数字权益管理技术，本文主要内容关键词为：权益论文,数字论文,技术论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
数字权益管理（Digital Rights Management，以下简称DRM）是指对数字化信息产品（如图书 、音乐、图像、录像、多媒体文件等）在网络中交易、传输和利用时所涉及的各方权利进行 定义、描述、保护和监控的整体机制，是数字化信息环境可靠运行和不断发展的基本保障之 一[1]。它包括知识产权保护，但涉及更为多样化对象在数字信息交易利用中更为广泛的活 动与权益。
1 DRM总体框架及其基本要求
DRM涉及商业运营模式、法律制度、社会文化习惯和技术机制等多方面内容[2]，如图1所示 。其中商业模式界定数字信息交易利用形式，并界定它们各自对知识产权管理的要求[3]； 法律机制包括建立相应法律，如世界知识产权组织1996年版权协定[4]、美国数字千年版权 法案[5]、欧洲理事会协调信息社会版权及邻接权指令[6]，另外涉及建立守法承诺、违法调 查和非法处罚机制；社会文化因素涉及特定社会文化环境关于知识产权保护的社会期望、行 为习惯、教育机制等；技术机制则充分利用数字信息网络化交易利用的特点，直接支持和控 制知识产权管理的具体操作，并保障商业运营、
保障法律实施、支持知识产权保护教育。
从总体上讲，DRM机制需要支持现有法律、保护知识产权及相关利益、促进知识广泛传播和 有效利用、促进信息环境健康发展。由于涉及多方参与者，DRM还涉及不同的具体要求[3，7 ，8]。例如，从用户的角度，希望保护按现有法律和在传统信息产品交易利用中已获得的权 益（ 例如合理使用和出借、转让权利），保障数字内容可靠性，保障数字信息交易利用的方便性 ，保护用户隐私，保障DRM机制本身的互操作性、透明性和后向兼容性，并能提供增值服务 。从生产出版者角度，希望保护知识产权和收益，支持多种形式灵活组配的商业运营模式， 支持对不同细粒度信息内容和内容组合的保护，提供对交易利用流程的监控审计能力及市场 跟踪分析能力，保障DRM机制下知识产品生产和传递的方便性经济性，保障DRM机制的互操作 性和可伸缩性。从信息服务机构角度，希望保护信息服务机构在知识产权法律下已获得的权 益，支持知识产品借阅、共享和长期保存，保障信息内容可靠性，支持附加增值服务，保护 用户隐私，保障DRM机制的互操作性和透明性。由于角度不同，上述要求中有一些潜在的 冲突，但用户要求（以及基于用户要求的信息服务机构要求）将会主导DRM技术发展，因为成 功 的DRM技术必须依靠成功的市场，而且发展的市场会不断突破技术限制、开辟新的知识产权 管理方式。
2 DRM技术体系及其要求
从技术角度，DRM包括一系列相互联系的技术，图2给出了这个技术体系的基本构成。其中 ：
┏━━━━━━━━┓
┃
唯一标识符
┃
┏┻━━━━┳━━━┻┓
┃ 信息格式┃ 元数据 ┃
┏━┻━━┳━━┻━┳━━┻━━┓
┃加密技术┃数字签名┃ 数字水印 ┃
┏┻━━━━┻━━┳━┻━━━━━┻┓
┃权限描述语言┃ 权限传递机制 ┃
┏━┻━━┳━━━━━╋━━━━┳━━━┻━┓
┃安全封装┃ 安全存储 ┃安全支付┃安全通信 ┃
┏┻━━━━╋━━━━━┻┳━━━┻┳━━━━┻━━┓
┃数字证书 ┃ 身份认证
┃使用控制┃ 使用审计报告 ┃
┗━━━━━┻━━━━━━┻━━━━┻━━━━━━━┛
图2
a.唯一标识符技术解决在网络环境下唯一、持久地确认数字信息产品的问题[8]；
b.信息格式技术通过开放格式（如XML、PDF、JPEG、MPEG、CSS、XSL、PNG及基于XML的OEB） 支持多种信息内容形态的表示、交换和解析；
c.元数据支持对数字信息产品内容的定义和描述[10]；
