基于区块链的音乐物联网研究与应用

区块链：研究与应用3（2022）100083研究文章基于区块链的音乐物联Luca Turcheta，*，Chan Nam Ngob，**a意大利特伦托大学信息工程和计算机科学系，特伦托，38122b华沙大学数学、信息学和力学系，华沙，00-927，波兰A R T I C L E I N F O保留字：音乐物联网区块链音乐行业隐私安全物联网A B S T R A C T区块链技术正在影响多个行业，包括创意行业和物联网（IoT）行业最近，研究人员的注意力一直集中在区块链在录制音乐行业的应用上然而，到目前为止，还没有研究调查这种技术在音乐物联网（IoMusT）中的使用。IoMusT是工业界和学术界新兴的一个新领域，是物联网在音乐领域的延伸IoMusT本身，作为物联网，是一个分布式的音乐事物网络，这些音乐事物是用信息和通信技术增强的对象，用于音乐目的。IoMusT愿景首先需要物联网功能，如去中心化、无缝认证、透明性、数据完整性和隐私以及自我维护，以及音乐领域功能，如有效处理版权和快速支付版税。这些功能可以通过区块链来实现。在本文中，我们研究了区块链技术与IoMusT的集成，我们将这种合成称为“基于区块链的IoMusT”。我们提出了一个新的模式，使新的机会方面的愿景，我们提出了一套技术集成的应用场景最后，我们概述了开放的研究方向，在这个有前途的领域。1. 介绍音乐物联网（IoMusT）[1]是物联网（IoT）的一个分支，专门针对音乐行业及其众多利益相关者（包括表演者，业余音乐家，观众，音乐学生和教师，工作室制作人，标签，酒吧制作人和音响工程师）。它是一个新兴的研究领域，定位于物联网相关学科（如电子工程和电信）和音乐技术学科（如音乐信息检索和音乐表达的新接口）的具体而言，IoMusT指的是音乐事物的网络，这些音乐事物是利用信息和通信技术增强的对象音乐事物的例子包括智能乐器[2]，在参与性环境中使用的智能手机[3]，以及用于延展实境[4]或基于触觉的通信[5]的可穿戴设备到目前为止，在IoMusT研究中，安全性和隐私大多未实现，这些应用领域的方法是特定的。该领域研究人员缺乏关注可能会IOMusT及其社会可接受性。 虽然一些物联网方法可以应用于IoMusT，但后者与前者的艺术重点不同，后者需要音乐特定的方法。IoMusT的范例正在为一个世界铺平道路，在这个世界中，许多音乐事物将被连接起来，并与他们的用户和环境进行交互，以收集信息并自动执行某些任务。 这样的愿景首先需要物联网的功能，如去中心化，无缝认证，透明性，数据完整性和隐私性，自我维护，以及音乐领域的功能，如版权的有效处理，版税支付的速度等。区块链技术已广泛应用于金融、房地产和供应链领域，并被认为是一种颠覆性技术，可以对其他几个行业产生重大其中之一，本文的对象，是音乐产业[6]，这是价值估计为450亿美元，其中约100亿美元，150亿美元与录制的音乐有关[7]。区块链在音乐中的应用特别令人感兴趣，因为它似乎为音乐家几十年来一直强调的问题提供了解决方案 这些包括* 通讯作者。** 通讯作者。电子邮件地址：luca. unitn.it（L. Turchet）。https://doi.org/10.1016/j.bcra.2022.100083接收日期：2021年8月18日;接收日期：2022年3月16日;接受日期：2022年4月2日2096-7209/©2022作者。出版社：Elsevier B.V.代表浙江大学出版社。这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表区块链：研究与应用杂志主页：www.journals.elsevier.com/blockchain-research-and-applicationsL. Turchet，C.N.NGO区块链：研究与应用3（2022）1000832透明度、价值分享以及艺术家和粉丝之间的中间另一方面，区块链技术在物联网环境中的潜力得到了许多作者的倡导，从而导致了基于区块链的物联网（BIoT）的愿景。例如，研究人员专注于可能的BIoT架构的定义以及BIoT解决方案的应用和部署（最近的评论见参考文献。[8与此同时，适合创建物联网应用程序的不同区块链平台已经出现，并正在快速发展[9]。然而，到目前为止，据作者所知，还没有研究在这份愿景文件中，我们重点展示了使用区块链技术对IoMusT生态系统的潜在破坏，以及在开发所谓的基于区块链的IoMusT（BIoMusT）应用程序时可能面临的挑战。