基于多案例的“區(qū)塊鏈+電子文件管理”應(yīng)用前景研究

王子鵬/江蘇開放大學(xué)

2019年10月，習(xí)近平總書記在中央政治局第十八次集體學(xué)習(xí)時(shí)強(qiáng)調(diào)，要把區(qū)塊鏈作為核心技術(shù)自主創(chuàng)新重要突破口，加快推動(dòng)區(qū)塊鏈技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展[1]。在我國大力發(fā)展區(qū)塊鏈技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用的大背景下，“區(qū)塊鏈+”必然給檔案工作帶來機(jī)遇和挑戰(zhàn)。一方面，檔案的根本屬性是原始記錄性，檔案工作的內(nèi)容與方式必然會(huì)根據(jù)社會(huì)的變革作出相應(yīng)調(diào)整；另一方面，區(qū)塊鏈可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄永不被刪除、不可篡改，這一特性與信息時(shí)代電子文件管理的要求高度契合。近年來，區(qū)塊鏈成為檔案學(xué)研究的熱門前沿話題，同時(shí)還涌現(xiàn)出相應(yīng)的實(shí)踐探索項(xiàng)目，這些項(xiàng)目為我們理解區(qū)塊鏈提供了較好的途徑。正如劉越男教授所言，“當(dāng)我們對(duì)區(qū)塊鏈下的文件檔案管理沒有太多思路的時(shí)候，收集、跟蹤并挖掘這些案例，分析不同方案中文件構(gòu)成及其管理要點(diǎn)，是我們獲取理論和方法的重要源頭”[2]?；谶@個(gè)思路，本文采用多案例研究方法，試圖厘清區(qū)塊鏈和電子文件管理的邏輯契合點(diǎn)，探究區(qū)塊鏈在電子文件管理方面的應(yīng)用前景。

1 檔案領(lǐng)域基于實(shí)踐探索的區(qū)塊鏈研究概述

在檔案領(lǐng)域結(jié)合區(qū)塊鏈方面，國外的相關(guān)研究起步較早，且在實(shí)踐探索上取得了一定成果。薩里大學(xué)聯(lián)合英國國家檔案館等機(jī)構(gòu)聯(lián)合開展ARCHANGEL項(xiàng)目研究，旨在探索通過區(qū)塊鏈技術(shù)確保公共數(shù)字檔案記錄的完整性[3]；InterPARES Trust 歐洲團(tuán)隊(duì)基于“帶時(shí)間戳、電子印章的數(shù)字簽名可信保存模型項(xiàng)目”[4]，開發(fā)出TrustChain模型，嘗試采用區(qū)塊鏈加密數(shù)字簽名的方法長期保持電子文件的可信度[5]；劉越男從數(shù)字檔案長期保存視角介紹了上述兩個(gè)項(xiàng)目相關(guān)情況[6]，楊茜茜著重分析了英國ARCHANGEL項(xiàng)目的啟示[7]。我國檔案學(xué)界關(guān)于區(qū)塊鏈的研究緊跟世界發(fā)達(dá)國家步伐，正從純粹的理論探討轉(zhuǎn)向應(yīng)用性研究。張倩提出構(gòu)建高校學(xué)生檔案區(qū)塊鏈征信管理平臺(tái)[8]和藝術(shù)檔案管理系統(tǒng)[9]；聶云霞分析了基于區(qū)塊鏈的政務(wù)檔案信息共享策略[10]；王平借鑒OAIS模型構(gòu)建基于區(qū)塊鏈的電子文件可信保護(hù)框架[11]；馬仁杰設(shè)想基于聯(lián)盟區(qū)塊鏈搭建長三角檔案信息資源共享模式[12]等。從現(xiàn)有的項(xiàng)目或論文中，筆者遴選了RecordKeeper項(xiàng)目、TrustChain模型、可信保護(hù)框架模型、ARCHANGEL項(xiàng)目作為研究對(duì)象。選取原則有三點(diǎn)：一是案例針對(duì)性強(qiáng)，側(cè)重解決檔案管理中突出的問題；二是案例均提出了明確的技術(shù)框架，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性；三是案例技術(shù)路線各異，有利于橫向比較分析。

