区块链在建筑领域数字产权保护中的应用

Posted 2021-04-26 建筑ABC

1 引言

随着数字化时代的到来，建筑领域BIM等技术与云计算、大数据、物联网、人工智能等新兴技术的融合进一步加深，数字化技术在建筑业得到越来越普及化的应用，出现了越来越多的建筑领域数字化作品，如BIM三维模型，门、窗、梁、柱、墙、排水、暖通等搭建BIM三维模型使用的BIM构件，CAD设计图，音视频教学培训课件等。但随之而来的是大量数字作品被侵权、滥用，如未经作者授权就复制、下载BIM构件，应用到自己的BIM模型中。不但作者的权益无法得到保障，正规数字作品平台也无法自证清白，不能证明自己平台的数字作品的产权是否明确，严重影响了这些建筑数字作品的大规模推广和使用。

近年来，区块链技术迅猛发展，在金融、征信、政务、知识产权保护等方面的应用探索逐渐增多。区块链技术具有多方互信、账本公开、不可篡改、可追溯等特征，可以为建筑领域数字产权保护提供帮助。

本文从区块链技术特点出发，分析建筑领域数字产权保护中应用区块链的可行性，介绍区块链在建筑领域数字产权保护方面应用尝试及具体系统实现，以期共同推动区块链在建筑领域的落地应用，促进建筑行业健康、快速发展。 

2   区块链在建筑领域数字产权保护中的可行性分析

2.1  建筑领域数字产权保护背景

目前，数字产权保护主要针对图片、文本等通用数字载体形式。建筑领域数字作品尤其是BIM模型、BIM构件等的产权保护措施还很缺乏。

以BIM构件为例。BIM构件是整个BIM模型中可以更换的实体组成部分，符合BIM模型的接口标准，能与其他组成部分实现组装，最终由不同BIM构件组成BIM模型。BIM构件具有以下特征：

1、复用性：BIM构件能够在不同环境下重复使用，包括参数定义的复用、建模方法的复用以及信息属性的复用。

2、可扩展性，BIM构件能够通过改变参数值、改变信息属性等改变成为其他类型构件。

3、独立性，BIM构件能够独立实现建筑功能、并具备独立的建筑信息。

BIM构件的信息统一记录在BIM 模型中，如果构件信息过于简单，将不能满足应用需求；如果构件信息过于精细，会带来无效劳动，并影响应用效率，所以构件信息深度要遵循适度的原则。构件信息分类参见下表.

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           BIM构件细度级数说明

细度级数	应用阶段	主要内容
LOD100	方案设计阶段	粗略尺寸和形状，包括非几何数据、线、面积
LOD200	初步设计阶段	大致几何特征、形状、方向、材质、参数等
LOD300	施工图设计阶段	主要组成、准确尺寸，反映实际外形、材质等
LOD400	施工阶段	详细模型实体、尺寸、材质、参数等
LOD500	运维阶段	实际尺寸、安装信息、设备技术参数、操作、售后

 

一般实际应用中，应用较多的LOD300级或LOD400级的构件，构件示意如图.  

                            BIM构件（大门）

现行的传统产权权保护服务，不但存在缴纳费用高、时间成本大的问题，而且没有适用于BIM构件的保护措施例如，中国版权保护中心对建筑领域的作品登记费用，单件收费约500元，审核一般至少需要7-10个工作日，而且没有非常适合BIM构件归属的类别（见下表）.

另外，简单的门、窗等BIM构件，制作所需工时最少可为0.5人天左右，单次使用价格5元左右（按照BIM模型费用平摊至单个构件）。这些BIM构件等建筑领域数字作品，具有高频、低价等特征，不适用于费用高、审核久的产权保护手段，迫切需要一种新的产权保护方式。

  中国版权保护中心著作权自愿登记收费标准（2018年10月26日）

收费项目	计价单位	收费标准（元）	备注
建筑作品	件	1500元	系列作品登记第二件起每件100元
工程设计图 产品设计图	件	500元	系列作品登记第二件起每件100元
模型作品	件	500元	系列作品登记第二件起每件100元
地图、示意图	件	500元	系列作品登记第二件起每件100元
摄影作品	件	300元	系列作品登记第二件起每件100元
美术作品	件	300元	系列作品登记第二件起每件100元

2.2  可行性分析

区块链具有多方互信、不可篡改、可追溯、账本公开等方面的技术特点，可以为建筑领域数字产权保护提供帮助。

  （1）证据可信，透明监督

以BIM构件作为典型代表的建筑数字作品，虽然结构复杂，传统版权登记困难，但数字作品很容易计算哈希特征值，将这种哈希值放在区块链上，应用区块链数学加密算法、共识机制、数据哈希等技术，保证产权数据不可篡改、可追溯，具较高的公信力，在产权归属可提供可信的证据。

