DLM-PDF: Uma Plataforma Web de Empréstimo e Revenda de Livros Digitais com Controle de Posse via Blockchain

Arnaldo M. Quintanilha¹, Gabriel A. Torres¹, Matheus P. Raposo²

¹Bacharelado em Sistemas de Informação – CEFET/RJ
²Mestre em Ciência e Tecnologia de Materiais – UERJ
Nova Friburgo – RJ – Brazil

arnaldomartinsq@gmail.com, gabrieldev@gmail.com, matheusmerlim@hotmail.com

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1. Introdução

A popularização dos livros digitais ampliou significativamente o acesso ao conhecimento e consolidou um mercado que movimenta bilhões de dólares anualmente. Apesar desse crescimento, os livros digitais não preservaram uma característica fundamental dos livros físicos: a posse efetiva do exemplar adquirido.

Quando um consumidor adquire um livro físico, passa a deter a posse daquele exemplar, podendo revendê-lo, emprestá-lo ou mantê-lo indefinidamente. Porém, no mundo digital, essa lógica não se aplica. Plataformas como a Amazon Kindle comercializam livros digitais por meio de licenças de uso vinculadas à conta do usuário e sujeitas às políticas da plataforma. Um caso famoso ocorreu em 2009, quando a Amazon removeu remotamente exemplares digitais das obras 1984 e Animal Farm de dispositivos Kindle, evidenciando que o acesso ao conteúdo permanece condicionado às regras da plataforma (STONE, 2009).

Perzanowski e Schultz (2016) descrevem esse fenômeno como "the end of ownership", em que consumidores pagam por produtos digitais, mas recebem direitos mais próximos de uma licença de uso do que da posse efetiva. Paralelamente, a facilidade de reprodução e distribuição de arquivos digitais impõe desafios relacionados à proteção dos direitos autorais. Segundo Liebowitz (2006), a pirataria produz impactos econômicos mensuráveis ao substituir vendas legítimas por cópias não autorizadas.

Como resposta, a indústria adotou sistemas de DRM cada vez mais restritivos. Entretanto, tais mecanismos frequentemente limitam funcionalidades legítimas dos usuários que adquiriram legalmente o conteúdo. Como consequência, surge um paradoxo: usuários que obtêm versões não autorizadas dos arquivos frequentemente encontram menos restrições de uso do que aqueles que realizaram a compra por meios oficiais. Enquanto cópias protegidas por DRM podem depender de plataformas, dispositivos ou serviços específicos, versões sem essas restrições tendem a oferecer maior liberdade de acesso e armazenamento.

Diante desse cenário, este trabalho propõe o DLM-PDF, uma plataforma de gestão de posse digital para e-books baseada em blockchain. O modelo permite a transferência e o empréstimo de exemplares digitais por meio de um mecanismo de autorização de acesso desacoplado do arquivo. A posse passa a ser representada por um registro auditável e verificável, buscando aproximar os direitos associados aos livros digitais daqueles tradicionalmente presentes no mercado de livros físicos. Para validar a proposta, foi desenvolvida uma implementação funcional da plataforma e realizados experimentos envolvendo controle de acesso, transferência de titularidade e empréstimo digital.

2. Fundamentação Teórica

Este trabalho fundamenta-se na integração de três áreas da computação: a gestão de direitos digitais, responsável pelos mecanismos de controle de acesso e distribuição de conteúdo; a criptografia, utilizada para garantir segurança e autenticação das operações; e a tecnologia blockchain, empregada como infraestrutura para registro e validação da posse digital. A seguir, são apresentados os principais fundamentos teóricos que sustentam o modelo proposto.

2.1. Gestão de Direitos Digitais

DRM (Digital Rights Management) corresponde ao conjunto de tecnologias utilizadas para controlar o acesso e a distribuição de conteúdo digital após sua aquisição (BECKER et al., 2003). Em geral, esses sistemas vinculam o uso do conteúdo a dispositivos, contas ou plataformas específicas, buscando restringir cópias e redistribuições não autorizadas. Embora eficazes na proteção dos direitos autorais, tais mecanismos frequentemente limitam funcionalidades legítimas dos usuários, como transferência e compartilhamento de exemplares adquiridos. Neste trabalho, adota-se uma abordagem alternativa em que a proteção é aplicada à autorização de acesso, e não ao arquivo em si, vinculando a utilização do conteúdo à posse de uma licença digital verificável.

