基于區(qū)塊鏈的長(zhǎng)期保存分布式協(xié)作技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

董曉莉，毛雅君（國(guó)家圖書館）

1 引言

文件格式管理是數(shù)字資源長(zhǎng)期保存活動(dòng)中保障數(shù)字對(duì)象有效性的一個(gè)重要手段，如果沒有文件格式，一個(gè)數(shù)字對(duì)象僅僅是一系列毫無(wú)意義的bits集合。使用穩(wěn)定、標(biāo)準(zhǔn)、開放并且已經(jīng)被廣泛使用的文件格式，是確保保存數(shù)字對(duì)象可以被持續(xù)訪問的前提和保障。大數(shù)據(jù)時(shí)代，保存機(jī)構(gòu)對(duì)保存數(shù)字對(duì)象的定義更加寬泛，資源類型更加豐富，數(shù)字對(duì)象的格式更加多元化，除了文本、圖片等傳統(tǒng)資源格式外，還增加了網(wǎng)頁(yè)、視頻、動(dòng)畫、超文本、富文本等新型資源格式。［1］為了保證文件格式可以被理解和解析，不但需要對(duì)文件格式所涉及的語(yǔ)義、格式、流程、算法、版本等技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行描述，還需要對(duì)格式所依賴的軟件、硬件、輸入輸出設(shè)備、載體介質(zhì)等技術(shù)環(huán)境信息進(jìn)行描述。同時(shí)，同一文件格式隨著時(shí)間的推移，其版本也會(huì)發(fā)生一系列的變化，而格式版本的更新路徑將對(duì)保存機(jī)構(gòu)資源遷移路徑的選擇和遷移策略的實(shí)施起到至關(guān)重要的作用。因此，實(shí)施有效的格式管理措施，既是格式管理的核心內(nèi)容，又是保證數(shù)字對(duì)象格式遷移策略順利實(shí)施、確保數(shù)字對(duì)象長(zhǎng)久可用的必要條件。

技術(shù)注冊(cè)技術(shù)是實(shí)施格式管理的有效手段。目前，國(guó)內(nèi)外很多機(jī)構(gòu)都在研發(fā)技術(shù)注冊(cè)系統(tǒng)，用來存儲(chǔ)與數(shù)字格式相關(guān)的、表示信息和讀寫這些格式的軟硬件環(huán)境信息，以保障保存數(shù)字對(duì)象所依賴文件格式信息的可靠性和可持續(xù)性，如，英國(guó)的PRONOM項(xiàng)目、哈佛大學(xué)的“全球數(shù)字化格式登記”（Global Digital Format Registration，GDFR）項(xiàng)目、加州數(shù)字圖書館領(lǐng)導(dǎo)開展的“統(tǒng)一數(shù)字格式登記系統(tǒng)”（Unified Digital Format Registry，UDFR）項(xiàng)目等。但是，長(zhǎng)期保存技術(shù)注冊(cè)系統(tǒng)仍存在多機(jī)構(gòu)長(zhǎng)期保存信息注冊(cè)的廣域平衡、開放網(wǎng)絡(luò)的主體信任、共享平臺(tái)的運(yùn)行決策等機(jī)制發(fā)展障礙，現(xiàn)有技術(shù)注冊(cè)平臺(tái)的可擴(kuò)展性差、易用性差、注冊(cè)效率較低、開放性較差。因此，亟需建立一種促進(jìn)機(jī)構(gòu)間協(xié)作并支持同行評(píng)議的高效、開放、透明、公信的長(zhǎng)期保存技術(shù)注冊(cè)機(jī)制，其應(yīng)以信息共享理念為出發(fā)點(diǎn)，聯(lián)合相關(guān)保存機(jī)構(gòu)共建數(shù)字文件格式的全生命周期管理平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)文件格式的屬性信息及其應(yīng)用環(huán)境信息的全面、可靠、精準(zhǔn)的描述、存儲(chǔ)和管理，保障數(shù)字對(duì)象在保存技術(shù)和環(huán)境的不斷變化中實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的準(zhǔn)確識(shí)別、解析、遷移和保存。［2］

區(qū)塊鏈?zhǔn)抢^大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)之后的又一項(xiàng)顛覆性技術(shù)，已引起政府及金融、科研等機(jī)構(gòu)的廣泛關(guān)注，多個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家政府先后發(fā)布了區(qū)塊鏈的系列報(bào)告。2016年12月12日，國(guó)務(wù)院印發(fā)的《“十三五”國(guó)家信息化規(guī)劃》中包括了區(qū)塊鏈技術(shù)，在“十三五”規(guī)劃政策支持的背景下，區(qū)塊鏈技術(shù)將在未來得到飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。區(qū)塊鏈的分布式結(jié)構(gòu)以及其所具有的開放性、可追溯性、支持智能合約和群體管理等特性，在一定程度上可以有效解決目前長(zhǎng)期保存技術(shù)注冊(cè)所面臨的問題，從而在合作模式下，實(shí)現(xiàn)保存機(jī)構(gòu)技術(shù)注冊(cè)信息的自動(dòng)化動(dòng)態(tài)監(jiān)控和管理，提升注冊(cè)平臺(tái)的運(yùn)行效率，保障注冊(cè)信息的安全性、易用性和可信性。