2 案例分析

2.1 RecordsKeeper項(xiàng)目[13]

該項(xiàng)目的中文名稱為“記錄保存和數(shù)據(jù)安全解決方案”，是一個(gè)沒有檔案機(jī)構(gòu)參與、以電子文件管理為主題的區(qū)塊鏈商業(yè)項(xiàng)目。項(xiàng)目擬為組織和個(gè)人提供結(jié)構(gòu)化的、易于訪問的、安全可靠的電子文件可信保存服務(wù)。其技術(shù)邏輯為，當(dāng)用戶上傳一份電子文件時(shí)，RecordKeeper將文件本身存儲(chǔ)于中心數(shù)據(jù)庫，同時(shí)對(duì)文件簡要記錄和元數(shù)據(jù)進(jìn)行加密形成哈希值，并將哈希值推送至區(qū)塊鏈分布式賬本。一旦電子文件發(fā)生變更，區(qū)塊鏈上記錄的哈希值將隨之改變。用戶也可以通過客戶端的哈希校驗(yàn)功能，來檢驗(yàn)電子文件是否被篡改。關(guān)于共識(shí)機(jī)制，本項(xiàng)目采用工作量證明（Proof of Work，PoW）方式進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證和記賬工作，各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)需要“挖礦”來爭奪記賬權(quán)。RecordKeeper的目標(biāo)為盈利，其網(wǎng)絡(luò)共識(shí)節(jié)點(diǎn)亦是自利的，最大化自身收益是各節(jié)點(diǎn)參與數(shù)據(jù)驗(yàn)證和記賬的根本目標(biāo)。所以，項(xiàng)目通過發(fā)行虛擬貨幣的方式實(shí)現(xiàn)自身盈利和節(jié)點(diǎn)激勵(lì)。作為用戶，需要購買虛擬貨幣才能享受電子文件可信保存服務(wù)。

RecordKeeper項(xiàng)目值得被關(guān)注的原因在于：一是項(xiàng)目屬于純商業(yè)性質(zhì)，預(yù)示著未來可能存在非傳統(tǒng)檔案機(jī)構(gòu)從事電子文件管理服務(wù)；二是項(xiàng)目毫無檔案專業(yè)背景，只關(guān)注電子文件的真實(shí)性，其技術(shù)框架極為簡潔；三是為檔案機(jī)構(gòu)提供了一種可能性，即面向全社會(huì)開展有償?shù)碾娮游募尚殴芾矸?wù)。但從檔案學(xué)視角分析，該項(xiàng)目存在嚴(yán)重問題。RecordKeeper聲稱可以解決電子文件安全可信管理的所有問題，這恰好反映了項(xiàng)目人員對(duì)檔案學(xué)的了解尚淺；項(xiàng)目目前對(duì)電子文件全生命周期管理沒有概念，亦不關(guān)注電子文件的完整性、可用性、可靠性和長久保存問題，只關(guān)注電子文件的真實(shí)保存，保存期限取決于該項(xiàng)目在市場(chǎng)競爭中的生存周期。

2019年12月18日，筆者已無法訪問該項(xiàng)目的官方網(wǎng)站。如果網(wǎng)站無法正常訪問就意味著該項(xiàng)目的失敗，那么RecordKeeper商業(yè)項(xiàng)目存活周期不足2年。

2.2 TrustChain模型分析[14]

數(shù)字簽名是歐洲檔案領(lǐng)域用來確保電子文件真實(shí)性、權(quán)威性、完整性的有效手段，而其長期可信保存一直是電子文件管理的重難點(diǎn)。原因在于，手寫簽名與數(shù)字簽名存在明顯差異，前者在不同紙質(zhì)文檔上表現(xiàn)出一致性，而后者作為二進(jìn)制字符串在不同電子文件上必須相異。如果將相同字符串用于多個(gè)文檔，那么任何收到電子文件的人都可以簡單地復(fù)制該字符串并將其附加到另一個(gè)文檔，偽造數(shù)字簽名。所以，數(shù)字簽名通常是加密的、非開源代碼的數(shù)字格式，隨著軟硬件環(huán)境的變化會(huì)出現(xiàn)簽名失敗、驗(yàn)證失效等問題。區(qū)塊鏈技術(shù)的出現(xiàn)，為解決數(shù)字簽名可信保存問題提供了可靠的技術(shù)路徑。InterPARES Trust“帶時(shí)間戳、電子印章的數(shù)字簽名可信保存模型項(xiàng)目”在上述背景下應(yīng)運(yùn)而生，該項(xiàng)目由克羅地亞薩格勒布大學(xué)Hrvoje Stan?i?教授領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)完成，TrustChain模型為該項(xiàng)目主要研究成果。該模型采用聯(lián)盟鏈的方式，擬由檔案機(jī)構(gòu)及相關(guān)權(quán)威組織承擔(dān)區(qū)塊鏈分布式賬本的節(jié)點(diǎn)功能。這種方式工作效率校高，亦無需發(fā)行虛擬貨幣。TrustChain模型技術(shù)邏輯為：第一步，當(dāng)一份含數(shù)字簽名的電子文件接收入館時(shí)，首先向數(shù)字簽名頒發(fā)機(jī)構(gòu)查詢數(shù)字簽名真?zhèn)?；第二步，在?shù)字簽名為真的情況下計(jì)算數(shù)字簽名和文檔的哈希值，并形成由哈希值、文檔鏈接、時(shí)間戳、元數(shù)據(jù)等組成的TrustChain記錄值；第三步，所有或部分節(jié)點(diǎn)對(duì)TrustChain記錄值進(jìn)行投票，在通過的情況下將其登記入?yún)^(qū)塊鏈賬本永久保存。

