區(qū)塊鏈技術(shù)在高校檔案管理中的應(yīng)用探討

錢(qián)秀芳

摘要：檔案具有歷史記錄性，有重要的憑證價(jià)值，檔案的數(shù)字化為長(zhǎng)期保存和開(kāi)發(fā)利用提供了解決方案，但是在傳統(tǒng)的中心化檔案管理模式下，電子檔案的真實(shí)性、安全性問(wèn)題不容忽視。文章分析總結(jié)區(qū)塊鏈技術(shù)在保證檔案的真實(shí)性、降低檔案歸檔成本和防篡改等方面的優(yōu)勢(shì)，探究基于區(qū)塊鏈技術(shù)的高校檔案管理模式，以期對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)全面應(yīng)用于檔案部門(mén)有所幫助。

關(guān)鍵詞：高校檔案管理；中心化；區(qū)塊鏈；防篡改

檔案是人們?cè)诟鞣N社會(huì)活動(dòng)中直接形成的數(shù)據(jù)記錄，能夠還原真實(shí)的歷史，具備重要的保存與參考價(jià)值，并且擁有法律效力[1]，因此保證檔案的完整性和真實(shí)性十分重要。目前我國(guó)檔案的保存形式主要是以紙質(zhì)檔案和電子檔案相結(jié)合的形式存在，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，為解決紙質(zhì)檔案不易保存、管理低效等問(wèn)題，檔案數(shù)字化應(yīng)運(yùn)而生。

一、我國(guó)的檔案數(shù)字化進(jìn)程

20世紀(jì)90年代末，國(guó)家檔案局提出了構(gòu)建數(shù)字檔案館的規(guī)劃，指出實(shí)現(xiàn)各類檔案的數(shù)字化，以期達(dá)到檔案的長(zhǎng)期存儲(chǔ)、高效共享和快捷查詢等目標(biāo)[2][3]。在2000年12月通過(guò)的《全國(guó)檔案事業(yè)發(fā)展“十五”計(jì)劃》中提出要加快現(xiàn)有檔案的數(shù)字化進(jìn)程。2014年國(guó)家檔案局《數(shù)字檔案室建設(shè)指南》中明確提出了數(shù)字檔案室的建設(shè)原則及內(nèi)容[4]。2017年南京市建鄴區(qū)建成全國(guó)首家集中式示范數(shù)字檔案室[5]。如今數(shù)字檔案的相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)已日趨完善，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)正逐步應(yīng)用到數(shù)字檔案館的建設(shè)中。在推進(jìn)檔案數(shù)字化的進(jìn)程中也出現(xiàn)了許多新問(wèn)題，如王卓在2019年提出大數(shù)據(jù)時(shí)代數(shù)字檔案信息的安全風(fēng)險(xiǎn)以及防范策略[6]，檔案界給予了高度關(guān)注。

二、高校檔案數(shù)字化帶來(lái)的問(wèn)題

檔案數(shù)字化改變了高校檔案工作的局面，極大地提高了工作效率，檔案的宣傳、編研、開(kāi)發(fā)等工作成果初步展現(xiàn)。同時(shí)，數(shù)字檔案的真實(shí)性、安全性等問(wèn)題時(shí)有顯現(xiàn)。

1.數(shù)字檔案高度易變

檔案形成過(guò)程包括諸多環(huán)節(jié)，需要多部門(mén)人員共同配合，數(shù)字檔案在收集、存儲(chǔ)、傳輸和處理等過(guò)程中存在不確定性。以高?？蒲袡n案為例，檔案涉及教師個(gè)人科研信息提交、學(xué)院科研管理人員審核、學(xué)?？萍疾块T(mén)各科室（項(xiàng)目科、成果科等）的管理人員審核和確認(rèn)以及相應(yīng)檔案管理人員的歸檔，因此過(guò)程中很容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差、丟失或損壞的問(wèn)題。

2.數(shù)字檔案易被篡改

現(xiàn)有的數(shù)字檔案保護(hù)方案大多是通過(guò)數(shù)字水印和數(shù)字簽名等技術(shù)實(shí)現(xiàn)，這些保護(hù)技術(shù)防篡改能力弱，而且在檔案遭到篡改或破壞后一般難以恢復(fù)。

現(xiàn)有模式下，保障數(shù)字檔案的真實(shí)性和原始性前提是出于對(duì)檔案館人員和各類檔案收集人員的絕對(duì)信任，一旦出現(xiàn)中心系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)遭入侵，或管理員被脅迫或收買(mǎi)，檔案數(shù)據(jù)的真實(shí)性將蕩然無(wú)存[7]。以高校人事檔案為例，重慶安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院原黨委副書(shū)記、院長(zhǎng)杜曉陽(yáng)借向主管單位移送個(gè)人檔案之機(jī)，篡改、偽造個(gè)人檔案資料32處。