d.加密技术（包括对称密钥和非对称密钥技术）、数字签名和数字水印技术支持对数字信息 产品的加密、校验和来源认证；
e.权限描述语言和权限传递机制负责对数字信息交易使用过程涉及的复杂对象的复杂权利 进行定义、描述、以计算机可识别方式标记、传递并检验；
f.安全封装技术负责将多个数字信息对象及元数据封装在单一文件内以便传递，有时甚至 封装到特定物理载体上（例如智能卡、光盘、存储卡等），封装过程可能涉及压缩和加密处理 ；
g.安全通信、支付和存储技术利用SSL和SET等技术保障数字信息产品的可靠交易、安全传 递和可靠存储；
h.数字证书及身份认证技术通过X509数字证书和PKI认证体系来确立准入控制，验证双方身 份 、保障交易或传递的不可抵赖性和可审计性，建立交易与利用各方的信任体系。
i.使用控制与审计技术则在身份验证和权益规定的基础上实施交易或利用授权，并统计报 告交易或使用情况[11]。
这些技术经过一定集成形成相对完整的技术机制，并在相关法律、管理、审计、教育措施 支持下实施数字权益管理。
为了保证在复杂的网络环境中有效推行和利用DRM机制，人们提出了以下技术要求：
a.信息可利用性，DRM技术不能影响而应保障信息内容的完整性、可利用性和利用的方便性 ；
b.开放性，任何DRM技术都应基于开放标准，不专属于某个厂家或机构，不排斥任何一种信 息内容形态或商业运营形式；
c.平台独立性，DRM技术机制应能支持各种软硬件系统和包括WAP在内的各种网络机制；
d.底层技术独立性，DRM技术机制应独立于具体数据格式、加密、数字水印、安全封装和传 递技术，这往往要求它们能选择应用多种格式和技术；
e.可伸缩可扩展性，DRM技术机制应支持不同规模的信息系统，能吸纳新内容和技术形态； f.内部集成性，DRM系统应可与内部的知识产品生产系统、资产管理系统、交易管理系统和 信息组织检索系统等无缝链接；
g.外部集成性，DRM系统应支持第三方电子商务、身份验证、隐私保护、信息发现技术机制 ；
h.灵活实施性，DRM机制应以多种方式灵活应用于数字信息交易与利用中，例如基于出版商 、 基于中介系统、基于信息服务系统、基于用户系统的DRM机制等。
上述技术中许多属于通用技术，例如唯一标识符、数据格式、元数据、加密技术、身份认 证、安全通信和安全支付等。本文在以下部分将着重讨论DRM机制中独特而关键的权限描述 语言、内容保护技术和权限保护系统问题。
3 权限描述语言
数字权限管理首先应准确定义和描述谁拥有什么数字信息产品的什么权限、按照什么协议 和交易方式将哪些权限在什么范围授予给谁。这些信息必须用标准的开放的和计算机可识别 的 方式描述和标记，DRM系统才可能自动进行相应的记录、识别、解析和解释，并据此进行权 限控制。
权限描述语言实际涉及一个复杂的语言知识体系，首先依赖唯一标识符技术（例如DOI或ISB N/ISSN/ISWN/ISRC等）来唯一地标记和确认在数字权限管理中的各个实体（包括信息产品、交 易方、交易利用过程及相应的协议），为各实体建立元数据格式，为描述元数据内容建立通 用术语集（数据字典）及转换映射机制，为描述数据字典中概念及其逻辑语义关系建立相应概 念集(Ontologies)，然后在此基础上建立权限描述标记语言，并根据元数据格式和标记语言
来实际描述和标记关于特定信息产品在特定交易过程中的特定权限（图3）。
建立这个体系的首要任务是搜寻权限管理中的各种可能情况，建立相应概念体系，这方面 工作起始于INDECS[12]计划及现在的MPEG21[13]，它们分析、确认和定义权限管理涉及的各 种实体、过程、概念及其逻辑关系，定义相应元数据词汇，为DRM提供一个标准的术语集。 另外，国际图联的FRBR项目[14]也描述了出版物形态间的逻辑关系。在此基础上，人们正引 入 和开发相应的元数据，例如Dublin Core[15]、AAP电子图书元数据[16]和ONIX元数据[17]格 式。