TrustChain模型存在明顯的邏輯冗余：數(shù)字簽名確保電子文件為真，區(qū)塊鏈再證明數(shù)字簽名為真。歐盟認(rèn)可數(shù)字簽名的法律效力，所以TrustChain模型無法繞過數(shù)字簽名這一環(huán)節(jié)。如果歐盟修法認(rèn)可區(qū)塊鏈的法律效力，則區(qū)塊鏈可以繞開數(shù)字簽名獨(dú)立承擔(dān)責(zé)任；反之，直接改進(jìn)數(shù)字簽名技術(shù)（而非疊加兩個(gè)技術(shù)）將更為簡潔。區(qū)塊鏈?zhǔn)欠植际綌?shù)據(jù)存儲(chǔ)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、共識(shí)機(jī)制、加密算法等技術(shù)的融合體，數(shù)字簽名亦可借鑒區(qū)塊鏈技術(shù)框架、吸收融合先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行自我革命，解決現(xiàn)存問題。否則一味用新技術(shù)去保障舊技術(shù)，這種“貪吃蛇”的模式將導(dǎo)致檔案管理模式愈加繁瑣。

2.3 可信保護(hù)框架模型[15]

武漢大學(xué)王平等提出國內(nèi)目前比較完整的“區(qū)塊鏈+電子文件管理”解決方案，本文簡稱為“可信保護(hù)框架模型”。該框架模型以O(shè)AIS（Open Archival Information System，開放檔案信息系統(tǒng)）為基礎(chǔ)，將數(shù)據(jù)區(qū)塊劃分為提交信息區(qū)塊（Submission Information Block，SIB）、檔案信息區(qū)塊（Archival Information Block，AIB）、分發(fā)信息區(qū)塊（Dissemination Information Block，DIB）三個(gè)部分，分別對(duì)應(yīng)電子文件管理的移交和接收、存儲(chǔ)和管理、利用與銷毀三個(gè)階段，遵循全程管理原則加強(qiáng)電子文件可信性的安全保護(hù)。該框架模型較好的融合了OAIS和區(qū)塊鏈技術(shù)，針對(duì)可信電子文件信息區(qū)塊封裝、分布式賬本存儲(chǔ)和信息區(qū)塊提取三個(gè)核心技術(shù)環(huán)節(jié)均提出了具體的技術(shù)方案。

可信保護(hù)框架模型結(jié)合OAIS改造區(qū)塊鏈技術(shù)，理論創(chuàng)新性強(qiáng)。與其他案例相比，不僅關(guān)注電子文件管理和利用階段的真實(shí)性管理問題，而且嘗試解決電子文件全生命周期可信安全保護(hù)問題；并非簡單套用區(qū)塊鏈技術(shù)，而是基于OAIS對(duì)區(qū)塊鏈進(jìn)行細(xì)致的改造，定義了區(qū)塊體、區(qū)塊頭等技術(shù)細(xì)節(jié)，研究了區(qū)塊封裝、存儲(chǔ)和提取三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)節(jié)點(diǎn)。不過，該模型目前停留在理論階段，尚未研發(fā)出系統(tǒng)原型，對(duì)諸如共識(shí)機(jī)制等區(qū)塊鏈實(shí)踐的核心問題亦未提及。考慮到OAIS僅是參考模型和基本概念框架，而非電子文件管理強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，真實(shí)的電子文件管理實(shí)踐并非嚴(yán)格遵循OAIS模型，所以可信保護(hù)框架模型的普適性還有待進(jìn)一步檢驗(yàn)。

