基于許可鏈的檔案管理系統(tǒng)的思考與探索

賈茹 程磊

摘? 要：為解決區(qū)塊鏈去中心化特點(diǎn)與檔案管理部門中心化結(jié)構(gòu)之間的矛盾，文章通過分析許可鏈在檔案管理系統(tǒng)中應(yīng)用的優(yōu)勢與不足，從大量實(shí)際區(qū)塊鏈應(yīng)用案例出發(fā)，構(gòu)建了許可鏈架構(gòu)下的檔案管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架，并提出許可鏈成功應(yīng)用于檔案系統(tǒng)中的三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題，最后分析判斷了未來許可鏈在檔案領(lǐng)域的應(yīng)用前景與挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈;多中心化;檔案管理;權(quán)限控制

Abstract：? In order to solve the problem between the decentralized character of blockchain and centralized structrure of Archives management departments， by anlyzing the advantages and limitations of permissioned blockchain applying to Archives management departments， basing on lots of practical application cases of permissioned blockchain， builds a framwork of archive management platform based on permissioned blockchain， and points out three important key technologies which permissioned blockchain can be successful applied to archive system， finally analysis and reasons the permissioned blockchain's future applications and challenges in archive areas.

Keywords：? Blockchain; Multiple centers; Archives management; Access control

過去10年間，區(qū)塊鏈發(fā)展經(jīng)歷了以加密數(shù)字貨幣為標(biāo)志的“區(qū)塊鏈1.0”和以智能合約為標(biāo)志的“區(qū)塊鏈2.0”，目前進(jìn)入了建立跨組織互信的“區(qū)塊鏈3.0”應(yīng)用階段，區(qū)塊鏈技術(shù)在各傳統(tǒng)行業(yè)的產(chǎn)業(yè)價(jià)值日漸凸顯，其在檔案領(lǐng)域也受到越來越多的關(guān)注。2020年1月，劉越男教授等從技術(shù)和管理雙向視角對(duì)檔案管理部門如何應(yīng)對(duì)區(qū)塊鏈應(yīng)用大潮進(jìn)行了深入探討。在研究文章中提到，目前檔案界對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用存在一個(gè)較為普遍的疑問是文件檔案管理部門是傳統(tǒng)的可信中心機(jī)構(gòu)，區(qū)塊鏈去中心化的技術(shù)特征和文件檔案集中管理存在矛盾，文件檔案部門的業(yè)務(wù)場景是否適合區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用？[1]

這一問題直指區(qū)塊鏈去中心化與傳統(tǒng)行業(yè)監(jiān)管模式之間的矛盾，這也是區(qū)塊鏈技術(shù)在檔案系統(tǒng)、政務(wù)系統(tǒng)等公共服務(wù)領(lǐng)域難以有更多切合實(shí)際應(yīng)用的因素，[2]究竟這一問題有無解決辦法？

為了了解區(qū)塊鏈在公共領(lǐng)域如何應(yīng)用，檔案管理部門需要在區(qū)塊鏈前沿應(yīng)用研究領(lǐng)域?qū)ふ腋嗟目赡?。筆者在查閱大量區(qū)塊鏈應(yīng)用技術(shù)案例與項(xiàng)目后，對(duì)已有所突破的許可鏈技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析與研究，從許可鏈在檔案管理中應(yīng)用的優(yōu)勢與不足入手，探討許可鏈應(yīng)用于檔案管理部門的可能與亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)，并試圖對(duì)其在檔案領(lǐng)域的應(yīng)用前景與挑戰(zhàn)作一判斷。

1 許可鏈在檔案管理系統(tǒng)中應(yīng)用的優(yōu)勢與不足

1.1 許可鏈。如圖1所示，許可鏈?zhǔn)且环N多中心化體系結(jié)構(gòu)，而非完全的去中心化體系。許可鏈僅準(zhǔn)許具有高信任度的節(jié)點(diǎn)來驗(yàn)證交易，對(duì)特定的組織或群體開放，每個(gè)組織或群體由多個(gè)高信任度的節(jié)點(diǎn)組成，每一個(gè)組織或者群體作為一個(gè)中心，每個(gè)中心維護(hù)本中心的數(shù)據(jù)，可避免數(shù)據(jù)全網(wǎng)透明帶來的風(fēng)險(xiǎn)，防止數(shù)據(jù)泄露，同時(shí)可獲得較高的性能。[3]