2 區(qū)塊鏈的技術(shù)理念

雖然區(qū)塊鏈技術(shù)在2016年受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，但目前國(guó)際上對(duì)區(qū)塊鏈的定義尚未統(tǒng)一?！吨袊?guó)區(qū)塊鏈技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展白皮書（2016）》［3］指出，區(qū)塊鏈技術(shù)是利用塊鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來驗(yàn)證與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、利用分布式節(jié)點(diǎn)共識(shí)算法來生成和更新數(shù)據(jù)、利用密碼學(xué)的方式保證數(shù)據(jù)傳輸和訪問的安全、利用由自動(dòng)化腳本代碼組成的智能合約來編程和操作數(shù)據(jù)的一種全新的分布式基礎(chǔ)架構(gòu)與計(jì)算范式。其實(shí)質(zhì)上是一種按照時(shí)間順序，將數(shù)據(jù)區(qū)塊以順序相連的方式組成的一種鏈接式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并通過共識(shí)算法、智能合約、分布式存儲(chǔ)等一系列技術(shù)無(wú)縫組配而成的一個(gè)技術(shù)集合。區(qū)塊鏈的核心技術(shù)理念是一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過一套共識(shí)機(jī)制共同維護(hù)整個(gè)區(qū)塊鏈，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)失效，其余節(jié)點(diǎn)仍然可以正常工作，有效解決了傳統(tǒng)中心化模式易遭受攻擊、開放性差、擴(kuò)展能力和工作效率較低等缺陷。

區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)架構(gòu)通常包括數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識(shí)層、激勵(lì)層、合約層和應(yīng)用層（見圖1）。［4］① 數(shù)據(jù)層：描述了區(qū)塊鏈底層的物理結(jié)構(gòu)，封裝了底層數(shù)據(jù)區(qū)塊和相關(guān)的數(shù)據(jù)加密和時(shí)間戳等技術(shù)。② 網(wǎng)絡(luò)層：封裝了區(qū)塊鏈的組網(wǎng)機(jī)制、數(shù)據(jù)傳播機(jī)制和數(shù)據(jù)驗(yàn)證機(jī)制，以保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。③ 共識(shí)層：封裝了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的共識(shí)算法機(jī)制以證明區(qū)塊的正確性，使區(qū)塊鏈中的各節(jié)點(diǎn)達(dá)成共識(shí)。④ 激勵(lì)層：集成了合理的激勵(lì)機(jī)制，主要包括經(jīng)濟(jì)激勵(lì)的發(fā)行機(jī)制和分配機(jī)制，以保證區(qū)塊鏈系統(tǒng)共識(shí)的穩(wěn)定性。⑤合約層：封裝了多種腳本代碼、算法機(jī)制以及智能合約，是區(qū)塊鏈可編程特性的基礎(chǔ)。智能合約是運(yùn)行在可信、共享區(qū)塊鏈上的一個(gè)自動(dòng)運(yùn)行程序，其以事件作為驅(qū)動(dòng)因素，具有狀態(tài)，并獲得多方認(rèn)可。⑥ 應(yīng)用層：包含了各類服務(wù)和應(yīng)用，其通過對(duì)底層數(shù)據(jù)和計(jì)算工具的整合，為上層具體應(yīng)用業(yè)務(wù)提供具象服務(wù)。該模型中，基于時(shí)間戳的鏈?zhǔn)絽^(qū)塊結(jié)構(gòu)、分布式共識(shí)機(jī)制以及靈活可編程的智能合約等技術(shù)是區(qū)塊鏈技術(shù)的代表性創(chuàng)新。

圖1 區(qū)塊鏈基礎(chǔ)架構(gòu)模型

3 區(qū)塊鏈與長(zhǎng)期保存技術(shù)注冊(cè)系統(tǒng)

3.1 長(zhǎng)期保存技術(shù)注冊(cè)系統(tǒng)解析

數(shù)字保存的技術(shù)注冊(cè)要對(duì)數(shù)字對(duì)象所依賴的技術(shù)環(huán)境進(jìn)行全面、精準(zhǔn)的描述，即對(duì)數(shù)字格式、數(shù)字格式的屬性信息、技術(shù)特征、演進(jìn)過程、軟件、硬件、存儲(chǔ)介質(zhì)等核心技術(shù)，及各技術(shù)之間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行可靠的識(shí)別、記錄和保存，以確保數(shù)字對(duì)象在保存技術(shù)和環(huán)境的不斷變化過程中，［5］可以被識(shí)別、解析、遷移、保存。