2.4 ARCHANGEL項(xiàng)目[16]

ARCHANGEL項(xiàng)目由薩里大學(xué)聯(lián)合英國國家檔案館等機(jī)構(gòu)聯(lián)合開展（2017年6月—2019年6月），目的為探索如何利用區(qū)塊鏈技術(shù)確保公共數(shù)字檔案記錄的完整性，以及保證存檔內(nèi)容長期穩(wěn)定、以不被篡改的形式展現(xiàn)，提高檔案管理員和公眾對(duì)數(shù)字檔案的信任。英國國家檔案館既是建設(shè)方也是最終用戶，其從檔案專業(yè)視角評(píng)估項(xiàng)目的可行性、可持續(xù)性以及公眾的認(rèn)可度。

ARCHANGEL提供聯(lián)盟鏈和公有鏈兩種共識(shí)模式，方便檔案機(jī)構(gòu)根據(jù)實(shí)際情況靈活選擇。該項(xiàng)目的工作模式是，當(dāng)檔案館接收一份電子文件時(shí)，首先采用文件格式識(shí)別工具確定電子文件的格式（例如PDF、Word等），然后通過與格式匹配的哈希算法從文檔中提取哈希值等內(nèi)容證據(jù)。完成操作后，將電子文件存入檔案館中心數(shù)據(jù)庫，將哈希值、全局唯一標(biāo)識(shí)符（GUID）、哈希計(jì)算過程唯一標(biāo)識(shí)符等內(nèi)容證據(jù)一起存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈分布式賬本。一旦電子文件解密完成，公眾便可以利用區(qū)塊鏈驗(yàn)證電子文件的真?zhèn)渭巴暾?。?xiàng)目組在以太坊公共測(cè)試網(wǎng)上實(shí)施了ARCHANGEL原型，清晰呈現(xiàn)了上述過程。在實(shí)施過程中，通過英國國家檔案館開發(fā)的DROID（數(shù)字記錄對(duì)象識(shí)別）應(yīng)用程序來識(shí)別電子文件格式，采用經(jīng)典的SHA-256哈希算法計(jì)算哈希值。用戶界面主要呈現(xiàn)“上傳（Upload）”“搜索（Search）”兩項(xiàng)功能，前者用來上傳電子文件副本，運(yùn)算出哈希值；后者搜索存儲(chǔ)在檔案館的電子文件哈希值，與前者運(yùn)算出來的哈希值進(jìn)行比對(duì)，如果兩者一致即證明電子文件未被篡改。

ARCHANGEL項(xiàng)目從設(shè)計(jì)理念到原型實(shí)現(xiàn)，都抓住了區(qū)塊鏈和電子文件管理的契合點(diǎn)，是目前最貼近檔案實(shí)踐的區(qū)塊鏈項(xiàng)目。下一步，項(xiàng)目組打算研發(fā)特定算法以匹配特殊格式電子文件，比如擬采用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（DNN）從視覺內(nèi)容中提取穩(wěn)健的視覺特征，該視覺內(nèi)容對(duì)于該文檔的外觀屬性（例如照明、老化）是不變的。對(duì)于這項(xiàng)計(jì)劃，筆者持保留態(tài)度。第一，對(duì)于文檔來說，現(xiàn)有加密完全可以解決電子文件保真需求，深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（DNN）更適合博物館而非檔案館；第二，檔案機(jī)構(gòu)自行研究加密算法，用來驗(yàn)證自身保存的電子文件，相當(dāng)于既當(dāng)裁判員又做運(yùn)動(dòng)員，缺乏公信力。

3 應(yīng)用前景

3.1 優(yōu)化電子文件管理流程

確保電子文件“四性”的要求與目前信息技術(shù)手段有限的矛盾，導(dǎo)致了電子文件管理流程繁復(fù)，這個(gè)問題一直被檔案從業(yè)者詬病，實(shí)際上也成為推進(jìn)電子文件單套制、單軌制的主要瓶頸因素。區(qū)塊鏈可以確保電子文件的真實(shí)性，而真實(shí)性又同時(shí)影響完整性。原有流程中確保電子文件真實(shí)性的技術(shù)手段，可以被區(qū)塊鏈以某種形式替代。以元數(shù)據(jù)而例，區(qū)塊鏈的引入可以減少元數(shù)據(jù)的種類、簡化元數(shù)據(jù)封裝標(biāo)準(zhǔn)，大大降低電子文件管理負(fù)擔(dān)。再如，引用區(qū)塊鏈可以減少電子文件對(duì)版式文件的依賴。以ARCHANGEL項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目對(duì)不同格式電子文件進(jìn)行類型識(shí)別，然后根據(jù)對(duì)應(yīng)算法進(jìn)行加密，即任何格式的電子文件都可以利用區(qū)塊鏈來保障其真實(shí)性。