3.數(shù)字檔案存儲(chǔ)成本高

檔案館為了保證檔案的可靠性，需要存儲(chǔ)多個(gè)檔案數(shù)據(jù)的副本，因此存儲(chǔ)性能會(huì)有所降低。另外，由于部分檔案涉及的部門(mén)較多，檔案信息的存儲(chǔ)存在大量相同信息，導(dǎo)致大量的數(shù)據(jù)冗余。還要考慮數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的電腦出現(xiàn)設(shè)備老化、系統(tǒng)缺陷、網(wǎng)絡(luò)攻擊等情況。為了保證檔案存儲(chǔ)性能，需要購(gòu)買(mǎi)高性能和大容量存儲(chǔ)設(shè)備，這樣就大大增加了檔案存儲(chǔ)的運(yùn)行和維護(hù)成本。

三、檔案管理去中心化

檔案管理不僅具有很強(qiáng)的專業(yè)性，而且還具有保密性強(qiáng)的特點(diǎn)，這就要求檔案人員必須具備高度的責(zé)任感，才能保證檔案的安全和完整[8]。目前我國(guó)檔案管理都是遵從中心化原則，檔案數(shù)據(jù)的真實(shí)性完全建立在對(duì)檔案管理人員和中心數(shù)據(jù)庫(kù)完全信任的基礎(chǔ)上。

高校檔案目前都是由單一機(jī)構(gòu)來(lái)管理和維護(hù)的，而高校檔案數(shù)據(jù)并不是由檔案管理人員產(chǎn)生的，其涉及學(xué)校里面的每一個(gè)人。檔案數(shù)據(jù)的收集又需要多個(gè)部門(mén)協(xié)作完成，因此在填寫(xiě)、收集數(shù)據(jù)的過(guò)程中很容易出錯(cuò)，檔案數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)并不能保證完全真實(shí)可信。檔案管理員并不能獨(dú)立驗(yàn)證檔案系統(tǒng)中信息的真實(shí)性，如果檔案數(shù)據(jù)被惡意篡改，用戶和檔案管理機(jī)構(gòu)很難察覺(jué)。這些不能保證真實(shí)的檔案就不具備還原真實(shí)歷史的作用以及保存與參考價(jià)值。

傳統(tǒng)中心化的數(shù)據(jù)庫(kù)因無(wú)法解決多方互信問(wèn)題，使得每個(gè)參與方都需要獨(dú)立維護(hù)一套保存自己業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，這些數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)際上是一座座信息孤島[9]。以學(xué)生檔案為例，學(xué)生的黨員發(fā)展信息由學(xué)校組織部保存，學(xué)生成績(jī)檔案由教務(wù)部門(mén)保存，學(xué)生日常信息由學(xué)工部門(mén)管理，而學(xué)生的科研檔案由學(xué)校科研部門(mén)管理。另外，中心化架構(gòu)存在著天然的不平等性，因此檔案管理的去中心化是必然趨勢(shì)。

四、區(qū)塊鏈技術(shù)方興未艾

區(qū)塊鏈（blockchain）是一種去中心化、不可篡改、可追溯、多方節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，每筆交易需要全網(wǎng)大多數(shù)節(jié)點(diǎn)達(dá)成共識(shí)后，才能存儲(chǔ)到區(qū)塊鏈中[10]，能夠很好地解決中心化管理中數(shù)字檔案產(chǎn)生的問(wèn)題。區(qū)塊鏈包含五層核心架構(gòu)，如圖1所示。

在高校區(qū)塊鏈檔案系統(tǒng)中的角色按功能可分為兩類，分別為參與節(jié)點(diǎn)（檔案數(shù)據(jù)產(chǎn)生人員）和維護(hù)節(jié)點(diǎn)（檔案數(shù)據(jù)驗(yàn)證人員）。參與節(jié)點(diǎn)包括學(xué)生、教師等，該類節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息交互，用戶在客戶端節(jié)點(diǎn)發(fā)起數(shù)據(jù)修改、增加請(qǐng)求，并廣播到網(wǎng)絡(luò)。維護(hù)節(jié)點(diǎn)就是檔案數(shù)據(jù)真實(shí)性驗(yàn)證人員，該類節(jié)點(diǎn)用于驗(yàn)證用戶請(qǐng)求，并最終把檔案數(shù)據(jù)上傳到區(qū)塊鏈中，是區(qū)塊鏈檔案系統(tǒng)中的核心角色[11]。以高校二級(jí)學(xué)院為例，具體角色分類如圖2所示。以教師科研檔案為例，由于國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題并不是由直屬部門(mén)直接統(tǒng)一申報(bào)和下達(dá)，因此這類項(xiàng)目成果就需要教師個(gè)人去申請(qǐng)?zhí)砑樱缓笥删S護(hù)節(jié)點(diǎn)中的科研管理人員去審核真實(shí)性，最后由節(jié)點(diǎn)投票決定是否上傳到區(qū)塊鏈中。