目前，國(guó)際上比較有代表性的技術(shù)注冊(cè)系統(tǒng)有PRONOM、GDFR、UDFR、The Planets Core Registry等。這些系統(tǒng)已在一定范圍內(nèi)得到了應(yīng)用，但由于管理模式、技術(shù)局限性、資金短缺、應(yīng)用范圍受限等問題，仍存在很大的改進(jìn)空間。PRONOM［6］通過描述數(shù)字對(duì)象的技術(shù)依賴性來達(dá)到對(duì)數(shù)字對(duì)象相關(guān)技術(shù)信息注冊(cè)的目的，主要供英國(guó)國(guó)家檔案館內(nèi)部資源使用，因此其開放性較差、功能和適用范圍較為局限。Plantes Core Registry［7］易用性較好，但其系統(tǒng)架構(gòu)較為固化、可擴(kuò)展性差。GDFR［8］項(xiàng)目建立了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議框架，實(shí)現(xiàn)了不同技術(shù)注冊(cè)系統(tǒng)間的溝通，構(gòu)建了一個(gè)跨系統(tǒng)的互操作平臺(tái)，但該系統(tǒng)易用性不強(qiáng)、安全性較低，并未得到廣泛應(yīng)用。UDFR［9］項(xiàng)目融合了PRONOM和GDFR的技術(shù)信息和功能模塊信息，創(chuàng)建了區(qū)域管理模型，支持本地?cái)U(kuò)展和增加數(shù)據(jù)庫(kù)以實(shí)現(xiàn)注冊(cè)數(shù)據(jù)的發(fā)布機(jī)制，開創(chuàng)了讓更多機(jī)構(gòu)參與技術(shù)注冊(cè)的建設(shè)模式，但由于項(xiàng)目存在嚴(yán)重的管理問題，且技術(shù)復(fù)雜，限制了各機(jī)構(gòu)的參與廣度和深度，而未能得到持續(xù)發(fā)展。

數(shù)字保存技術(shù)注冊(cè)平臺(tái)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)技術(shù)管理框架和模型，其通過數(shù)字倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)保存數(shù)字對(duì)象技術(shù)環(huán)境及對(duì)象的演進(jìn)信息進(jìn)行有效、全面的管理。對(duì)這些信息的管理可以采用單機(jī)構(gòu)集中存儲(chǔ)管理模式，也可以采用多機(jī)構(gòu)聯(lián)合分布存儲(chǔ)模式，如采用單機(jī)構(gòu)集中存儲(chǔ)管理模式，技術(shù)注冊(cè)信息需要上傳到可信的中心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行存儲(chǔ)與共享。這種中心化的存儲(chǔ)模式極易造成中心節(jié)點(diǎn)因受到惡意攻擊而產(chǎn)生單點(diǎn)失效、數(shù)據(jù)被惡意篡改等信息安全問題。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，長(zhǎng)期保存數(shù)字對(duì)象紛繁復(fù)雜，與其相關(guān)的技術(shù)信息也呈現(xiàn)出復(fù)雜性和廣泛性，單一機(jī)構(gòu)由于技術(shù)資源、物理資源等條件受限，很難保證注冊(cè)信息的安全性、全面性、開放性和公信性。因此，長(zhǎng)期保存技術(shù)注冊(cè)平臺(tái)的建設(shè)宜采用多機(jī)構(gòu)聯(lián)合的分布式協(xié)同自治運(yùn)行模式，構(gòu)建長(zhǎng)期保存分布式協(xié)作技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，通過協(xié)同設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行管理實(shí)現(xiàn)對(duì)這一領(lǐng)域復(fù)雜信息的有效、全面、可靠管理，促進(jìn)我國(guó)長(zhǎng)期保存數(shù)字對(duì)象的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，保證數(shù)字保存對(duì)象共建共享，促進(jìn)保存數(shù)字對(duì)象的有效性和可信性建設(shè)。

依托區(qū)塊鏈技術(shù)，在長(zhǎng)期保存分布式協(xié)作技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)中選定若干數(shù)據(jù)注冊(cè)節(jié)點(diǎn)，組成技術(shù)注冊(cè)信息管理聯(lián)盟鏈。通過在技術(shù)注冊(cè)信息管理聯(lián)盟鏈中節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)共享智能合約的方式，來完成對(duì)注冊(cè)記錄信息的存儲(chǔ)、審計(jì)和版本追蹤管理，由注冊(cè)信息擁有者設(shè)定共享的約束條件，由保存機(jī)構(gòu)集體維護(hù)一個(gè)安全、穩(wěn)定、可信的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，［10］保證注冊(cè)信息實(shí)現(xiàn)安全、有效的數(shù)據(jù)注冊(cè)、存儲(chǔ)、傳輸與共享，促進(jìn)技術(shù)注冊(cè)信息的公信性和開放性。

3.2 區(qū)塊鏈與長(zhǎng)期保存分布式協(xié)作技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)的可關(guān)聯(lián)性

區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)集體維護(hù)的對(duì)等網(wǎng)絡(luò)，其運(yùn)作方式是分布式集中運(yùn)行。［11］這一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形態(tài)和運(yùn)行方式與長(zhǎng)期保存技術(shù)注冊(cè)平臺(tái)的協(xié)同自治運(yùn)行模式具有相似之處。

（1）具有開放性的特點(diǎn)。區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)是典型的P2P網(wǎng)絡(luò)，提供了廣泛的網(wǎng)絡(luò)接口，各參與主體都能夠自主參與系統(tǒng)的運(yùn)行管理。分布式協(xié)同自治運(yùn)行模式下的長(zhǎng)期保存技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)各類參與主體開放，從而為各類長(zhǎng)期保存機(jī)構(gòu)提供了信息交流、注冊(cè)、管理、利用、保存的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

