Pour évaluer l’efficacité du modèle de protection décentralisée du droit d’auteur proposé, il est testé contre diverses attaques de manipulation vidéo qui surviennent fréquemment lors de la transmission multimédia, du montage et de la violation du droit d’auteur. Deux facteurs majeurs dans l’évaluation incluent : (i) la fiabilité de l’algorithme de hachage perceptuel pour détecter le droit d’auteur et la falsification, et (ii) la performance du réseau blockchain Hyperledger Fabric. Les scores de similarité ont été générés en calculant le hachage moyen (aHash), le hachage de différence (dHash), le hachage perceptuel (pHash) et le hachage wavelet (wHash), qui ont ensuite été comparés aux empreintes vidéo enregistrées dans la blockchain.
Analyse de similarité sous attaques de manipulation vidéo
La robustesse du modèle a été évaluée à l’aide de plusieurs attaques appliquées aux vidéos, incluant des attaques temporelles, spatiales, géométriques, de compression, de filtrage et de manipulation adversaire. Les valeurs de similarité de cette étude proviennent d’expériences individuelles pour chaque scénario de manipulation vidéo. Chaque type de manipulation a été appliqué une fois pour créer un cas de test représentatif, et ses scores de similarité ont été enregistrés pour analyse. L’objectif était de vérifier dans quelle mesure le cadre proposé pouvait détecter les changements liés au droit d’auteur dans diverses conditions d’attaque réalistes. Ainsi, les valeurs rapportées montrent des résultats issus de cas de test individuels, et non des moyennes issues d’essais répétés.
Les scores de similarité utilisant quatre algorithmes de hachage perceptuel sont listés dans le tableau 3. Le modèle proposé atteint un degré relativement élevé de similarité sous la plupart des attaques préservant le contenu, tout en restant sensible aux grands changements structurels des vidéos (Tableau 3).
Performance sous transformations temporelles
Les transformations temporelles telles que l’insertion d’images, la suppression d’images, la substitution d’images et la conversion de fréquence d’images affectent principalement la continuité temporelle des vidéos tout en préservant presque intactes leurs caractéristiques spatiales. Les expériences ont montré que l’insertion et la substitution de trames atteignaient plus de 80 % de similarité avec tous les algorithmes d’empreintes digitales testés (Figure 4). Ainsi, les empreintes digitales perceptuelles ont maintenu les caractéristiques visuelles des vidéos malgré les changements temporels.
La suppression des trames a entraîné une légère diminution des valeurs de similarité en raison de l’absence d’informations dans les trames. Néanmoins, les empreintes digitales étaient suffisamment similaires pour offrir une performance adéquate afin de détecter la violation du droit d’auteur. Les variations de fréquence d’images n’ont pas eu d’impact significatif sur les mesures de similarité, car elles ont donné des valeurs supérieures à 97 % dans la plupart des échantillons tests. Cela s’explique par le fait que les transformations de fréquence d’images ne modifient pas significativement les caractéristiques des images.
Influence des transformations spatiales et géométriques
Les transformations géométriques et spatiales affectent directement les structures visuelles dans les images vidéo, rendant la technique de hachage perceptuel relativement difficile. Les régions localement altérées n’ont entraîné qu’une légère diminution des valeurs de similarité, car les modifications visuelles étaient localisées et n’ont pas modifié substantiellement le hachage perceptif global.
Les opérations de recadrage ont entraîné une plus grande variation des valeurs de similarité en raison de l’élimination de parties du matériau visuel. Les transformations rotationnelles ont entraîné la plus grande réduction des valeurs de similarité, avec des valeurs allant d’environ 48 % à 66 % à travers les techniques de hachage perceptuel. Cela se comprend puisque la rotation modifie les structures spatiales qui jouent un rôle important dans le hachage perceptuel. L’agrandissement des images a eu peu d’effet sur les scores de similarité, puisque les valeurs restaient supérieures à 96 %. La figure 5 résume les résultats de similarité obtenus sous rotation vidéo, y compris les transformations géométriques.
Robustesse à la compression, au filtrage et au bruit
