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        區(qū)塊鏈技術(shù)在電子檔案管理中的應(yīng)用分析

        2020-04-22 20:37:49余子丹范智新
        蘭臺世界 2020年4期
        關(guān)鍵詞:智能合約電子檔案區(qū)塊鏈

        余子丹 范智新

        摘要? 區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化、防篡改、數(shù)據(jù)透明等特點(diǎn),在當(dāng)今電子檔案管理需求中具有較高的適應(yīng)性。文章從區(qū)塊鏈的概念入手,闡述分布式賬本、非對稱加密、共識機(jī)制和智能合約四大區(qū)塊鏈技術(shù),并結(jié)合電子檔案發(fā)展存在的典型問題,探討該技術(shù)在電子檔案前端控制與全程管理、分布式存儲、電子檔案利用和權(quán)限控制方面中的創(chuàng)新性應(yīng)用,為電子檔案管理融合新技術(shù)提供一些思考。

        關(guān)鍵詞? 區(qū)塊鏈 電子檔案 分布式存儲 智能合約

        近年來,區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用成為國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)及技術(shù)團(tuán)體關(guān)注的熱點(diǎn)。據(jù)麥肯錫研究報(bào)告[1]指出:區(qū)塊鏈技術(shù)是繼蒸汽機(jī)、電力、信息和互聯(lián)網(wǎng)科技之后,最有潛力觸發(fā)第五輪顛覆性革命浪潮的核心技術(shù)。該技術(shù)的特點(diǎn)與電子檔案管理需求特性之間有著較高的匹配性,有可能為電子檔案管理提供一種創(chuàng)新性技術(shù)升級方案。本文在介紹區(qū)塊鏈概念及技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,探索性地提出該技術(shù)在電子檔案管理應(yīng)用中的思路。

        一、區(qū)塊鏈

        區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N按照時(shí)間順序?qū)?shù)據(jù)區(qū)塊以順序相連的方式組合成的一種鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu), 并以密碼學(xué)方式保證的不可篡改和不可偽造的分布式賬本。區(qū)塊鏈由最小單位區(qū)塊構(gòu)成,包含兩部分:區(qū)塊頭用來鏈接到前一個(gè)區(qū)塊;區(qū)塊體用來記錄事件更新的數(shù)據(jù),具有去中心化、匿名性、不可篡改及自治性特點(diǎn)。

        二、區(qū)塊鏈技術(shù)

        區(qū)塊鏈技術(shù)并不是一種創(chuàng)新型技術(shù),而是將許多已有的學(xué)科整合形成的,一種實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)公開、透明、可追溯的產(chǎn)品架構(gòu)設(shè)計(jì)方法[2],其核心技術(shù)有以下幾種。

        1.分布式賬本。分布式賬本展現(xiàn)了區(qū)塊鏈去中心化特點(diǎn)。所有數(shù)據(jù)存儲于系統(tǒng)的所有節(jié)點(diǎn)中,系統(tǒng)中的任意節(jié)點(diǎn)都有可能完成一筆新的交易,每筆新交易由完成節(jié)點(diǎn)采用分布式結(jié)構(gòu)廣播至全網(wǎng)其他所有節(jié)點(diǎn)中。系統(tǒng)通過分布式存儲、分布式記賬、分布式傳播的方式,保證每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以參與監(jiān)督交易的合法性。

        2.非對稱加密技術(shù)。非對稱加密技術(shù)保障了區(qū)塊鏈匿名性特點(diǎn)。存儲在區(qū)塊鏈上的交易信息是可公開的,而賬戶身份信息是高度加密的。為了保障節(jié)點(diǎn)隱私,非對稱加密技術(shù)需要密鑰——公鑰和密鑰私鑰成對出現(xiàn)。節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交易時(shí),無需公開身份,只有在數(shù)據(jù)擁有者授權(quán)的情況下才能訪問,保證數(shù)據(jù)安全和個(gè)人隱私。

        3.共識機(jī)制。共識機(jī)制給予了區(qū)塊鏈不可篡改性特點(diǎn)。它主要解決系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)之間如何對記錄的有效性達(dá)成共識。目前區(qū)塊鏈共識機(jī)制主要有工作量證明、權(quán)益證明、股份授權(quán)證明[3]。以比特幣為例,采用的是工作量證明。據(jù)分析,只有在控制了全網(wǎng)超過51%的記賬節(jié)點(diǎn)情況下,才有可能偽造出一條不存在的記錄,杜絕了造假的可能。

