（教育技术学专业论文）数字版权管理内容包装工具的设计与实现.pdf

硕士学位论文 m a s t e r st he s i s 摘要 随着互联网的发展和信息技术的广泛应用，数字内容已经成为信息表达的重要 方式。人们每天都在获取、使用和创造着数字内容，但却少有人会自觉保护数字内 容的知识产权。数字版权管理( d 刚) 是保护数字内容在其有限的生命周期内不被 盗版和非法使用的一种技术。它融合了数据加解密、数字水印、身份认证、权利描 述、访问控制等技术，通过内容包装、内容分发、授权管理和使用控制来保护数字 作品的版权。 关于d 王之m 的研究，主要集中在技术标准和系统结构上，有文献分别针对文档、 视音频、流媒体开发的版权管理系统的功能进行了介绍，简要论述了实现方案，包 括数据加密技术、权利描述、使用控制技术等。但目前数字版权管理系统中有关内 容包装还没有统一的标准，有部分文献提到了内容包装，却只简要概括了它的功能 和相关技术，对于实现的细节并没有过多的分析。 针对目前d i 洲内容包装的研究只限于功能论述和技术概括的现象，本文对数 字版权管理内容包装工具进行了较深入的研究。论文的主要研究工作如下： ( 1 ) 研究了数字版权管理系统内容包装的理论基础。内容包装是执行版权管 理的前提和基础，内容包装涉及内容加密、内容唯一标识、身份认证、数字签名、 元数据和帆等技术。 ( 2 ) 分析并设计了内容包装的模型结构。在研究内容包装理论基础上，设计 了数字内容包装的信息模型、打包文件的结构和数据传输交互协议。 ( 3 ) 设计并实现了内容包装工具。通过分析和设计，实现了基于c s 架构的 单机版打包工具和基于b s 架构的网络版打包发布工具，并对这两种打包工具进行 了功能与性能测试。 与同类研究相比较，本文研究成果的特色之处主要体现在以下两个方面： ( 1 ) 通过分析内容包装信息模型，提出了综合信息包装模型。在打包过程中 设置数字内容的默认权利，既能很好的支持许可证的静默发放方式，又能根据用户 的实际需要订制许可证权限，在实际应用中具有较好的灵活性和适用性。 ( 2 ) 开发了两种打包工具：单机版打包工具和网络版打包发布工具，可以方 便用户根据自己的需要来对数字内容进行打包、发布。 关键词：d l 蝴；内容包装；内容标识；文件头；密钥 硕士学位论文 m a s t e r st he s i s a b s t r a c t w i t l l l ed e v e l o p 删锄o fi n t 咖c t 觚d 锄b m a t i o n t e c l l i l o l o g y ，d i g i t a lc o n t e n t sh a v e b e c 0 m e 觚i m p o r t a n tw a yo fi i l f o 册撕o ne x p r e s s i o n p e o p l eg e ti l l f 0 册a t i o n 舶mt l l e i i 】t e m e ta l m o s te v c 巧d a y ，璐ei ta i l dr e m a k ei t b u tt k i r ea 陀f e wp e o p l el m o wd i 百t a l c o n t e n t ss h o u l db ep d o t e c t i e d0 ni n t e l l e c t i j a lp r o p e r 哆d i g i t a l 硒酉i t sm 锄a g 锄e i l _ t ( d 砌田 i sat e c h l l o l o g yw l l i c hc a np r e v e n td i g i t a lc o n t e n t s 丘0 mb e i l l gp i r a c y 锄di l l e g a l 哪ei i li t s l i r i l i t e dl i f e c y c l e ni n c o r p l o m t e d纰e n c r y p t i o 玛 d i g i t a lw 砷锄a f i 【，i d e n t i t ) r a u m e n t i c a t i o 玛r i g h t se x p r e s s i o n 锄d c e s sc 0 n 臼o l - l i lo r d e rt 0p r o t e c ti t sc o p 舛g h t ， d i 百t a jc o n t e n t ss h o u l db ep a c k ；l g 脚，d i s t r i b u t e d 觚da ：u ：t h o r i z e dt 0c o n 由r o li t s 瑚f t i o i l a lu a tp r c 辩n t ，r e s e a r c h e sa _ b o u td r m m a i l d yf o c u so nt e c i l i l i c ms t 锄l a 】r d 砒l ds y s t 蛐 s m l c t t l 伦t h e r ea r el i t e m ：t u r e sw h i c hi i l 协o d u c e ds