利用这些术语及其相互关系，人们致力于建立一个开放性权限描述机制。例如，开放DRM框 架(Open DRM Framework)[2]和PREP(Policy and Rights Expression Platform)[18]框架都 提出基于Web的开放式权限描述机制，它们的核心部份是开放式权限描述语言，基于通用数 据字典和概念集、并以计算机可识别的标准格式来描述生产者和信息服务系统（作为提供者） 的权限管理政策，以及描述用户和信息服务系统（作为用户）的权限管理方式，支持这些信息 以开放形式发布和组织，以便能被自动发现、获取和解析，并在此基础上支持自动的权限谈 判 、权限交易、使用控制。而且，这个语言应可扩展，能不断引入关于新的内容形态、商业模 式、交易条件、管理操作的权限规定和术语，能与相关领域共享有关的元数据和概念集。这 个语言应通过一系列标准接口允许生产者、用户或信息服务系统使用安全传输、验证、安全 存储等方面的标准技术来实施权限控制，甚至可以将语言本身固化嵌入相应技术机制，但应 不限制使用某几种专门技术。这个语言还应支持权限管理信息交换协议(Rights Messaging Protocol)，以便人们查询权限管理信息、传递授权标志，而且将包括双向操作，例如出版 商查询信息服务系统或用户是否具备必要的权限管理机制和能力。
权限描述语言需要定义和描述的具体内容包括[3，8]：
表1
＜ rights＞
＜asset＞
＜uid idscheme=“URI”＞…＜/uid＞
＜/asset＞
＜usage＞
＜usage-type＞
……
＜constraint＞…＜/constraint＞
＜/usage-type＞
……
＜/usage＞
＜narrow＞…＜/narrow＞
＜rightsholder＞
＜party＞
……
＜role＞…＜/role＞
＜/rightsholder＞
＜admin＞
＜datetime＞…＜/party＞
＜datetime＞…＜/datetime＞
＜/admin＞
＜/rights＞
a.交易利用模式，包括免费使用、免费登记使用、个人购买、机构购买、长期订阅、出租 、出借、购买使用许可、按用户类型或地区销售、按阅读次数或阅读时间销售、按不同内容 组合或内容形态销售、按不同阅读设备销售等，而且应能吸纳新的交易模式。
b.交易利用权益，包括：发行零售商的发行权限，例如发行地区或用户范围、发行数量、 发行交易模式类型、信息内容形态类型、信息内容组合方式、阅读设备类型、价格范围等； 图书馆等信息服务机构的服务权限，例如地区或用户范围、服务模式类型（例如只能提供借 阅）、提供信息内容形态和组合方式限制、阅读设备限制、拷贝与长期保存限制、附加增值 服 务限制；用户使用权限，如显示、打印、拷贝、修改、删除、出借、转售等权限。
c.权益管理权限，例如各交易方在建立用户隐私保护条款、对不同信息内容组分或不同内 容 形态建立不同条款、转换内容形态（例如将PDF版转换为纯文字版）、析取和重组内容、集成 到其它产品、转换阅读设备、在出版或发行后修改权益条款、设置新条款、嵌入验证信息等 方面的权限。
目前，人们已定义若干描述语言来具体描述、标记权限信息，比较主要的有Open Digital Rights Language(ODRL)[19]和Extensible Rights Markup Language(XRML)[20]。前者是开 放标准，后者属Xerox公司所有、需要授权才能使用。两者都基于XML语言，表1给出基于ODR L的一个例子。
4 数字内容保护技术
