد، سرعت رشد حجم داده کل سیستم بلاک چین سریعتر خواهد بود. هزینه اجرای یک گره کامل که تمام داده های بلوک را ذخیره می کند، بیشتر و بیشتر می شود، که منجر به کاهش تعداد گره های کامل در سیستم می شود و خطر متمرکز شدن بیشتر سیستم را به دنبال دارد. حجم کل سیستم بیت کوین در دهه تا به امروز به 240 گیگابایت افزایش یافته است، اگرچه سیستم بیت کوین در ابتدا برای محدود کردن اندازه بلوک به 1 مگابایت طراحی شده بود. مشاهده می شود که مقدار داده ای که می توان در بلوک ذخیره کرد بسیار محدود است. داده های مکانی دارای ویژگی های حجم داده های بزرگ هستند. از این رو، نوشتن مستقیم داده های مکانی در بلاک چین برای دستیابی به هدف ذخیره سازی غیرمتمرکز غیرممکن است. بنابراین برای حل مشکل ذخیره سازی فایل های حجیم به یک سیستم ذخیره سازی فایل غیرمتمرکز نیاز است. سیستم فایل بین سیاره ای (IPFS) [23 ] یک سیستم فایل متنباز، همتا به همتا، آدرسدهی محتوا، و سیستم فایل غیرمتمرکز است که میتواند رایانههای جهانی را برای ایجاد فضای ذخیرهسازی فایل فوقالعاده ترکیب کند، که IPFS را قادر میسازد تا ظرفیت کافی برای ذخیره فایلهای بزرگ و محتوای دیجیتال داشته باشد. هر بار که IPFS یک فایل را دریافت می کند، یک محاسبه هش چندگانه از کدگذاری Base58 از فایل انجام می دهد تا یک مقدار هش منحصر به فرد در کل شبکه به عنوان شناسه فایل ایجاد کند. مقدار هش تولید شده پس از اصلاح فایل کاملاً متفاوت خواهد بود، حتی اگر فایل فقط کمی تغییر کرده باشد. گره می تواند با مقدار هش به فایل مربوطه در IPFS دسترسی پیدا کند. برای اطلاعات بیشتر در مورد IPFS به مقاله نوشته شده توسط Benet مراجعه کنید [ 23 ].
در حال حاضر، بسیاری از محققان از فناوری بلاک چین و فناوری IPFS برای انجام تحقیقات مرتبط در مورد حفاظت از حق چاپ دیجیتال استفاده می کنند. کیشیگامی و همکاران [ 24 ] یک سیستم مدیریت حق چاپ ویدیو با کیفیت فوق العاده بالا را معرفی کرد که مبتنی بر بلاک چین بود، که به صاحب حق چاپ اجازه می داد وضعیت مجوز کاربر را در هر زمان مدیریت کند. با این حال، سیستم فقط دو نوع عملیات مدیریت حق چاپ داشت: مجوز و مجوز توقف. رینالدی [ 25] یک سیستم مدیریت کپی رایت دیجیتال را در حین استفاده از بلاک چین پیشنهاد کرد. در این سیستم از بلاک چین اتریوم برای مدیریت اطلاعات کپی رایت و یک سیستم توزیع فایل P2P که مشابه بیت تورنت برای ارائه محتوای دیجیتال استفاده میشد، استفاده شد. با این حال، این روش به طور کامل مشکل از دست دادن اطلاعات ناشی از شکست یک نقطه را حل نکرد. منگ و همکاران [ 26 ] با استفاده از واترمارک دیجیتال و فناوری بلاک چین، یک سیستم مدیریت حق چاپ تصویر را طراحی کرد. در این سیستم، بلاک چین برای ذخیره ایمن اطلاعات واترمارک، اطلاعات حق چاپ و محتوای دیجیتال در سیستم فایل بین سیاره ای ذخیره می شد. ما و همکاران [ 27] یک مدل اعتماد مدیریت حق چاپ دیجیتال جدید را پیشنهاد کرد که مبتنی بر بلاک چین بود، یعنی DRMChain، که قابلیت حفاظت از حق چاپ قابل اعتماد و ذخیره سازی خارجی انعطاف پذیر محتوای دیجیتال غیرمتمرکز را داشت. با این حال، دو مدل فوق فاقد عملکردهای مدیریت کپی رایت متنوع، مانند جستجوی اطلاعات حق چاپ یا معامله حق چاپ هستند. علاوه بر این، برخی از محققان تحقیقات مرتبطی را در مورد کاربرد فناوری بلاک چین در حفاظت از دادههای مکانی انجام دادهاند. فری و همکاران [ 28 ] یک روش جدید برای اطمینان از به اشتراک گذاری امن داده های حیات وحش جغرافیایی پیشنهاد کرد. این روش از فناوری بلاک چین برای ضبط و ثبت سوابق پرس و جوی کاربر و سوابق پاسخ سرور داده استفاده می کند تا تأیید و پاسخگویی موثر پس از رویداد را فعال کند. بولوس و همکاران [ 29] کاربرد فناوری بلاک چین در داده های برچسب گذاری جغرافیایی را مورد بحث قرار داد. آنها خاطرنشان کردند که تغییرناپذیری فناوری بلاک چین به سیستم اجازه می دهد تا رویدادهای جغرافیایی دنیای واقعی را از طریق اثبات موقعیت مکانی به طور دقیق بسازد، و یک پلت فرم اطلاعات جغرافیایی جمع سپاری شده به سبک بلاک چین به گره ها اجازه می دهد تا کنترل کامل بر داده های خود داشته باشند، در نتیجه کاهش می یابد. هزینه اکتساب داده ها متنی [ 30] بیان می کند که ویژگی های ذاتی فناوری بلاک چین مکانی می تواند یک لایه حریم خصوصی در معماری زیربنایی برنامه های نقشه برداری وب در عصر نقشه برداری وب هوشمند ایجاد کند. به عنوان مثال، فناوری بلاک چین جغرافیایی میتواند امنیت دادهها را در هنگام استفاده از دادههای اطلاعات هویتی برای برنامههای بسیار حساس نقشهبرداری صفحه وب به طور قابل توجهی بهبود بخشد. این مطالعات ثابت می کند که فناوری بلاک چین می تواند به طور موثر از امنیت داده ها محافظت کند و به طور موثر به اشتراک گذاری داده ها را ارتقا دهد.