o m e 劬c t i o n so f r i g h t sm 猢g 啪e n t s y s t e mo nd o c 啪朗t s ，s 仃e 锄i n gm e d i a ，a u d i o s 锄dv i d c o s t h e s ea r t i c l e sb r i e n y d i s c 吣s e dn l er e m i 勿t i o no fm et c c h l l o l o g yw i l i c hi 1 1 c l u d e sd a ：t ae n c 巧p t i o 如r i 曲t s e x p r e s s i o n 锄da c c e s sc o n t r 0 1 h o w e v e r ，也e r ei sn 0 曲m 删d b o u tc o m e n tp 犹k a g i r 培， 趾df - e wl i t e 硪t u r e ss ) 仰b o l i c a l l yd i s c u s s o d l eb 勰i c 如i l c t i o na n dt e c h i l o l o g yo fc o n t e n t p 岫e ，锄dn o 邛1 0 md c t a i l s a c c o r d i n gt 0m i sp h e l l o m e n l a t 廿l er e a r c ho nc o n t e n tp a u c k a g eo fm g i t a lr i 曲_ t s m 锄a 舻m e n to i l l yc o n c e 蛐献e do n 知1 c t i o nd c s c r i 埘趾dt e c h 肿l o g ) rs 啪m 撕刎o n ， 、ed i dam o 陀d e t a i l e ds t u d y c o n t e i l tp a c 蛐go fd i g i t a lr i g h t sm 锄a g e m e n ti nt l l e p a p e r n l ep a p l e rm a i l l l yd i dt h ef o l l o 诵n gw o r k ： ( 1 ) i i l v e s t i g a 钯t t l e 也c o r ya _ b o u tc o n 劬tp a c k a 百n go nd i 百t mr i g l i t sm a 瑾毽e m e n t c o n t e mp a c k a g i n gi s 廿l ep r c 血锄db 弱i so fd i g i t a ir i 勘晦m 锄g e m e n t t b c h i l o l o g yo f c o n t e 幽p a c k 硒n g 陀f e r so ne n c 呷t i o i l ，c o 蛐i d e n t i f i c 撕。玛i d e n t i t ) ，a u 血i 砌c a t i o l l ， d i g i t a ls i 驴a t i 鹏，m e t a d a t a ，x m l 狮ds o0 n ( 2 ) a n a l y z e 髓dd e s i g nt h em o d e la n d 妯m c t u r eo fc o m e n tp k a g = i i 玛b 弱e do nt h e r e s e a r c ho fc o n t e n tp a c k a g m 岛w ed e s i 舀l e dt l l ei i l f 0 咖a 缸o nm o d e lo f c o n t 伽峪p k a g i n g ， t l l es t r u 咖r eo fp a c k a g e df i l e s 锄dd a ：t ac o 删m l l l i c a t i o np r o t o c o l s ( 3 ) i m p l e m e n tc o n t e n tp a c k a g et 0 0 l so fd i g i t a lr i g h t sm 龃a 誉：n l e n t a c c o r d i n gt 0t h e a i l a l y z i l l ga n dd e s i g l l i n 岛w ei m p l e m e n tt t l ep a c k a g et o o l s l a tc 0 n t a i l las i n 四ev e r s i o n p a c k a g et 0 0 lb a s e do na ，sa r c m t e c t u r e 锄d 觚o n 1 i n ep a c k a g et o o lb 嬲e do nb s 硕士学位论文 m a s t e r st he s i s a r c k t e c h l r e i h e nw et e s t e d 仕坨t ；0 0 i s 7 如抓：；t i o n 锄d 弘刑确觚c e c o m p a r e dw i t l lt l l es i l 】 1 i l 盯r e s e a