La compression et le transcodage sont des activités courantes lors du stockage et de la distribution multimédia. L’analyse expérimentale a montré que les similitudes étaient constamment supérieures à 98 % même après compression, transcodage et réencodage MPEG avec divers codecs vidéo. D’après les résultats, on peut déduire que les empreintes digitales perceptuelles conservent la majeure partie du contenu visuel malgré les erreurs de compression et le bruit de quantification. De plus, des expériences ont été menées sur l’ajout et le filtrage du bruit. Peu importe à quel point le bruit était fort, la similarité était toujours entre 98 % et 99 %. De plus, le filtrage gaussienne, médiane et passe-bas entraînait des changements minimes de similarité, préservant l’information structurelle globale de la vidéo.
Détection de modifications complexes et adversaires
Le modèle proposé a également été étudié pour identifier des attaques telles que l’ajout de texte ou d’autocollants aux images vidéo, la fusion de clips vidéo et les attaques de modification par collusion. Une telle modification sert à préserver la cohérence tout en effectuant des modifications non autorisées sur le matériel protégé par le droit d’auteur. Le résultat de l’analyse de similarité après ajout de texte aux images vidéo est montré à la Figure 6 ci-dessous, tandis que la Figure 7 montre les résultats de l’analyse de similarité des clips vidéo fusionnés.
Comparaison des performances des algorithmes de hachage perceptuel
Chacun des quatre algorithmes de hachage perceptuel avait des propriétés spécifiques observées lors des tests expérimentaux. Le hachage perceptuel (pHash) s’est révélé très robuste à la compression, au filtrage et au transcodage, tout en restant sensible aux manipulations structurelles. Le hachage en wavelets (wHash) fonctionnait bien sous manipulations locales, telles que l’ajout de texte ou d’objets.
Le hachage par différence (dHash) pouvait détecter des manipulations structurelles liées au gradient mais était plus sensible à la rotation. Le hachage moyen (aHash) était stable lorsqu’il était appliqué à des opérations appliquées globalement qui ne modifiaient pas l’intensité globale, mais était moins stable lors de manipulations géométriques. Dans l’ensemble, pHash et wHash ont produit les meilleurs résultats parmi les algorithmes testés.
Évaluation des performances de la technologie blockchain
Outre la performance de la vérification du contenu, la scalabilité et les performances du système blockchain ont également été prises en compte. Au cours des expériences, il a été découvert que le temps nécessaire pour le téléchargement des fichiers augmentait linéairement avec la taille du fichier et la taille du réseau, en raison de la synchronisation nécessaire entre pairs.
De même, le temps pour miner et créer des blocs a augmenté de façon linéaire avec le nombre de pairs. Ce résultat était prédit car il devient plus difficile d’effectuer des transactions à mesure que le nombre de pairs augmente, nécessitant plus de communication. Cependant, le délai observé par les auteurs était suffisamment réaliste pour le domaine d’application de l’enregistrement du droit d’auteur.
Le fonctionnement d’accès aux blocs ne montrait pas de variations significatives tant que la taille du réseau ne dépassait pas une valeur spécifique. La performance observée est également influencée par l’architecture de stockage hybride. Dans cette configuration, les métadonnées de propriété, les informations de transaction et les valeurs de hachage perceptuelles sont stockées sur la blockchain, tandis que CouchDB gère les données multimédias. Cela réduit la quantité ajoutée au grand livre distribué, aidant ainsi à maîtriser la croissance du stockage blockchain. Même si les auteurs n’ont pas réalisé de comparaison spécifique avec un design uniquement blockchain, les expériences montrent que le système fonctionne toujours bien pour le traitement et la récupération des transactions à travers différentes configurations réseau. Les figures 8 à 11 résument les évaluations de performance des chercheurs sur la blockchain à travers diverses configurations réseau.
Dans l’ensemble, les résultats expérimentaux indiquent une performance efficace du système suggéré qui combine le hachage perceptif avec la technologie blockchain. Le cadre suggéré est résistant aux opérations de préservation de contenu et en même temps sensible aux attaques modifiant la structure. De plus, il peut enregistrer et vérifier les droits d’auteur sur le réseau Hyperledger Fabric.
Disponibilité des données :
Les données et codes utilisés dans la présente étude ont été téléchargés dans le dépôt Zenodo et peuvent être consultés depuis : https://doi.org/10.5281/zenodo.20665324. Cela inclut des ensembles de données de trames extraites, des hachages perceptuels, le calcul de distance de Hamming, les tests de benchmarking blockchain, le code de contrats intelligents, les fichiers de déploiement et d’autres métadonnées utilisées dans les expériences d’enregistrement et de vérification du droit d’auteur.