با الهام از تحقیقات قبلی و به منظور حل مشکلات موجود مدیریت حقوق دیجیتال داده های مکانی در زیرساخت داده های مکانی برای به اشتراک گذاری داده ها، ما بر این باوریم که یک پلت فرم مدیریت حقوق دیجیتال برای عموم مردم، آنی و با امنیت بالا، و غیر متمرکز، مورد نیاز است. در این مقاله، ما یک مدل مدیریت حقوق دیجیتال دادههای مکانی (GDRM-OM) را با استفاده از مزایای فناوری بلاک چین، فناوری قراردادهای هوشمند و فناوری IPFS پیشنهاد میکنیم. این مدل مبتنی بر فناوری بلاک چین برای ایجاد یک روش مدیریت حقوق دیجیتال دادههای مکانی غیرمتمرکز در یک شبکه همتا به همتا است که نیازی به ارائه یک زیرساخت داده مکانی نوآورانه برای اشتراکگذاری دادهها از یک سازمان اعتماد شخص ثالث ندارد. محتوای دیجیتال در IPFS ذخیره می شود تا مشکل امنیت داده سیستم DRM سنتی حل شود. مقدار هش محتوای دیجیتال به عنوان یک فیلد در اطلاعات حق نسخهبرداری دادههای مکانی در بلاک چین ذخیره میشود، بنابراین مطابقت بین اطلاعات حق چاپ و محتوای دیجیتال در مدل غیرمتمرکز برقرار میشود. استفاده از قرارداد هوشمند مدل را قادر می سازد تا عملکردهای مدیریت حقوق دیجیتال را در زمان واقعی، کارآمد و خودکار انجام دهد. خدمات داده همچنین می تواند از طریق قرارداد هوشمند با توجه به کار Migliorini [ در نتیجه، مطابقت بین اطلاعات حق چاپ و محتوای دیجیتال در مدل غیرمتمرکز ایجاد می شود. استفاده از قرارداد هوشمند مدل را قادر می سازد تا عملکردهای مدیریت حقوق دیجیتال را در زمان واقعی، کارآمد و خودکار انجام دهد. خدمات داده همچنین می تواند از طریق قرارداد هوشمند با توجه به کار Migliorini [ در نتیجه، مطابقت بین اطلاعات حق چاپ و محتوای دیجیتال در مدل غیرمتمرکز ایجاد می شود. استفاده از قرارداد هوشمند مدل را قادر می سازد تا عملکردهای مدیریت حقوق دیجیتال را در زمان واقعی، کارآمد و خودکار انجام دهد. خدمات داده همچنین می تواند از طریق قرارداد هوشمند با توجه به کار Migliorini [31 ] و همکاران. علاوه بر این، بنابراین، استفاده از قرارداد هوشمند در مدل پیشنهادی نه تنها میتواند به صاحبان داده کمک کند تا مدیریت کپی رایت دادههای خود را انجام دهند، بلکه درآمدهایی نیز برای کار خود کسب کنند. ما یک قرارداد هوشمند برای تحقق ثبت، درخواست اطلاعات حق چاپ و استفاده از داده های مکانی طراحی می کنیم و از IPFS به عنوان ذخیره سازی محتوای دیجیتال خارجی استفاده می کنیم تا کل فرآیند مدیریت حقوق دیجیتال داده های مکانی کاملاً غیرمتمرکز باشد و تحت تأثیر قرار نگیرد. یک نقطه شکست
اهداف اصلی تحقیق و مشارکت های این مقاله به شرح زیر است:
-
ما یک مدل جدید و غیرمتمرکز مدیریت حقوق دیجیتال دادههای مکانی را پیشنهاد کردیم. این مدل از بلاک چین اتریوم به عنوان لایه پایینی استفاده میکند، از قرارداد هوشمند برای مدیریت حقوق دیجیتال دادههای مکانی استفاده میکند و از سیستم فایل بین سیارهای به عنوان ذخیرهسازی خارجی دادههای مکانی استفاده میکند. این طراحی به مدل اجازه می دهد تا در یک محیط کاملاً غیرمتمرکز اجرا شود.
-
ما سه فرآیند الگوریتمی ثبت اطلاعات حق چاپ، پرس و جو و کاربرد کاربرد را با جزئیات شرح دادیم، فرآیند کلی مدیریت حق چاپ داده های مکانی را طراحی کردیم و اجرای اولیه و آزمایش عملکردی مدل را انجام دادیم. در همان زمان، ما از یک ابزار بازرسی کد قرارداد هوشمند برای انجام بررسی اشکال کد و انجام تجزیه و تحلیل آسیبپذیری برای مسائل امنیتی کد قرارداد هوشمند استفاده کردیم. در نهایت، پنج جنبه کاربردپذیری، مقیاس پذیری، کارایی، مقایسه مدل های مرتبط و امنیت مدل مورد بحث قرار می گیرد.
-
مدل پیشنهادی از فناوری بلاک چین استفاده میکند تا به هر گرهای اجازه دهد تا برای کپی رایت دیجیتالی دادههای مکانی در یک شبکه بدون سرور مرکزی درخواست کند. گرهها میتوانند مستقیماً عملیات مدیریت حق نسخهبرداری (مانند برنامه استفاده از حق نسخهبرداری) را با یکدیگر بدون یک مؤسسه اعتماد شخص ثالث انجام دهند. مشکلات مهم در طرحهای مدیریت حق چاپ سنتی دادههای مکانی را حل میکند و میتواند اشتراکگذاری دادههای مکانی را با مالکیت واضح حق چاپ تسهیل کند. علاوه بر این، قرارداد هوشمند ما می تواند از این سرویس داده نیز کسب درآمد کند.
2. طراحی
2.1. مناسب بودن بلاک چین برای GDRM-OM
در حال حاضر، بیتکوین، اتریوم و هایپرلجر فابریک به عنوان سیستمهای اصلی بلاک چین گنجانده شدهاند که عملکرد قرارداد هوشمند را ارائه میکنند. میز 1تفاوت بین آنها را نشان می دهد. چارچوب بلاک چین انتخاب شده باید بتواند عملکرد “نوشتن اطلاعات حق چاپ در داخل بلاک چین و ذخیره محتوای دیجیتال خود در حافظه خارجی” را مطابق با الزامات طراحی GDRM-OM انجام دهد و مدل باید دارای مزایای جهتگیری باشد. به توده ها، کاملاً غیرمتمرکز بودن، داشتن امنیت بالا و قابلیت اجرای خودکار. در همین حال، بلاک چین انتخابی باید بتواند برنامههای قرارداد هوشمند را با منطق پیچیده پیادهسازی کند، اطمینان حاصل کند که همه در اشتراکگذاری دادههای مکانی آزاد هستند و مستقیماً بدون نیاز به یک مرجع مرکزی، معاملات را با صاحبان حق چاپ دادههای مکانی آغاز کند. علاوه بر این، خدمات ثبت اطلاعات کپی رایت نیازی به تراکنش بالایی در هر ثانیه ندارد. زیرا به اندازه انتقال استفاده نمی شود. با خلاصه کردن این تحلیل ها و مقایسه بلاک چین های مختلف دردر جدول 1 ، یافتن اینکه اتریوم به عنوان یک زنجیره عمومی می تواند به طور موثر الزامات مدل پیشنهادی را برآورده کند، دشوار نیست.