        4.智能合約——自治性。智能合約顯示了區(qū)塊鏈自治性特點(diǎn)。系統(tǒng)可以不依賴于任何“人”或機(jī)構(gòu),自動地執(zhí)行一些預(yù)先定義好的規(guī)則和條款。區(qū)塊鏈帶來的去信任、不可篡改、不可逆特性避免了惡意行為對合約正常執(zhí)行的干擾。將智能合約以編碼形式寫入?yún)^(qū)塊鏈中,由區(qū)塊鏈技術(shù)的特性保障存儲、讀取、執(zhí)行的整個(gè)過程,透明可跟蹤。

        區(qū)塊鏈技術(shù)最早在金融領(lǐng)域具有較高的應(yīng)用價(jià)值。2015年12月,美國納斯達(dá)克Linq系統(tǒng)通過其基于區(qū)塊鏈的平臺完成了首個(gè)證券交易,標(biāo)志著區(qū)塊鏈技術(shù)在主流金融系統(tǒng)中的成功應(yīng)用[4]。國內(nèi)方面,2017年2月,央行推動的基于區(qū)塊鏈的數(shù)字票據(jù)交易平臺測試成功。2018年3月,騰訊公司與中國物流、采購聯(lián)合會簽署區(qū)塊鏈戰(zhàn)略合作協(xié)議。2018年9月,浙江大學(xué)在全國范圍內(nèi)首次開設(shè)區(qū)塊鏈課程,預(yù)示著我國在區(qū)塊鏈技術(shù)人才培養(yǎng)建設(shè)方面邁出了實(shí)質(zhì)性的一步。《2017年國家檔案局科技項(xiàng)目立項(xiàng)選題指南》首次將“區(qū)塊鏈技術(shù)在電子檔案管理中的應(yīng)用”列為選題,標(biāo)志著電子檔案管理領(lǐng)域已開啟對區(qū)塊鏈技術(shù)的探索。

        三、電子檔案管理存在的問題

        電子檔案是電子信息技術(shù)在檔案管理中的應(yīng)用, 一方面體現(xiàn)在檔案載體的過渡,檔案載體在大數(shù)據(jù)時(shí)代的推動下由傳統(tǒng)紙質(zhì)轉(zhuǎn)向各類非結(jié)構(gòu)化的電子存儲;另一方面是管理方式的過渡,電子檔案在收集、保管、利用環(huán)節(jié)都能大大提高工作效率, 同時(shí)也存在諸多不確定性。

        在收集方面,不同于紙質(zhì)檔案,電子檔案的生命周期包括電子檔案的形成過程和管理過程。如果檔案部門只收集電子文件本身的信息,則會丟失大量電子文件的背景信息,即元數(shù)據(jù)信息。電子文件的元數(shù)據(jù)是描述電子文件背景、內(nèi)容、結(jié)構(gòu)及其整個(gè)管理過程的數(shù)據(jù)[5],能為驗(yàn)證電子檔案的真實(shí)性、完整性提供有效證明。目前對于元數(shù)據(jù)的收集存在類型復(fù)雜、格式多樣、管理分散等問題。

        在保管方面,國內(nèi)應(yīng)用較多的“雙套制”是指,文件歸檔后紙質(zhì)版本與電子版本共存。隨著以各類載體為依托的電子檔案占據(jù)主導(dǎo),紙質(zhì)形式逐漸成為電子形式的一種“硬拷貝”,無法體現(xiàn)電子檔案的全部信息,產(chǎn)生了資源浪費(fèi)、檔案完整性失效等問題?!皢翁字啤背蔀闄n案管理發(fā)展的趨勢,即電子檔案取代紙質(zhì)檔案,其發(fā)展的關(guān)鍵問題在于如何保障電子檔案的真實(shí)性、完整性及長期可讀性,從而確保電子檔案的社會公信力。

        在利用方面,電子檔案具有易傳送、易檢索等優(yōu)勢。近年來,檔案部門在服務(wù)建設(shè)中逐漸向著“辦事少見面”“零跑腿”等方向努力,迫使加大電子檔案的開放利用程度。由于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的檔案信息需求用戶不僅包括可控的傳統(tǒng)檔案利用人員,還包括來自社會各個(gè)層面不可控的專業(yè)型、利益用戶型等新型人員[6]。復(fù)雜的利用對象與環(huán)境給電子檔案的安全帶來了挑戰(zhàn)。

        四、區(qū)塊鏈技術(shù)在電子檔案管理中的應(yīng)用

        電子檔案的不安全、不完整、不可用,會影響公眾的合法權(quán)益,進(jìn)而可能會導(dǎo)致政府甚至整個(gè)社會的信任崩塌。目前電子檔案管理需要解決四個(gè)方面的問題:內(nèi)容真實(shí),電子檔案在形成、歸檔、利用過程中,如何保證檔案內(nèi)容真實(shí)可靠;存儲安全,電子檔案存儲過程中如何防止數(shù)據(jù)被篡改和盜取,保持其存證效力;利用高效,在安全可信的前提下,如何讓電子檔案在管理單位、利用單位和個(gè)人之間高效使用;管理分級,對于不同類別的電子檔案根據(jù)其開放程度,設(shè)計(jì)管理權(quán)限。筆者認(rèn)為區(qū)塊鏈技術(shù)在以上方面具有一定的可操作空間。