（2）具有集體維護(hù)的特征。區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫(kù)的更新和維護(hù)由分布式主體共同協(xié)作完成，體現(xiàn)了區(qū)塊鏈技術(shù)的“集體維護(hù)”特征。分布式協(xié)作模式下的技術(shù)注冊(cè)由資源保存機(jī)構(gòu)、技術(shù)專家、第三方維護(hù)機(jī)構(gòu)等主體通過信息共享實(shí)現(xiàn)對(duì)多主體長(zhǎng)期技術(shù)信息的多元化注冊(cè)、交流以及多層次的管理和保存。二者在維護(hù)模式上存在耦合性。

（3）涵蓋智能合約的需求。區(qū)塊鏈依托已編碼的程序，來實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯的自動(dòng)化、智能化執(zhí)行。分布式協(xié)作模式下的技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)通過一系列的智能合約，保證技術(shù)信息的識(shí)別、審核、記錄、保存等活動(dòng)的自動(dòng)執(zhí)行，有效降低成本、提高系統(tǒng)的注冊(cè)效率。

（4）通過加密算法保證系統(tǒng)安全運(yùn)行的需求。區(qū)塊鏈通過非對(duì)稱加密算法實(shí)現(xiàn)信息加密和數(shù)字簽名，并利用私有和公鑰機(jī)制來驗(yàn)證信息的真實(shí)性。長(zhǎng)期保存分布式協(xié)作技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)的加密技術(shù)，提高注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)的安全，保證注冊(cè)信息的有效性和真實(shí)性。

4 基于區(qū)塊鏈的長(zhǎng)期保存分布式協(xié)作技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)

4.1 區(qū)塊鏈類型的選擇

區(qū)塊鏈根據(jù)開放程度和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以分為公有鏈和許可鏈。［12］其中，許可鏈可進(jìn)一步分為私有鏈和聯(lián)盟鏈：公有鏈?zhǔn)且环N完全開放的結(jié)構(gòu)，任何主體都能成為區(qū)塊鏈上的節(jié)點(diǎn)并平等享有鏈上的全部信息和權(quán)益，其憑借共識(shí)機(jī)制和激勵(lì)機(jī)制，建立互信關(guān)系，參與記賬和系統(tǒng)維護(hù)，但是公有鏈網(wǎng)絡(luò)開銷大、節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)入門檻過低，容易導(dǎo)致系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)；私有鏈具有一定的封閉性，通常需要線下的實(shí)體組織參與并負(fù)責(zé)用戶注冊(cè)、共識(shí)規(guī)則和賬本更新等問題，其節(jié)點(diǎn)需要經(jīng)過組織認(rèn)可、系統(tǒng)認(rèn)證以后才能成為鏈上的一員，但是私有鏈過于封閉、開放靈活性較差，僅適用于組織內(nèi)部管理。而聯(lián)盟鏈的節(jié)點(diǎn)是不完全平等的，它建立在按照規(guī)則篩選過的、一定數(shù)量的部分節(jié)點(diǎn)上，其共識(shí)算法由部分節(jié)點(diǎn)執(zhí)行，可減少網(wǎng)絡(luò)開銷。相比較而言，聯(lián)盟鏈的適用范圍更廣，可以在保證系統(tǒng)性能和安全性的情況下實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)部分去中心化。綜上，基于長(zhǎng)期保存分布式協(xié)作技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以采用基于區(qū)塊鏈技術(shù)的聯(lián)盟鏈來構(gòu)建長(zhǎng)期保存分布式協(xié)作技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

4.2 概念模型分析

數(shù)字資源長(zhǎng)期保存技術(shù)注冊(cè)工作涉及經(jīng)費(fèi)、技術(shù)、安全等難題，需要協(xié)調(diào)相關(guān)機(jī)構(gòu)與個(gè)人參與并合作開展技術(shù)注冊(cè)工作，在“國(guó)家主導(dǎo)，聯(lián)合參與，責(zé)任分擔(dān)，協(xié)同保障”的長(zhǎng)期保存總原則下，構(gòu)建高效可行的長(zhǎng)期保存分布式協(xié)作技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)，確保長(zhǎng)期保存技術(shù)注冊(cè)信息的共建共享和全面可持續(xù)發(fā)展?？紤]到參與機(jī)構(gòu)所具有的不同職責(zé)、角色和能力，可以將參與主體分成技術(shù)信息注冊(cè)機(jī)構(gòu)、第三方維護(hù)機(jī)構(gòu)、資金支持機(jī)構(gòu)、注冊(cè)信息利用機(jī)構(gòu)、監(jiān)管機(jī)構(gòu)。長(zhǎng)期保存分布式協(xié)作技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)具有集成化的特性，可鏈接上述機(jī)構(gòu)，且網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間應(yīng)能夠直接點(diǎn)對(duì)點(diǎn)進(jìn)行信息交換，以實(shí)現(xiàn)分布式存儲(chǔ)、信息共享和協(xié)同管理，這樣既保證了注冊(cè)信息的開放性和安全性、提高了注冊(cè)信息的公信力，又有效提高了注冊(cè)效率。此外，智能合約可以使技術(shù)信息的注冊(cè)、管理、存儲(chǔ)、監(jiān)管實(shí)現(xiàn)智能化，在長(zhǎng)期保存技術(shù)環(huán)境不確定的情況下，構(gòu)建一個(gè)互信共贏的長(zhǎng)期保存技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)?；诼?lián)盟區(qū)塊鏈的長(zhǎng)期保存分布式協(xié)作技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的主要主體機(jī)構(gòu)（見圖2）。