2.2. معماری
معماری GDRM-OM شامل لایه پایه بلاک چین، لایه قرارداد هوشمند، لایه مخزن داده، لایه داده مکانی، لایه رابط، لایه مرورگر و لایه کاربر است. معماری مدل از لایه رابط به دو بخش تقسیم می شود: مدیریت حق چاپ داده های مکانی و ذخیره سازی داده های مکانی. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده استدر بخش مدیریت کپی رایت داده های مکانی، لایه پایه بلاک چین، بلاک چین اتریوم است که اساس کل فرآیند مدیریت حقوق دیجیتال داده های مکانی است و داده های تولید شده توسط عملیات مدیریت حق چاپ در بلاک چین زیرین نوشته می شود، به جز خود محتوای دیجیتال در لایه قرارداد هوشمند، قرارداد هوشمند به بایت کد تبدیل شده و به EVM مستقر می شود تا روی بلاک چین اتریوم اجرا شود. لایه پایه بلاک چین و لایه قرارداد هوشمند را می توان در مجموع به عنوان لایه بلاک چین نامید. لایه بلاک چین و لایه مخزن داده در یک رابطه موازی هستند. به عنوان لایه پایه مدل، به طور مستقیم با یکدیگر تداخل ندارند و مستقل از یکدیگر هستند. ثبت حق چاپ، پرس و جو اطلاعات حق چاپ، و داده های مکانی از توابع کاربردی استفاده می کنند که در لایه قرارداد هوشمند پیاده سازی شده اند. لایه قرارداد هوشمند و لایه داده های مکانی از طریق رابط با مرورگر تعامل دارند. مرورگر برای هر عملکرد یک رابط کاربری گرافیکی در اختیار کاربران قرار می دهد. لایه کاربر شامل گره مالک حق چاپ و سایر گره های کاربر است، اما گره مالک حق چاپ می تواند داده هایی را از سایر صاحبان حق چاپ از سیستم دریافت کند. هیچ خط تقسیم آشکاری بین این دو نوع گره وجود ندارد و عمدتاً بر اساس رفتار گره تقسیم می شود. اگر گره فقط داده ها را از سیستم دریافت کند و هرگز حق چاپ را ثبت نکند، می تواند به عنوان سایر گره های کاربر در نظر گرفته شود. IPFS به عنوان یک فایل سیستم غیرمتمرکز می تواند محتوای دیجیتال را در یک شبکه توزیع شده ذخیره کند. ترکیب IPFS و Ethereum معماری مدل را قادر می سازد تا سرور مرکزی را رها کند. فرآیند مدیریت کپی رایت دیجیتال داده های مکانی دارای مزایای عدم تمرکز کامل، مقاومت در برابر دستکاری و امنیت بالا از طریق چنین طراحی است. بنابراین، ما از IPFS به عنوان یک مخزن داده برای ذخیره داده های مکانی به صورت غیرمتمرکز در قسمت ذخیره سازی داده های مکانی استفاده می کنیم. کاربر از رابط برای ذخیره داده های مکانی در مخزن داده از طریق مرورگر استفاده می کند. وضعیت داده های مکانی در مخزن داده از طریق ارتباط بین رابط ها به قرارداد هوشمند ارسال می شود و در نهایت آن را در زنجیره بلوکی ثبت می کند. و امنیت بالا از طریق چنین طراحی. بنابراین، ما از IPFS به عنوان یک مخزن داده برای ذخیره داده های مکانی به صورت غیرمتمرکز در قسمت ذخیره سازی داده های مکانی استفاده می کنیم. کاربر از رابط برای ذخیره داده های مکانی در مخزن داده از طریق مرورگر استفاده می کند. وضعیت داده های مکانی در مخزن داده از طریق ارتباط بین رابط ها به قرارداد هوشمند ارسال می شود و در نهایت آن را در زنجیره بلوکی ثبت می کند. و امنیت بالا از طریق چنین طراحی. بنابراین، ما از IPFS به عنوان یک مخزن داده برای ذخیره داده های مکانی به صورت غیرمتمرکز در قسمت ذخیره سازی داده های مکانی استفاده می کنیم. کاربر از رابط برای ذخیره داده های مکانی در مخزن داده از طریق مرورگر استفاده می کند. وضعیت داده های مکانی در مخزن داده از طریق ارتباط بین رابط ها به قرارداد هوشمند ارسال می شود و در نهایت آن را در زنجیره بلوکی ثبت می کند.
2.3. ساختار اطلاعات حق چاپ
مقدار داده در خود محتوای دیجیتال نسبتاً زیاد است و محدودیت ظرفیت سیستم بلاک چین ذخیره مستقیم محتوای دیجیتال روی بلاک چین را غیرممکن میکند. اگرچه میتوانیم مشکل را با ذخیره محتوای دیجیتال در حافظه خارجی غیرمتمرکز حل کنیم، اما همچنان برای نوشتن دادهها در بلاک چین اتریوم به مقدار مشخصی هزینه پردازش (Gas Fee) نیاز دارد. بدیهی است که هزینه جابجایی متناسب با حجم داده است. ما هنگام طراحی ساختار اطلاعات حق نسخهبرداری، ویژگی اطلاعات حق چاپ را به حداقل میرسانیم، در حالی که مقیاسپذیری سیستم را در نظر میگیریم تا از هزینههای بالای رسیدگی و کاهش هزینه ثبت اطلاعات حق نسخهبرداری دادههای مکانی، و تعیین انتساب حق نسخهبرداری یک داده مکانی با مقدار کمی ساختار،جدول 2 .
-
ImageHash : برای دادههای مکانی، بهویژه دادههای برداری، کاربران میتوانند مستقیماً مختصات مکانی را بخزند و در صورتی که دادهها در صفحه جلویی مرورگر نمایش داده شوند، اطلاعات دادهها را در قسمت جلویی نسبت دهند. برای جلوگیری از این امر، این فیلد را به ساختار اطلاعات کپی رایت اضافه کردیم. این فیلد برای ذخیره مقدار هش اسکرین شات داده های مکانی آپلود شده در IPFS استفاده می شود و رابط مرورگر به جای داده های مکانی اصلی، اسکرین شات داده را نمایش می دهد.
-
GeoDataHash : اطلاعات حق چاپ در بلاک چین اتریوم و محتوای دیجیتال داده های مکانی در IPFS ذخیره می شود. مطابقت یک به یک بین اطلاعات کپی رایت و داده های مکانی را می توان از طریق این فیلد ایجاد کرد.