首先，我们提出了IoMusT的概念，并确定了其利益相关者。其次，我们描述了区块链技术的主要特征及其在音乐行业的当前应用。第三，我们提出了我们对BIoMusT的愿景，涉及利益相关者和交换数据，并通过场景来实现。最后，我们讨论了区块链和IoMusT集成的当前挑战。2. IoMusT愿景IoMusT是一个新兴领域，将物联网范式扩展到音乐领域。见参考文件[1]，IoMusT被定义为“生态系统、网络、音乐事物、协议和相关音乐相关信息表示的集合，这些信息表示在物理和/或数字环境中实现与音乐内容和活动相关的服务和应用。音乐相关信息指的是由音乐物体感测和/或处理的数据，音乐物品是一种能够为音乐目的感测、获取、驱动、交换或处理数据的设备。音乐事物通过网络基础设施连接，该网络基础设施支持远程和本地的多向通信。IoMusT技术基础设施实现了一个可互操作的音乐事物生态系统，将音乐家彼此联系起来，并与观众，唱片公司和其他音乐相关的利益相关者联系起来。IoMusT社区已经开发了不同类型的Musical Things原型，以及连接它们的框架（参见参考文献）。[12、13]）。值得注意的是，音乐事物是设想为情境感知的并且能够主动支持各种音乐活动的设备。这些功能是通过大数据分析技术实现的音乐事物最突出的例子之一是所谓的智能乐器，这是一种新兴的物联网设备类别，其特征在于传感器，执行器，无线连接和嵌入式智能[2]。这些乐器是各种技术集成的结果，包括基于传感器和致动器的增强乐器、物联网、独立乐器、网络音乐表演系统，以及语义音频、音频模式识别和传感器融合的方法。这种新型乐器也促进了创新服务的出现，例如与乐器与其他连接设备[14]或基于云的存储库[15]的无线交互相关的服务。音乐事物的其他实例包括用于音乐目的的可穿戴设备 这些包括用于虚拟或增强现实的耳机，如果用于网络音乐应用程序并与其他音乐事物（例如，参考文献[4、14、16]）。音乐触觉可穿戴设备是包括触觉刺激、跟踪姿势和/或生理参数以及无线连接特征的新兴类别的可穿戴设备。这些可穿戴设备旨在通过利用远程和协同设置中的触觉来增强音乐家之间以及音乐家与观众之间的交流[5]。它们还被设计用于通过集成触觉刺激来丰富音乐表演的听众成员的音乐体验，以及通过控制界面提供创造性参与的新颖能力[17]。IoMusT与物联网的一个重要区别因素是延迟，延迟必须始终保持在30ms以下，以支持逼真的音乐交互，使地理位置不同的音乐家能够一起演奏[18，19]。一些IoMusT应用程序需要在地理位置不同的音乐家之间通过网络进行交互，从而快速交换音乐在绝大多数物联网应用中，这种要求是不必要的3. 区块链及其在音乐产业3.1. 区块链的主要特征分布式账本不是由单个人维护，而是由独立（通常是匿名）节点网络维护这种分布式账本通常是用区块链技术构建的。区块链包括一个称为块的互连数据单元的图（而每个块由块头和块数据组成）[20]。然而，在某个时间点，大多数节点同意最长的区块序列，称为主链。沿着主链的这些区块在其区块数据中以时间顺序数字化地记录分布式账本的交易每个区块都使用前一个区块头部的哈希值指向链上的前一个区块区块链技术的主要特点是，它为用户提供了一种与另一个人或实体进行交易的方式，而不必依赖第三方。区块链技术允许其用户以点对点的方式跟踪、协调和执行交易，并存储来自大量设备的信息，这使得创建不需要集中实体的应用程序成为该技术专注于使其（可能为匿名）用户可透过点对点网络轻松存取数据，同时使用密码机制确保数据的保密性及完整性。综上所述，区块链技术具有以下关键特征：去中心化：它由节点网络而不是单个实体维护。 它使两个对等体之间的交易的验证，而无需认证，管辖权或中央实体的干预。因此，不需要可信实体因此，可以避免内部威胁等攻击。不可变性：区块链在没有大多数节点的努力下无法改变，因此是不可改变的（除非可编辑成为一个特性[21]）。由于链上块之间的每个链接都是前一个块的逆哈希点，因此对块执行的任何更改都会导致所有后续生成的块无效可追溯性：由于区块链中保存的交易的时间顺序，用户可以验证和跟踪历史数据项的来源不可否认性：加密签名的交易不能被交易发起者拒绝 这是使用私钥（仅发起者知道）来签署交易的结果。 然后，其他用户可以通过相应的公钥访问和验证。透明度：每个用户都可以以相同的权限访问区块链网络并与之交互此外，每个新的交易都可供每个用户使用，因为它被验证并保存在区块链中。