區(qū)塊鏈技術(shù)對(duì)現(xiàn)有檔案管理軟件的建設(shè)意義

文/黑龍江大學(xué)信息管理學(xué)院 張笑瑋

本文以南京大學(xué)檔案管理系統(tǒng)為例，通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用建立起檔案管理軟件的科學(xué)評(píng)價(jià)體系。同時(shí)準(zhǔn)確把握大數(shù)據(jù)環(huán)境下信息資源的主要特征，對(duì)現(xiàn)有的檔案管理軟件運(yùn)行環(huán)境和技術(shù)手段提出相應(yīng)的革新建議。

一、大數(shù)據(jù)環(huán)境下的信息資源特征

（一）數(shù)據(jù)產(chǎn)生的海量化與價(jià)值的低密度性。在大數(shù)據(jù)背景下，信息的產(chǎn)生數(shù)量已經(jīng)由TB級(jí)別躍升到了PB級(jí)別；同時(shí)數(shù)據(jù)類型繁多，隨著電腦與個(gè)人智能終端應(yīng)用的不斷開(kāi)發(fā)，網(wǎng)絡(luò)日志、視頻、圖片、微博等多種類型的數(shù)據(jù)應(yīng)運(yùn)而生。由此而帶來(lái)的是信息價(jià)值的密度降低，比如說(shuō)產(chǎn)生的監(jiān)控系統(tǒng)的視頻，在整整一天的監(jiān)控時(shí)段中，可能有用的數(shù)據(jù)僅僅只有十幾秒鐘。這些數(shù)據(jù)體量的特點(diǎn)要求信息管理軟件必須具有高度的處理速度，“1秒定律”生動(dòng)地描述了這一理念：一般要在秒級(jí)時(shí)間范圍內(nèi)給出信息分析處理結(jié)果，時(shí)間太長(zhǎng)，數(shù)據(jù)價(jià)值就會(huì)降低或者丟失，這也是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)與新技術(shù)背景下的最大區(qū)別。

（二）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的去中心化。以區(qū)塊鏈技術(shù)為例，該技術(shù)使用分布式核算和存儲(chǔ)，同時(shí)對(duì)集中的硬件或管理組織沒(méi)有硬性要求，任何節(jié)點(diǎn)的權(quán)利和義務(wù)均相等。系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)塊由具有整個(gè)系統(tǒng)維護(hù)功能的節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)，在社會(huì)管理實(shí)踐中，這種維護(hù)功能大多數(shù)由第三方中介信息機(jī)構(gòu)提供信任背書(shū)來(lái)實(shí)現(xiàn)，且這種維護(hù)的架構(gòu)理念也是去中心化的。

（三）數(shù)據(jù)變更的復(fù)雜化。以區(qū)塊鏈技術(shù)為例，信息經(jīng)過(guò)驗(yàn)證并添加到區(qū)塊鏈后，將被分布式永久存儲(chǔ)在各個(gè)服務(wù)站上。除非可以同時(shí)控制系統(tǒng)中超過(guò)51%的節(jié)點(diǎn)，否則單個(gè)節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)庫(kù)修改是無(wú)效的，因此區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)是穩(wěn)定的，可靠性極高。存儲(chǔ)信息的不可篡改性有效防范了個(gè)人用戶對(duì)于檔案信息的變更活動(dòng)，尤其是偽造和篡改等影響檔案原始記錄性的活動(dòng)。

（四）變更記錄的可追蹤性。區(qū)塊鏈技術(shù)的防偽可追溯性主要是依賴時(shí)間戳技術(shù)的應(yīng)用。在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)參與節(jié)點(diǎn)可以使用時(shí)間戳記錄對(duì)應(yīng)區(qū)塊中的信息交換數(shù)據(jù)和變更信息的寫入時(shí)間。經(jīng)大多數(shù)節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證后，當(dāng)前數(shù)據(jù)區(qū)塊將按時(shí)間順序鏈接到區(qū)塊的主鏈，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間戳記錄信息的永久存儲(chǔ)。應(yīng)用時(shí)間戳后，區(qū)域鏈將形成一個(gè)完整的、聯(lián)結(jié)緊密的數(shù)據(jù)庫(kù)，并且數(shù)據(jù)被篡改或偽造的可能性幾乎下降為零。