r c kt l l ef e a t l l r e so ft h i sp a p e r 锄b o d i e di l lt h e f o l l o w i n g 弱p e c t s ： ( 1 ) 删y z e d t h em o d e lo fc 0 n t e l l tp k a g i n g 觚dp u tf o r w a 附t 0a c o m p r e h e n s i v c i i l f o 姗a t i o nm o d e l t - 0s e td e f i a i l l tr i g h t si nt l l ep i 0 c e s so fp a c k a g i i 唱c a n s u p l ) 0 ns i l e n c e l i c e n r e l e a w 1 l i l e 髑e r sc o u l dc h o o t h e i ro 、j v i ll i c e i r i 曲t si ft l l e yn e e d s ot h i s s t ) r l ei i l a k e su s e r sam o r en e x i b i l 时觚da p p l i c a b i l 时i np m c t i c a l 印p l i c a t i o n ( 2 ) t h ep a p e rd e s i 龋e d 钿ol 【i n d s0 fp a c k a g et o o l ，t l l c y 缸es i l l 西ev e r s i o np a c k a g e t 0 0 l 雒do i l l i n ep a c k a g et o o l ，、i l i c ha r ev e 巧c o n v e l l i e n tf 0 ru s e r st 0p u b l i s ht l l e i rd i g i t a j c 0 n k m t s k 呵w o r d s ：d r m ； c o m e n tp a c k a g e ；c o n t e n ti d ； h e a d e r ；k e y 硕士学位论文 m a s t e r st he s i s 1 1 研究背景和意义 第l 章绪论 互联网的普及和信息技术的快速发展使越来越多的数字化内容和产品出现在 互联网上，网络已逐渐成为人们获取信息的主要途径。人们通过互联网了解新的知 识，获取新的资讯，开展各种电子交易，享受着网络带给我们的各种娱乐活动。数 字化资源以其独有的迅速传播、容易存储、方便使用的特点，深受人们的喜爱，网 络已经与我们的日常生活密不可分了! 但随着越来越多的网上交易和电子书、图片、 音乐、视频、游戏和软件的传播，大量的盗版和侵权行为也越发猖狂，它影响了数 字作品的版权所有者和合法经营者应得的利益，导致数字内容的创作者和提供商不 再愿意把有价值的内容放在网上共享。长此以往，互联网上的优质资源将会越来越 稀缺。为了解决这类问题，一方面需要完善相关的法律法规制度；而另一方面，还 要从技术上来防范这类侵权破坏行为。 数字版权管理技术( d i g i t a ji u g h t sm a i l a g e m e n t ，d r m ) 是保护数字内容免受非 法侵权使用的一种技术。它通过相关的技术和法律手段，在数字内容的整个生命周 期内，采用内容包装、授权管理和使用控制等一系列技术手段来控制数字作品的合 法传播和使用，从而保护数字作品的知识产权。目前数字版权管理技术已应用在教 育、科学、商业、娱乐等各领域并取得了较好的效果。虽然d i 蝴技术为数字作品 的发展提供了不错的前景，但d i 泓作为计算机信息科学领域的一种新技术，它本 身还存在着许多不完善的地方，还有待根据具体的应用场景来开展进一步研究。 内容包装是执行数字版权管理的基础和必要条件。内容包装是遵循一定规范的 对数字内容进行处理的技术和实施方法的总和。通过使用内容包装技术，可以对原 始的数字媒体资源进行打包封装，使之成为可靠的、安全的、可在网络上共享和传 输的数字内容。消费者通过网络平台检索到需要的媒体资源后没办法立即使用该资 源，必须通过数字版权管理系统的授权，获取相关的使用许可后方能使用资源。因 此，内容包装为数字资源的版权管理提供了必备条件。 关于内容包装，不同的d 砌订系统定义了不同的需求，其包装的格式和内容也 不同。目前可供参考有c e l t s 9 内容包装标准i i j ，它定义了远程教育应用中学习资 源的相关标准。它定义了网络上学习资源的标准数据结构，并绑定了很多描述信息， 方便了资源的检索、共享和交换【2 】。数字媒体资源的内容包装参考c e l t s 9 标准， 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 将媒体资源的实体、描述信息、权利信息等有效的结合起来，构建一个安全的包装 文件格式，然后由数字版权管理系统来对其分发和使用进行管理。 本文就是基于以上背景，从内容包装的角度来探讨数字媒体资源的版权保护方 案。通过研究媒体资源内容包装的信息模型、结构模型，结合数字版权管理系统的 框架结构，开发出数字媒体的内容打包工具，从而为数字媒体内容的版权管理打下 基础。 