-
قیمت : ما از یک تراکنش برای حل این مشکل استفاده کردیم تا رکورد استفاده از داده ها را در بلاک چین بنویسیم. ما معتقدیم که صاحبان حق چاپ ممکن است در آینده نیاز به اشتراک پرداخت داشته باشند، بنابراین این قسمت برای در نظر گرفتن مقیاس پذیری سیستم اضافه شد. در این مرحله مقدار پیش فرض این فیلد 0 است.
-
RegisterTime : این فیلد یک نوع عدد صحیح می گیرد و مقدار ذخیره شده واقعی یک مهر زمان است.
2.4. قرارداد هوشمند
ما سه روش پردازش قرارداد هوشمند را طراحی کردیم و قبلاً برخی از روابط نقشهبرداری را که باید در الگوریتمها استفاده شوند، با هدف سه عملکرد اساسی ثبت اطلاعات حق چاپ دادههای مکانی، پرس و جو اطلاعات حق چاپ، و کاربرد استفاده از دادههای مکانی با جزئیات شرح دادیم.
2.4.1. روابط نقشه برداری
همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، چهار نگاشت از طریق ویژگی شناسه منحصر به فرد داده های مکانی به عنوان کلیدی برای بیان رابطه بین داده های مکانی، مالک حق چاپ داده های مکانی و مقدار هش داده های مکانی در IPFS طراحی کردیم . جدول 3 اختصارات و نام های کامل مربوطه را در نقشه ها نشان می دهد.
-
نگاشت شناسه منحصر به فرد داده های مکانی: هر داده مکانی باید یک شناسه داده منحصر به فرد داشته باشد، بنابراین رابطه نقشه برداری بین داده های مکانی و شناسه داده را می توان به صورت f1 نشان داد: GDID → GD | GDID > 0، GD ≠ NULL.
-
نقشه انتساب داده های مکانی: هر داده مکانی باید فقط به یک مالک حق چاپ تعلق داشته باشد و هر داده مکانی دارای یک شناسه داده منحصر به فرد است. بنابراین، یک رابطه نگاشت بین شناسه منحصربهفرد داده و مالک حق چاپ ایجاد میشود و میتوان آن را به صورت f2 نشان داد: GDID → OEA | GDID > 0، OEA ≠ NULL.
-
نقشه هش IPFS داده های مکانی: وقتی هر داده مکانی در IPFS ذخیره می شود، یک مقدار هش منحصر به فرد ایجاد می شود، بنابراین رابطه نگاشت را می توان به صورت f3 نشان داد: GDID → IPFSHash GD | GDID > 0، IPFSHash GD ≠ NULL.
-
نقشه برداری مالک حق چاپ داده های مکانی: یک مالک حق چاپ ممکن است دارای حق نسخه برداری چندین داده مکانی باشد، از این رو یک رابطه نگاشت دو لایه برای بیان مطابقت بین مالک حق نسخه برداری و داده های مکانی استفاده می شود که با f4 نشان داده می شود : OEA → ( f1 : GDID → GD ) | OEA ≠ NULL، GDID > 0، GD ≠ NULL.
2.4.2. طراحی قرارداد هوشمند
فرآیند مدیریت حقوق دیجیتال دادههای مکانی هنگام استفاده از قرارداد هوشمند باید کاربرپسند و کارآمد باشد، بنابراین زمان صرف شده توسط کاربران در فرآیند مدیریت حق چاپ را به حداقل میرساند، برنامههای مدیریت حق نسخهبرداری کاربر را بلافاصله پردازش میکند و نتیجه مدیریت حق چاپ را در زمان واقعی به کاربران برمیگرداند. بنابراین سه الگوریتم مدیریت کپی رایت را برای این منظور طراحی کرده ایم. شکل 3مراحل اصلی مدیریت حق چاپ داده های مکانی با استفاده از قرارداد هوشمند را نشان می دهد. در فرآیند ثبت کپی رایت، IPFS مقدار هش داده های مکانی را زمانی که صاحب حق نسخه برداری داده های مکانی را در IPFS آپلود می کند، برمی گرداند و سپس مالک حق نسخه برداری می تواند درخواست ثبت را در قرارداد هوشمند مدیریت حق نسخه برداری آغاز کند. قرارداد هوشمند قضاوت میکند که آیا دادههای مکانی کنونی با توجه به مقدار هش IPFS دادههای مکانی ثبت شدهاند یا خیر. در صورتی که داده های مکانی در بلاک چین ثبت شده باشد، فرآیند درخواست حق چاپ فعلی رد خواهد شد. در غیر این صورت، فرآیند درخواست حق چاپ فعلی با موفقیت تکمیل خواهد شد. در تابع پرس و جو حق نسخه برداری، صاحبان حق چاپ و کاربران داده می توانند اطلاعات حق نسخه برداری داده های مکانی را از زنجیره بلوکی در هر زمان از طریق قرارداد هوشمند استعلام کنند. قرارداد هوشمند ابتدا OEA و قیمت (پیشفرض 0 است، به این معنی که دادههای مکانی به صورت رایگان به اشتراک گذاشته میشود) دادههای مکانی در اطلاعات حق چاپ دادههای مکانی از زنجیره بلوکی زمانی که کاربر برای دادههای مکانی توسط هوشمند درخواست میکند، ابتدا درخواست میکند. قرارداد، و سپس کاربر می تواند با توجه به OEA و قیمت، معامله را با صاحب حق چاپ آغاز کند. قرارداد هوشمند هش IPFS دادههای مکانی را به کاربر برمیگرداند و کاربر از شبکه IPFS درخواست میکند تا دادههای مکانی را براساس هش زمانی که تراکنش موفقیتآمیز بود دانلود کند. و سپس کاربر می تواند با توجه به OEA و قیمت، معامله ای را با صاحب حق چاپ آغاز کند. قرارداد هوشمند هش IPFS دادههای مکانی را به کاربر برمیگرداند و کاربر از شبکه IPFS درخواست میکند تا دادههای مکانی را براساس هش زمانی که تراکنش موفقیتآمیز بود دانلود کند. و سپس کاربر می تواند با توجه به OEA و قیمت، معامله ای را با صاحب حق چاپ آغاز کند. قرارداد هوشمند هش IPFS دادههای مکانی را به کاربر برمیگرداند و کاربر از شبکه IPFS درخواست میکند تا دادههای مکانی را براساس هش زمانی که تراکنش موفقیتآمیز بود دانلود کند.
هر کسی که از مقررات قانونی و قوانین حفاظت از حق چاپ پیروی می کند، می تواند از عملکرد ثبت اطلاعات حق نسخه برداری داده های مکانی برای ثبت داده های مکانی خود برای اشتراک گذاری داده ها استفاده کند. الگوریتم 1 تمام مراحل در فرآیند ثبت حق چاپ داده های مکانی را نشان می دهد که گره ها داده ها را در IPFS آپلود می کنند و حق چاپ داده ها را با بلاک چین اتریوم از طریق قرارداد هوشمند ثبت می کنند. هر گرهای میتواند از تابع درخواست ثبت کپی رایت استفاده کند، اما فرآیند ثبت حق چاپ تنها زمانی ادامه مییابد که مقدار هش دادههای مکانی قبلاً طبق جریان الگوریتم 1 در زنجیره بلوکی نوشته نشده باشد.