圖2 基于聯(lián)盟區(qū)塊鏈的長(zhǎng)期保存分布式協(xié)作技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)概念模型

（1）技術(shù)信息注冊(cè)機(jī)構(gòu)。通常包括公共圖書館、檔案館、博物館、高校圖書館、科研機(jī)構(gòu)等，他們既是平臺(tái)的發(fā)起者，也是平臺(tái)的主要服務(wù)對(duì)象。本文基于聯(lián)盟區(qū)塊鏈的長(zhǎng)期保存分布式協(xié)作技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)建立在部分預(yù)選的保存機(jī)構(gòu)之上，并由這些保存機(jī)構(gòu)收集技術(shù)信息、公開審計(jì)數(shù)據(jù)、安全存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，整個(gè)技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)不依賴于全網(wǎng)唯一中心節(jié)點(diǎn)來執(zhí)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理。注冊(cè)機(jī)構(gòu)接收到加密后的技術(shù)信息后，發(fā)送到預(yù)選的保存機(jī)構(gòu)，然后由這些預(yù)選的保存機(jī)構(gòu)運(yùn)行共識(shí)算法，把通過審計(jì)檢驗(yàn)的注冊(cè)數(shù)據(jù)記錄到公共數(shù)據(jù)庫(kù)，并以分布式方式存儲(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期保存技術(shù)注冊(cè)信息的群體化管理和安全可靠存儲(chǔ)。

（2）資金支持機(jī)構(gòu)?；诼?lián)盟區(qū)塊鏈的長(zhǎng)期保存分布式協(xié)作技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的建設(shè)和運(yùn)行成本主要來自注冊(cè)信息倉(cāng)儲(chǔ)的建設(shè)和管理成本、人力資源成本以及公共服務(wù)成本等。目前，我國(guó)長(zhǎng)期保存技術(shù)信息的管理主要來源于內(nèi)部預(yù)算，即從長(zhǎng)期保存業(yè)務(wù)成本中列支。［13］而基于聯(lián)盟區(qū)塊鏈的長(zhǎng)期保存分布式協(xié)作技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的經(jīng)費(fèi)由幾個(gè)保存機(jī)構(gòu)從保存業(yè)務(wù)經(jīng)費(fèi)中列支，容易因經(jīng)費(fèi)短缺而制約平臺(tái)的發(fā)展和運(yùn)營(yíng)。因此，該網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的經(jīng)費(fèi)來源可以在內(nèi)部預(yù)算支持的基礎(chǔ)上采用多渠道籌措資金的方式，如適當(dāng)引入自愿捐款、從獲取服務(wù)中收取等方式，以保證平臺(tái)長(zhǎng)期、穩(wěn)定的發(fā)展。在多渠道資金籌措的方式下，資金來源機(jī)構(gòu)多元化，必須保證資金支持機(jī)構(gòu)和技術(shù)信息注冊(cè)機(jī)構(gòu)的信息對(duì)稱，保證交易信息的可靠性?；诼?lián)盟區(qū)塊鏈的長(zhǎng)期保存分布式協(xié)作技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)能夠真實(shí)完備地記錄資金流信息和注冊(cè)信息數(shù)據(jù)流，可以有效解決信息不對(duì)稱問題，如實(shí)反映資金支持機(jī)構(gòu)和技術(shù)信息注冊(cè)機(jī)構(gòu)的信用，有效控制風(fēng)險(xiǎn)。

（3）監(jiān)管機(jī)構(gòu)?？梢杂刹糠謾?quán)威技術(shù)專家、技術(shù)信息形成機(jī)構(gòu)和大型信息保存機(jī)構(gòu)構(gòu)成，監(jiān)管機(jī)構(gòu)需時(shí)時(shí)掌握技術(shù)信息資源的注冊(cè)情況，避免出現(xiàn)注冊(cè)信息錯(cuò)誤、內(nèi)容不完整或技術(shù)信息非標(biāo)等情況。如果將監(jiān)管機(jī)構(gòu)接入基于區(qū)塊鏈的長(zhǎng)期保存分布式協(xié)作技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，將需要監(jiān)管的諸如文件格式、軟件、硬件、輸入輸出設(shè)備、載體介質(zhì)以及關(guān)聯(lián)關(guān)系等技術(shù)注冊(cè)核心內(nèi)容的注冊(cè)要求通過智能合約技術(shù)寫入?yún)^(qū)塊鏈代碼，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化動(dòng)態(tài)監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上的注冊(cè)信息。［14］同時(shí)，可以向監(jiān)管機(jī)構(gòu)開放查閱權(quán)限，保證監(jiān)管機(jī)構(gòu)根據(jù)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和注冊(cè)信息實(shí)時(shí)調(diào)整智能合約，以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字對(duì)象所依賴技術(shù)環(huán)境的全面、精準(zhǔn)描述。如此，可以有效實(shí)現(xiàn)由單一的集中管理向?yàn)槎嘣黧w的共同監(jiān)管的轉(zhuǎn)變，保證技術(shù)注冊(cè)信息的高效、開放、透明、公信。