由此可見，許可鏈為公共服務(wù)、政務(wù)服務(wù)等領(lǐng)域提供了新的選擇，也為區(qū)塊鏈沖破去中心化瓶頸帶來了轉(zhuǎn)機(jī)。

換句話說，許可鏈具有身份認(rèn)證機(jī)制和嚴(yán)格的權(quán)限分配體系，保證合法或授權(quán)個(gè)體能夠進(jìn)入?yún)^(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，從而支撐可信的數(shù)字商業(yè)活動(dòng)。許可鏈的身份認(rèn)證和授權(quán)機(jī)制從源頭上有效控制了非法或不良信用個(gè)體或機(jī)構(gòu)的加入，保障了區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的安全可信。[4]

1.2 與其他區(qū)塊鏈的不同之處。區(qū)塊鏈分為公有鏈、聯(lián)盟鏈和私有鏈。公有鏈?zhǔn)侨魏稳硕伎蓞⑴c區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的讀取、維護(hù)，不受任何節(jié)點(diǎn)的控制，數(shù)據(jù)開放透明，如比特幣系統(tǒng)就是其典型案例。聯(lián)盟鏈通常應(yīng)用在多個(gè)互相已知身份的組織之間，如不同銀行之間支付結(jié)算、不同企業(yè)物流供應(yīng)鏈管理、政府部門的數(shù)據(jù)共享等。而私有鏈實(shí)際上是聯(lián)盟鏈的一種特殊形態(tài)，即聯(lián)盟成員只有一個(gè)，如企業(yè)內(nèi)部或政府部門內(nèi)部管理系統(tǒng)等。

聯(lián)盟鏈和私有鏈由于需要進(jìn)行權(quán)限設(shè)計(jì)，未經(jīng)許可的節(jié)點(diǎn)不可加入，因此均為許可鏈。三類區(qū)塊鏈的主要特點(diǎn)如表1所示。

1.3 許可鏈的優(yōu)勢。通過上述特點(diǎn)比較，總結(jié)許可鏈的優(yōu)勢主要有：（1）更高的共識(shí)效率。許可鏈由于成員已知彼此身份，支持完整的服務(wù)管理機(jī)制，服務(wù)模塊提供成員管理框架，定義成員的身份及驗(yàn)證管理規(guī)則;在一定時(shí)間內(nèi)成員個(gè)數(shù)確定，許可鏈節(jié)點(diǎn)數(shù)量小于公有鏈，對(duì)于共同實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)在線下已經(jīng)達(dá)成一致理解，因此許可鏈的共識(shí)算法效率更高，吞吐率有極大提升。

（2）更好的安全性和隱私性。公有鏈上交換、存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)公開透明，隱私保護(hù)是通過“地址匿名”的方式對(duì)交易雙方，而其成員完全可通過對(duì)交易記錄分析并獲取信息。這對(duì)于數(shù)據(jù)涉密程度較高的政府企業(yè)等都是無法接受的。另外，在現(xiàn)實(shí)需求中，很多業(yè)務(wù)場景都有實(shí)名制要求，而公有鏈無法滿足這類需求。在許可鏈中，數(shù)據(jù)只有許可成員才能看到，非許可成員無法訪問鏈內(nèi)數(shù)據(jù)，即使同一個(gè)許可鏈內(nèi)，不同業(yè)務(wù)之間的數(shù)據(jù)也隔離無法看到。許多廠商還做了大量的隱私保護(hù)增強(qiáng)設(shè)計(jì)，如華為公有云的區(qū)塊鏈服務(wù)（Blockchain Service，BCS）提供了同態(tài)加密，對(duì)交易金額信息進(jìn)行保護(hù)，通過零知識(shí)證明，對(duì)交易參與方身份進(jìn)行保護(hù)等。[5]因此，許可鏈與公有鏈相比，擁有更好的安全性與隱私性。