伪匿名性和匿名性：区块链系统能够通过使用公钥作为用户的匿名地址为了实现完全匿名，还需要其他加密技术，如承诺方案和零知识证明[22]。●●●●●●L. Turchet，C.N.NGO区块链：研究与应用3（2022）1000833与区块链技术相关的一个重要方面是智能合约[23]。这些都是自我满足的分散代码，只要发生某种情况，就会以自主的方式执行。允许设备在智能合约中调用公共代码函数。 另一方面，这些函数也可以触发事件，而应用程序可以监听它们以正确地对触发的事件做出反应。为了改变合同的状态（即，要修改区块链），必须在链上发布交易每个事务都由发送者签名，并需要被链接受分散式存储[24]可以与区块链技术一起使用，为太大而无法存储在块中的数据提供存储，例如，一个比特币区块最多只能包含2 MB的数据。在这种情况下，大型文件存储在分散式存储中，并且它们的URI（例如，文件的散列）将存储在区块链中，以引用应用程序中的大文件存在不同类型的区块链，可以根据管理的数据，这些数据的可用性以及允许用户进行的操作进行分类。 区块链可以是公共的或私有的，并且可以是许可的或非许可的。 在公共区块链的情况下，任何人都可以在没有第三方批准的情况下加入区块链，每个节点都保留自己的账本副本。相反，在私有区块链中，网络访问受到所有者的限制。在许可区块链中，只有授权的实体才能对分类账进行操作，而在非许可区块链中，任何人都可以对分类账进行操作。值得注意的是，许多（但不是所有）私有区块链也被许可，以控制哪些用户可以执行交易，执行智能合约，或在网络中充当矿工。共识协议是促进上述区块链去中心化主要特征的主要组件。关于共识协 议 的 经 典 论 文 ， 即 ， Byzantine agreement on syn-symptomsystems [25]关注协议必须具备的三个属性：（i）有效性：输入必须由诚实的节点最初提出。（ii）协议：每个诚实节点必须同意相同的输出。（iii）终止：协议必须在有限时间内达成FLP不可能性结果[26]表明，即使有一个错误的参与者，在异步设置中也无法实现一致性。因此，研究人员引入了随机化[27]或假设部分同步[28]等技术。在这样的系统中，安全总是优先于活性。共识协议的最新进展基于领导者选举实现协议，或者具有计算能力，即，工作量证明[29]，或具有财务能力，即，[30]第三十话3.2. 区块链与音乐产业近年来，许多学者讨论了区块链技术在音乐行业的潜在应用[31]。一个特别的焦点已经放在唱片音乐行业，确定不同的用例[32第一个用例包括创建一个版权所有权的网络数据库，这将有助于解决音乐许可问题。到目前为止，通过所有权拥有产品并从版税分配中获益对音乐行业来说是一个巨大的挑战。数字音乐产品的货币化需要所有权。区块链和智能合约可以用来生成一个广泛而准确的分散式音乐版权数据库基于区块链的数据库将包括分布在各种专有数据库中的所有信息，并且由于区块链技术，所有数据都将以自动和即时的方式更新，并可供每个用户使用。第二个用例涉及利用智能合约来管理版税。同时，分类账可以用于提供有关艺术家版税的透明信息以及对所有相关标签的实时分配。 数字货币可用于根据合同条款进行支付。小额支付可以通过智能合约进行，智能合约可以通过更低的交易成本和更快。如今，向艺术家支付版税的速度很慢（通常一年支付几次），但通过智能合约，他们可以在音乐作品消费后立即支付。第三个用例涉及价值链中透明度问题的解决方案如今，对于艺术家来说，判断唱片公司、集体管理组织或出版商处理付款的效率水平并不容易;由于上述版权信息问题，往往有不可忽视的收入没有到达艺术家手中，但最终却陷入了无法准确识别谁是版权所有者的黑盒中。版税收入的合法拥有者上面展示的用例也得到了音乐技术公司制作的大量白皮书的支持，如参考文献1.1中所讨论的。[31 ]第30段。然而，这些用例仅讨论了录制音乐行业的问题[32]，这只是音乐行业的一个组成部分。 本文探讨了更广泛的问题，这些问题与各种各样的音乐活动、利益相关者、设备和数据类型有关，区块链技术可以为这些问题提供可行的解决方案。4. BIoMusT愿景IoMusT指的是可穿戴和非可穿戴音乐设备的网络，这些设备不断收集有关不同类型利益相关者的音乐相关数据。然而，其中一些数据是敏感和隐私的，或者受到版权保护。因此，有必要确保以安全和保密的方式处理与用户相关的数据。此外，如第3.2节所述，还有几个问题阻碍了音乐产业及其供应链。