本文研究的意义主要有几下三个方面。 一是研究了内容包装信息模型，为数字媒体内容基于许可证的授权使用管理做 铺垫。结合数字版权管理系统的需求，分析内容包装工具的功能结构和信息模型。 对数字内容进行包装是执行版权管理的第一步，一个设计良好的内容包装模型能够 为数字内容的版权管理提供很好的数据支持。 二是分析了数字内容包装的方法，开发了针对数字媒体内容的打包工具。论文 的主要工作是设计和开发数字媒体内容的打包工具。数字内容在发布前经过打包工 具将其转换成被保护文件。本文研究的内容打包工具，能够根据用户的不同需求， 提供本地和在线的两种打包方式，供用户对各种类型的资源进行打包。 三是促进了媒体资源在网络上的安全共享。内容包装的目的是通过对原始媒体 资源的加密和封装将其转换成被保护的文件，避免文件在共享和传播的过程中被非 授权使用。这样数字内容的提供者就可以在不担心作品的版权问题下将其拥有的媒 体资源发布到网络上。 1 2 研究现状 使用d r m 技术保护数字内容的知识产权，很早就受到国际上一些著名公司和 相关研究机构的重视，从d r m 技术标准的研究到应用产品的推出，已经取得了显 著成绩。国内在数字版权管理领域的研究起步较晚，但目前也已开发出了针对视音 频、文档以及多媒体数字内容版权保护的产品。 1 2 1 国外研究现状 。陴血i 洲项目定义的数字版权管理模型由三个组成部分：内容服务器、许可 证服务器和客户端控制组件。内容服务器负责内容的安全性；许可证服务器负责内 容的使用授权，必要时提供相关的电子交易接口；客户端应用程序负责控制内容的 安全浏览和使用，它在d l w 中扮演了非常重要的角色p j 【4 】。 微软公司的w i n d o w sm e d i a 硒曲t sm 锄a g e r ( 帆积m ) 是目前市场上领先针对 视音频媒体文件的完整的d i 己m 解决方案【5 l 。w m r m 与w i l l d ( ) w s 绑定，是一个端 2 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 到端的权限管理平台，它包括实现d i u m 的体系结构和实现二次开发的s d k ，受到 硬件开发商的支持，有着广泛的用户。m m 公司的电子媒体管理系统( e m m s ) 可 为数字音乐提供安全的传输系统【6 j 。凡斌n 嘶0 r 1 悠公司使用一个综合、灵活的h e l i x d r m 平台确保标准格式和h l t e m c t 格式媒体在传输过程中的安全【7 1 。a d o b c 公司的 m e r c h a n t 是其专有p d f 电子书交易和版权管理系统。 不同的d 刚系统在其保护对象和支持的商业模式方面各有区别，但其核心都 是使用安全技术来保护数字内容的版权，通过对数据进行加密封装来达到未经授权 无法解读内容的目的。m m 的c r 叩t o l o p e 技术采用安全加密技术封装要保护的信息 技术内容。h n e r t n j s t 的d i g i b 0 x 技术是一种安全的内容封装程序【引，它将数字内容 控制在d 珥b o x 间传送，通过加密的方式与数字内容连接。在d 磷b o x 中，头信息 和总体信息等被一个传输密钥加密，并分开存在d i g i b o x 和安全存储区域( 9 】。 1 2 2 国内研究现状 国内在数字版权管理方面的产品主要有以下典型：北大方正的a p a b i 文档保护 系统【lo j 是一个在可控授权下的文档安全共享系统，可防止重要文件数据的扩散和泄 露。c h i 】协d r n l 是国内应用最广泛的数字版权管理方案供应商，它提供了文档加密、 多媒体加密、软件加密等各种服务j 。海海软件d r m - x 是基于海海软件自主研发 的d r m 内核搭建的，它突破了以往d i 洲系统支持多媒体格式少、功能有限等瓶 颈，可支持a v i 、砌江v b 、删、f l v 、a s f 、s w f 、p d f 等多种格式。海海软件 d r m 。x 的成功案例拓展了d 量u 订的应用领域，推动了d r m 产品的发展【1 2 】。 综上，有关数字版权管理很多都在整个系统关键技术的研究，而关于系统中内 容包装细节的介绍很少，即使提到也只是出于一种功能描述的层面，而没有对打包 的原理、流程和实现技术做详细论述。文献【1 3 】论述的数字媒体文件版权保护系统 中提到了内容打包子系统，对打包子系统的需求和功能进行了详细描述，但在实现 过程中欠详细。文献【1 4 】【1 5 】只对数字版权管理系统中的打包工具的功能进行了简要 概括，文献【1 6 】【1 7 】【1 8 】简单的提到了数字版权管理系统中打包工具的功能。文献【1 9 】 提出了提出了断点恢复技术的打包器的构造，简单论述了断点恢复的实现过程。以 上文献都只简要提及打包工具，均没有涉及到打包工具的架构、运作流程以及技术 实现的细节。因此，对数字版权管理系统的内容包装工具进行研究是有必要的，深 入研究内容包装的信息模型、包装实现的技术细节构成了本文研究的重点。 1 3 论文的研究内容 本文的主要研究内容是数字版权管理系统中的内容包装工具。