2.2. Criptografia

A criptografia é utilizada para proteger informações contra acesso, modificação ou uso não autorizado. Em sistemas de distribuição de conteúdo digital, ela desempenha papel fundamental na garantia de confidencialidade, integridade e autenticação.

No DLM-PDF, a confidencialidade é obtida por meio de criptografia simétrica, utilizada para proteger o conteúdo dos livros digitais. A integridade é verificada por funções de hash e códigos de autenticação criptográfica (HMAC), capazes de detectar alterações nos dados protegidos.

2.3. Blockchain e Contratos Inteligentes

A blockchain, popularizada pelo Bitcoin (NAKAMOTO, 2008), consiste em um registro distribuído e auditável de transações mantido coletivamente pelos participantes da rede. Sua principal característica é a resistência a alterações retroativas, permitindo registrar informações de forma verificável e transparente.

A plataforma Ethereum (BUTERIN, 2014) expandiu esse conceito ao introduzir contratos inteligentes, programas executados na própria blockchain capazes de aplicar regras de negócio sem depender de uma autoridade central. Alterações de estado nesses contratos são registradas por transações sujeitas ao pagamento de taxas de execução (gas), enquanto consultas somente leitura podem ser realizadas sem custo.

No DLM-PDF, os contratos inteligentes são utilizados para registrar a titularidade das licenças digitais e as operações de transferência e empréstimo. Dessa forma, a blockchain atua como um registro auditável de posse, enquanto o servidor de autenticação é responsável pelo controle efetivo de acesso ao conteúdo.

3. Trabalhos Relacionados

A revisão bibliográfica foi conduzida nas bases IEEE Xplore, ResearchGate e ACM Digital Library com os descritores "digital rights management" AND ("resell" OR "resale") AND "e-book" e "Blockchain-based" AND "Authentication Service". Os trabalhos selecionados cobrem quatro linhas: DRM baseado em software local, DRM em redes P2P, autenticação descentralizada via blockchain e proteção de direitos autorais por oráculo.

Nair et al. (2005) apresentaram um modelo de redistribuição de conteúdo digital em redes P2P com preservação de DRM. A proposta prevê revenda, o que é relevante, mas não usa blockchain: a unicidade do ativo depende de dispositivos de hardware certificados e compatíveis com o esquema de licenciamento, o que cria dependência de infraestrutura proprietária e limita a auditabilidade do sistema.

Oliveira e Lazarin (2020) propuseram o DLM, sistema de gerenciamento de licenças de e-books com suporte a empréstimo digital via contrato inteligente. A arquitetura exige a instalação de um software leitor proprietário na máquina do usuário, sem o cliente instalado, o livro não abre. Isso limita a adoção em ambientes onde instalações requerem aprovação de TI.

Arya et al. (2020) propuseram um marketplace de APIs baseado em blockchain, utilizando contratos inteligentes para automatizar e arbitrar as transações registradas na blockchain. A arquitetura é útil para entender a integração de APIs com blockchain, mas o foco é na distribuição de serviços, não na proteção de conteúdo ou nos direitos do usuário final.

Kustov et al. (2022) propõem o uso de um oráculo DVCS (Data Validation and Certification Server) para garantir a confiabilidade e a certificação dos dados utilizados pelos contratos inteligentes, atuando como uma camada intermediária entre fontes externas e a blockchain. Entretanto, a proposta foca na validação e preservação de informações relacionadas aos direitos autorais, não abordando transferência de posse ou empréstimo de ativos digitais entre usuários.

Lucas et al. (2025) apresentam um sistema de pagamento baseado em blockchain integrado via API RESTful. O trabalho confirma a viabilidade técnica de integrar contratos inteligentes com interfaces web convencionais, porém o escopo é pagamentos, não gestão de posse de conteúdo digital.

A análise aponta uma lacuna concreta: nenhum dos trabalhos existentes combina blockchain, acesso via navegador, revenda P2P e empréstimo com revogação automática numa única plataforma implementada e testada.