2018年9月，最高人民法院发布实施《最高人民法院关于互联网法院审理案件若干问题的规定》：当事人提交的电子数据，通过电子签名、可信时间戳、哈希值校验、区块链等证据收集、固定和防篡改的技术手段或者通过电子取证存证平台认证，能够证明其真实性的，互联网法院应当确认。结合《关于电子数据收集提取判断的规定》等相关规定，可以看出，说明我国司法领域对于区块链等新兴技术作为“证据”持开放态度，认可区块链对于固定证据的真实性可以起到重要作用。

建筑数字产权保护需求方、产权管理机构、司法鉴定中心、互联网法院等机构可以组成区块链联盟链，这些多方组织根据上链管理权限，可以查看数字作品产权信息，包括数字作品哈希值、产权人、登记时间等数据，随时对这些不可篡改的版权信息进行监督及信息提取，大大提高了区块链的证据可信性。

    （2）提高效率，节约成本

传统版权登记的审核时间较长，成本较高等（上述内容及表2）；区块链对于数字产权存证时间可以提高至分钟级别，以中国版权保护中心DCI平台为例，3分钟就可以完成数字著作权登记填报提交，提交后立即将获得区块链技术提供的电子存证码；每件数字作品的数据上链、电子签名和CA（证书授权，Certificate Authority）费用可降低至几角钱，甚至免费。

综上可以看出，区块链对于解决建筑领作品产权问题，不但可以解决成本、效率问题，还具有法律效力，具有可行性。

3   区块链在建筑领域数字产权保护中的应用研究

为解决建筑领域数字作品的产权保护问题，根据上述分析，可建立一个建筑数字作品平台，作者可以将建筑数字作品放至该平台，平台将这些原创数字作品的特征信息、作者信息、创作时间等产权相关数据存在区块链上，利用区块链多方互信、不可篡改、可追溯等技术特点，保存这些数字产权信息，为产权归属提供佐证，为可能的产权纠纷提供可信的证据支撑。这种高公信力、低费用、准实时的解决方案，解决了传统产权保护费用高、审核时间长的局限。

区块链按照去中心化程度可分为公有链、联盟链、私有链三种。私有链为企业内部使用，对数字产权保护意义不大。而公有链、联盟链在数字产权保护方面各具优势：公有链完全去中心化，所有数据公开，无法篡改，可追溯，公信力较高，但同时处理速度低、成本高；联盟链是不是完全去中心化，而是多中心化的，在联盟的组织内可实现数据公开、无法篡改，但处理速度快，费用低。

选择公有链还是联盟链，来实现区块链对建筑数字产权保护，是首先需要研究的问题。

 

3.1 区块链选型

若要解决数字作品版权保护问题，需要公信力、效率、费用兼顾的区块链系统。选择联盟链还是公有链进行数字版权确权即区块链选型问题，是首要问题。

3.1.1 公信力的分析

我国著作权法规定，“中国公民、法人或者其他组织的作品，不论是否发表，依照本法享有著作权”，即作品完成就自动有版权，可作为作品受到著作权法保护。这就说明在版权确定方面存在复杂性，一旦版权有了纠纷，最终需要司法机构的判决，而判决依靠证据的证明力来支撑。

目前数字作品可以通过版权保护中心、司法鉴定中心、公证处及可信机构等取得作品归属权初步证明，但这种初步证明仅是一种登记属性的初步证明，如果其他方有更有力的证据证明作品归属，则将按照著作权法的规定，版权归实际作者所有。数字版权的证据证明力的有无、证明力大小需要经司法机构裁定，所以司法机构认可的证据至关重要。

根据杭州互联网法院认可区块链存证的全国首个区块链案例判决过程来看，互联网法院主要还是依据《关于适用〈中华人民共和国民事诉讼法〉的解释》，对区块链等电子证据的审查要点为电子数据的来源真实性、存储可靠性、内容完整性、关联度等几方面。 

综上分析，联盟链和公链的选型可基本得出结论，公信力由大到小的排序为：有公信力机构作为节点的联盟链、知名公链、普通公链、普通联盟链 。

目前，传统的版权相关机构，比如互联网法院、国家版权局数字版权中心、司法鉴定机构、公证处、仲裁、律所等有接入联盟链的实例；而知名公链，主要是比特币、以太坊等。司法机构直接接入的联盟链，从公信力角度看，要稍大于以太坊等知名公链。