通过分析数字内 3 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 容版权管理的需求，研究内容包装工具的功能和结构。在分析内容包装的信息模型、 结构模型以及内容包装方法的基础上，设计和实现数字媒体内容的打包工具。本文 设计的打包工具分为本地打包和在线打包发布两种，根据用户的不同需求为其提供 不同的打包方式。本文研究的主要方法是文献分析和项目实践相结合的方法，通过 文献分析梳理相关的理论基础，研究关键技术。然后通过具体的项目实践，设计并 开发内容打包工具。 具体的说，本文研究的内容有以下几点。 ( 1 ) 内容包装信息模型研究。在研究已有内容包装规范的基础上，分析设计 数字内容包装的信息模型、结构模型，设计了打包文件的结构和格式。 ( 2 ) 数字内容包装的关键技术研究。结合数字版权管理系统的需求，分析内 容包装工具的功能，并研究实现包装过程所要使用的关键技术。 ( 3 ) 内容打包工具的实现与测试。通过对包装工具的详细分析和设计，开发 两种不同的打包工具，并对打包工具的功能和性能进行测试。 1 4 论文的组织结构 本文一共分为六章。具体的论文组织结构如图1 1 所示。 绪论 ( 研究背景、意义、 现状和主要内容) d 脚内容包装理论基础 ( d r m 技术、c p 规范、技术基础) 内容包装模型研究 ( 信息模型、文件结 构、交互协议) 包装工具的设计 ( 功能、流程、类 和数据库的设计) 腿m 内容包装工具的实现和测试 ( 开发环境、实现流程、测试分析) 总结和展望 ( 所做工作、存在不足、展望) 图1 1 论文组织结构图 第一章是绪论部分。主要讲述了论文的研究背景、研究意义。分析了国内外数 字版权管理内容包装的研究现状，并结合主要研究内容，形成了整篇论文的组织结 构。 4 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 第二章，数字版权管理内容包装理论基础。本章首先介绍了数字版权管理技术， 引出内容包装的概念。然后具体研究了内容包装的标准、内容包装在版权管理中的 作用，并进一步研究了数字内容包装的关键技术。 第三章，内容包装模型研究与设计。本章主要研究了数字内容包装的信息模型， 基于已有包装模型的特征，提出了综合信息包装模型，并设计了打包文件的结构。 在此基础上，研究并设计内容包装模块与d r m 系统其它模块的数据传输交互协议。 第四章，内容包装工具的分析与设计。基于前面章节的理论研究，本章对具体 的内容包装工具进行分析和设计。先是对打包工具的功能需求进行了分析，然后对 打包流程进行了详细的描述，并设计了相关的类、方法和数据库。 第五章，内容包装工具的实现和测试。本章主要论述打包工具的具体实现过程。 介绍了打包工具的开发环境，然后分别介绍了单机版和网络版两种不同的打包工具 的实现过程。最后，对开发的内容打包工具进行了功能和性能的测试，分析测试结 果。 第六章，总结和展望。本章是论文的最后一章，主要是对论文所做工作的一个 总结。总结了本文所做的工作以及存在的不足，然后提出了今后的研究计划。 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 第2 章数字版权管理内容包装理论基础 2 1 数字版权管理概述 2 1 1 数字版权管理简介 d i g i t a l 砌g h ：t sm 锄a g e m e n t ，译作数字版权管理或数字权利管理，简称d i u m ， 是保护数字内容免受非法侵权使用的一种技术1 2 们。d i 蝴自产生以来就得到了业界 的普遍关注，如今已被视作数字内容传播、交易的关键技术。当前常用的d r m 技 术有基于数据加密技术的，基于数字水印技术的。前者主要在内容使用过程中提供 安全保护的方法，而后者主要用作事后作品版权归属的认定。总之，无论哪种方式， 其最终目标都是为了遏制各种盗版，保护数字内容的知识产权，保证数字产品市场 交易渠道的畅通，以此来保障和均衡数字内容的创作者、出版商、以及用户的合法 利益，促进电子出版业的发展【2 。 按照版权保护的对象，d 蹦主要保护两类人的权益：一是数字内容的提供者。 通过使用安全的加密算法可以保护数字内容不被非授权访问，从而明确数字化作品 的归属。二是数字内容的使用消费者。通过授权管理能够确保内容的消费者接收到 完整的、真实的和安全的数字内容，并且在合法范围内使用该数字内容。d l 蝴是 适合现代信息社会发展、实现数字内容保护的灵活的方法，它在现今数字媒体商业 化中起着非常重要的作用。 2 1 2d 舳系统结构 一个典型的数字资源版权管理系统由内容服务器、许可证服务器和客户端三个 部分组成，图2 1 所示为标准的d i 洲系统模型结构。 6 硕士学位论文 m a s t e r st he s i s 许可证服务器l 用户标识库 百丽丽r 客户端 l _ ji | 内容浏览 7 一i 与应用 二慕刮圈 黼同爵 控制器 广一。il 墚前强i 盛l 匝 内容密钥ii ”“”、 l 使用权限i 图2 1d r m 系统模型结构 内容服务器包括存储数字内容的内容库、内容标识库以及对资源进行安全处理 的打包工具。该组件主要实现资源的存储、加密等处理，并将处理结果和资源标识 元数据等信息一起打包成可分发的受保护数字内容，以保证内容在传输过程中的安 全。