五、區(qū)塊鏈在高校檔案管理中的應(yīng)用探討

1.檔案數(shù)據(jù)真實(shí)性高

如前所述，中心化管理模式下，檔案不是由檔案管理員形成，產(chǎn)生檔案的個(gè)人又無(wú)權(quán)錄入或隨時(shí)查看自己的檔案信息，因此檔案的真實(shí)性和完整性很難驗(yàn)證。以高校教師的個(gè)人科研檔案為例，在傳統(tǒng)管理模式下教師在填寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，只會(huì)選擇性地填寫(xiě)學(xué)校和個(gè)人認(rèn)為比較重要的科研數(shù)據(jù)，過(guò)程中還可能存在著填寫(xiě)錯(cuò)誤的情況。比如教師個(gè)人在填寫(xiě)自己某年發(fā)表的論文情況時(shí)，把某篇CSSCI擴(kuò)展論文填寫(xiě)成CSSCI源刊，如果審核人員不專業(yè)、不認(rèn)真，該教師的個(gè)人檔案里就會(huì)保存錯(cuò)誤的信息。

區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于高校檔案管理后，高校教師可以方便快捷地查看個(gè)人檔案，一旦發(fā)現(xiàn)檔案中的錯(cuò)誤可以向區(qū)塊鏈中的節(jié)點(diǎn)申請(qǐng)修改。修改的信息需要經(jīng)過(guò)大多數(shù)節(jié)點(diǎn)投票通過(guò)后才能寫(xiě)入?yún)^(qū)塊鏈，寫(xiě)入的檔案信息上會(huì)有時(shí)間戳，申請(qǐng)修改檔案的人都會(huì)經(jīng)過(guò)實(shí)名認(rèn)證，修改前后的檔案信息都會(huì)被保存，因此修改的檔案可以被追溯。由于區(qū)塊鏈技術(shù)是采用分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理和P2P網(wǎng)絡(luò)，寫(xiě)入?yún)^(qū)塊的檔案信息會(huì)在區(qū)塊鏈中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)相同的檔案信息，這樣可以達(dá)到去除檔案管理中心化的目的。這種分布式檔案存儲(chǔ)模式可以避免因某個(gè)節(jié)點(diǎn)受到攻擊，影響整個(gè)檔案數(shù)據(jù)的真實(shí)性。區(qū)塊鏈中的共識(shí)算法又增加了系統(tǒng)信息的可信性，同時(shí)保證了所有節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)信息一致性。正是由于區(qū)塊鏈的去中心化、不可偽造、全程留痕、可以追溯的特點(diǎn)，能夠保證檔案的真實(shí)可靠[12]。

2.檔案數(shù)據(jù)安全性高

區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如表1所示。哈希算法是一個(gè)函數(shù)，將任意長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)輸入都會(huì)被映射為固定長(zhǎng)度的字符串。同時(shí)，它也是一個(gè)單向函數(shù)，由輸入信息可以輕易地算出哈希值，卻無(wú)法由哈希值逆向推出原數(shù)據(jù)信息[13]。

一個(gè)優(yōu)秀的哈希算法具備正向快速、輸入敏感、逆向困難、強(qiáng)抗碰撞等特征。以高校檔案管理為例，正向快速指是當(dāng)輸入檔案數(shù)據(jù)時(shí)能夠快速地產(chǎn)生哈希值；當(dāng)檔案數(shù)據(jù)中某一個(gè)字符輸入錯(cuò)誤，得到的哈希值會(huì)和正確輸入數(shù)據(jù)所生成的哈希值有極大的不同；逆向困難指根據(jù)哈希值很難在短時(shí)間內(nèi)算出輸入信息；強(qiáng)抗碰撞指輸入不同的檔案數(shù)據(jù)不可能產(chǎn)生相同的哈希值。