（五）信息管理的自主化。當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境在傳輸數(shù)據(jù)尤其是涉及個(gè)人、企業(yè)專有數(shù)據(jù)時(shí)，傾向于使用基于共識(shí)的規(guī)范和協(xié)議（例如一組開(kāi)放和透明的算法），這樣整個(gè)系統(tǒng)中的所有節(jié)點(diǎn)都能在受信任的環(huán)境中自由安全地交換數(shù)據(jù)，從而將“人”的信任變成對(duì)“機(jī)器”的信任，任何人為干預(yù)均無(wú)效。這就使得各個(gè)數(shù)據(jù)塊之間的管理與運(yùn)行實(shí)現(xiàn)了高度的自治，其中任何一塊的運(yùn)行狀態(tài)不會(huì)影響到與之相關(guān)的數(shù)據(jù)板塊，這對(duì)于檔案資源的備份、重大風(fēng)險(xiǎn)或自然災(zāi)害后的檔案恢復(fù)與檔案全局網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定具有重大意義。

二、南大檔案管理軟件的實(shí)踐體驗(yàn)

（一）實(shí)現(xiàn)了多媒體檔案的管理。該軟件系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了檔級(jí)、案卷級(jí)和全宗級(jí)的檔案管理，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了對(duì)各種媒體類型檔案的管理?？梢酝ㄟ^(guò)OCR識(shí)別將圖像轉(zhuǎn)化成數(shù)字化成果，同時(shí)支持用戶上載各種形式的圖像、音頻、視頻等，還可以進(jìn)行在線點(diǎn)播，豐富了館藏檔案數(shù)據(jù)庫(kù)的資源類型和利用手段。

（二）提升了管理系統(tǒng)的用戶自定義性。系統(tǒng)管理者可以依據(jù)使用該系統(tǒng)的用戶、所數(shù)字化的資源儲(chǔ)量、該單位的資金及其實(shí)際狀況選擇對(duì)應(yīng)的檔案數(shù)據(jù)庫(kù)，確定服務(wù)器、帶寬、終端CPU等多種基礎(chǔ)設(shè)備的配置狀況，以實(shí)現(xiàn)最佳的管理效能和最有效的利用方式。

（三）三層安全機(jī)制建設(shè)。三層安全機(jī)制分別是md5算法對(duì)用戶數(shù)據(jù)的加密、用戶身份認(rèn)證以及數(shù)據(jù)授權(quán)。Md5的作用是讓大容量信息在數(shù)字簽名簽署私人密碼之前被壓縮成一種保密的格式——就是將一個(gè)任意長(zhǎng)度的字符串變?yōu)?28比特的大整數(shù)，然后再和保存在文件中的md5值進(jìn)行比較，進(jìn)而確定輸入密碼是否正確。并且通過(guò)該128比特反推到原始的字符串是很困難的，有效地保護(hù)了檔案系統(tǒng)及其文件的安全性。

（四）管理環(huán)節(jié)的全面性。該檔案管理軟件不僅實(shí)現(xiàn)了檔案管理流程的大部分功能，如檔案的錄入、全文自動(dòng)著錄與標(biāo)引、管理與全文檢索、信息統(tǒng)計(jì)、借閱利用等等，同時(shí)也支持管理者對(duì)各種全宗情況、機(jī)構(gòu)、用戶權(quán)限等使用主體進(jìn)行詳細(xì)的管理限制，基本上涵蓋了從檔案利用主體到檔案客體的多維度的管理體系建設(shè)，提升了檔案管理的科學(xué)性和完整性。