        1.推進(jìn)電子檔案前端控制與全程管理。前端控制與全程管理已經(jīng)成為業(yè)界普遍提倡和認(rèn)同的原則和理論,尤其是前端控制被稱為“電子文件時(shí)代的新思維”[7],它主張從電子文件形成、系統(tǒng)設(shè)計(jì)開始,將電子檔案管理的邏輯起點(diǎn)盡可能地向前延伸,實(shí)際操作中由于部門間管理方式不同、權(quán)責(zé)不同,檔案部門很難將管理工作深入電子檔案形成部門,然而基于區(qū)塊鏈技術(shù)的電子檔案管理系統(tǒng)可以嘗試去做。

        區(qū)塊作為區(qū)塊鏈的基本結(jié)構(gòu)單位,區(qū)塊頭可以記錄電子文件的元數(shù)據(jù)信息,如文件受理部門、受理時(shí)間、受理人系統(tǒng)賬號等;區(qū)塊體用來記錄從上一區(qū)塊到本區(qū)塊創(chuàng)建的電子文件主體信息,如簽批意見、辦理結(jié)果等。如圖1所示,文件每流轉(zhuǎn)到一個(gè)受理節(jié)點(diǎn),將文件元數(shù)據(jù)信息封裝在區(qū)塊頭,文件主體信息存儲在區(qū)塊體,同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)區(qū)塊哈希值,用于跟下一區(qū)塊鏈接,形成可追溯的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。塊狀結(jié)構(gòu)能夠?qū)㈦娮訖n案和元數(shù)據(jù)封裝在一個(gè)區(qū)塊里,融為一體,解決電子檔案與元數(shù)據(jù)收集相分離的難題。

        電子文件在形成階段,封裝在區(qū)塊中的元數(shù)據(jù)與文件主體信息將被固化,不允許改變,作為靜態(tài)元數(shù)據(jù)。文件歸檔后成為電子檔案,進(jìn)入保管、利用、銷毀階段,期間產(chǎn)生的元數(shù)據(jù)可繼續(xù)封裝在區(qū)塊頭中,例如存址、利用人、利用時(shí)間、利用次數(shù)、銷毀時(shí)間等,作為動態(tài)元數(shù)據(jù),靜、動態(tài)元數(shù)據(jù)組成了電子檔案元數(shù)據(jù)集。利用區(qū)塊鏈技術(shù)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子檔案管理系統(tǒng),可以完成電子文件生命周期的無縫連接,實(shí)現(xiàn)電子檔案全程管理。

        2.保障電子檔案存證效力。電子檔案是具有憑證、查考和保存價(jià)值并歸檔保存的電子文件[8],是由個(gè)別部門,即中心機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的,各類權(quán)限相對集中。電子簽章是目前廣泛應(yīng)用的電子防偽技術(shù)之一,其核心技術(shù)為數(shù)字證書,是由合法的證書授權(quán)中心(CA機(jī)構(gòu))頒發(fā)的,也被掌握在中心機(jī)構(gòu)中。在復(fù)雜多變的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,中心機(jī)構(gòu)容易被鎖定為攻擊目標(biāo),威脅電子檔案憑證效力?;趨^(qū)塊鏈技術(shù)的電子檔案管理系統(tǒng),享有去中心化分布式存儲,這種存儲結(jié)構(gòu)為電子檔案提供了可信性保護(hù)框架。系統(tǒng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都擁有同等的權(quán)限,既參與記錄數(shù)據(jù),同時(shí)負(fù)責(zé)認(rèn)證數(shù)據(jù)。節(jié)點(diǎn)完成電子檔案數(shù)據(jù)記錄工作后,將新的信息發(fā)布到其余節(jié)點(diǎn),所有節(jié)點(diǎn)同步更新。當(dāng)需要對電子檔案認(rèn)證時(shí),若共識機(jī)制設(shè)定所有節(jié)點(diǎn)參與,則只有所有節(jié)點(diǎn)完成數(shù)據(jù)認(rèn)定核實(shí)工作后,才能決定數(shù)據(jù)真實(shí)有效,意味著要攻破系統(tǒng)所有節(jié)點(diǎn)才有可能完成文件篡改,有效瓦解了中心化控制隱患。

        另一方面,分布式存儲中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)保存有完整的電子檔案區(qū)塊鏈,也是對電子檔案的多重備份,即使部分節(jié)點(diǎn)硬件損壞或者遭受攻擊,其余節(jié)點(diǎn)仍能提供完整的電子檔案,使得電子檔案長期有效,保障了其存證能力。