4. Proposta

O DLM-PDF parte de uma premissa simples: o problema não está no arquivo do livro, está em quem pode abri-lo. Se for possível controlar o acesso de forma confiável e auditável, o arquivo pode circular livremente sem risco de uso não autorizado.

A solução concentra a verificação de direitos num servidor de autenticação central. Quando um usuário tenta abrir um e-book, ele apresenta ao servidor uma prova de sua identidade. O servidor consulta uma base de dados de propriedades e verifica se aquele usuário é o dono do exemplar solicitado. Se for, o servidor libera o acesso; se não for, o acesso é negado. O arquivo do e-book, por si só, não contém o conteúdo em forma legível: ele só pode ser lido depois que o servidor confirmar a posse.

O registro de propriedade é imutável e público. Uma vez que um exemplar é transferido para um comprador, esse registro não pode ser alterado unilateralmente pela plataforma ou pelo usuário. A revenda, do comprador original para um terceiro, revoga automaticamente o acesso do vendedor e concede ao novo dono, sem intervenção de nenhum administrador. O empréstimo funciona de forma análoga: durante o período combinado, apenas o tomador tem acesso; ao final do prazo, o acesso retorna automaticamente ao proprietário.

Do ponto de vista do usuário, o processo é direto. Ele acessa uma página web num navegador comum, seleciona o arquivo do e-book no seu computador, e aguarda a verificação. Se o sistema confirmar a posse, o livro abre no próprio navegador. Não há instalação de software. A identidade do usuário é sua carteira digital, uma conta que ele já possui ou pode criar gratuitamente.

Diferentemente dos sistemas tradicionais de DRM, que vinculam o acesso a plataformas ou contas específicas, o DLM-PDF permite a transferência e o empréstimo de licenças digitais entre usuários. Em relação aos NFTs convencionais, a proposta associa a autorização de leitura ao registro de titularidade da licença, impedindo que a simples posse do arquivo seja suficiente para acessar o conteúdo. Dessa forma, o modelo busca combinar a rastreabilidade proporcionada pela blockchain com mecanismos de controle de acesso voltados à circulação controlada de e-books.

4.1. Implementação

O sistema é composto por quatro camadas que se comunicam por meio de APIs RESTful.

A camada inferior é o Smart Contract (DLMPDFLicense.sol), implantado na rede Ethereum em Solidity 0.8.20. O contrato mantém o registro de titularidade das licenças digitais e disponibiliza funções para consulta, transferência e empréstimo temporário de exemplares. Operações que modificam a titularidade são registradas na blockchain, garantindo rastreabilidade e auditoria das mudanças de posse.

A camada intermediária é composta por um servidor de autenticação desenvolvido em Node.js com Express. Diferentemente do contrato inteligente, responsável pelo registro de titularidade, o servidor concentra a autenticação dos usuários, a gestão da cadeia de custódia das licenças e a derivação das chaves criptográficas utilizadas para proteger os arquivos. Dessa forma, a arquitetura adota um modelo híbrido, no qual a blockchain registra a posse das licenças enquanto o controle efetivo de acesso permanece centralizado no servidor.

A API DRM disponibiliza três operações principais autenticadas por assinatura criptográfica de carteiras Ethereum. A operação /encrypt recebe um PDF e gera um arquivo protegido no formato .dlm. A operação /decrypt verifica a titularidade da licença e realiza a recuperação do conteúdo para leitura. Já a operação /transfer atualiza a posse da licença e registra a alteração na cadeia de custódia utilizada pelo sistema.

A camada superior é composta pelos clientes web executados diretamente no navegador. A Livraria DLM atua como vitrine para aquisição das licenças digitais, enquanto a DLM-PDF Platform realiza a leitura dos arquivos protegidos. Em ambos os casos, o conteúdo é processado em memória utilizando a biblioteca PDF.js, sem armazenamento persistente do PDF em texto claro no dispositivo do usuário.