（五）個(gè)性化以及通信功能的初步實(shí)現(xiàn)。在南大檔案管理軟件中，用戶實(shí)現(xiàn)了對(duì)檔案模板和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的自定義功能。用戶可以定制或自己制定某檔案模板，比如基建檔案、財(cái)會(huì)檔案等專業(yè)化程度較高的檔案類型，在以后的工作中，可以直接使用此模板進(jìn)行檔案的錄入與管理，大大減少了冗余的信息建設(shè)時(shí)間。用戶可以根據(jù)自己的需要建立不同類型的檔案數(shù)據(jù)庫(kù)，而且可以控制相應(yīng)的監(jiān)控權(quán)限，以滿足不同類別檔案管理的需要，同時(shí)用戶也可以選擇將數(shù)據(jù)庫(kù)分配到不同的服務(wù)器上、配備以不同的存儲(chǔ)設(shè)備等，科學(xué)調(diào)配數(shù)據(jù)存儲(chǔ)資源基礎(chǔ)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)籌優(yōu)化。該系統(tǒng)的各個(gè)應(yīng)用終端之間并不是孤立存在的，通過(guò)設(shè)立郵件系統(tǒng)可以利用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境與各個(gè)領(lǐng)導(dǎo)部門機(jī)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換與信息交流，及時(shí)取得檔案管理的最新進(jìn)展。

三、新技術(shù)背景下檔案管理軟件開(kāi)發(fā)設(shè)想

（一）嘗試開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用層級(jí)結(jié)構(gòu)。當(dāng)前傳統(tǒng)管理軟件的結(jié)構(gòu)分為三層，分別是環(huán)境層、組件層、組裝層。環(huán)境層就是檔案管理軟件運(yùn)行需要的操作系統(tǒng)環(huán)境和數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)。組件層則包括md5加密算法引擎、通用規(guī)則引擎、TCP/IP協(xié)議等通用規(guī)則引擎。組裝層即應(yīng)用系統(tǒng)，也就是我們所使用的南京大學(xué)檔案管理系統(tǒng)的外設(shè)應(yīng)用與終端系統(tǒng)，隨著當(dāng)下檔案管理場(chǎng)景的多樣化發(fā)展，不同領(lǐng)域之間的相互滲透與交叉管理變得尤為重要，比如“健康醫(yī)療檔案”“家庭檔案”等成為近些年來(lái)檔案的民生化熱點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變的重要關(guān)鍵技術(shù)就是區(qū)塊鏈技術(shù)。區(qū)塊鏈技術(shù)的分層目前還在變化當(dāng)中，但是從大的方向把握主要分為兩大層面，即應(yīng)用層面和基礎(chǔ)層面。基礎(chǔ)層面涵蓋了數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)、協(xié)議共識(shí)方面的內(nèi)容，即檔案館藏資源庫(kù)與不同節(jié)點(diǎn)信息信任證書(shū)的建立等，而應(yīng)用層面以去中心化為主題，涵蓋了去中心化環(huán)境應(yīng)用交易和分配體制等技術(shù)性內(nèi)容。去中心化的應(yīng)用生態(tài)方便于檔案管理的跨行業(yè)分布，促進(jìn)檔案多維度轉(zhuǎn)型和價(jià)值發(fā)揮。