在本节中，我们将推广我们对生物物联网的愿景，这将使物联网更加安全，其相关行业更加透明和公平。我们首先列出了BIoMusT的利益相关者。其次，我们列出了BIoMusT所涉及的数据来源和类型。随后，根据IoMusT和区块链整合带来的机会，提出了在某种程度上，本节的内容建立在研究物联网和区块链整合的不同学者的作品上[8-4.1. BIoMusT利益相关者在表1中，我们确定了相关方及其在BIoMusT领域中的角色，并将其与IoMusT中的角色进行了比较我们展示了BIoMusT将如何使一些IoMusT利益相关者受益，而其他利益相关者将不会受益，因为他们将发挥不太相关的作用（例如，他们将承担更少的责任），甚至将消失。4.2. 在区块链参考第2节中描述的Musical Things和第4.1节中确定的BIOMusT利益相关者，我们确定了以下类型的数据可以在区块链及其分散存储中交换下面报告的一些数据应该存储在区块链的分散存储中，因为它们大于区块链的典型块大小。使用区块链机制存储这些数据的原因可能是多方面的。例如，用户希望分享他们的音乐产品产生的数据，但保持匿名，而不透露他们的身份。除此之外，用户可能有兴趣通过将这些数据出售给其他利益相关者来将其货币化，例如执行大数据分析以提供个性化服务的公司此外，与传统数据库相比，存储在区块链中的数据可以被感兴趣的各方以更容易的方式访问，并且可以以透明的方式跟踪谁使用了数据。第4.5节中报告的场景说明了使用区块链技术存储IoMusT应用程序产生的数据L. Turchet，C.N.NGO区块链：研究与应用3（2022）1000834表1利益相关者在IoMusT（音乐物联网）和BIOMusT（基于区块链的IoMusT）中的角色比较利益相关者在IoMusT中的角色在BIOMusT中的角色音乐家他们可以使用IoMusT服务，以及创作和版权的组成，歌词和/或安排，或有助于音乐会和录音通过提供声乐或演奏乐器。他们可以有不同的专业知识（初级，中级，专家）和专业水平（业余，专业）。他们可以进一步分为表演者，作曲家，音乐学生和教师。它们涵盖了与IoMusT相同的角色。它们是BIoMusT数据的主要来源之一，包括与使用BIoMusT服务以及受版权保护的音乐和歌词相关的数据观众和听众他们可以在现场或录制的音乐会和录制的音乐中使用IoMusT服务。他们是以多种方式使用已出版或未出版音乐作品的消费者，包括流媒体，现场表演，购买CD或黑胶唱片。他们在现场或录制的音乐会以及在收听流媒体音乐期间使用BIoMusT服务时生成BIoMusT数据音频工程师他们负责控制声音的产生，现场演唱会或录音他们可以被归类为现场音响工程师和录音室制作人。唱片公司和出版商这些实体的作用是促进作品及其使用，许多分销渠道，包括流媒体平台和CD商店。通常情况下，作曲家必须将其版权的所有权转让给出版商进行交换。权利社会这些政党的任务是为每一个性能和使用的组合物在世界任何地方分销商和聚合商这些是音乐产业供应链中的参与者，用于物流、实物产品（CD、黑胶唱片）或数字分销（通过流媒体服务）。现场音响工程师和录音室制作人在现场音乐会或录音室工作期间使用BIoMusT服务（并产生相关数据）。当事人在BIoMusT中的作用可能不那么重要，因为艺术家和消费者之间对中间人的需求减少了，因为艺术家不能将其版权的所有权转让给他们。这些处理版税支付的实体将发挥不太重要的作用，甚至可能消失，因为区块链技术允许艺术家在他们的音乐被听众消费后立即直接获得报酬然而，在BIoMusT中，可能仍然需要正确的社会这些与实体产品或数字分销物流相关的IoMusT方将继续在BIoMusT中发挥作用。Musical Things制造商和IoMusT服务提供商它们是生产音乐物联网设备的公司，例如智能乐器和音乐触觉可穿戴设备，或者提供与Musical Things相关的服务。他们可以利用Musical Things和相关服务生成的数据来改进设计并了解用户的行为。音乐场馆包括大型和小型组织和举行现场音乐会的场所，如音乐厅，酒吧，体育场和剧院。他们可以利用Musical Things和相关服务生成的数据来监控用户的行为，以便在现场音乐会期间为他们提供更好的服务。音乐信号最突出的数据类型是音乐家在特定音乐活动（表演，录音，作曲，排练等）中产生的声音。这种信号也可以由参与式音乐会的观众成员创建，涉及技术介导的观众参与系统[3]。数字分数。