数字内容保护技术的目标是保证只有合法用户经过授权后通过合法拥有的技术手段才能利 用被保护信息。保护技术类型包括加密封装技术、数字水印技术、专用系统或专用存储载体 、内容控制技术（例如采用连续传送播放格式或低分辨率格式等增加复制或拷贝难度）等。由 于后两种技术影响信息内容可利用性和使用方便性，现在的发展趋势是以加密封装为主来 保护信息内容，基本技术过程可由图4表示。
数字水印(Digital watermarking)技术[21，22-23]是信息隐藏术(Steganography)的一个 分 支，通常是隐蔽地将特定信息（例如版权信息、出版者身份、出版物唯一标识符、甚至元数 据或权限控制信息）嵌入到公开数字内容中，可通过特别软件或硬件析取、识别和显现，从 而鉴别出版物原始作者或提取其它控制信息。与此密切相关的是数字指纹(Digital fing erprinting)技术，专指用隐蔽方式嵌入特定信息单元鉴别信息（例如出版物复本顺序号）， 据此确认数字信息单元的原始拥有者，从而发现泄密者或擅自拷贝传播者。绝大多数数字水 印嵌入技术在数字内容编码噪音中嵌入数据，通过特定算法使这些数据按一定方式分布，使 其不能被使用者感知、只能由专门解码软件识别。具体方法主要分为基于空间域的嵌入方法 （ 例如在按一定规律分布的像素点最次码位LSB嵌入数据）和基于频率域的嵌入方法（例如在离 散余弦转换DCT中根据各数据块DCT系数来嵌入数据）。许多数字水印技术还能自动根据数字 内容编码分布特征来调整数字水印“深浅”密度，例如一幅清晰蓝天图像和一幅盛夏花园图 像就需要不同深浅的水印。数字水印需要具备一定的健壮性，能抵御过滤、压缩、剪截、旋 转、比例转换、格式转换、图像锐化或钝化、甚至统计平均、拼图、加载新水印、重新扫描 或重新抽样等攻击。数字水印不仅用于数字图像，还用于音频数据（例如MusiCode技术）和视 频 数据（例如Galaxy/DVD数字水印建议）。
加密技术是数字内容保护的基础，一般使用对称密钥技术对实际信息内容加密，使用非对 称密钥（公钥私钥）技术来传递对称密钥（作为解密密钥）并对有关数字摘要、数字证书或许可 证等加密。由于加密技术已相对成熟，请有兴趣的读者参见相关文献。数字摘要(Digital D igest)技术用于保障数据内容的真实性完整性、防止传输和存储过程的删改。一般可采取诸 如MD5这样的单向杂凑算法(One-way hush function)对数据内容进行计算形成一个小容量摘 要，例如128bits，即使只有微小差别的不同数据内容也将产生不同的数字摘要。例如，有 人用MD5对〈双城记〉全文生产数字摘要“CABB806969AF220B281474382D88C726”，然后在 全文中增加了一个空格，重新生产的数字摘要为“532CF2E34EC2DDC301D4AC3EF0D3260”。 数字摘要用内容作者私钥加密后传输。接收者可利用同样算法对数据内容计算得到一个摘要 ，并与经内容作者公钥解密后的摘要比较，从而鉴定真实性完整性。数字证书是包含特定对 象（可以是个人、机构或机器）的元数据、公钥以及需要传递的对称密钥等的信息集合，被用 认证机构(Certification Authority)私钥加密，可用认证机构公钥解密，用以证明特定对 象的身份。
在数字权益管理中，数据内容对称加密密钥、权限管理信息、身份信息、提供者公钥等都 可能被组织到一个权限许可证文件中，该文件用特定接收者公钥加密后传递，只有合法接收 者用自己的私钥才能解密、从而获得解密密钥和其它必要数据。而且，公钥私钥对往往被用 软件甚至硬件形式固化在提供者系统和接收者系统中，这些系统经过一定验证体系注册登记 ，接收者本人也无法析取出它们的明文形式。
5 数字权限管理系统
众多的数字内容保护系统已应运而生，例如IBM的Cryptolopes、InterTrust的DigiBoxes、 NetRights的LicenseIt等，我们这里简要介绍若干相对比较全面的数字权限管理系统。