（4）第三方維護(hù)機(jī)構(gòu)。區(qū)塊鏈屬于新興技術(shù)，目前在圖書館等行業(yè)的應(yīng)用尚屬起步階段，需要在探索中實(shí)踐。因此，需要專業(yè)技術(shù)公司作為區(qū)塊鏈的運(yùn)維機(jī)構(gòu)，提供技術(shù)支持。第三方維護(hù)機(jī)構(gòu)作為技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的服務(wù)機(jī)構(gòu)，不具備查看注冊(cè)信息的權(quán)利、不掌握打開信息的秘鑰，僅擁有系統(tǒng)基本配置數(shù)據(jù)的權(quán)利，以保證注冊(cè)信息的安全性。

（5）注冊(cè)信息利用機(jī)構(gòu)。為保證全國(guó)數(shù)字資源的長(zhǎng)期保存工作的標(biāo)準(zhǔn)性，促進(jìn)其協(xié)調(diào)一致發(fā)展，長(zhǎng)期保存分布式協(xié)作技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)應(yīng)在一定授權(quán)機(jī)制控制下，對(duì)外開放注冊(cè)信息，保證資源生產(chǎn)機(jī)構(gòu)、資源保存機(jī)構(gòu)和資源加工機(jī)構(gòu)可以隨時(shí)查詢技術(shù)注冊(cè)信息。

（6）技術(shù)信息提供機(jī)構(gòu)。主要涉及資源收集機(jī)構(gòu)、資源加工機(jī)構(gòu)、資源生產(chǎn)機(jī)構(gòu)、資源保存機(jī)構(gòu)以及一些商業(yè)機(jī)構(gòu)，如，圖書館、檔案局、博物館、科研機(jī)構(gòu)、教育機(jī)構(gòu)、社會(huì)媒體平臺(tái)運(yùn)營(yíng)商、數(shù)據(jù)庫(kù)商、文獻(xiàn)數(shù)字化機(jī)構(gòu)、格式開發(fā)機(jī)構(gòu)等。

4.3 長(zhǎng)期保存分布式協(xié)作技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)

由于比特幣的區(qū)塊鏈設(shè)計(jì)僅適用于虛擬貨幣場(chǎng)景，并不能直接套用到長(zhǎng)期保存分布式協(xié)作技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的建設(shè)上，還需要對(duì)注冊(cè)記錄的審核、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制、注冊(cè)記錄版本控制等方面智能合約的嵌入，以建成一個(gè)基于聯(lián)盟區(qū)塊鏈的集前端服務(wù)、后臺(tái)管理、注冊(cè)記錄倉(cāng)儲(chǔ)為一體的開放、透明、支持同行評(píng)議的長(zhǎng)期保存分布式協(xié)作技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)（見圖3）。

本文提出了基于聯(lián)盟鏈的長(zhǎng)期保存分布式協(xié)作技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)概念模型，模型充分結(jié)合長(zhǎng)期保存技術(shù)信息注冊(cè)、存儲(chǔ)、管理、保存等方面的功能需求，以滿足注冊(cè)信息的導(dǎo)入、注冊(cè)記錄版本管理、節(jié)點(diǎn)注冊(cè)、記錄間關(guān)聯(lián)關(guān)系管理、用戶角色和權(quán)限管理、注冊(cè)信息審計(jì)管理等技術(shù)信息注冊(cè)管理需求。本文提出的基于聯(lián)盟鏈的長(zhǎng)期保存分布式協(xié)作技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)技術(shù)模型主要分成基礎(chǔ)設(shè)施層、資源層、數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識(shí)層、合約層、應(yīng)用層。其中，應(yīng)用層提供交互功能，網(wǎng)絡(luò)層、共識(shí)層、合約層是該架構(gòu)的核心，基礎(chǔ)設(shè)施層、資源層、數(shù)據(jù)層是該平臺(tái)的底層數(shù)據(jù)和軟硬件系統(tǒng)支撐，激勵(lì)層通常發(fā)生在公有鏈中，具體包括發(fā)行機(jī)制和激勵(lì)機(jī)制兩個(gè)部分。在數(shù)字資源長(zhǎng)期保存協(xié)作平臺(tái)中，共同維護(hù)平臺(tái)正常運(yùn)行是每個(gè)成員的責(zé)任，故本模型未設(shè)計(jì)激勵(lì)層?；诼?lián)盟區(qū)塊鏈的長(zhǎng)期保存分布式協(xié)作技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的基礎(chǔ)技術(shù)架構(gòu)與功能重點(diǎn)分布在應(yīng)用層、合約層、共識(shí)層、數(shù)據(jù)層和資源層。其中，應(yīng)用層技術(shù)記錄的創(chuàng)建、管理和維護(hù)與合約層的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制合約是實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈上注冊(cè)記錄傳輸?shù)年P(guān)鍵所在，而基于數(shù)據(jù)層的技術(shù)信息登記和資源層的各類記錄信息庫(kù)是平臺(tái)能夠進(jìn)行技術(shù)信息注冊(cè)管理的前提。同時(shí)，智能合約具備強(qiáng)大的可編程功能，為技術(shù)注冊(cè)機(jī)構(gòu)和監(jiān)管機(jī)構(gòu)提供自動(dòng)化版本追蹤、記錄審計(jì)和多副本智能存儲(chǔ)服務(wù)提供了可能。［15］共識(shí)層是實(shí)現(xiàn)分布式協(xié)作管理的關(guān)鍵，其封裝了整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)的共識(shí)算法，以實(shí)現(xiàn)分布式環(huán)境下注冊(cè)信息的協(xié)同管理，提高信息注冊(cè)的管理效率，提高注冊(cè)信息的公信力。［16］