همه گرهها میتوانند با استفاده از تابع پرس و جو اطلاعات حق چاپ، اطلاعات مربوط به حق نسخهبرداری دادههای مکانی ثبتشده را پرس و جو کنند، که میتواند از نقض ناشی از عوامل غیر موضوعی جلوگیری کند و به حل اختلافات حق چاپ کمک کند. الگوریتم 2 فرآیند پرس و جو اطلاعات مربوط به حق نسخه برداری داده های مکانی را توصیف می کند. تعیین می کند که آیا شناسه ورودی داده های مکانی توسط کاربر در ابتدا در بلاک چین وجود داشته است یا خیر تا از ورودی های مخرب جلوگیری کند. اگر شناسه وجود نداشته باشد، پرس و جو مستقیماً خاتمه می یابد. اگر وجود داشته باشد، قرارداد هوشمند اطلاعات را از زنجیره بلوکی جستجو می کند.
علاوه بر ارائه قابلیتهای جستجوی اطلاعات حق چاپ، ما میخواهیم رکورد برنامه را روی بلاک چین نگه داریم و به مالک حق چاپ اجازه دهیم همه برنامههای کاربردی دادههای مکانی را در هر زمان مشاهده کند. عملکرد تراکنش در بلاک چین اتریوم برای این منظور به خوبی کار می کند. رکورد تراکنش زمانی در بلاک چین نوشته می شود، بنابراین ما از تابع تراکنش در بلاک چین اتریوم برای طراحی عملکرد برنامه کاربردی استفاده از داده های مکانی استفاده می کنیم. اگر گره میخواهد از دادههای مکانی ارائهشده توسط مالک حق چاپ استفاده کند، باید تابع برنامه استفاده از دادههای مکانی را برای شروع یک تراکنش به صاحب حق چاپ بگیرد. به این ترتیب، تمام سوابق استفاده از داده در سابقه تراکنش حساب اتریوم صاحب حق چاپ داده وجود خواهد داشت.
الگوریتم 1. تابع ثبت حق چاپ داده های مکانی. |
|
ورودی: F فرمی است حاوی اطلاعات کپی رایت داده های مکانی که کاربر در مرورگر پر می کند |
1 |
F را سریال کنید تا F را بدست آورید |
2 |
رمزگشایی URL برای F’ برای بدست آوردن P |
3 |
برای دریافت هش اسکرین شات ( IPFSHashImage ) اسکرین شات داده های مکانی را در IPFS آپلود کنید |
4 |
برای دریافت هش توضیحات ( IPFSHashDescription ) توضیحات داده های مکانی را در IPFS آپلود کنید |
5 |
برای دریافت هش داده های مکانی ( IPFSHashGD ) داده های مکانی را در IPFS آپلود کنید |
6 |
قرارداد هوشمند مدیریت حقوق دیجیتال داده های مکانی پس از استقرار را که به طور خودکار OEA را ثبت می کند، تماس بگیرید. اگر قرارداد مستقر نیست، ابتدا باید قرارداد را مستقر کرده و شاخص داده های مکانی را مقدار دهی اولیه کنید GeoDataIndex = 0 |
7 |
برای پرس و جو از داده های موجود در اتریوم برای عبور از نقشه هش IPFS داده های مکانی ( f3 ) با قرارداد هوشمند تماس بگیرید. |
8 |
اگر IPFSHash GD ∈ f 3 سپس |
9 |
به نود بگویید که ثبت نام نکند |
10 |
به گره بگویید که شناسه منحصر به فرد داده مکانی ثبت شده است |
11 |
پایان |
12 |
دیگر |
13 |
اجازه دهید GeoDataIndex 1 افزایش یابد |
14 |
اجازه دهید GDID = GeoDataIndex |
15 |
ایجاد زمان ثبت نام ( RegisterTime ) |
16 |
ذخیره OEA به نقشه انتساب داده های مکانی ( f2 ) با استفاده از GDID |
17 |
IPFSHash GD را با استفاده از GDID در f3 ذخیره کنید |
18 |
ذخیره هر پارامتر در P و GDID و RegisterTime به نقشه برداری مالک حق چاپ داده های مکانی ( f4 ) |
19 |
برای نوشتن داده در بلاک چین اتریوم با قرارداد هوشمند تماس بگیرید |
20 |
ثبت کپی رایت تکمیل شد |
21 |
پایان |
الگوریتم 2. تابع پرس و جو حق نسخه برداری داده های مکانی. |
|
ورودی: GDID |
1 |
برای به دست آوردن GeoDataIndex ، با قرارداد مدیریت حقوق دیجیتال داده های مکانی پس از استقرار تماس بگیرید |
2 |
اگر GDID ∉ GeoDataIndex باشد |
3 |
به گره اطلاع دهید که GDID وارد شده نادرست است و نمی تواند اطلاعات مربوط به
حق نسخه برداری داده های مکانی را پرس و جو کند. |
4 |
پایان |
5 |
دیگر |
6 |
برای خواندن نقشه f4 ذخیره شده در بلاک چین و بازگرداندن اطلاعات
حق چاپ اطلاعات مکانی ، با قرارداد هوشمند تماس بگیرید. |
7 |
برای خواندن نقشه f2 ذخیره شده در بلاک چین و بازگشت OEA ، با قرارداد هوشمند تماس بگیرید |
8 |
پایان |
الگوریتم 3. عملکرد برنامه استفاده از داده های مکانی. |
|
ورودی: GDID |
1 |
برای خواندن نقشه f2 ذخیره شده در بلاک چین و بازگشت OEA با قرارداد هوشمند پس از استقرار تماس بگیرید. |
2 |
برای خواندن نقشه f4 ذخیره شده در بلاکچین، قرارداد هوشمند را فراخوانی کنید ، قیمت داده های مکانی را برگردانید، پیش فرض در این مرحله 0 است. |
3 |
گره فعلی تراکنش با OEA را آغاز می کند |
4 |
اگر انتقال موفقیت آمیز بود پس |
5 |
به گره ها اجازه دانلود داده ها را بدهید |
6 |
اگر Node درخواست دانلود داده را داشته باشد |
7 |
برای خواندن نقشه f4 ذخیره شده در بلاک چین، قرارداد هوشمند را فراخوانی کنید ، هش داده های مکانی
را در IPFS برگردانید. |
8 |
داده ها را از IPFS با استفاده از مقدار هش بارگیری کنید |
9 |
پایان |
10 |
پایان |
11 |
دیگر |
12 |
برنامه ناموفق بود |
13 |
پایان |
3. نتایج
3.1. پیاده سازی و نتایج
ما یک سیستم نمونه اولیه مدیریت حق چاپ داده های مکانی غیرمتمرکز را بر اساس معماری مدل طراحی شده پیاده سازی و توسعه دادیم. ما نمونه اولیه سیستمی را ساختیم که مبتنی بر بلاک چین اتریوم بود و از مشتری go-ipfs به عنوان ذخیرهسازی غیرمتمرکز دادههای خارجی استفاده کرد. ما عمدتاً از Truffle، Solidity، Node.js، JavaScript و Webpack به عنوان ابزارهای توسعه برای توسعه برنامه کاربردی قرارداد هوشمند استفاده کردیم. محیط توسعه دقیق در جدول 4 نشان داده شده است ، و رابط اصلی سیستم در شکل های 5-7 نشان داده شده است.