O formato .dlm encapsula o conteúdo protegido juntamente com os metadados necessários para validação e recuperação da licença:

[ MAGIC      4B : "DLM\x03"                              ]
[ licenseId  8B : uint64 big-endian                       ]
[ ownerAddr 42B : endereco Ethereum ASCII do titular      ]
[ IV        16B : vetor de inicializacao AES-256-CBC      ]
[ HMAC      32B : HMAC-SHA-256(licId+ownerAddr+IV+cipher) ]
[ ciphertext NB : AES-256-CBC(verifyCode 4B || pdf NB)   ]

A chave de cifragem não é armazenada no arquivo. Ela é derivada por HKDF-SHA-256 a partir de uma chave mestra do servidor, do identificador da licença e do endereço Ethereum do titular. O conteúdo é protegido por AES-256-CBC e sua integridade é verificada por HMAC-SHA-256.

O campo verifyCode, correspondente aos quatro primeiros bytes de SHA256(pdf), atua como identificador auxiliar durante o processo de recuperação do conteúdo. Após a decifração, o valor é recalculado e comparado ao armazenado no arquivo, permitindo selecionar a chave correta dentre os registros presentes na cadeia de custódia sem expor o conteúdo original.

4.2. Cenário e Demonstração

O fluxo operacional do DLM-PDF pode ser dividido em duas etapas principais: a emissão de exemplares digitais pelos usuários e o acesso posterior ao conteúdo.

A emissão e distribuição de um livro digital começa com o usuário autenticando-se na plataforma por sua carteira digital. Em seguida, ele submete o arquivo PDF original e, quando vai vender ou emprestar, informa o endereço da carteira do comprador que receberá a licença inicial. Com essas informações, o sistema gera um exemplar protegido no formato .dlm, vinculado ao titular registrado na blockchain.

Após a distribuição do exemplar, o acesso ao conteúdo ocorre pela DLM Platform. Tanto usuários legítimos quanto não autorizados passam pelo mesmo processo de autenticação e solicitação de abertura do exemplar; a diferença está na etapa de validação de titularidade. Quando a titularidade da licença é confirmada, o sistema concede acesso ao conteúdo protegido. Caso contrário, a solicitação é rejeitada e o acesso é bloqueado, garantindo que apenas o detentor atual da licença registrada possa visualizar o documento.

O vídeo cobre o fluxo de ponta a ponta:

1. Emissão e distribuição: o titular autentica a carteira, submete o PDF e o sistema gera o exemplar protegido em .dlm vinculado ao dono registrado.
2. Abertura pelo titular: o dono atual conecta a carteira, prova a posse e o livro abre renderizado no próprio navegador.
3. Acesso negado: um usuário sem a licença passa pelo mesmo fluxo, mas a validação de titularidade falha e a abertura é bloqueada.
4. Transferência de posse: a licença é transferida para outra carteira; o antigo dono perde o acesso e o novo passa a abrir o livro.

5. Avaliação Exploratória

Para entender se o problema que motivou o DLM-PDF é real para quem produz conteúdo, montamos um formulário on-line voltado a autores e o divulgamos por contato direto. A versão aplicada foi a avaliacao_autores, disponível em matheusmerlim1.github.io/DLM-PDF-API/client/avaliacao_autores.html.

O formulário recebeu quatro envios. É uma amostra pequena, então tratamos os números como indícios qualitativos, não como estatística conclusiva. Todos os participantes relataram experiências prévias com cópias não autorizadas de suas obras. Sobre DRM, três conheciam o assunto "parcialmente" e um conhecia bem; ninguém marcou desconhecer.

O apoio mais forte foi ao princípio de devolver ao leitor o direito de revender (média 4,0), com três notas máximas e uma única discordância. A utilização de blockchain também foi recebida de forma moderadamente positiva (3,75), embora a avaliação geral da proposta tenha permanecido próxima ao ponto neutro da escala (3,5).

O MetaMask dividiu o grupo ao meio: dois acharam que a carteira seria uma barreira grande, dois não viram problema nenhum. Essa é a fricção que mais aparece quando alguém de fora encosta no sistema pela primeira vez, sugerindo que mecanismos de autenticação mais transparentes podem ser importantes para reduzir a complexidade percebida.

Por fim, os resultados devem ser interpretados como evidências preliminares. Avaliações futuras com amostras maiores, recrutamento mais diversificado e participação de leitores finais são necessárias para analisar a aceitação da plataforma e sua usabilidade em cenários reais de utilização.