此外，打包过程还负责创建资源的使用权限，并将加密密钥信息和权限信息一 起发送给许可证服务器组件。 许可证服务器主要由以许可证为中心的d i 洲许可证生成器、权限库、密钥库、 用户身份标识库组成。该组件主要用来认证客户端身份的可靠性，根据客户端请求 生成并发放资源的使用许可证书。 客户端主要由d l 洲使用控制器和内容浏览工具组成。d 蹦控制器负责收集用 户身份标识信息，申请许可证以及控制内容的使用，它能够严格按照许可证中的权 限和条件来控制执行相应的操作，是d r m 系统实现授权使用控制的关键。 2 1 3 数字版权管理系统的应用 本着d r m 超强的自定义特性，实际应用中可根据用户不同的需求，为其提供 不同复杂程度的数字权利管理服务。根据d i 己m 技术的应用领域，可将其应用分为 以下几类。 1 软件的保护 由于软件本身比较容易被盗版，所以针对软件的防盗版技术出现的很早。早期 防止软件盗版主要是通过加密来实现的。如今随着d 蹦技术的发展，出现了新的 软件保护形式，如在软件中加入使用次数限制或时间限制，把软件与机器的特征信 息进行绑定等。 7 硕士学位论文 m a s t e r st h e s l s 2 电子书和文档的保护 电子书d i 蝴技术出现较晚，实施起来也比软件的保护更有效。电子书的d l 泓 系统主要分两类，一类是通过网上书店直接面向读者销售，另一类是通过数字图书 馆给读者提供借阅服务。除了电子书，很多企事业单位和政府部门的重要文档也采 用d l m 技术来控制文档的传播方式，避免敏感信息的泄露。 3 图像的保护 d l 湖对图像的保护主要体现在数字水印技术应用上。通过数字水印技术将图 像的版权信息加入图像后，可作为图像版权的识别标记。若有人未经许可而使用了 被保护的图像，可使用专门的工具提取图像中隐藏的版权信息，以此证明图像版权。 4 音乐和影视的保护 随着m p 3 的流行，音乐的著作权人和销售商为了得到合理的收益，就必须通 过d r m 技术来进行音乐的销售。苹果公司的i 1 嬲是d i 己m 技术在音乐保护上最 成功的例子。电影和电视等视频内容也需要d l 泓技术的保护，网上不少v o d 和 i p t v 都已经采用了d r m 技术。目前支持d 董u 订的常用播放软件有w n d o v 婚m e d i a p l a y e r 、r 酬p l a ) r e r 等。 5 移动手机的保护 随着手机的普及和发展，手机内容的保护也逐渐引起重视。手机平台与p c 平 台的不同对手机系统的d i 洲技术提出了更高的要求。目前部分手机已实现了简单 的d i u 保护技术。但随着智能手机的发展，用于手机的d r m 技术还需要更进一 步的完善和提高。 2 2 数字资源的内容包装 数字资源内容包装是执行数字版权管理的基础，是实现数字内容授权使用的前 提。数字内容的包装应该遵行统一的标准，具有稳定的文件结构，使用独立的包装 制作工具，从而提高内容包装的可操作性，更好的支持数字版权管理系统。 2 2 1 内容包装标准 数字内容的包装标准主要以订sc o n t e mp k a 咖gi n f o m 眦i o nm o d c lf i n a l s p e c i 丘c a t i o nv e r s i 1 1 2 1 2 2 j 为基础进行制定。由教育部提出，全国信息技术标准化 委员会制定的c e l t s 9 内容包装标准详细描述了内容包装的规范田l 。它定义了对 数字化学习资源进行包装的数据结构和一系列的互操作规范。内容包装规范不限制 内容的形式，它针对具体的资源内容，提供了统一描述和打包的方法，使得资源能 够在不同的平台、不同的语言、不同地区间使用本标准来进行共享。 3 硕士学位论文 m a s t e r st he s i s 内容包装规范主要研究内容包括两个方面：首先是如何定义用来交换内容的标 准数据结构。然后是怎样构造可重用的内容包。在内容包装中，一个包可以是某门 课程的一部分或者完整的课程，它是可直接发布供学习者使用的数字化学习内容。 包 内容清单 元数据 组织结构 资源 子内容清单 图2 2c e l t s - 9 内容包装信息模型概念图 图中描述的包由一个特定的内容清单和一个物理文件组成。内容清单描述的是 包中的学习资源和资源的组织方式。物理文件是具体的媒体元素，例如文本、图像、 音频、视频、动画等各种各样的数字资源。 c e l t s 一9 定义的内容包装规范的适用对象包括资源制作者、资源管理系统的开 发商、软件工具开发商以及资源服务提供者【川。他们均可在熟悉本标准的基础上来 开发制作各类可共享学习资源内容。 2 2 2 内容包装在d 圈系统中的作用 数字版权管理技术是建立在内容包装基础之上的，没有内容包装，就谈不上数 字内容的版权保护。由此可见，内容包装之于版权管理的地位和意义。概括说来， 它的作用主要体现在以下几个方面。 首先，内容包装为版权保护提供了数据支持。内容包装是处理原始数字媒体内 容的一种方法，通过内容包装，对原始内容进行加密，并形成内容的描述信息、版 权信息、授权信息，然后将这些信息封装成一个新的文件格式。新的文件携带着执 行版权管理所必须的各种数据，它在版权管理系统扮演着重要的角色。 其次，内容包装使得资源能安全共享和传播。