这些与知识产权有关的文件是通过专门的音乐创作软件制作的，是作曲家、作曲家或制作人的作曲或编曲过程的结果。生物识别信号。 各种身体相关的信号可以由IoMusT服务的用户使用的可穿戴设备跟踪。这些包括脑电图（EEG）、心率、皮肤电反应、肌肉活动、眼动跟踪和呼吸。例如，可以在现场音乐会期间生成这样的数据以跟踪和重新利用观众感受到的情绪，或者在排练期间生成这样的数据以监视个人音乐家或乐队的进展手势数据。 这些数据涉及与嵌入在智能乐器的传感器接口中的传感器交互的音乐家的姿势（演奏者的姿势由这样的传感器跟踪，并且然后可以以多种方式重新利用，诸如声音效果或舞台设备的控制）。 姿势数据还可以指由惯性传感器捕获的信号（例如，加速度计）或嵌入在观众成员使用的可穿戴设备中的其他种类的传感器。错误信号。 在IoMusT教学应用中，与音乐学生的学习活动相关的数据可以由智能音乐仪器或其他音乐事物来跟踪。然后，将这些数据与参考值（即，具有注释和传感器指示的分数），以确定在实践学习期间所犯错误的存在MusicalThings可用于以快速和即时的方式收集用户数据。 虽然IoMusT设备资源不足，但它们通过嵌入式传感器和智能生成大数据，然后可以与区块链技术相结合，为音乐行业领域提供重要的用例。然而，在某些情况下，上述报告的数据提出了与以下方面有关的重要问题：隐私和知识产权的版权，区块链技术可以成功地处理。其他类型的数据，因为它们很小但很重要，应该直接存储在区块链上。元数据到交换的数据。区块链必须存储指向存储在分散存储中的数据的指针或URI，以及任何相关信息，如大小，创建日期和其他必要的元数据。交换数据的所有权。上述交换数据的所有权，如音乐信号、数字乐谱等，必须分配给相关的利益相关者。 这些数据足够小，足够重要，可以存储在区块链上。访问交换的数据。 除了拥有对数据的完全访问权的所有者之外，区块链还存储了利益相关者的列表及其对交换数据的权利。 一些利益相关者可以访问（速率有限或无限）交换的数据，前提是他们支付一定的费用。消费交换的数据。与交换数据的所有权相关，任何利益相关者使用或订阅数据都必须向另一利益相关者支付一定的费用。 这些数据也应该存储在区块链上。音乐作品的登记。每个音乐事物的身份都可以存储在区块链上，稍后可以用于无缝认证目的。音乐的更新MusicalThings的软件更新可以存储在分散式存储中，其MD5哈希可以存储在链上以保持完整性。4.3. 将区块链与IoMusT集成的机会IoMusT正在开始将当前的音乐产业重塑为一个然而，IoMusT的内在特征导致了一些挑战，例如分散化，贫困L. Turchet，C.N.NGO区块链：研究与应用3（2022）1000835互操作性、隐私和安全漏洞。区块链技术不仅为解决一般物联网领域常见的挑战提供了机会，而且还为解决其他音乐特定的挑战提供了机会。这种整合可以带来的潜在改进和好处包括（但不限于）以下方面，其中前两个挑战是音乐专用的，其余是物联网通用的。版权、许可和版税支付速度。到目前为止，区块链技术在音乐领域的应用重点是解决与唱片行业供应链相关的问题，例如收入计算、许多作者之间的收入分成、奖励延迟、版权和许可问题。IoMusT提出了与录制音乐行业相同的问题，但也涉及与IoMusT服务相关的其他问题，如下图所示。区块链技术利用点对点网络的力量，可以成为艺术家和IoMusT内容制作者更可持续的模式，实现去中介化和直接面向粉丝/用户模式的革命性潜力。例如，数字分数的版权可以在区块链上注册，想要使用该数字分数的任何一方都必须获得该分数的许可证;这种订阅也可以记录在区块链上，以便每次使用分数时进行验证由于区块链的点对点性质，订阅或使用分数的支付是我们建议读者参考4.5节情景1中的进一步讨论。增强IoMusT系统的互操作性。互操作性是指与音乐事物交互并通过共同语言在IoMusT系统之间交换信息的能力[38]。 在可互操作的IoMusT生态系统中，技术平台和软件应用程序应该能够交换数据，无缝通信，并在利益相关者之间使用共享数据。尽管如此，IoMusT利益相关者今天仍在努力应对由供应商特定和不兼容的IoMusT系统造成的数据碎片化、通信延迟和工作流缺口。这阻碍了有效和高效的服务。一个根本的问题是缺乏一个可信的链接，可以将这些独立的IoMusT系统在一起，以建立一个端到端的可达网络。区块链是一种去中心化的点对点架构，可以通过将IoMusT数据转换和存储到区块链中来提高音乐事物，IoMusT生态系统和工业音乐部门的互操作性。 