3.2 助力于檔案解密和開放

在紙媒時(shí)代，檔案具有載體和信息統(tǒng)一的特質(zhì)，即物理結(jié)構(gòu)和邏輯結(jié)構(gòu)一致，檔案解密和開放時(shí)被質(zhì)疑的壓力不大。而在數(shù)字時(shí)代，電子文件載體和信息可分離的特性容易導(dǎo)致公眾質(zhì)疑。區(qū)塊鏈的技術(shù)特點(diǎn)可以長期有效保障電子文件的真實(shí)性，有助于檔案解密與開放，ARCHANGEL項(xiàng)目即是最好的注解。比如，英國國家檔案館接收7/7恐怖襲擊或Chilcot調(diào)查等電子文件，保密期限可能長達(dá)一個(gè)世紀(jì)。待解密開放之日，公眾能夠利用ARCHANGEL驗(yàn)證這些電子文件的真實(shí)性和來源。同時(shí)，區(qū)塊鏈的智能合約功能，可以實(shí)現(xiàn)在電子檔案保密期滿后自動(dòng)強(qiáng)制開放。檔案解密和開放的難點(diǎn)在于，檔案館員需要對(duì)大量的到期檔案進(jìn)行二次鑒定并承擔(dān)相應(yīng)責(zé)任，以至于檔案機(jī)構(gòu)傾向于遺忘、回避檔案解密和開放問題。如果在定密之時(shí)即利用技術(shù)手段明確檔案開放日期，且無需二次鑒定，則檔案解密與開放的矛盾將迎刃而解。當(dāng)然，智能合約強(qiáng)行開放檔案的風(fēng)險(xiǎn)需要得到恰當(dāng)評(píng)估。

3.3 電子文件生成環(huán)境可能被改寫

目前，關(guān)于“區(qū)塊鏈+電子文件管理”的研究主要基于檔案館視角，忽略了區(qū)塊鏈對(duì)電子文件生命周期上游生態(tài)產(chǎn)生深刻影響的可能性。比如，奧地利數(shù)據(jù)市場(chǎng)為了自身的可持續(xù)發(fā)展，委托奧地利理工學(xué)院開展“區(qū)塊鏈和奧地利數(shù)據(jù)市場(chǎng)項(xiàng)目”，旨在通過區(qū)塊鏈管理奧地利數(shù)據(jù)市場(chǎng)中的電子文件，確保數(shù)字記錄的真實(shí)性、完整性和可靠性[17]。如果該項(xiàng)目付諸實(shí)踐，奧地利數(shù)據(jù)市場(chǎng)中的電子文件本身即是在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中產(chǎn)生和管理。因?yàn)閰^(qū)塊鏈系統(tǒng)本身具有檔案館屬性，所以檔案是否進(jìn)一步歸檔有待實(shí)踐檢驗(yàn)。在此種情況下，檔案機(jī)構(gòu)的最優(yōu)選擇是，作為網(wǎng)絡(luò)共識(shí)節(jié)點(diǎn)接入該區(qū)塊鏈系統(tǒng)，并利用側(cè)鏈技術(shù)接收其電子文件。

3.4 涌現(xiàn)商業(yè)模式的電子文件服務(wù)組織

檔案機(jī)構(gòu)收集管理特定范圍的電子文件，無法滿足全社會(huì)每個(gè)機(jī)構(gòu)、每個(gè)個(gè)人的訴求。而利用區(qū)塊鏈技術(shù)提供確保電子文件真實(shí)性、權(quán)威性的服務(wù)，將成為互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)業(yè)的重要方向之一。而一旦法律認(rèn)可區(qū)塊鏈的憑證價(jià)值，未來各類型電子文件服務(wù)機(jī)構(gòu)將應(yīng)運(yùn)而生。類似于圖書館領(lǐng)域，一方面公立圖書館仍然存在，成為社會(huì)不可缺少的公共服務(wù)機(jī)構(gòu)；另一方面數(shù)字圖書館、網(wǎng)絡(luò)搜索引擎（谷歌、百度）也成為人們生活不可缺少的一部分。