Figure 1 : Architecture proposée du cadre de protection du droit d’auteur vidéo décentralisé. La figure montre la structure générale du cadre proposé, incluant le prétraitement vidéo, la génération perceptuelle de hachages, l’enregistrement de la blockchain, la vérification de la propriété et le stockage CouchDB. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

Figure 2 : Modèle système proposé pour la protection et le flux de travail de vérification du droit d’auteur vidéo. Le flux de travail démontre l’acquisition vidéo, l’extraction d’images, la génération perceptuelle de hachages, l’enregistrement blockchain, la vérification de similarité et les processus de prise de décision sur le droit d’auteur dans le cadre proposé. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

Figure 3 : Diagramme de séquence pour l’enregistrement et la vérification des droits d’auteur vidéo. Le diagramme de séquence illustre les interactions entre le propriétaire du contenu, la couche applicative, le module de hachage perceptif, le smart contract, les nœuds pairs, le service d’ordre, le registre blockchain et CouchDB lors de l’enregistrement et de la vérification des droits d’auteur. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

Figure 4 : Analyse de similarité sous plusieurs opérations d’édition de trames. La figure présente la performance cumulative de similarité du cadre proposé à travers plusieurs scénarios de manipulation vidéo temporelle, incluant l’insertion, la suppression, le remplacement et la modification du taux d’images par seconde. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

Figure 5 : Analyse de similarité sous rotation vidéo. La figure illustre l’impact de la rotation vidéo sur les scores de similarité. Cela montre l’efficacité du cadre proposé même lorsque les vidéos sont modérément modifiées. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

Figure 6 : Ajout de texte à la vidéo. Cela montre les résultats de similarité après insertion de texte dans les images vidéo. Il démontre la capacité du cadre proposé à identifier les changements de contenu tout en vérifiant la propriété. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

Figure 7 : Segments fusionnés dans la vidéo. Cela représente l’analyse de la similarité vidéo générée par la fusion de fragments provenant de diverses sources. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

Figure 8 : Analyse du temps d’exécution pour le téléchargement de fichiers sur un stockage hors chaîne CouchDB avec un nombre variable de pairs. Cette figure montre le temps nécessaire au cadre proposé pour téléverser les métadonnées vidéo vers un stockage hors chaîne pour différentes tailles de fichiers et configurations réseau. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

Figure 9 : Analyse du temps d’exécution en secondes pour le minage par blocs pour des fichiers de tailles variables avec un nombre variable de pairs sur le réseau blockchain. Cette figure montre les performances d’une opération de minage par blocs dans le réseau Hyperledger Fabric à travers différentes configurations réseau. Cette expérience montre les effets de la taille du fichier et de la configuration pair-nœud sur la performance du système. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

Figure 10 : Analyse du temps d’exécution en secondes pour la création de blocs pour des tailles variables de fichiers avec un nombre variable de pairs sur le réseau blockchain. La figure ci-dessous montre le temps nécessaire pour créer un bloc dans le réseau sous différentes configurations réseau. Cela permet d’analyser les capacités opérationnelles et la scalabilité du cadre. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

