區(qū)塊鏈技術(shù)在電子檔案管理中的應(yīng)用分析

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，在當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)外研究機構(gòu)及技術(shù)團體關(guān)注的熱點。據(jù)麥肯錫研究報告[1]指出：區(qū)塊鏈技術(shù)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(shù)。該技術(shù)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(shù)升級方案。本文在介紹區(qū)塊鏈概念及技術(shù)特點的基礎(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(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(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，一種實現(xiàn)數(shù)據(jù)公開、透明、可追溯的產(chǎn)品架構(gòu)設(shè)計方法[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。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(jié)構(gòu)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(shù)。非對稱加密技術(shù)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(shù)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(quán)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(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(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(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)方面邁出了實質(zhì)性的一步。《2017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(shù)在電子檔案管理中的應(yīng)用”列為選題，標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(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、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(guān)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(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，進而可能會導(dǎo)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(shè)計管理權(quán)限。筆者認為區(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(shè)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(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(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(shù)統(tǒng)一設(shè)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(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機構(gòu)）頒發(fā)的，也被掌握在中心機構(gòu)中。在復(fù)雜多變的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，中心機構(gòu)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(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框架。系統(tǒng)中每個節(jié)點都擁有同等的權(quán)限，既參與記錄數(shù)據(jù)，同時負責(zé)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(shè)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(wù)。目前國內(nèi)某些檔案機構(gòu)實現(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(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(yīng)條件時，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(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(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構(gòu)的監(jiān)管，節(jié)約管理人成本，檔案管理機構(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”而得到強化。

4.實現(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)常涉及個人隱私、敏感信息，尤其是人事檔案、財務(wù)檔案。檔案機構(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。公有鏈是任何人都可以參與的公共區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò);私有鏈的對象是一個機構(gòu)或者個人，不對外公開。聯(lián)盟鏈是指由若干個機構(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。機構(gòu)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(gòu)或地區(qū)之間還可將電子檔案管理系統(tǒng)設(shè)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(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。