圖3 基于聯(lián)盟鏈的長(zhǎng)期保存分布式協(xié)作技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)架構(gòu)與分層功能

（1）應(yīng)用層。既是長(zhǎng)期保存分布式協(xié)作技術(shù)注冊(cè)平臺(tái)與各技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)中各機(jī)構(gòu)交互的媒介，也是平臺(tái)內(nèi)部各類應(yīng)用場(chǎng)景的集成。技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)中的成員通過應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)對(duì)注冊(cè)記錄、用戶權(quán)限、系統(tǒng)狀態(tài)、資金流等內(nèi)部數(shù)據(jù)流和控制流的全程記錄和監(jiān)管；資金支持機(jī)構(gòu)通過金融賬戶管理，圍繞資金流實(shí)現(xiàn)對(duì)資金信息流的全程監(jiān)管；監(jiān)管機(jī)構(gòu)通過智能合約實(shí)現(xiàn)對(duì)注冊(cè)記錄的版本、內(nèi)容以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)中注冊(cè)信息進(jìn)行自動(dòng)化管理，保證注冊(cè)內(nèi)容的完整性、安全性和可追溯性。利用區(qū)塊鏈技術(shù)通過對(duì)注冊(cè)信息、金融信息等數(shù)據(jù)進(jìn)行哈希運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果、用戶數(shù)據(jù)、時(shí)間戳等寫入?yún)^(qū)塊鏈，同時(shí)對(duì)注冊(cè)記錄和金融數(shù)據(jù)進(jìn)行加密、授權(quán)有效保證任何成員都在一定的權(quán)限范圍內(nèi)使用特定的資源。

（2）合約層。包括一系列的智能合約，由各成員機(jī)構(gòu)事先協(xié)定合約內(nèi)容和觸發(fā)機(jī)制并以代碼形式嵌入系統(tǒng)，一旦觸發(fā)條件，合約自動(dòng)執(zhí)行，以有效提高處理效率、節(jié)約管理成本。各機(jī)構(gòu)通過應(yīng)用層提供的數(shù)據(jù)接口讀取自身所需要的數(shù)據(jù)，并將注冊(cè)信息等數(shù)據(jù)記錄寫入技術(shù)注冊(cè)信息管理聯(lián)盟鏈，從而建立平臺(tái)內(nèi)部與外部的交互機(jī)制。

（3）共識(shí)層。當(dāng)區(qū)塊鏈上某個(gè)技術(shù)信息注冊(cè)機(jī)構(gòu)或監(jiān)管機(jī)構(gòu)主體執(zhí)行存儲(chǔ)、審計(jì)等行動(dòng)時(shí)，技術(shù)注冊(cè)信息管理聯(lián)盟鏈中的相關(guān)預(yù)設(shè)節(jié)點(diǎn)會(huì)檢驗(yàn)該節(jié)點(diǎn)的行為是否符合該代理的行為規(guī)定，即智能合約，當(dāng)取得共識(shí)后，該代理即可實(shí)施此次行動(dòng)。本文建議在區(qū)塊鏈初期采用權(quán)益證明（Proof of Stake，POS）共識(shí)機(jī)制進(jìn)行確權(quán)，但由于POS高度依賴節(jié)點(diǎn)算理的工作量證明，在一定程度上容易造成資源浪費(fèi)，從而不適合多機(jī)構(gòu)聯(lián)合的分布式協(xié)同自治運(yùn)行模式下的區(qū)塊鏈系統(tǒng)。在用戶節(jié)點(diǎn)增至一定數(shù)量后，可以采用代理權(quán)益證明（Delegated Proof Of Stake，DPoS）共識(shí)機(jī)制通過票選進(jìn)行確權(quán)。

（4）數(shù)據(jù)層。該層為技術(shù)注冊(cè)記錄提供了安全存取機(jī)制，保留存取記錄，并詳細(xì)記錄注冊(cè)記錄的變更，保證數(shù)據(jù)的安全性和可追溯性。長(zhǎng)期保存技術(shù)注冊(cè)區(qū)塊鏈中的節(jié)點(diǎn)包括注冊(cè)記錄、金融數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)類型信息、存取位置信息、版本信息、讀取權(quán)限信息、版本演進(jìn)信息、記錄變更的歷史信息等各類數(shù)據(jù)。技術(shù)注冊(cè)信息管理聯(lián)盟鏈中的信息將分散在注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中的各類信息串聯(lián)起來，并遵循區(qū)塊鏈格式、加密算法、傳遞機(jī)制加上時(shí)間戳形成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈中。

（5）資源層。封裝了技術(shù)注冊(cè)記錄所涉及的所有資源內(nèi)容，如，文件格式、軟件、硬件、輸入輸出設(shè)備和載體介質(zhì)等內(nèi)容的類型、規(guī)格、實(shí)現(xiàn)、組合等各類信息及其關(guān)聯(lián)關(guān)系。