每個(gè)區(qū)塊頭包含了上一個(gè)區(qū)塊數(shù)據(jù)的哈希值，這些哈希層層嵌套，最終將所有區(qū)塊串聯(lián)起來(lái)形成區(qū)塊鏈。區(qū)塊鏈里包含了自該鏈誕生以來(lái)所有的檔案記錄，因此，要篡改一份檔案，意味著它之后的所有區(qū)塊的父區(qū)塊哈希全部要篡改一遍，這幾乎是一個(gè)不可能完成的任務(wù)。因此區(qū)塊鏈檔案數(shù)據(jù)被泄露，泄露的也只是檔案的哈希值，數(shù)據(jù)獲得者無(wú)法獲得具體的檔案信息。

在基于區(qū)塊鏈技術(shù)的分布式檔案存儲(chǔ)方式中，所有參與節(jié)點(diǎn)都可以保存一份相同的檔案數(shù)據(jù)，新加入的參與方可以下載完全一致的檔案并驗(yàn)證檔案的正確性[14]。這種方式降低了傳統(tǒng)集中檔案存儲(chǔ)中檔案人員的多副本數(shù)據(jù)維護(hù)成本，同時(shí)參與方也可以通過(guò)訪問(wèn)本地檔案數(shù)據(jù)來(lái)提高訪問(wèn)效率。在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，檔案錄入采用數(shù)字簽名和加密算法處理，從而提高了檔案系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的安全性。區(qū)塊鏈中的數(shù)字簽名是通過(guò)非對(duì)稱加密來(lái)實(shí)現(xiàn)的，用戶將私鑰保存在自己手中，將自己的公鑰分發(fā)到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上。用戶使用私鑰生成簽名，其余節(jié)點(diǎn)可使用公鑰驗(yàn)證簽名的正確性。相反，如果沒(méi)有私鑰，用戶無(wú)法偽造簽名[15][16]。通過(guò)數(shù)字簽名來(lái)保證檔案的實(shí)名寫(xiě)入，不可偽造。區(qū)塊之間通過(guò)哈希值串聯(lián)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)方式和基于共識(shí)算法確認(rèn)區(qū)塊數(shù)據(jù)的寫(xiě)入機(jī)制，能夠保證區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)不能被篡改[17]?！胺来鄹摹辈⒉坏扔诓辉试S編輯區(qū)塊鏈系統(tǒng)上記錄的內(nèi)容，只是整個(gè)編輯的過(guò)程被以類似“日志”的形式完整記錄了下來(lái)，這個(gè)“日志”是不能被修改的。通過(guò)在智能合約上存儲(chǔ)檔案的修改記錄和歷史檔案，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)修改操作人和歷史檔案的追溯，從而保證了檔案的安全性。

3.檔案數(shù)據(jù)形成成本低

傳統(tǒng)的檔案收集需要冗長(zhǎng)的歸檔審查、確認(rèn)、檔案數(shù)據(jù)信息核對(duì)，而基于區(qū)塊鏈技術(shù)的高校檔案管理可以大大簡(jiǎn)化流程。以高校學(xué)生檔案為例，涉及學(xué)生成績(jī)檔案方面，只要學(xué)生本人、任課教師、班主任、輔導(dǎo)員、教學(xué)院長(zhǎng)和教務(wù)處在各自節(jié)點(diǎn)投票確認(rèn)，學(xué)生成績(jī)便可歸檔（寫(xiě)入?yún)^(qū)塊鏈中）。檔案被存儲(chǔ)在多方共同維護(hù)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)上，節(jié)點(diǎn)按照嚴(yán)格的規(guī)則和共識(shí)進(jìn)行維護(hù)與添加，從而實(shí)現(xiàn)了多方間的檔案信息共享和監(jiān)督，避免了煩瑣的人工對(duì)賬，提高了業(yè)務(wù)處理效率，降低了人力成本[18]。

高校均采用教育網(wǎng)，因此高校區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是安全可信的，所以共識(shí)算法可以采用結(jié)合可信執(zhí)行環(huán)境（Trusted Execution Environment，TEE）的軟硬件結(jié)合的共識(shí)算法。另外，采用可信執(zhí)行環(huán)境的共識(shí)算法可以與現(xiàn)有檔案管理系統(tǒng)并存，因此節(jié)約了資源成本。

*本文系江蘇省高校社科基金一般項(xiàng)目“大數(shù)據(jù)環(huán)境下高校圖書(shū)館數(shù)字資源的知識(shí)發(fā)現(xiàn)及個(gè)性化知識(shí)服務(wù)研究”（項(xiàng)目編號(hào)：2017SJB1748）階段性研究成果。

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