(1)EBX系统 EBX系统(Electronic Book Exchange System)[7]是由出版领域众多公司组成 的知识联盟协作提出的电子图书权限管理机制，其主要技术过程如图5所示。
EBX主要利用一个许可证文件(Voucher)来传递权限信息和控制权限执行。许可证中包括数 字内容唯一标识符，内容加密密钥，允许阅读、借阅、出售或转让的复本数量，具体发行或 传递权限（例如出售、借阅、转让或修改）、具体使用权限（例如显示、打印、拷贝等），根据 设备、时间、内容类型、内容部份等进一步设置的权限，内容验证编码等。
整个过程开始时，出版商利用专门的EBX出版软件（可以是Web服务器嵌入软件），将所有内 容文件封装压缩为一个文件，利用对称加密技术随机产生一个加密密钥对其进行加密。然后 出版商按照标准格式建立一个出版许可证，写入出版物信息和权限条款，并将加密密钥封装 在该许可证中，最后用出版商公钥对许可证加密，并将加密出版物及其许可证存储到出版商 服务器。
发行商利用专门的EBX发行软件（可以是Web服务器嵌入软件）购买电子出版物发行权限。当 发行商确认购买加密出版物发行权后，出版商服务器用出版商私钥对出版许可证解密，根据 购 买条件填入发行权限条款，建立发行许可证，并用发行商公钥对发行许可证加密，然后将该 许可证和加密出版物传给发行商服务器。
顾客利用专门的EBX阅读系统（可以是Web浏览器嵌入软件）来购买和使用电子出版物。当顾 客确认购买某出版物后，发行商服务器用发行商私钥对发行许可证解密，根据购买条件填入 顾客使用权限条款，建立顾客许可证（也包含出版物信息和内容加密密钥），并用顾客公钥对 顾客许可证加密，然后将该许可证和加密出版物传给用户。顾客的EBX阅读系统将加密出版 物和许可证分别存入指定的目录，当顾客阅读该出版物时，EBX阅读系统取出相应许可证， 用顾客私钥解密，取出内容加密密钥，对加密出版物解密并显示有关内容。但是，解密后的 顾 客许可证和内容文件只存在于计算机内存中，一旦当前阅读过程结束就被清除。
图书馆可利用EBX发行系统来购买电子图书（限定复本数量），可通过管理界面设置“借阅” 时间。当读者从图书馆系统中借出一本电子图书时，读者同时获得设置了时间限制的使用许 可证，图书馆拥有的该复本许可证自动“暂时”失效，当读者归还使用许可证、或有效时间 已到时，读者的使用许可证自动失效，图书馆拥有的该复本许可证恢复有效。
所有系统的公钥私钥对都在制造过程中固化到软件中，所有许可证文件和内容文件都以加 密形式存储，在运行过程中自动调用处理，使用者无法截获明文形式的密钥、许可证或内容 文件。EBX还通过其它技术来保证传输和交易的可信赖性，例如基于SSL（安全套接层）技术保 证数据传递的私密性，基于PKI(Public Key Infrastructure)进行身份认证和防抵赖。
(2)Adobe PDF Merchant PDF是流行的数据内容格式，Adobe公司推出了PDF Merchant系统 支持数字权益管理，它由WebLock、WebSell、WebBuy三个分布但相互联系的功能模块组成[2 4 ]如图6。
WebLock是一个独立的服务器端工具，供出版商对PDF格式的出版物（以下称PDF文件）进行加 密封装处理。具体操作步骤包括：从出版商书目数据库中取出160比特的标题键(Title Key) ，利用杂凑算法生成128比特（美国）或56比特（其它国家）的启动键(Access Key)；将启动键 作为加密密钥，利用RSA/RC4工具对原始PDF文件加密，形成加密PDF文件；为加密PDF文件加 上加密字典(Encrypt dictionary)，该字典是一个包含若干对象的附加文件，确认必须具备 的安全控制机制（例如经过注册的Adobe客户端WebBuy模块标识号和加密密钥），字典用出版 商 数字证书(Digital Certificate)签署，即用其中的私钥加密；将整个PDF密文（包括其加 密字典）用FDF(Forms Data Format)封装，由于FDF文件（MIME类型为application/vdn.fdf） 被设置为总是存入用户机器，可避免浏览器软件自动打开PDF文件。