基于同态加密的非同质化代币（NFT）数字艺术版权保护

《Journal of Cyber Security and Mobility》：Homomorphic Encryption-Based NFT Copyright Protection for Digital Art

数字艺术版权保护面临传统水印易被去除和加密需解密验证的矛盾。本文提出融合同态加密与NFT的创新架构，通过CKKS算法实现加密态特征提取与版权验证，结合零知识证明确保身份认证，利用秘密共享保护密钥，并采用代理重加密技术实现安全版权转移。原型系统验证了该混合架构在隐私保护、版权验证准确性和抗篡改等方面的优越性。

　　

摘要：

数字艺术行业在版权保护和隐私维护方面面临着严峻的挑战，现有的解决方案未能充分解决这些问题。传统的数字水印技术容易受到删除攻击，且无法防止未经授权的内容访问；而当前的不可替代代币（NFT）平台由于区块链的透明性，会暴露交易细节和艺术品内容，从而给创作者和收藏家带来隐私风险。传统的加密方法在进行任何数据处理之前都需要解密，这使得在加密状态下无法进行版权验证和特征提取，从而形成了一个根本性的安全性与可用性之间的权衡。为了克服这些限制，本研究提出了一种结合同态加密与NFT版权保护的网络安全防护系统。选择同态加密是因为它能够在不解密的情况下对加密数据进行计算操作，从而在保持数据完全保密的同时实现版权验证——这是其他隐私保护技术所无法比拟的能力。该系统采用了Cheon-Kim-Kim-Song（CKKS）同态加密算法，构建了一个由加密层、验证层和存储层组成的三层防护架构。该架构通过集成零知识证明进行身份认证，以及Shamir秘密共享技术进行安全密钥管理，实现了对加密状态下的数字艺术品的版权验证和特征提取。NFT版权保护机制引入了同态水印嵌入和智能合约验证，并结合代理重新加密来实现安全的版权转移。已经开发了一个原型系统，并通过全面测试进行了评估。安全性性能通过六个指标进行评估：隐私保护强度、版权验证准确性、防篡改能力、密钥安全性、交易匿名性等...

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1 引言

随着区块链技术的快速发展和元宇宙概念的兴起，数字艺术市场经历了爆炸性增长[1]。据统计，2021年全球不可替代代币（NFT）市场的交易额超过了400亿美元。作为核心类别的数字艺术品占据了市场份额的30%以上[2]。这种前所未有的增长为艺术家和收藏家创造了新的机会。然而，这也暴露了威胁该行业可持续发展的关键安全漏洞。