在这个过程中，异构类型的IoMusT数据被转换、处理、压缩并最终存储在区块链中。由于区块链，音乐服务提供商和此类服务的用户将以可信的方式访问相同的信息。此外，在IoMusT中使用区块链将确保连续可用性和对实时数据的访问。 实时访问（共享和可信）数据可以改善利益相关者之间的沟通和支付，并促进创新服务的出现。医疗保健领域正在出现不同的方法，以通过区块链增强数据互操作性[39，40]。这些方法也与IoMusT相关，并且可以与共享的IoMusT数据表示（例如IoMusTOntology [38]提供的数据表示）相结合IoMusT连接的分散式引导。去中心化通信允许音乐事物之间的对等连接，从而消除中心故障点并减少中心代理处的性能瓶颈（即使一个节点受到损害，全局系统也应该继续工作）[41]。注意，只有连接是经由区块链建立的，其中音乐事物的认证是利用写在区块链上的信息（诸如设备ID和公钥）来执行的。在此之后，音乐事物可以通过它们的点对点通道连接，因此在它们的通信过程中不会给区块链带来负担。此外，去中心化将有助于防止少数强大的组织控制大量IoMusT利益相关者的信息处理和存储的情况，例如，如第4.5节场景7所述，删除录音棚。可扩展性。架构分散化带来的另一个好处是改善了IoMusT的可扩展性系统[42]，即，通过以安全的方式将繁重的计算从IoMusT中的智能设备移动到区块链系统中的完整节点自治自主交互是指音乐事物和IoMusT系统在没有可信第三方仲裁的情况下彼此交互的能力（例如，服务器）。区块链技术使这种智能自主资产的开发成为可能。IoMusT应用程序可以受益于此功能，以提供设备无关和解耦的应用程序。 这种自主性可以通过由区块链实现的智能合约来实现，例如，当满足给定条件时，通过自动执行嵌入智能合约中的条款，例如，当从在线音乐库下载数字乐谱时（请参见第4.5节场景3中的进一步讨论）。身份通过区块链系统，IoMusT的利益相关者能够识别每一个音乐事物[43]。 插入到区块链中的数据是不可变的，并且唯一地识别由Musical Thing生成的数据。此外，区块链技术可以为音乐事物提供可信的分布式认证和授权，这将代表IoMusT领域及其利益相关者的改进。因此，IoMusT的利益相关者将能够信任区块链基础设施，因为它将自动化数据交换的完整性。利益相关者不仅可以知道他们的数据是否被操纵，但他们也会看到它是如何完成的。IoMusT数据的可追溯性。可追溯性是指跟踪和验证存储在区块链中的数据块的空间和时间信息由于附加的时间戳，存储在区块链中的每个数据块都可以追溯到每个用户。这也为IoMusT数据提供了可靠性。 我们建议读者参考4.5节情景4中的进一步讨论。IoMusT数据的可靠性和问责制。数据可靠性是指数据的质量值得信赖，而问责制则是指在出现欺诈行为时，数据提供者应承担责任（例如，当一个音乐家声称版权的另一个作品）。在区块链中，IoMusT数据可以永久保存，并随时间分布区块链的这种不变性确保了IoMusT数据的可靠性，因为伪造或更改存储在区块链中的交易是非常困难的数据提供者的身份或名称也以同样的方式处理可靠性和可问责性可以通过区块链中固有的加密机制（如哈希函数、非对称加密算法和数字签名）所强制执行的完整性来保证。此外，区块链系统的参与者可以随时随地识别和验证区块链数据的真实性安全区块链可以提高IoMusT系统的安全性。当数据和通信作为交易存储在区块链，区块链技术确保了数据和通信的安全性，这些交易通过加密密钥进行加密和数字签名音乐事物之间的消息交换可以被区块链视为交易，由智能合约进行验证。 通过这种方式，音乐事物之间的通信是安全的。物联网[ 44 ]中使用的用于安全性的E x IoT标准协议可以通过在IoMusT中应用区块链来优化。此外，将IoMusT系统与区块链技术（如智能合约）集成可以通过自动更新Musical Things的固件来提高IoMusT系统的安全级别，以弥补脆弱的漏洞[45]。我们建议读者参考第1.1节中的场景5的示例。四点五服务市场区块链技术有可能加快服务和数据市场的IoMusT生态系统的创建，在这种生态系统中，利益相关者之间的交易可以在没有任何中间机构的情况下进行。微服务可以很容易地部署在这样的生态系统中，微支付可以在不信任的环境中安全地进行我们建议读者参考4.5节情景7中的进一步讨论。安全的代码部署。由于区块链的安全和不可变的存储能力，代码可以安全地上传到Musical Things [46]。