Figure 11 : Analyse du temps d’exécution en secondes pour l’accès aux blocs pour des fichiers de tailles variables avec un nombre variable de pairs sur le réseau blockchain. Cette figure montre le temps nécessaire pour récupérer les informations du système blockchain selon les tailles de fichiers et les configurations pair-node. Cela montre que le cadre proposé peut être utilisé efficacement pour la validation du droit d’auteur et la récupération de la propriété. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.
| S. Non. | Auteur(s) | Application | Blockchain | Sécurité | Protection | Évolutivité | Protection du droit d’auteur | Stockage hors chaîne | Intégrité | Décentralisé |
| 1 | Liu et al.13 | Protection du droit d’auteur numérique grâce à la technologie blockchain | ✓ | ✓ | ✗ | ✓ | ✓ | ✓ | ✗ | ✓ |
| 2 | Zheng et al.12 | Protection du droit d’auteur vidéo basée sur la blockchain avec filigrane | ✓ | ✓ | ✓ | ✗ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| 3 | Qureshi et al.11 | Cadre de gestion du droit d’auteur multimédia | ✓ | ✓ | ✗ | ✗ | ✓ | ✓ | ✗ | ✓ |
| 4 | Darwish et al.9 | Filigranage vidéo et vérification des droits d’auteur | ✓ | ✓ | ✓ | ✗ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| 5 | Li et al.7 | Système décentralisé de gestion des opérations de droits d’auteur musicaux | ✓ | ✓ | ✗ | ✗ | ✓ | ✓ | ✗ | ✓ |
| 6 | Pandian et al.10 | Vérification de l’intégrité vidéo basée sur la blockchain | ✓ | ✓ | ✗ | ✗ | ✓ | ✗ | ✓ | ✓ |
| 7 | Guo J et al.6 | Gestion des droits numériques pour les ressources multimédias de l’éducation en ligne | ✓ | ✗ | ✗ | ✗ | ✓ | ✓ | ✗ | ✓ |
| 8 | Moolikagedara et al.14 | Système de propriété et de traçabilité basé sur la blockchain | ✓ | ✓ | ✗ | ✗ | ✓ | ✓ | ✗ | ✓ |
| 9 | Madapati et Pradhan5 | Cadre de protection du droit d’auteur vidéo basé sur Ethereum | ✓ | ✓ | ✗ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| 10 | Frattolillo et al.8 | Protection du droit d’auteur numérique habilitée par smart contract | ✓ | ✓ | ✗ | ✓ | ✓ | ✓ | ✗ | ✓ |
| 11 | Cadre proposé | Protection par copyright vidéo basée sur Hyperledger Fabric utilisant plusieurs hachages perceptuels (aHash, dHash, pHash et wHash) | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
Tableau 1 : Comparaison des systèmes existants de protection du droit d’auteur basés sur la blockchain. Le tableau compare les méthodes actuelles de protection du droit d’auteur basées sur la blockchain avec le cadre proposé sur des facteurs clés, notamment l’utilisation de la blockchain, les contrats intelligents, le hachage perceptif, la scalabilité, la protection du droit d’auteur, la sécurité de la propriété, les vérifications d’intégrité et la décentralisation.
| Paramètre | Configuration |
| Plateforme blockchain | Hyperledger Fabric 2.4.8 |
| Type de réseau | Blockchain autorisée |
| Nombre d’organisations | 2 |
| Nombre de nœuds pairs | 2 |
| Nombre de nœuds d’ordonnance | 2 |
| Autorités de certification | 2 |
| Canal de communication | autochannel |
| Nom du contrat intelligent | vitChain |
| Langage des contrats intelligents | Allez |
| Base de données d’État | CouchDB |