经过包装处理的内容，已完全不 是原始的资源形式，它不能被直接读取和使用。这样文件在网络上共享是安全的， 内容提供者完全不必担心自己发布的数字内容会被盗版或非法使用。因为，受保护 的文件只有在经过正式的授权之后才能被解读和使用。 最后，内容包装方便了数字内容的存储和管理。互联网上的数字资源内容丰富， 从文本、图像到动画、视音频等，文件的大小形式各种各样，这就使得这些内容在 9 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 维护和管理上变得非常复杂。但如果采用统一的打包工具对数字资源打包之后再发 布，那么资源的存储和管理也会变得容易些。只需将这些统一包装的数字资源存储 在数字版权管理的内容服务器上，然后提取出打包过程中的资源描述信息来管理打 包的资源。 2 3 内容包装的技术基础 数字内容的包装是对内容进行加密和获取关键信息的过程，在此过程中需要使 用d i 之m 相关技术和文件处理技术。本节对包装过程中使用到的主要技术进行介绍。 2 3 1 数据加密 对数字内容加密，也就是对信息重新进行编码的一个过程。通过隐藏原始的信 息内容，来阻止非法用户获取真实的信息内容。数据加密是为了防止信息被未经授 权泄密、篡改和破坏【2 5 1 。数据加密技术由加密和解密两部分组成，加密是把明文转 换成密文的过程。解密与之相反，是将密文恢复为明文的过程。通过加解密实现信 息的隐藏与解读，从而起到保护信息内容安全的作用。 数字内容加密是通过各种加密算法来实现的。根据密钥的特点，将加密算法分 为对称加密算法和非对称加密算法1 2 5 j 。 对称加密的特点是文件加解密使用同一密钥，它的优点是加密速度快，计算开 销小，是目前用于信息内容加密的主要算法。对称加密的安全性完全取决于密钥的 安全性，因此，收发双方之间密钥的安全传送决定了该算法的安全性。 非对称加密又被称为公开密钥加密，它的特点是加解密所使用的密钥是不同 的。在非对称加密算法中，有一组被称为公钥和私钥的密钥对，一个用来加密，另 一个用来解密。通常公钥是对外公开的，而私钥是由系统秘密持有的。在非对称密 钥体系中，知道其中任何一个密钥都无法推导出另一个密钥。公开密钥算法主要用 于数字签名和验证。 考虑到对称加密和非对称加密不同的特点，在d l 泓系统中对数字内容的保护 通常是将这两种算法结合起来使用。在对数字媒体内容进行加密时采用固定位数的 对称加密算法a e s ，而在签名时采用非对称加密算法r s a 。这样既可以保证加密处 理有着较高的效率，又保证了信息在传送过程中的安全隐蔽性。 常用的对称加密算法主要由d e s 、3 d e s 、a e s 等，本文对数字内容加密使用 a e s 算法进行处理。a e s 算法采用了对称编码技术，其特点是加解密的密钥完全相 同。使用a e s 对数字内容进行加密非常简单、快捷。a e s 算法采用1 2 8b “的高级 加密标准为主加密算法【2 5 l ，在整个加密过程中无需对文件的格式进行判断，而是将 1 0 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 待处理的数字文件作为二进制的数据流进行处理，克服了加密策略中不同文件格式 之间不兼容的现象，适合绝大多数的媒体文件格式。由于a e s 算法密钥长度短，破 译难，而且加密算法实现的效率高，特别适合加密数据量大的文件。 使用a e s 算法对文件进行加解密的流程如图3 4 所示。 图3 4 对称加解密流程 2 3 2 数字签名 数字签名其本质也是一种加密，它是通过密码运算来生成固定长度的符号和代 码，从而组合成密码来代替手写签名或印章的过程1 2 6 】。数字签名是非对称加密技术 与数字摘要技术的应用，在技术验证上有较高的准确度。目前电子商务、电子政务 中都普遍采用这一技术来确保传输的电子文件的完整性、真实性和不可抵赖性。数 字签名的应用过程是这样的：数据发送者使用自己的私钥对数据进行校验，完成对 数据签名；数据接收方使用对方的公钥来解读收到的签名，并将结果用来检验数据 的完整性和签名的合法性。 在本文研究的内容包装工具中，数字内容提供者在对内容进行打包过程中，使 用数字签名技术来对打包文件进行签名，以证明数字内容的持有者的身份和验证数 据的完整性。这个过程是内容打包工具使用d r m 系统为其分发的私钥对打包文件 “加密 的过程，签名结果将被记录到打包文件中。 对文件头进行签名有两个作用：一是验证数据发送方的身份，二是检验数据在 传输过程是否完整或被篡改。 眨亘盔剽嘲 一数字签名 涮摘要 - 文件头 警昌 声 ，、 文件头 发送方 、一、 图3 5 文件头数字签名原理 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 采用非对称加密算法对文件头进行签名的处理过程( 图3 5 所示) 是这样的f 明。 ( 1 ) 使用哈希算法将文件头加密产生数字摘要。 ( 2 ) 发送者用自己的私钥对摘要进行加密，生成数字签名。 ( 3 ) 摘要和签名信息随着文件头一起被传送给接收方。 、( 4 ) 接收方使用发送者的公钥解密签名得到摘要，同时对收到的文件头用哈 希算法加密产生一个摘要。 ( 5 ) 将解密后的摘要与从收到的文件头重新生成的摘要进行对比。