此外，IoMusT系统的制造商L. Turchet，C.N.NGO区块链：研究与应用3（2022）1000836能够以高度的信心跟踪状态和更新。虽然区块链可以以上述方式使IoMusT受益，但在充分释放BIo-MusT的潜力之前，还需要解决一些挑战第5节说明了BIoMusT中最突出的4.4. 确定在IoMusT应用程序虽然上一节探讨了如何将区块链用于IoMusT应用程序，但首先需要强调的是，区块链可能不是给定IoMusT场景的最佳解决方案为了确定区块链的使用是否合适，开发人员应该确定以下功能是否是特定IoMusT应用程序所必需的：延迟。 确定区块链是否适合某个IoMusT应用的第一个标准是它缺乏低延迟要求。事实上，区块链是一种耗时的技术，而一些IoMusT应用程序并不容忍延迟（例如，网络音乐表演）。在这些情况下，可以利用常规方法来确保例如音乐通信的安全性。分权 一些IoMusT应用程序需要在缺乏可信的集中式系统的情况下进行分散化。尽管如此，许多IoMusT利益相关者可能仍然更愿意信任某些公司、政府机构或银行。在相互信任的情况下，不需要区块链强大的分布式系统。 在IoMusT应用场景中对分布式系统的需求并不是利用区块链的充分动机;实际上，分布式系统的至少一个节点必须对另一个节点缺乏信任。点对点交流。 在IoMusT中，在音乐事物和远程服务器之间发生几种通信（例如，参考文献[15]）。点对点通信也会发生，特别是在诸如共处一地或远程联网音乐表演的应用中[ 18，19]。支付系统. 在某些情况下，IoMusT应用可能需要与第三方进行经济交易，而其他应用则不需要此外，经济交易仍然可以通过传统的支付系统完成，即使它们通常导致支付交易费用，并需要信任银行或中间人。微交易记录。与物联网一样，某些IoMusT应用可能需要维护每个事务的记录以保持可追溯性（例如，支持审计）。在这种情况下，区块链可能是有用的。然而，对于其他应用程序，没有必要存储任何收集的值（见图1）。①的人。图图2展示了一个流程图，它可以支持开发人员根据给定IoMusT系统的特性来决定所需的区块链类型（该图基于参考文献中报告的相关图）。[8]）。4.5. BIoMusT场景区块链技术有可能为IoMusT带来许多好处，但是，由于它们尚未明确为IoMusT环境设计，因此有必要调整组成它们的不同组件为了促进他们的优化，我们提出了一系列的应用场景，在不久的将来可以实现，以及从性能的角度进行评估。这些情景的作用也是促成关于BIoMusT潜力的辩论，并确定目前缺乏的能力场景1：封面歌曲识别。在现场音乐会期间，国家权利协会的检查员在音乐场地使用一个特设的音乐装置，该装置配备了麦克风和专门用于识别歌曲封面的智能自动识别的歌曲（由于音乐信息检索技术[47]）然后与音乐家在列表中声明的歌曲标题相匹配，并发送给国家权利协会。此验证评估音乐家所申报内容的正确性，同时确保向作曲家正确支付版税这样的一个音乐的东西可以部署在几个音乐场所，以保证有效Fig. 1. 存储在分散存储或链上的数据类型，以及它们相应的生产者和消费者。L. Turchet，C.N.NGO区块链：研究与应用3（2022）1000837图二. 决定何时在IoMusT应用程序中使用区块链的流程图（经许可改编自参考文献[8]）。监控报告的封面歌曲，而区块链可以促进这些设备的互操作。一旦匹配被验证，那么由于使用部署在这样的区块链上的智能合约，作曲家可以立即获得奖励。场景2：通过智能乐器支付版税。由于区块链，当音乐会在音乐场地举行时，音乐场地组织只向表演者支付费用，而不是作曲家;作曲家的付款由表演者的智能乐器确保，这些乐器了解演奏的音乐并自动向作曲家付款。因此，没有必要为音乐场地也支付一个正确的社会手作曲家的权利。在这种情况下，作曲家不再依赖于正确的社会，因为所有上述操作都是由部署在区块链上的智能合约自动化场景3：与在线音乐库的交互。这是另一种可能的情况，区块链促进了中间人被取代。一个聪明的吉他，如在参考报告 [15]用于从音乐存储库查询和下载受版权保护的内容（例如，Spotify）。 每次在智能吉他上完成新的下载时，乐器都会通过区块链通知作曲家，作曲家将立即收到版税。场景4：音乐家数据的货币化。音乐家通过他们的音乐作品产生了几个数据这些数据与乐器制造商和服务提供商相关，这些制造商和服务提供商对利用这些数据感兴趣（例如，执行大数据分析以理解给定产品或服务的集体使用）。 