2019年10月，中鈔區(qū)塊鏈技術(shù)研究院院長張一峰在“上海數(shù)字經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新峰會(huì)”上提出，[6]就現(xiàn)在的區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展階段，開放式的許可鏈模式是區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐的最佳路徑。這一模式既可以通過許可鏈的方式限制共識(shí)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量來達(dá)到提升系統(tǒng)整體性能的目的，同時(shí)可通過開放記錄節(jié)點(diǎn)，開放數(shù)據(jù)的訪問，來實(shí)現(xiàn)最大范圍的跨機(jī)構(gòu)、跨應(yīng)用的數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)協(xié)作。這就意味著，隨著區(qū)塊鏈發(fā)展的日益深入，開放分布式的許可鏈模式正在逐步被探索和應(yīng)用在多種行業(yè)領(lǐng)域，用來實(shí)現(xiàn)更大范圍的應(yīng)用推廣。

通過以上分析不難看出，許可鏈既可以滿足檔案管理系統(tǒng)對(duì)檔案管理不可篡改性的高可靠性要求，又能有效解決區(qū)塊鏈在檔案管理部門多中心化結(jié)構(gòu)的問題，是檔案管理系統(tǒng)非常值得借鑒和使用的區(qū)塊鏈技術(shù)。

1.4 不足。對(duì)照許可鏈技術(shù)特點(diǎn)，不難發(fā)現(xiàn)，為了實(shí)現(xiàn)監(jiān)管功能，許可鏈需要付出一些額外的代價(jià)，這也是其不足之處，具體有：

（1）性能受損。許可鏈需要提供身份和訪問管理功能，一是對(duì)身份驗(yàn)證，二是將身份信息與其后續(xù)操作關(guān)聯(lián)到一起。公有鏈擴(kuò)展性的問題并不嚴(yán)峻，但企業(yè)級(jí)應(yīng)用的許可鏈，當(dāng)需要高擴(kuò)展性、高吞吐量、低延遲時(shí)，許可鏈應(yīng)用還需要尋找更優(yōu)化的方式解決這一問題。

（2）成本增加。附加的權(quán)限管理必然增加了區(qū)塊鏈負(fù)擔(dān)與建設(shè)成本，而這一問題的解決方法是通過智能合約以及側(cè)鏈技術(shù)，使網(wǎng)絡(luò)可以鎖定合約部署，從而使系統(tǒng)保持功能專用，并消除碎片化。

2 許可鏈在檔案管理部門的應(yīng)用設(shè)計(jì)

基于許可鏈的檔案管理系統(tǒng)的開發(fā)和運(yùn)行成本雖高，但卻為電子檔案管理提供了非常高的安全性和穩(wěn)定性，可以防止來自內(nèi)外部成員對(duì)檔案數(shù)據(jù)的惡意篡改，為用戶提供各類操作的歷史追溯和數(shù)據(jù)恢復(fù)等多種功能。

2.1 以檔案管理系統(tǒng)為主體的許可鏈設(shè)計(jì)。近年來，檔案系統(tǒng)推行“只跑一次腿”，檔案部門也在積極探索通過區(qū)塊鏈技術(shù)踐行國家倡導(dǎo)。采用許可鏈不僅能確保電子檔案真實(shí)性，而且智能合約可保障檔案數(shù)據(jù)的使用授權(quán)執(zhí)行并確保數(shù)據(jù)全流程記錄存證，以保證電子檔案全生命周期管理。