若相同， 可判定数据在传送过程中没有被篡改和破坏，同时也验证了发送发的身份。若不同， 则可判定数据在传输过程中或被篡改而不再完整。 2 3 3 身份认证 身份认证技术是为认证方提供一些有用信息，让认证方来对其身份进行识别的 一个过程。它的本质是被认证方提供的信息是网络中其他用户无法伪造的，当被认 证方使认证方相信他确实拥有这些秘密信息时，它的身份就得到了认证。身份认证 可以使网络中通信双方相互验证身份，保证通信双方身份的真实可靠性，同时也可 验证消息的完整性以有效防止各种攻击。身份认证技术是d i 洲的重要组成部分， 是实施权限管理的基础【2 s 】。目前身份认证常用的有基于口令核对的、基于硬件唯一 标识的、基于智能卡的和基于人体生物特征的方式等1 2 9 1 。 2 3 4 内容唯一标识 在d 蹦系统中，每一个被保护的数字内容都有唯一的内容标识，它是鉴别不 同数字内容的唯一参考对象。目前用于内容辨识的主要标准有w 3 c 的通用资源辨 识( u i l i v e r s a lr e 涨i d e 而f i e r ，u 砒) 、数字内容识别符( d i 蒯嘶e c t i o ni d 铋t i f i e r ， d o i ) 以及御e g 2 1 的数字内容辨识( d i g i t a li t e mi d e n 龋c a t i o n ，d i i ) 【3 0 1 等。在实 际d i t m 系统中应用较多的是d o i ，它是由i n t e m 撕o n d o if o 咖d a t i o n 组织构造的 一个框架，为数字环境中的数字对象分配唯一的、永久性的标识，方便该对象的管 理和使用p 。 本文采用的内容唯一标识是基于密钥产生算法。通过密钥对象生成固定位数的 密钥标识，然后将这个密钥标识作为内容的唯一标识来标记数字内容。由于产生的 密钥标识是不可能重复的，因此保证了内容标识的唯一性。这样就可以保证系统中 每一个受保护的数字资源都有区别其他资源内容的唯一c o n t e n ti d 。 2 3 5 元数据 元数据是关于数字化信息资源的一种描述格式，它一般用来表示各类数字作品 的内容和特征，以达到组织、分类和检索数字化资源的目的【3 2 j 。关于元数据，可以 1 2 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 从这几个方面来理解： 它是数据的数据，用来描述和定义其他的数据 它是一种结构化的数据 它所表达的是关于资源的信息 它可用于数字信息的管理和控制 它所描述的数据，可以在不直接操作对象的情况下来对数据的检索、评价、 共享等进行有效的管理。 元数据可以为各种类型的信息资源提供规范的描述方法，也能为多种资源组成 的分布式信息体系提供用于整合的操作方法。目前网络信息资源通常采用的元数据 格式有l o m 标准、d u b l i nc o r e ( 都柏林核心集) 、v r a 核心类、m a r c 著录元素 集等【3 3 】例。 l o m 标准是i e e e 标准中描述学习对象元数据的方法，它定义了一个通用的概 念数据模型，用来促进资源的共享和交换【3 5 1 。l o m 基本框架主要由九个类别组成， 分别是：通用、生存期、元元数据、技术、教育、权利、关系、评注和分类，每个 类别下又设置了若干表征元素来详细规定数据表达的格式，例如名称、域、类型、 附注等。 数字资源内容包装采用l o m 标准来描述资源内容的属性信息，将数字内容的 名称、关键字、格式、大小、描述、创作者、分类等信息记录到打包文件，使数字 内容在发布以后能被有效进行检索和管理。 2 3 6 硼l 技术 可扩展标记语言( e 舢跚s i b l em a r k u pl 粕g u a g e ，l ) 1 3 6 】和h n 江l 一样来源 于通用标识语言标准( s g m l ) ，它是一种结构性的标记语言，用来标记数据和定义 数据类型，也允许用户自己来定义标记语言。l 有两个基本特征：自描述和可 扩展网，目前常用的是w 3 c 发布缸1 o 版本。 内容包装基于l 技术来构建打包文件的文件头。打包过程中产生的关于原 始数字内容的必要信息，作为版权保护的必备信息，需要和打包文件一起记录下来。 内容包装过程采用沮。技术来构建文件头，在文件头中记录这些相关信息。最后， 形成新的文件，即数字内容包装的最终产物。 2 4 本章小结 本章主要介绍了数字版权管理系统及内容包装的相关技术。首先介绍了数字版 权管理系统，引出内容包装的概念，然后分析了内容包装在d i 泓系统中的作用。 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 紧接着，对内容包装规范、内容包装信息模型进行了分析和研究。在此基础上，重 点分析了内容包装的关键技术及其原理，包括数据加密、数字签名、身份认证、内 容唯一标识、元数据、儿技术等。本章是本文的理论基础部分，后续章节的分 析实现都建立在d 蹦技术理论基础之上。 1 4 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 第3 章内容包装模型结构研究 3 1 内容包装信息模型 数字版权管理系统的内