شبکه Ropsten یک شبکه آزمایشی از بلاک چین اتریوم است که اساساً همان محیط شبکه اصلی اتریوم است. گره های موجود در شبکه می توانند برای آزمایش اتر رایگان درخواست کنند. ما قرارداد هوشمند را در شبکه Ropsten مستقر می کنیم تا آزمایش عملکردی مدیریت حقوق دیجیتال داده های مکانی را روی دستگاه خود انجام دهیم. آدرس قرارداد هوشمندی که در شبکه آزمایشی Ropsten مستقر شده است 0xB8936539A4ed01C1bF0400da73D64d2f22821080 است. دادههای فضایی نوع برداری مورد استفاده در آزمون، مجموعه دادههای برداری شکل فایل در OpenStreetMap، از جمله pois، جادهها و ساختمانها بود. محدوده طول و عرض جغرافیایی مجموعه داده آزمایشی 113.963°~118.493° شرقی و 38.302°~42.125° شمالی است و سیستم مختصات مجموعه داده آزمایشی GCS_WGS_1984 است. دادههای فضایی نوع شطرنجی مورد استفاده در آزمون، دادههای DEM از ASTER GDEM بودند. و شناسه داده ASTGTM2_N40E115 است. با در نظر گرفتن داده های نوع برداری به عنوان مثال، داده ها در geodatabase شخصی ArcGIS ذخیره می شوند. مقدار هش IPFS پایگاه جغرافیایی شخصی QmWUSzKegRqJZsjdxpDxqgbs9iYazVUggeFUtr3YXmvRaF است.شکل 4 نمای کلی داده های آزمون را نشان می دهد.
رابط عملکرد ثبت حق چاپ داده های مکانی در شکل 5 نشان داده شده است . این سیستم به گره اجازه می دهد تا اطلاعات حق نسخه برداری ذخیره شده در قالب JSON را پس از تکمیل موفقیت آمیز درخواست ثبت حق چاپ، بارگیری کند. اطلاعات حق چاپ داده های نمونه در جدول 5 نشان داده شده است .
مقدار هش تراکنش برنامه ثبت حق چاپ در شبکه Ropsten 0 × 70361baf7aa9215f846dce623fbf01d15f7bbb3eb32d71af1419346ad842a8ad است. جدول 6 اطلاعات دقیق بلوکی که تراکنش در آن قرار دارد را نشان می دهد.
زمان انتظار تایید برای این ثبت نام حدود 0.5 تا 1 دقیقه است. ما از شناسه دادههای فضایی تازه ثبتشده برای درخواست اطلاعات حق چاپ استفاده کردیم و شکل 6 نتیجه را نشان میدهد. به جز هش IPFS داده های مکانی که به صورت عمومی نمایش داده نمی شود، سایر اطلاعات حق چاپ ذخیره شده در بلاک چین قابل مشاهده است. اگر کاربری بخواهد از این داده ها استفاده کند، کاربر می تواند برای این داده ها در لیست داده های مکانی درخواست دهد. همانطور که در شکل 7 نشان داده شده است ، داده ها را می توان در صفحه جزئیات داده اعمال کرد، و داده های مکانی را می توان پس از تکمیل موفقیت آمیز فرآیند برنامه دانلود کرد.
3.2. تجزیه و تحلیل آسیب پذیری کد قرارداد هوشمند
از جمله حادثه DAO (فو و همکاران، 2019) در سال 2016، حوادث ایمنی در اتریوم از برنامه قرارداد هوشمند نشات گرفته است و به بلاک چین اتریوم مربوط نمی شود. اتریوم به عنوان یک پروژه منبع باز از سال 2014 هیچ آسیبپذیری پیدا نکرده است، اما قراردادهای هوشمند به عنوان یک برنامه کاربردی که بر روی اتریوم اجرا میشود، میتواند مستقیماً با اتریوم تعامل داشته باشد و امنیت آن مستقیماً به منافع اقتصادی اتریوم مربوط میشود. بنابراین، آزمایش آسیبپذیری باید روی قراردادهای هوشمند انجام شود تا از حمله به قراردادهای هوشمند در توسعه برنامههای بلاک چین جلوگیری شود. بررسیهای امنیتی قراردادهای هوشمند به بخش مهمی از تضمین ثبات قرارداد تبدیل شده است که باعث شده مردم به مسائل امنیتی قراردادهای هوشمند توجه کنند. مطالعات اخیر [ 32 ،33 ، 34 ، 35 ، 36 ] با تمرکز بر امنیت قرارداد هوشمند در اتریوم، آسیب پذیری های قرارداد هوشمند اتریوم را از جنبه های ساختار زیربنایی اتریوم تجزیه و تحلیل کرد، محیط اجرای بایت کد قرارداد هوشمند و مکانیسم ذاتی برنامه نویسی قرارداد هوشمند را تجزیه و تحلیل کرد. زبان، و به علل حوادث امنیتی رخ داده و دستور زبان برنامه نویسی که ممکن است منجر به آسیب پذیری های امنیتی شود اشاره کرد. جدول 7 آسیب پذیری های رایج را نشان می دهد.
Mythril، یک ابزار تأیید امنیتی قرارداد هوشمند که توسط Bernhard Muller توسعه یافته است، می تواند بیش از بیست آسیب پذیری امنیتی احتمالی قرارداد هوشمند را که توسط مطالعات اخیر از جمله تهدیدات رایج فوق پیشنهاد شده است، شناسایی کند. این ابزار در Remix کامپایلر اتریوم ادغام شده است تا به توسعه دهندگان نکات مربوط به مکان کد آسیب پذیری بصری و نکات اصلاح را ارائه دهد. ما از این ابزار برای بررسی کد برای تأیید امنیت قرارداد هوشمند مدیریت حقوق دیجیتال داده های مکانی استفاده کردیم. قرارداد هوشمندی که ما ایجاد کردیم مطابق شکل 8 هیچ خطا یا هشداری ندارد ، که نشان میدهد هیچ آسیبپذیری خطرناکی در کد قرارداد هوشمند وجود ندارد. قرارداد هوشمند از امنیت بالایی برخوردار است.