6. Reprodutibilidade

A API DRM possui documentação interativa disponível em matheusmerlim1.github.io/DLM-PDF-API/index.html, com endpoints, parâmetros, exemplos de requisição e resposta, além de exemplos de integração com carteiras Ethereum.

O código completo do DLM-PDF está disponível publicamente em github.com/matheusmerlim1/DLM-PDF-API. O ambiente de demonstração para revenda e empréstimos está em matheusmerlim1.github.io/trabalho-nilson, e o ambiente de demonstração da leitura de livros em matheusmerlim1.github.io/DLM-PDF-encriptador.

7. Conclusão

O DLM-PDF foi concebido para enfrentar uma limitação recorrente dos sistemas de DRM convencionais: a impossibilidade de reproduzir, no ambiente digital, direitos tradicionalmente associados à posse de livros físicos, como a transferência de propriedade e o empréstimo temporário entre leitores. Os resultados obtidos demonstram que é possível implementar esses mecanismos por meio da combinação de blockchain, contratos inteligentes e controle de acesso criptograficamente vinculado à identidade do usuário.

A principal contribuição da proposta consiste em deslocar a proteção do conteúdo para a autorização de acesso. Em vez de restringir a circulação do arquivo digital, o sistema controla a capacidade de leitura com base na comprovação de titularidade registrada em uma cadeia de custódia auditável. O formato .dlm complementa essa abordagem ao incorporar informações de identificação e validação diretamente no arquivo, reduzindo a dependência de consultas contínuas à blockchain durante o processo de leitura.

A implementação realizada demonstrou a viabilidade técnica da arquitetura proposta, contemplando funcionalidades de emissão, validação de propriedade, transferência definitiva de titularidade e empréstimo temporário com revogação automática de acesso.

Como limitação, observou-se que a utilização de carteiras blockchain ainda representa uma barreira de adoção para usuários sem familiaridade com tecnologias Web3. Dessa forma, trabalhos futuros podem investigar mecanismos que simplifiquem a experiência de autenticação, bem como ampliar a avaliação empírica da plataforma com um número maior de leitores e autores. Também podem ser exploradas alternativas para acesso offline, escalabilidade da infraestrutura e análises sobre o custo operacional associado às interações com a blockchain.

Conclui-se, portanto, que o DLM-PDF representa uma alternativa tecnicamente viável para o gerenciamento de propriedade digital de e-books, aproximando os direitos dos usuários no ambiente digital daqueles tradicionalmente presentes no mercado de livros físicos.

Referências

1. Arya, V.; Sen, S.; Kodeswaran, P. (2020). Blockchain Enabled Trustless API Marketplace. In: 2020 12th International Conference on Communication Systems and Networks (COMSNETS). IEEE, p. 418–423.
2. Becker, E.; Buhse, W.; Günnewig, D.; Rump, N. (2003). Digital Rights Management: Technological, Economic, Legal and Political Aspects. Berlin: Springer.
3. Buterin, V. (2014). Ethereum: A Next-Generation Smart Contract and Decentralized Application Platform. Ethereum Foundation.
4. Kustov, V. et al. (2022). DVCS Oracle and the Task of Copyright Preservation in Blockchain-Based Technology. IEEE.
5. Liebowitz, S. J. (2006). File Sharing: Creative Destruction or Just Plain Destruction? Journal of Law and Economics, 49(1), 1–28.
6. Lucas, D. et al. (2025). Design and Evaluation of Blockchain-Enabled Payment System Using API Integration for Enhanced User Experience. IEEE.
7. Nair, S. K. et al. (2005). Enabling DRM-Preserving Digital Content Redistribution. In: 7th IEEE International Conference on E-Commerce Technology (CEC). IEEE.
8. Nakamoto, S. (2008). Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System.
9. Oliveira, H.; Lazarin, N. (2020). Gestão de Direitos Digitais através de Contratos Inteligentes. In: Anais Estendidos do XXXVIII Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores e Sistemas Distribuídos, Rio de Janeiro, p. 225–232.
10. Perzanowski, A.; Schultz, J. (2016). The End of Ownership: Personal Property in the Digital Economy. Cambridge: MIT Press.
11. Stone, B. (2009). Amazon Erases Orwell Books from Kindle. The New York Times, 17 jul. 2009.