在封装过程中还可使用Z LIB压缩工具对已经压缩的PDF文件进一步压缩，进一步减少数据量。在这个过程中还可加入 使 用限制条件，不过许多使用限制是在实际销售过程（即WebBroker模块）才根据顾客选择具体 规定，所以使用限制条件往往由WebBroker以许可证形式体现。
WebSell（又称WebBroker）也是服务器端工具，销售商可将其作为一个COM(Component Objec t Model)对象嵌入自己的IIS/ASP系统环境中，负责在数字出版物销售过程中建立和使用许 可证、保证对出版物使用实现安全控制，具体功能包括：根据顾客购买条件建立使用权限， 将权限数据写入使用许可证(License)文件；请求或自动提取顾客计算机环境参数，捆绑入 许可证中；将出版商加密密钥再加密封装入许可证中；利用自己数字证书对许可证文件进行 数字签名；向顾客传送经过加密封装的出版物文件和许可证文件。PDF Merchant通过将许可 证文件与用户计算机的特定环境参数(Habitat values)相捆绑而保障用户合法获得该文件后 可持续对它进行权限管理，可用环境参数包括：计算机ID，通常就是NIC(Network Interfac e Card)的MAC地址；用户确认号，如Windows的用户登记号（往往与其它属性结合来提高安 全程度）；UTC(Universal Time Clock)时间值，用于允许借阅或出租等功能的系统；存储装 置确认号，例如硬盘、网络驱动器号码等。具体使用什么参数可由用户在自己WebBuy设置选 项中确定，也可由出版商或销售商明确规定，但所有许可证都必须至少捆绑一个环境参数。
WebBuy是与Adobe Acrobat 4.05以上版本阅读器捆绑的客户端嵌入安全处理器，对PDF文件 进行解密处理，并根据使用权限控制使用操作。具体控制步骤包括：当顾客调用特定PDF文 件时，首先在当前PDF目录或用户许可证目录下寻找该PDF文件的许可证；如果找到，通过它 取得开启密钥；利用密钥和RSA/RC4算法为PDF文件解密；解密后通知用户“授权完成”，启 动 PDF阅读器，根据使用权限进行阅读或其它形式的处理；如果没有找到，用户不能使用该PDF 文件，WebBuy将提示用户联机购买相应许可证。使用权限包括打印、修改、选择内容（文 字或图像）进行拷贝剪贴、对内容进行批注等，这些权限由许可证文件描述。权限控制机制 在PDF文件被打开、存储以及用户试图修改与安全有关的阅读器设置时都会自动启动。
PDF Merchant对一般数据出版使用提供相对安全的整体环境，但捆绑计算机环境参数影响 移动使用能力，而且PDF解密密钥在客户端对PDF文件解密过程中显性存在于内存中，Adobe 阅读器本身也可能遭到袭击从而允许存储解密后的PDF文件。
除此之外，安全数字音乐计划(SDMI)[25]和MPEG[26]也都提出了自己的DRM机制。
6 结束语
技术上讲，DRM机制正在逐步成熟，但它也面临许多问题[1]。例如，匿名性与隐私保护、 侵蚀读者在法律和传统交易过程已获得合法权益的可能性、可信赖机制与身份验证、技术和 系统的互操作性、以及“道高一尺、魔高一丈”的破译密码及保护机制活动等。另外，DRM 机 制对图书情报机构将带来深远的影响，也需要及时进行研究。
标签：公钥加密论文; 密钥管理论文; 数据封装论文; 公钥算法论文; 对称密钥论文; 软件安全论文; 软件过程论文; 数字控制论文; 语言描述论文; 元数据论文;