4. بحث
4.1. قابلیت استفاده
در مدل پیشنهادی، بلاکچین اتریوم و IPFS به عنوان معماری زیربنایی استفاده میشود، و قرارداد هوشمند برای مدیریت حقوق دیجیتال استفاده میشود، که باعث میشود مدل بهطور خودکار عملیات مدیریت کپی رایت آغاز شده با گرهها را بدون بررسی دستی در صورت برآورده شدن شرایط، پردازش کند. . علاوه بر این، IPFS، به عنوان یک سیستم فایل به هم پیوسته در سطح جهانی، می تواند حجم عظیمی از داده ها را به راحتی ذخیره کند و مشکل حجم زیاد داده های مکانی را بدون مشکل حل کند. ما کارکردها و مزایای مدل مدیریت حقوق دیجیتال مبتنی بر بلاک چین را در کارهای قبلی ادغام و بهبود دادیم و عملکردهای متنوع مدیریت حق نسخهبرداری، از جمله ثبت اطلاعات حق نسخهبرداری، پرس و جو اطلاعات حق نسخهبرداری، و برنامه حق چاپ را درک کردیم. فناوری بلاک چین برای مدیریت کپی رایت دادههای مکانی در مدل پیشنهادی، برخلاف پلتفرمهای زیرساخت انتشار دادههای مکانی متمرکز سنتی استفاده میشود. چنین طراحی تضمین می کند که هر فردی که از مقررات حفاظت از حق چاپ پیروی می کند می تواند داده های مکانی خود را به اشتراک بگذارد. از این رو، شرکت کنندگان در اشتراک گذاری داده های مکانی دیگر فقط پرسنل تحقیقات علمی نیستند. اطلاعات حق چاپ داده های مکانی در سیستم متمرکز در برابر دستکاری غیرقانونی آسیب پذیر است، اما مدل پیشنهادی به دلیل تغییرناپذیری فناوری بلاک چین می تواند به طور موثر در برابر انواع دستکاری اطلاعات حق چاپ اطلاعات مکانی مقاومت کند. ضمناً در مدل این مقاله از IPFS به عنوان ذخیرهسازی خارجی محتوای دیجیتال برای ذخیره دادههای مکانی در سیستم فایل غیرمتمرکز استفاده شده است. که به طور کامل مشکلات امنیت داده های مکانی مانند از دست دادن داده های ناشی از شکست یک نقطه را حل می کند. طراحی معماری این مدل را بسیار در دسترس قرار می دهد.
4.2. مقیاس پذیری
در تحقیقات موجود در مورد فناوری مدیریت حقوق دیجیتال مبتنی بر بلاک چین، توجه کمی به الزامات مقیاس پذیری توابع مدیریت حقوق وجود ندارد. با در نظر گرفتن این موضوع، هنگام طراحی ساختار اطلاعات حق چاپ داده های مکانی، زمینه قیمت را حفظ کردیم. در این مرحله، مقدار فیلد بهطور پیشفرض روی 0 تنظیم میشود. اگر تقاضا برای استفاده پولی وجود داشته باشد، میتوان این فیلد را در آینده باز کرد و به مالک حق چاپ اجازه میدهد تا قیمت دادههای مکانی را تعیین کند. در حال حاضر، عملکردهای مدیریت حق چاپ داده های مکانی که توسط قراردادهای هوشمند محقق می شود شامل ثبت حق چاپ، درخواست حق چاپ و استفاده از داده های مکانی است، اما می تواند به توسعه قراردادهای هوشمند برای افزودن عملکردهای جدید به سیستم در آینده ادامه دهد.
4.3. بهره وری
پس از اینکه بلاک در بلاک چین نوشته شد، دیگر نمی توان داده های موجود در بلوک را تغییر داد، برای مدیریت حقوق دیجیتال، به این معنی است که ثبت اطلاعات کپی رایت تکمیل شده است و بلافاصله پس از نوشتن اطلاعات حق چاپ در بلاک چین، اعمال می شود. زمان جعل بلاک زنجیره بلاک اصلی اساساً در چند دقیقه حفظ می شود [ 10 ، 37 ]]؛ از این رو، زمان احراز هویت فرآیند ثبت حق چاپ دیجیتال داده های مکانی می تواند با استفاده از فناوری بلاک چین که کارآمدتر از پلتفرم های زیرساخت انتشار داده های مکانی سنتی است، ده دقیقه یا حتی زمان کوتاه تری کاهش یابد. ما مدل را در شبکه Ropsten آزمایش کردیم و زمان انتظار تراکنش تقریباً 0.5 تا 1 دقیقه هنگام ثبت نام برای حق چاپ داده های مکانی است. زمان بررسی درخواست حق نسخه برداری اداره ملی حق نسخه برداری چین حدود 30 روز کاری است [ 38 ] و دفتر حق نسخه برداری ایالات متحده حدود چهار تا هفت ماه است [ 39 ]]، که نشان می دهد که مدل پیشنهادی در مقایسه با روش سنتی مدیریت حق چاپ داده های مکانی، کارایی بالاتری دارد. علاوه بر این، شبکه Ropsten اساساً شبیه به محیط شبکه اصلی اتریوم است، اما در واقعیت، محیط شبکه (زمان انتظار تراکنش) شبکه اصلی پایدارتر خواهد بود، به این معنی که مدل پیشنهادی در کاربردهای عملی عملکرد بهتری خواهد داشت.
4.4. مقایسه عملکرد با کارهای مرتبط
برخی از تحقیقات قبلی در مورد مدیریت حق چاپ بلاک چین و طرحهای انتشار دادههای جغرافیایی فعلی در فصل اول این مقاله ذکر شد و ما میتوانیم این طرحها را با طرح پیشنهادی GDRM-OM مقایسه کنیم. جدول 8 مقایسه دقیق با طرح های مرتبط را فهرست می کند. همانطور که از جدول 8 مشاهده می شوددر مقایسه با طرح اول، مدل پیشنهادی از نقاط شکست منفرد محافظت میشود و یک روش حسابرسی خودکار را اتخاذ میکند که امنیت را بهبود میبخشد، هزینههای نیروی کار را کاهش میدهد و کارایی پردازش رویداد را بهبود میبخشد. معماری مدل ما در مقایسه با مدلهای دیگر کاملاً غیرمتمرکز است، با عملکردهای مدیریت حق چاپ کاملتر، و میتواند محتوای دیجیتال را در موقعیت امنتری به اشتراک بگذارد. به طور کلی، مدل ما عملکرد برجسته تری دارد.