（二）數(shù)據(jù)庫(kù)的“輕量化”建設(shè)。在南大檔案管理應(yīng)用的環(huán)境層中，鑒于當(dāng)前業(yè)界對(duì)于檔案存儲(chǔ)主要采用雙套制管理，隨著社會(huì)活動(dòng)形成的檔案數(shù)量增多導(dǎo)致以往的數(shù)據(jù)庫(kù)引擎過(guò)于龐大，事務(wù)處理也過(guò)于集中，同時(shí)修改數(shù)據(jù)庫(kù)的方式也過(guò)于靈活。針對(duì)這些問(wèn)題，區(qū)塊鏈技術(shù)則通過(guò)使用共識(shí)機(jī)制來(lái)分散中心的控制權(quán)力。通過(guò)建立隸屬于不同檔案館內(nèi)職能部門、各全宗、各個(gè)機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)與服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)去中心化存儲(chǔ)。減輕對(duì)總服務(wù)器檔案資源管理壓力的同時(shí)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)之下對(duì)于其所屬檔案資源的相關(guān)活動(dòng)也實(shí)現(xiàn)了高度的自治管理，以往的管理信息交換形式轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞴?jié)點(diǎn)與各節(jié)點(diǎn)之間的記錄交易，從整體上提升整個(gè)檔案網(wǎng)絡(luò)管理體系的效率。此外區(qū)塊鏈技術(shù)提出了“時(shí)間戳”的概念——要求信息變更與交易的記錄內(nèi)容與時(shí)間有序相關(guān)，不得變化和修改，這就為數(shù)據(jù)庫(kù)下的數(shù)字資源的安全性提供了可追溯的認(rèn)證機(jī)制。相關(guān)信息經(jīng)過(guò)驗(yàn)證并添加到區(qū)塊鏈之后將被永久存儲(chǔ)。除非可以同時(shí)控制系統(tǒng)中超過(guò)51%的節(jié)點(diǎn)，否則單個(gè)管理節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)庫(kù)修改是無(wú)效的，這就意味著以個(gè)體用戶身份變更檔案資源信息的活動(dòng)受到了很大程度的限制。區(qū)塊鏈技術(shù)體系所應(yīng)用的非對(duì)稱性加密技術(shù)提供了以公鑰與密鑰私鑰成對(duì)出現(xiàn)的加密手段，相關(guān)檔案信息的變換與交易需要在所屬節(jié)點(diǎn)的授權(quán)之下才能訪問(wèn)，為當(dāng)前檔案管理軟件的安全性建設(shè)提供了新的思路和方向。

（三）用戶信任機(jī)制的構(gòu)建。針對(duì)電子檔案利用的高頻性特點(diǎn)，現(xiàn)行的電子檔案管理需要構(gòu)建一個(gè)基于用戶的信用驗(yàn)證機(jī)制來(lái)評(píng)判用戶是否對(duì)檔案有利用資格。檔案管理軟件信用體系的構(gòu)建關(guān)系到電子檔案后期價(jià)值的開(kāi)發(fā)與延伸，當(dāng)某個(gè)用戶需要利用某個(gè)檔案館的電子檔案時(shí)，該館室節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)用戶的信任證書(shū)來(lái)決定是否授予其利用權(quán)限、對(duì)其開(kāi)放檔案的程度多少等等。此外，以機(jī)構(gòu)為單位形成的信任證書(shū)也會(huì)參與到館際活動(dòng)中，為館際聯(lián)合提供信息認(rèn)證和過(guò)程反饋。區(qū)塊鏈在智能合約中的應(yīng)用同樣適用于檔案應(yīng)用信用體系的構(gòu)建。通過(guò)在同一級(jí)別各節(jié)點(diǎn)、不同級(jí)別節(jié)點(diǎn)之間傳遞信任智能合約簇，建立連接不同數(shù)據(jù)域的證書(shū)頒發(fā)與撤銷機(jī)制，并依據(jù)信任列表向跨域、跨級(jí)別、跨節(jié)點(diǎn)用戶提供證書(shū)狀態(tài)信息（證書(shū)有效/撤銷/失效/過(guò)時(shí)），從而為更廣范圍的用戶利用和檔案交換、機(jī)構(gòu)認(rèn)證提供支持。