由于区块链，音乐家拥有并控制他们的数据，并可以决定通过与所需各方共享这些数据来赚钱。区块链技术还允许我们通过使公司无法识别这些用户来保护他们的隐私场景5：通过可穿戴设备收集的受众数据的隐私。由于嵌入式区块链技术，参与现场音乐会的观众佩戴的可穿戴设备捕获的生物识别数据的隐私得到了保证。 这些收集的数据以多种方式被重新利用（在音乐会期间实时地以及在随后处理大数据分析的阶段的音乐会），而不泄露关于用户的敏感信息。例如，生物特征数据可用于推断观众的情绪状态，这提供了有关所经历的参与程度的音乐会场地组织者可以利用这些信息来创造更好的表演条件，表演者也可以利用这些信息来了解如何修改阵容以增强观众的体验。情景6：加强音乐教育。区块链技术与Musical Things相结合，可以实现学生与教师的远程咨询智能手环和其他可穿戴设备上的传感器在学习实践期间不断收集和监测学生的压力水平或精神状态。当超过阈值时，它们还会生成警报，然后在区块链中生成交易并通知教师。教师检查学生的数据，并提供相应的学习方向。我们注意到，传感器值和推断的压力水平或学生的精神状态等数据不一定实时存储在区块链上，因为教师只需要在学习课程结束后观察这些数据，以便为下一个课程做计划。场景7：音频工程师服务市场。由于区块链，与音频工程作品相关的服务的新颖和公平的市场将成为可能。音频工程师可以宣传自己，并为音乐家提供特定的服务，从而完全独立于通常提供这些服务的录音室特别是，音频工程师将成为可见的音乐家，而不是像以前一样被录音室的这为音频工程服务之间的竞争带来了巨大的公平性5. 区块链-IoMusT集成区块链技术可能在安全性、隐私和版税支付方面对IoMusT有利，如第4.5节中设想的场景所示。然而，这两种技术的集成代表了一项重要的任务，并且由于这两种技术范例中的一些冲突要求而面临许多挑战。例如，区块链技术是为拥有强大计算机的互联网场景而设计的，这与IoMusT的现实相去甚远，后者主要依赖于嵌入式系统。甜蜜点，一如既往，在中间。 许可的区块链可能会带来更高的信任水平，这在利益相关者相互不信任的音乐世界中仍然缺失。 实现这一目标的一种方法可能涉及在互联网边缘集成云资源和IoMusT设备[48]。区块链有可能为一个世界铺平道路，在这个世界中，使用可信的第三方并不是仲裁一组实体的唯一方式通过授权区块链建立信任的能力允许将控制从数据中心转移到边缘，真正实现以边缘为中心的计算的承诺为了达到成熟和实现效率，有必要解决目前阻止采用BIoMusT的许多开放问题挑战，其中一些是常见的一般物联网领域，包括以下内容。L. Turchet，C.N.NGO区块链：研究与应用3（2022）1000838延迟。IoMusT应用程序通常需要实时响应，为此需要快速共识协议相反，区块创建是耗时的;一些现有的区块链实现每秒只能处理几个交易（例如，在比特币中，每10分钟，每个区块创建1 MB），因此这是一些IoMusT应用程序的潜在瓶颈。在尊重实时要求的同时将这样的数据流分组为块是具有挑战性的在医疗物联网的区块链应用中，通过消除共识协议[49]或使用轻量级共识机制[50]来满足实时要求，已经解决了这个问题。其他作者建议调整区块链，特别是其共识协议，以增加带宽并减少其交易的延迟[51]。隐私. 隐私和数据保护是IoMusT面临的主要挑战。区块链技术的采用可以缓解IoMusT中身份管理的问题。设想了几个IoMusT应用程序来处理机密数据。 当Musical Thing链接到特定用户时，必须解决数据隐私和匿名问题。例如，这是具有在发送个人数据（例如， 用于实时音乐应用程序或后续的大数据分析），或保护作曲家知识产权隐私的智能乐器。在BIoT领域出现了不同的解决方案，这些解决方案也可以用于BIoMusT（例如，参考文献[43、52]）。保护Musical Thing以安全的方式存储数据并防止其未经许可的访问是一个挑战，因为它需要将安全应用程序集成到设备中。开发者针对这些改进需要仔细考虑音乐事物的资源的限制以及与经济可行性相关的限制。值得注意的是，使用专门的加密硬件可以加快加密操作，并避免复杂的安全软件协议的过载安全对于需要在不同级别处理安全问题的IoMusT应用程序来说，安全性是一个主要挑战，但由于缺乏性能和资源受限设备的高度异构性，这些应用程序会受到额外的限制。音乐事物在计算和存储器资源方面是有限的，并且因此不能提供传统安全算法的高资源要求，传统安全算法是复杂的和重量级的。此外，在当前和最广泛的安全框架中利用的集