4.4 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的長(zhǎng)期保存技術(shù)注冊(cè)平臺(tái)應(yīng)用分析

基于聯(lián)盟鏈的長(zhǎng)期保存分布式協(xié)作技術(shù)注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的應(yīng)用模式涉及技術(shù)信息注冊(cè)、注冊(cè)記錄版本追蹤、注冊(cè)記錄合法性評(píng)議、注冊(cè)信息共享、資金注入、資金利用等模式，本文結(jié)合當(dāng)前技術(shù)注冊(cè)平臺(tái)的發(fā)展障礙，有針對(duì)性地分析了具有一定創(chuàng)新性的技術(shù)注冊(cè)應(yīng)用流程和模式。

（1）技術(shù)信息注冊(cè)的基本流程。首先，由技術(shù)信息提供機(jī)構(gòu)向整個(gè)平臺(tái)發(fā)布技術(shù)注冊(cè)的相關(guān)信息，該信息的內(nèi)容可以被所有監(jiān)管機(jī)構(gòu)的用戶檢索并查看。當(dāng)監(jiān)管機(jī)構(gòu)初步審核后，如技術(shù)信息符合技術(shù)注冊(cè)的基本格式要求且無(wú)重復(fù)，則將該注冊(cè)信息存儲(chǔ)到臨時(shí)存儲(chǔ)池，并繼續(xù)開展后續(xù)注冊(cè)工作。接著，監(jiān)管機(jī)構(gòu)用戶在技術(shù)注冊(cè)信息管理聯(lián)盟鏈上向所有主體發(fā)起該條信息的廣播，接收到信息的節(jié)點(diǎn)對(duì)該信息進(jìn)行內(nèi)容信息完整性和標(biāo)準(zhǔn)性驗(yàn)證。若檢驗(yàn)通過，則該信息存入節(jié)點(diǎn)的臨時(shí)存儲(chǔ)池，并繼續(xù)向臨近節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)該信息。當(dāng)所有鏈上節(jié)點(diǎn)認(rèn)證通過后，承擔(dān)技術(shù)信息注冊(cè)的節(jié)點(diǎn)將信息存入底層的數(shù)據(jù)倉(cāng)儲(chǔ)；若認(rèn)證未通過，鏈上所有節(jié)點(diǎn)將拋棄該條信息內(nèi)容。

（2）注冊(cè)記錄版本追溯。區(qū)塊鏈的保密性、分布性以及數(shù)據(jù)不可篡改性為解決注冊(cè)記錄的可追溯問題提供了新思路。技術(shù)注冊(cè)信息管理聯(lián)盟鏈上的技術(shù)信息注冊(cè)主體將每次注冊(cè)記錄的更改過程和更新結(jié)果記錄在區(qū)塊鏈上，并向整個(gè)聯(lián)盟鏈上的用戶開放，且記錄內(nèi)容不可篡改。通過該運(yùn)行模式，可以有效保證注冊(cè)記錄的公開和透明；通過完整記錄注冊(cè)記錄版本的更新過程，保證了注冊(cè)記錄版本的可追溯性；同時(shí)，即使某一區(qū)塊數(shù)據(jù)出現(xiàn)差錯(cuò)，也能根據(jù)其他區(qū)塊數(shù)據(jù)進(jìn)行自我修正，有效確保了記錄的完整性和正確性，提升注冊(cè)記錄的可信性。

（3）優(yōu)化同行評(píng)議。在學(xué)術(shù)研究中，區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用的最終目標(biāo)是形成一個(gè)“學(xué)術(shù)分布式自治”的生態(tài)環(huán)境。這個(gè)理念同樣適用于數(shù)字資源長(zhǎng)期保存技術(shù)信息注冊(cè)活動(dòng)。在技術(shù)注冊(cè)活動(dòng)中，通過授權(quán)的前提下，技術(shù)注冊(cè)信息管理聯(lián)盟鏈上的每一個(gè)承擔(dān)監(jiān)管任務(wù)主體的身份信息和驗(yàn)證結(jié)果都可以被系統(tǒng)自動(dòng)記錄和追蹤，并生成一個(gè)秘鑰來密封信息記錄，同時(shí)將信息記錄存放在鏈上的不同節(jié)點(diǎn)中。這對(duì)技術(shù)信息的合法性審定起到了關(guān)鍵作用。同時(shí)，各主體的評(píng)審記錄也會(huì)被加密保存到技術(shù)注冊(cè)信息管理聯(lián)盟鏈上，保證了評(píng)審的公開性、公正性和專業(yè)性。

（4）注冊(cè)信息共享。技術(shù)注冊(cè)記錄的使用權(quán)受到技術(shù)信息提供機(jī)構(gòu)的控制，信息提供機(jī)構(gòu)可以通過訪問控制授權(quán)注冊(cè)信息利用機(jī)構(gòu)訪問全部或部分的注冊(cè)記錄，并可以收回訪問授權(quán)。授權(quán)時(shí)同時(shí)將共享記錄在設(shè)施層中的存儲(chǔ)位置、訪問主體公鑰的解密密鑰一起寫入?yún)^(qū)塊鏈中。資源層將根據(jù)此，對(duì)數(shù)據(jù)倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)置注冊(cè)記錄的訪問控制策略。