（四）多生態(tài)領(lǐng)域的聯(lián)結(jié)。信息社會(huì)背景下的檔案管理活動(dòng)不單局限于檔案這一專門行業(yè)之內(nèi)，“健康檔案”“家庭檔案”等大眾化的檔案類型的出現(xiàn)意味著檔案的存儲(chǔ)、收集等環(huán)節(jié)需要打破以往的行政與事業(yè)機(jī)構(gòu)限制，把目光轉(zhuǎn)向更廣泛的社會(huì)公眾視野。此外檔案價(jià)值發(fā)揮也需要構(gòu)建新的生態(tài)體系。2019年12月26日，最高人民法院發(fā)布了新修正的《最高人民法院關(guān)于民事訴訟證據(jù)的若干規(guī)定》，該規(guī)定自2020年5月1日起實(shí)行，其中細(xì)化了電子數(shù)據(jù)的種類，涵蓋了包括網(wǎng)頁(yè)、博客、微博等網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)發(fā)布的信息；手機(jī)短信、電子郵件、即時(shí)通信群組等網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)的通信信息；用戶注冊(cè)信息、身份認(rèn)證信息、電子交易記錄、通信記錄、登錄日志等信息，這就意味著這些新類型的電子檔案均可以作為正式發(fā)揮法律效力的證據(jù)。這些新挑戰(zhàn)的出現(xiàn)，使得檔案管理軟件的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)面臨了一個(gè)新的難題——不同系統(tǒng)之間的交換，尤其是跨領(lǐng)域、跨行業(yè)之間的系統(tǒng)交換。目前每一個(gè)獨(dú)立的生活領(lǐng)域或系統(tǒng)之間都有自己獨(dú)特的權(quán)限與安全認(rèn)證體系，所以在系統(tǒng)內(nèi)部容易建立起信任，但是在跨系統(tǒng)之間性能卻難以實(shí)現(xiàn)。在過(guò)去，兩個(gè)系統(tǒng)之間若要實(shí)現(xiàn)信息與數(shù)據(jù)的交易變更需要通過(guò)SDK，即引入一個(gè)集中式的過(guò)渡系統(tǒng)，讓這個(gè)系統(tǒng)在兩個(gè)交換數(shù)據(jù)的主體之間進(jìn)行調(diào)用數(shù)字化資源的活動(dòng)。但這種傳統(tǒng)方式不僅造成了非常高的信用與資金管理成本，同時(shí)這一中間系統(tǒng)的變更，如受攻擊、版本升級(jí)等情況出現(xiàn)時(shí)，原先的接口會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，從而影響信息交換的效果?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)架構(gòu)的區(qū)塊鏈機(jī)器人為解決這一問(wèn)題提供了一種思路。首先，在不同平臺(tái)產(chǎn)生檔案數(shù)字資源需要交換的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電子認(rèn)證憑證，通過(guò)區(qū)塊鏈總網(wǎng)絡(luò)體系的節(jié)點(diǎn)設(shè)置和交換服務(wù)，將其切割為細(xì)小的相互關(guān)聯(lián)的信息認(rèn)證區(qū)塊，并且每一個(gè)區(qū)塊都通過(guò)Hash進(jìn)行加密。然后在每一個(gè)系統(tǒng)設(shè)立專門的區(qū)塊鏈機(jī)器人，用于專門負(fù)責(zé)接收加密后的電子認(rèn)證憑證。需要交換的數(shù)據(jù)可以通過(guò)P2P協(xié)議直接進(jìn)行跨系統(tǒng)之間的檔案信息傳輸，同時(shí)保證原始數(shù)據(jù)不變。在這個(gè)過(guò)程中，我們通過(guò)區(qū)塊鏈的云服務(wù)體系，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同系統(tǒng)之間檔案信息的轉(zhuǎn)化認(rèn)證和尋址服務(wù)，建立了一個(gè)價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)，每一個(gè)系統(tǒng)或組織之間由區(qū)塊鏈機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了互相的協(xié)同和交流。

四、結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，區(qū)塊鏈技術(shù)的出現(xiàn)給檔案管理軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)帶來(lái)了新的思路和方向。通過(guò)利用區(qū)塊鏈技術(shù)中的分布式存儲(chǔ)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊、非對(duì)稱加密、時(shí)間戳等手段，可以將過(guò)去集中式的存儲(chǔ)利用檔案數(shù)字化資源的管理活動(dòng)，利用區(qū)塊鏈技術(shù)來(lái)構(gòu)建新一代的檔案全程管理互聯(lián)網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)檔案數(shù)字化資源在各個(gè)節(jié)點(diǎn)（本地服務(wù)器）、檔案其他服務(wù)在云端，每一個(gè)檔案管理單位或利用個(gè)體按照需要自定義自己的管理系統(tǒng)，提升檔案管理軟件的普適性和推廣程度。