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        區(qū)塊鏈技術在電子檔案管理中的應用分析

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

        余子丹 范智新

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

        關鍵詞? 區(qū)塊鏈 電子檔案 分布式存儲 智能合約

        近年來,區(qū)塊鏈技術的應用成為國內(nèi)外研究機構及技術團體關注的熱點。據(jù)麥肯錫研究報告[1]指出:區(qū)塊鏈技術是繼蒸汽機、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。該技術的特點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)新性技術升級方案。本文在介紹區(qū)塊鏈概念及技術特點的基礎上,探索性地提出該技術在電子檔案管理應用中的思路。

        一、區(qū)塊鏈

        區(qū)塊鏈是一種按照時間順序?qū)?shù)據(jù)區(qū)塊以順序相連的方式組合成的一種鏈式數(shù)據(jù)結構, 并以密碼學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)塊構成,包含兩部分:區(qū)塊頭用來鏈接到前一個區(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。

        二、區(qū)塊鏈技術

        區(qū)塊鏈技術并不是一種創(chuàng)新型技術,而是將許多已有的學科整合形成的,一種實現(xiàn)數(shù)據(jù)公開、透明、可追溯的產(chǎn)品架構設計方法[2],其核心技術有以下幾種。

        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。所有數(shù)據(jù)存儲于系統(tǒng)的所有節(jié)點中,系統(tǒng)中的任意節(jié)點都有可能完成一筆新的交易,每筆新交易由完成節(jié)點采用分布式結構廣播至全網(wǎng)其他所有節(jié)點中。系統(tǒng)通過分布式存儲、分布式記賬、分布式傳播的方式,保證每個節(jié)點都可以參與監(jiān)督交易的合法性。

        2.非對稱加密技術。非對稱加密技術保障了區(qū)塊鏈匿名性特點。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)點隱私,非對稱加密技術需要密鑰——公鑰和密鑰私鑰成對出現(xiàn)。節(jié)點之間進行數(shù)據(jù)交易時,無需公開身份,只有在數(shù)據(jù)擁有者授權的情況下才能訪問,保證數(shù)據(jù)安全和個人隱私。

        3.共識機制。共識機制給予了區(qū)塊鏈不可篡改性特點。它主要解決系統(tǒng)節(jié)點之間如何對記錄的有效性達成共識。目前區(qū)塊鏈共識機制主要有工作量證明、權益證明、股份授權證明[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。系統(tǒng)可以不依賴于任何“人”或機構,自動地執(zhí)行一些預先定義好的規(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)塊鏈技術的特性保障存儲、讀取、執(zhí)行的整個過程,透明可跟蹤。

        區(qū)塊鏈技術最早在金融領域具有較高的應用價值。2015年12月,美國納斯達克Linq系統(tǒng)通過其基于區(qū)塊鏈的平臺完成了首個證券交易,標志著區(qū)塊鏈技術在主流金融系統(tǒng)中的成功應用[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,浙江大學在全國范圍內(nèi)首次開設區(qū)塊鏈課程,預示著我國在區(qū)塊鏈技術人才培養(yǎng)建設方面邁出了實質(zhì)性的一步?!?017年國家檔案局科技項目立項選題指南》首次將“區(qū)塊鏈技術在電子檔案管理中的應用”列為選題,標志著電子檔案管理領域已開啟對區(qū)塊鏈技術的探索。

        三、電子檔案管理存在的問題

        電子檔案是電子信息技術在檔案管理中的應用, 一方面體現(xiàn)在檔案載體的過渡,檔案載體在大數(shù)據(jù)時代的推動下由傳統(tǒng)紙質(zhì)轉(zhuǎn)向各類非結構化的電子存儲;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、結構及其整個管理過程的數(shù)據(jù)[5],能為驗證電子檔案的真實性、完整性提供有效證明。目前對于元數(shù)據(jù)的收集存在類型復雜、格式多樣、管理分散等問題。

        在保管方面,國內(nèi)應用較多的“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,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、檔案完整性失效等問題。“單套制”成為檔案管理發(fā)展的趨勢,即電子檔案取代紙質(zhì)檔案,其發(fā)展的關鍵問題在于如何保障電子檔案的真實性、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,檔案部門在服務建設中逐漸向著“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層面不可控的專業(yè)型、利益用戶型等新型人員[6]。復雜的利用對象與環(huán)境給電子檔案的安全帶來了挑戰(zhàn)。

        四、區(qū)塊鏈技術在電子檔案管理中的應用

        電子檔案的不安全、不完整、不可用,會影響公眾的合法權益,進而可能會導致政府甚至整個社會的信任崩塌。目前電子檔案管理需要解決四個方面的問題:內(nèi)容真實,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,設計管理權限。筆者認為區(qū)塊鏈技術在以上方面具有一定的可操作空間。