        3.提供電子檔案全自助利用服務(wù)。目前國內(nèi)某些檔案機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了檔案利用自助服務(wù),但存在一定局限性。例如,只公開電子檔案數(shù)據(jù)條目,不包含全文;采取終端機(jī)的查詢形式,也是在可控制區(qū)域,受限于地域、網(wǎng)絡(luò)等條件,實(shí)現(xiàn)的是半自助服務(wù)。

        智能合約是一種可以自動化執(zhí)行的簡單交易,在區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)的控制下能夠充分發(fā)揮其自治性,它本身也保存在區(qū)塊鏈中,在各節(jié)點(diǎn)間同步,保證了合約的一致性。智能合約包括一個(gè)完備的狀態(tài)機(jī)以及事件處理和保存的機(jī)制[9]?;趨^(qū)塊鏈技術(shù)的全自助檔案服務(wù)系統(tǒng)可以預(yù)先制定好智能合約,擴(kuò)散存入每個(gè)節(jié)點(diǎn)中。當(dāng)系統(tǒng)用戶即利用者輸入的個(gè)人信息和利用需求(數(shù)據(jù)與事件),滿足狀態(tài)機(jī)中某個(gè)動作的響應(yīng)條件時(shí),系統(tǒng)按照預(yù)設(shè)的事件處理方式自動執(zhí)行。如圖2所示,用戶提交利用申請,如檔案借閱、打印,當(dāng)用戶提供的個(gè)人信息,如部門信息、工作證號、身份證號等,符合節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)查閱和打印的要求時(shí),系統(tǒng)執(zhí)行對應(yīng)的規(guī)則動作,輸出電子檔案或打印電子檔案。對于需要收費(fèi)的檔案利用,狀態(tài)機(jī)中可以增加繳費(fèi)狀態(tài),繳費(fèi)環(huán)節(jié)觸發(fā)繳費(fèi)狀態(tài)值改變,系統(tǒng)從而執(zhí)行對應(yīng)的規(guī)則動作。

        基于區(qū)塊鏈智能合約的電子檔案利用服務(wù),可以脫離檔案管理機(jī)構(gòu)的監(jiān)管,節(jié)約管理人成本,檔案管理機(jī)構(gòu)也可簡化查檔、借閱制度,依據(jù)智能合約維持雙方的可信度。檔案服務(wù)依賴制度達(dá)成的信任將逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橐揽考夹g(shù),“制度信任”也將因“技術(shù)信任”而得到強(qiáng)化。

        4.實(shí)現(xiàn)電子檔案分權(quán)管理。電子檔案作為重要記錄、取證材料,經(jīng)常涉及個(gè)人隱私、敏感信息,尤其是人事檔案、財(cái)務(wù)檔案。檔案機(jī)構(gòu)并不是將所有的電子檔案對外公開。區(qū)塊鏈分為三種:公有鏈、私有鏈和聯(lián)盟鏈,可滿足類似需求。公有鏈?zhǔn)侨魏稳硕伎梢詤⑴c的公共區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò);私有鏈的對象是一個(gè)機(jī)構(gòu)或者個(gè)人,不對外公開。聯(lián)盟鏈?zhǔn)侵赣扇舾蓚€(gè)機(jī)構(gòu)共同參與管理的區(qū)塊鏈,并且共同來記錄交易數(shù)據(jù)。

        檔案機(jī)構(gòu)內(nèi)部可以部署一套私有鏈電子檔案管理系統(tǒng),服務(wù)于檔案工作管理人員,防止檔案部門內(nèi)部誤操作或數(shù)據(jù)丟失等情況發(fā)生。機(jī)構(gòu)同時(shí)部署一套公有鏈電子檔案發(fā)布系統(tǒng),將可開放的檔案公開利用,在公有鏈絕對的去中心化模式下,無需人為監(jiān)管,可防止數(shù)據(jù)被篡改。若干個(gè)檔案機(jī)構(gòu)或地區(qū)之間還可將電子檔案管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)在聯(lián)盟鏈上,實(shí)現(xiàn)區(qū)域之間的互聯(lián)互通,擴(kuò)大區(qū)域電子檔案管理系統(tǒng)服務(wù)范圍。

        五、結(jié)束語

        區(qū)塊鏈技術(shù)自誕生以來發(fā)展非常迅速,除了在金融行業(yè),在其他領(lǐng)域依然缺乏落地式成熟產(chǎn)品。其去中心化、防篡改、自治性等特性與電子檔案管理需求有著高契合度,應(yīng)得到檔案界同仁的關(guān)注與研究,聯(lián)合云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù),為電子檔案管理提供整體的技術(shù)解決方案。

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