4.5. امنیت GDRM-OM
امنیت مدل عمدتاً به امنیت معماری زیربنایی بستگی دارد. ما عمدتاً از فناوری بلاک چین، فناوری قراردادهای هوشمند و فناوری IPFS در طراحی معماری زیربنایی GDRM-OM استفاده میکنیم. فناوری بلاک چین از انواع الگوریتم های رمزگذاری مانند الگوریتم های هش، الگوریتم های رمزگذاری منحنی بیضی و غیره استفاده می کند که این الگوریتم ها می توانند به طور موثر امنیت داده ها را تضمین کنند. علاوه بر این، ساتوشی ناکاموتو [ 6 ] همچنین یک اثبات ریاضی دقیق از امنیت بالای سیستم بلاک چین در مقاله خود انجام داد. از زمان توسعه فناوری بلاک چین، عمل ثابت کرده است که پلتفرم های متعددی که از این فناوری استفاده می کنند، مانند بیت کوین، اتریوم و هایپرلجر، امنیت بسیار بالایی دارند. امنیت قراردادهای هوشمند در این مقاله تحلیل شده استبخش 3.2 و در اینجا تکرار نخواهد شد. فناوری رمزگذاری محتوا، فناوری ذخیرهسازی مشترک و فناوری پشتیبانگیری چند گره IPFS، آن را به یک مخزن داده غیرمتمرکز امن تبدیل میکند، مشکل تنها نقطه خرابی سرور داده متمرکز را حل میکند و به طور موثر از حریم خصوصی و ایمنی دادههای مکانی محافظت میکند. علاوه بر این، ما تابع استفاده از حق نسخهبرداری دادههای مکانی را در طراحی تابع مدل انجام دادهایم، و این تابع تمام اطلاعات کاربر دادههای مکانی را از طریق تراکنشها به بلاک چین ثبت میکند، که امکان ردیابی کاربر، تسهیل بررسی و پاسخگویی پس از رویداد، و ترویج اشتراک امن داده های مکانی
5. نتیجه گیری ها
ما یک مدل مدیریت حقوق دیجیتال دادههای مکانی غیرمتمرکز را پیشنهاد کردهایم که مبتنی بر پلتفرمهای اتریوم و IPFS است و یک روش نوآورانه مدیریت حق چاپ دیجیتال غیرمتمرکز، فوری، انبوه گرا و با امنیت بالا برای دادههای مکانی ایجاد کردهایم در حالی که از قرارداد هوشمند برای ارائه پلت فرم جدید زیرساخت داده های مکانی برای به اشتراک گذاری داده های مکانی. طراحی مدل پیشنهادی مستقل از نهادهای اعتماد شخص ثالث در فرآیند مدیریت حق چاپ داده های مکانی است و می تواند به طور موثر مشکلات موجود در بسترهای زیرساخت انتشار داده های مکانی را حل کند. مدل پیشنهادی ما میتواند اشتراکگذاری امن دادههای مکانی را با مالکیت واضح حق چاپ دادهها ارتقا دهد و ایده جدیدی برای ساخت زیرساخت دادههای مکانی ارائه کند.
-
به اشتراک گذاری داده های تحقیقات علمی: هنگامی که محققان علمی نتایج تحقیقات علمی را منتشر می کنند، همچنین باید داده های مرتبط را منتشر کنند تا به سایر محققان کمک کنند تا نتایج مقالات خود را بازتولید کنند. اعمال غیرقانونی، مانند دزدی اطلاعات و سرقت نتایج، احتمالاً در صورتی رخ می دهد که حق نسخه برداری داده ها به خوبی محافظت نشود. مدل ما می تواند حق چاپ داده ها را در فرآیند به اشتراک گذاری داده های تحقیقات علمی مدیریت و محافظت کند.
-
تجارت: در فرآیند طراحی مدل ما، استفاده از حقوق استفاده از داده ها از طریق تراکنش ها اجرا می شود. متعاقباً، شرکت های تجاری می توانند از این مدل برای دستیابی به اشتراک پولی داده های تجاری استفاده کنند. علاوه بر این، تولیدکنندگان داده های فردی نیز می توانند از قرارداد هوشمند برای کسب درآمد از داده ها استفاده کنند و بتوانند برخی از درآمدهای لازم را در فرآیند به اشتراک گذاری داده ها به دست آورند.
-
پلتفرم اطلاعات جغرافیایی جمعسپاری شده: در یک پلتفرم اطلاعات جغرافیایی جمعسپاری شده، کاربران با آپلود دادههای خود به پلتفرم کمک میکنند. با این حال، بیشتر پلتفرمها منبع باز هستند و مالکیت کپی رایت دادهها را در نظر نمیگیرند. هزینه سوء استفاده از داده ها و دزدی دریایی بسیار پایین است. مدل ما میتواند در این پلتفرمها برای شفافسازی اطلاعات حق نسخهبرداری هر قطعه از دادههای آپلود شده توسط هر کاربر، ارائه راهحل مؤثرتری برای تعیین کمیت مشارکت کاربران و حفاظت از منافع تولیدکنندگان داده استفاده شود.
با این حال، سه مسئله و کاستی کلیدی وجود دارد که باید در کاربرد عملی مدل حل شود: (1) IPFS از هش داده ها برای بازیابی محتوا استفاده می کند. پس از اصلاح داده ها، هش مطابق با آن تغییر خواهد کرد. دادههای جغرافیایی به راحتی قابل تغییر هستند، که آنها را بسیار مستعد نقض دادهها میکند، بنابراین مدل پیشنهادی به الگوریتمهای تشخیص اضافی برای شناسایی اینکه آیا در فرآیند ثبت حق چاپ یک گره نقض وجود دارد یا خیر، نیاز دارد. خوشبختانه این موضوع در مقاله دیگری حل شده است. (2) در طول فرآیند درخواست حق چاپ، حساب اتریوم ناشناس است، اگرچه ما به ردیابی کاربر دست یافتیم. در پس از معاینه، فقط آدرس گره Ethereum قابل ردیابی است و هویت واقعی گره قابل تشخیص نیست. این امر مشکلاتی را برای پاسخگویی پس از این واقعیت به همراه دارد. امیدواریم با حذف ناشناس بودن حساب در تحقیقات آینده، این مشکل را حل کنیم. (3) در برخی شرایط، صاحبان دادهها ممکن است بخواهند اطلاعات حق نسخهبرداری را بهروزرسانی کنند، مانند جایگزینی اطلاعات محتوای دادهها، اما عملکرد بهروزرسانی اطلاعات حق چاپ در این مقاله پیادهسازی نشده است و ما در کارهای آینده به این مشکل خواهیم پرداخت.
بدون دیدگاه