| Outil de déploiement | Minifab |
| Plateforme conteneur | Docker |
| Mécanisme de consensus | Service de commande de radeaux |
| Stockage des métadonnées | CouchDB |
| Propriété Stockage | Registre Blockchain |
Tableau 2 : paramètres de configuration de déploiement du Hyperledger Fabric. Le tableau liste les détails de configuration de déploiement du réseau blockchain Hyperledger Fabric, incluant l’organisation, les pairs, le service de commande, l’autorité de certification, le canal de communication, le mécanisme de consensus, les contrats intelligents et le stockage utilisés pour l’expérimentation.
| S.No | Attaque vidéo | pHash ( %) | wHash ( %) | dHash ( %) | aHash ( %) |
| 1 | Attaque d’insertion de trame | 82.81 | 84.33 | 81.31 | 86.42 |
| 2 | Attaque de suppression de trame (espace à gauche) | 82.69 | 81.78 | 80.17 | 81.07 |
| 3 | Attaque de suppression de trame (espace supprimé) | 75.37 | 78.68 | 76.19 | 79.69 |
| 4 | Attaque de remplacement de cadre | 84.86 | 82.6 | 84.19 | 81.07 |
| 5 | Attaque de manipulation régionale | 99.4 | 98.59 | 99.46 | 99.76 |
| 6 | Attaque de compression MPEG | 99.64 | 99.61 | 99.1 | 99.64 |
| 7 | Attaque par addition de bruit (25 %) | 99.52 | 99.58 | 98.8 | 99.7 |
| 8 | Attaque par ajout de bruit (50 %) | 99.64 | 99.4 | 98.68 | 99.52 |
| 9 | Attaque par addition de bruit (75 %) | 99.52 | 99.31 | 98.14 | 99.22 |
| 10 | Attaque de recadrage | 69.71 | 54.81 | 69.11 | 57.27 |
| 11 | Attaque en rotation (30°) | 54.21 | 60.61 | 57.09 | 65.56 |
| 12 | Attaque en rotation (60°) | 48.56 | 53.97 | 51.38 | 57.57 |
| 13 | Attaque à échelle | 98.56 | 99.28 | 96.81 | 97.48 |
| 14 | Translation + Retournement (Gauche–Droite) | 52.88 | 63.46 | 51.2 | 68.63 |
| 15 | Traduction + Retournement (Haut–Bas) | 50 | 45.34 | 60.7 | 42.73 |
| 16 | Filtrage médiane (25) | 98.92 | 99.1 | 98.02 | 99.7 |
| 17 | Filtrage médiane (50) | 98.08 | 98.17 | 97.3 | 99.28 |
| 18 | Filtrage passe-bas | 97.84 | 99.13 | 96.03 | 96.63 |
| 19 | Flou gaussen (σ = 5) | 99.76 | 98.68 | 98.68 | 99.76 |
| 20 | Flou gaussienne (σ = 10) | 99.76 | 97.6 | 97.78 | 99.4 |
| 21 | Réenregistrement (Camcorder) Attack | 98.68 | 98.83 | 91.95 | 93.51 |
| 22 | Conversion de format (encodeur MPEG-4) | 99.16 | 99.19 | 98.14 | 99.4 |
| 23 | Conversion de format (encodeur H.264 QSV) | 99.76 | 99.79 | 99.1 | 99.82 |
| 24 | Conversion de format (encodeur libvpx-VP9) | 99.76 | 99.7 | 99.04 | 99.76 |
| 25 | Attaque temporelle (15 fps) | 97.48 | 98.26 | 98.02 | 99.4 |
| 26 | Attaque temporelle (24 fps) | 99.16 | 99.16 | 98.38 | 99.82 |
| 27 | Attaque de collusion | 99.76 | 99.28 | 98.74 | 99.58 |
| 28 | Attaque de transcodage | 99.76 | 99.7 | 99.04 | 99.76 |
| 29 | Attaque contre le changement de débit binaire | 99.52 | 99.7 | 99.4 | 99.76 |
Tableau 3 : Analyse de similarité entre les vidéos originales et modifiées sous différentes attaques. Le tableau illustre les scores de similarité générés par plusieurs techniques de hachage perceptuel sous diverses manipulations vidéo, incluant l’insertion, la suppression, le remplacement d’images, la rotation, la compression, la mise à l’échelle, l’ajout de bruit, l’ajout de texte et la fusion vidéo.