        1.推進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)界普遍提倡和認同的原則和理論,尤其是前端控制被稱為“電子文件時代的新思維”[7],它主張從電子文件形成、系統(tǒng)設計開始,將電子檔案管理的邏輯起點盡可能地向前延伸,實際操作中由于部門間管理方式不同、權責不同,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)塊鏈的基本結構單位,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、辦理結果等。如圖1所示,文件每流轉(zhuǎn)到一個受理節(jié)點,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,同時產(chǎn)生一個區(qū)塊哈希值,用于跟下一區(qū)塊鏈接,形成可追溯的鏈式結構。塊狀結構能夠?qū)㈦娮訖n案和元數(shù)據(jù)封裝在一個區(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、利用時間、利用次數(shù)、銷毀時間等,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)塊鏈技術統(tǒng)一設計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、查考和保存價值并歸檔保存的電子文件[8],是由個別部門,即中心機構產(chǎn)生的,各類權限相對集中。電子簽章是目前廣泛應用的電子防偽技術之一,其核心技術為數(shù)字證書,是由合法的證書授權中心(CA機構)頒發(fā)的,也被掌握在中心機構中。在復雜多變的網(wǎng)絡環(huán)境下,中心機構容易被鎖定為攻擊目標,威脅電子檔案憑證效力?;趨^(qū)塊鏈技術的電子檔案管理系統(tǒng),享有去中心化分布式存儲,這種存儲結構為電子檔案提供了可信性保護框架。系統(tǒng)中每個節(jié)點都擁有同等的權限,既參與記錄數(shù)據(jù),同時負責認證數(shù)據(jù)。節(jié)點完成電子檔案數(shù)據(jù)記錄工作后,將新的信息發(fā)布到其余節(jié)點,所有節(jié)點同步更新。當需要對電子檔案認證時,若共識機制設定所有節(jié)點參與,則只有所有節(jié)點完成數(shù)據(jù)認定核實工作后,才能決定數(shù)據(jù)真實有效,意味著要攻破系統(tǒng)所有節(jié)點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節(jié)點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)點硬件損壞或者遭受攻擊,其余節(jié)點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。目前國內(nèi)某些檔案機構實現(xiàn)了檔案利用自助服務,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;采取終端機的查詢形式,也是在可控制區(qū)域,受限于地域、網(wǎng)絡等條件,實現(xiàn)的是半自助服務。

        智能合約是一種可以自動化執(zhí)行的簡單交易,在區(qū)塊鏈結構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)點間同步,保證了合約的一致性。智能合約包括一個完備的狀態(tài)機以及事件處理和保存的機制[9]。基于區(qū)塊鏈技術的全自助檔案服務系統(tǒng)可以預先制定好智能合約,擴散存入每個節(jié)點中。當系統(tǒng)用戶即利用者輸入的個人信息和利用需求(數(shù)據(jù)與事件),滿足狀態(tài)機中某個動作的響應條件時,系統(tǒng)按照預設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,當用戶提供的個人信息,如部門信息、工作證號、身份證號等,符合節(jié)點數(shù)據(jù)查閱和打印的要求時,系統(tǒng)執(zhí)行對應的規(guī)則動作,輸出電子檔案或打印電子檔案。對于需要收費的檔案利用,狀態(tài)機中可以增加繳費狀態(tài),繳費環(huán)節(jié)觸發(fā)繳費狀態(tài)值改變,系統(tǒng)從而執(zhí)行對應的規(guī)則動作。

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

        4.實現(xiàn)電子檔案分權管理。電子檔案作為重要記錄、取證材料,經(jīng)常涉及個人隱私、敏感信息,尤其是人事檔案、財務檔案。檔案機構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。公有鏈是任何人都可以參與的公共區(qū)塊鏈網(wǎng)絡;私有鏈的對象是一個機構或者個人,不對外公開。聯(lián)盟鏈是指由若干個機構共同參與管理的區(qū)塊鏈,并且共同來記錄交易數(shù)據(jù)。

        檔案機構內(nèi)部可以部署一套私有鏈電子檔案管理系統(tǒng),服務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。機構同時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。若干個檔案機構或地區(qū)之間還可將電子檔案管理系統(tǒng)設計在聯(lián)盟鏈上,實現(xiàn)區(qū)域之間的互聯(lián)互通,擴大區(qū)域電子檔案管理系統(tǒng)服務范圍。

        五、結束語

        區(qū)塊鏈技術自誕生以來發(fā)展非常迅速,除了在金融行業(yè),在其他領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,應得到檔案界同仁的關注與研究,聯(lián)合云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術,為電子檔案管理提供整體的技術解決方案。

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