3.1.2 费用分析

产权保护的前提是确权，为保护数字产权，至少需要将数字产权信息实施注册、上链等。这些操作对于联盟链可以做到零费用，但比特币，以太坊等知名公链，则要收取一定费用。比如以太坊中，运行一次数字产权注册功能的智能合约的费用，在2018年11月初以太币价格低点时，约合人民币0.8元，如按照2018年1月以太币价格，则费用可达5.5元。

从费用角度看，数字产权保护应以联盟链为主，以公链为辅。比如，在数据保存至联盟链的同时，可以分时分批打包上传至公有链，每月将全月的交易锚定以太坊一次，这样可以减少公链网络速度、出块速度尤其是费用等问题的制约。 

      

3.1.3 性能分析

建筑数字作品进行产权登记时，要保证一定的处理速度。公有链因激励及共识机制问题，要求定时出块，TPS（每秒处理交易数）较低：比特币约7TPS，以太坊约40TPS；而联盟链可自行配置性能参数，达到较高TPS。以Fabric为例，最高可达2000TPS（FBFT共识机制）至10000TPS（kafka共识机制）。可以看出，在数字产权保护的场景下，联盟链的性能更优。

综上所述，为解决建筑领域数字产权保护的问题，区块链选型以联盟链为主+公有链锚定的方式为宜。

3.2  建筑数字产权区块链平台的设计实现

根据上述选型问题分析，可以看出，为保护建筑领域数字作品产权而搭建的建筑数字产权区块链平台，主体应以联盟链为主，公有链为辅；为保障公信力，还需要接入司法鉴定中心、版权保护中心等国家级公信力机构；为保障数据安全、可信，可以外接国家认证的CA机构等。具体来说，建筑数字产权区块链平台的设计如下图：

（1）建筑数字作品平台：可为B/C端客户提供一个交流平台，个人和机构均可以将自己制作的三维构件、模型、图纸等设计作品上传至建筑数字作品平台，可以自行选择是否进行需要产权登记。同时个人和机构用户，也可以在建筑数字作品平台进行购买、下载这些BIM构件、BIM模型、CAD图纸等数字作品。为了安全合规，减少版权纠纷，个人和机构会优先购买已经进行产权登记的数字作品，从而实现了良性的商业闭环。

（2）BaaS平台：目前国内阿里、腾讯、华为等多家公司提供BaaS平台服务（Blockchain as a service），多数基于HyblerserFabric架构搭建联盟链。BaaS 平台可以提供底层区块链联盟链服务，根据不同的业务需求，组织数量、通道分配、Peer节点及Order节点等可以一键部署，方便快捷地搭建区块链平台。建筑数字产权平台将数字作品产权登记信息传至BaaS平台，根据既定规则写入区块链，信息不可篡改，同时可以同步至联盟链上的各个节点，包括公信力机构节点，提高了证据可信度。

（3）公信力机构。目前国内与数字产权相关几类公信力机构，都有接入区块链的实例，包括互联网法院、司法鉴定中心、版权保护中心、公证处、律所等。

（4）知名公链。比特币、以太坊等知名公链，公信力普遍较高，将建筑数字产权登记信息写入这些公链进行锚定，会增加证据证明力。但公链的处理性能较低，费用较高，所以可以采取分时分批、打包上链的策略，根据业务量大小，如每月打包上传本月数据至公链，进行锚定。

（5）外部CA。BaaS平台一般都用生成授权证书的功能，可以提供按照国际加密算法或国密算法进行电子签名。但为了增加数据公信力，可以接入外部国家认可的CA机构，申领数字证书，包括电子签名和可信时间提取等，保证区块链的时间戳、数字签名、加密算法更加可信，提高产权证据的证明力。

合作企业。建筑数字产权的保护，需要行业内各相关企业共同参与，形成规模和生态，才能切实推进落地实施。

4   结语

本文根据区块链可追溯、不可篡改、账本公开等特性，设计构建了建筑领域数字产权区块链平台，为数字产权的确权、保护和运营提供了保障，在发生产权纠纷时，可提供给司法机构的有力证据。

建筑数字产权区块链，目前还仅做到了确权，更重要的是产权的流动管理、侵权的识别和追责等问题，这些都还需要我们跟踪技术发展、不断深入研究，形成更完善的解决方案。比如，产权人可以依据区块链智能合约实现自动结算、自行定价、分销奖励等，区块链平台可对数字产权生成至流转全过程进行存储记录，确保行为一旦发生则不可修改，不可抵赖，并且可追溯。

建筑行业具有项目地点分散、多专业、多关系方、流动性强等特点，这种“分散的市场、分散的生产、分散的管理”的产业特点，增加了运营和管理的难度，区块链很适合解决这类问题，很多场景还需要我们深入研究。

注：本文写于2018年10月，并于2019年2月发表于国内核心期刊《建筑经济》.