在參考了區(qū)塊鏈在電力系統(tǒng)、電子證照系統(tǒng)、供應(yīng)鏈系統(tǒng)等實(shí)際案例后，[7]筆者對(duì)基于檔案管理系統(tǒng)的許可鏈設(shè)計(jì)如圖2所示，許可鏈以分布式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式，將檔案管理系統(tǒng)主體（查檔用戶、立檔單位、檔案館等）連接起來;用數(shù)字化編碼將檔案流轉(zhuǎn)規(guī)則寫入許可鏈，用檔雙方自定義智能合約;合約協(xié)議達(dá)成會(huì)自動(dòng)觸發(fā)合約執(zhí)行程序;對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)保存相關(guān)哈希數(shù)據(jù)、與時(shí)間戳臨近的數(shù)據(jù)，通過Hash映射保護(hù)數(shù)據(jù)隱私，確保數(shù)據(jù)不可篡改。這樣既保留了中心化數(shù)據(jù)，又不是完全的去中心化，優(yōu)點(diǎn)是提高共識(shí)效率、便于查詢、統(tǒng)計(jì)、權(quán)限控制等中心化操作。通過許可鏈，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享過程中數(shù)據(jù)來源、所有權(quán)、使用權(quán)的限定，達(dá)到了數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)上不可篡改、在流通上路徑可追溯、在數(shù)據(jù)管理上可審計(jì)的目的，保證了數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)、共享、利用等環(huán)節(jié)中的安全，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的數(shù)據(jù)全流程管理。

2.2 基于許可鏈的檔案管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。以電子政務(wù)和檔案業(yè)務(wù)合作為例，打造基于許可鏈架構(gòu)下的分布式檔案管理系統(tǒng)，具體設(shè)計(jì)如圖3所示，以電子政務(wù)、檔案管理、借閱利用、監(jiān)管等部門為單位組建聯(lián)盟許可鏈。電子政務(wù)系統(tǒng)形成電子文件后，形成記錄將錄入許可鏈中，并通過聯(lián)盟許可鏈同步到檔案管理系統(tǒng)、服務(wù)利用系統(tǒng)等其他許可鏈參與方的賬本中，當(dāng)然不同用戶權(quán)限對(duì)數(shù)據(jù)的更改權(quán)限會(huì)有不同設(shè)置。

在這一過程中，許可鏈的技術(shù)特點(diǎn)將有助于在效率和安全方面帶來以下優(yōu)勢：

（1）共享賬本打通了多個(gè)組織間的異構(gòu)系統(tǒng)，這樣檔案數(shù)據(jù)在聯(lián)盟許可鏈的成員間透明化。各成員均可應(yīng)用該數(shù)據(jù)，且當(dāng)有權(quán)限的一方對(duì)數(shù)據(jù)狀態(tài)進(jìn)行更改后，其他成員也能實(shí)時(shí)獲得更改后的信息。

（2）智能合約和共識(shí)機(jī)制可以確保鏈上數(shù)據(jù)的更改權(quán)限在特定的角色手中，避免了原有模式中，數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)，非法用戶通過管理員身份篡改數(shù)據(jù)，防止產(chǎn)生假數(shù)據(jù)。

（3）多中心化保證了電子檔案數(shù)據(jù)操作記錄難以被篡改，防止惡意攻擊等造成的安全威脅。并且由于電子檔案的歷史記錄全程可回溯，使得檔案管理更加高效、透明、可信。

2.3 許可鏈成功應(yīng)用需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題

2.3.1 制定完備的認(rèn)證機(jī)制。完備的認(rèn)證機(jī)制對(duì)保證許可鏈安全和可受監(jiān)管至關(guān)重要。根據(jù)許可鏈認(rèn)證對(duì)象、認(rèn)證方法和認(rèn)證行為的不同，可將許可鏈認(rèn)證機(jī)制分為節(jié)點(diǎn)認(rèn)證、用戶認(rèn)證和權(quán)限管理三種。節(jié)點(diǎn)認(rèn)證可阻止、過濾、剔除惡意節(jié)點(diǎn)進(jìn)入許可鏈系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間互信的建立;用戶認(rèn)證是對(duì)許可鏈用戶身份合法性的判別，以實(shí)現(xiàn)用戶身份注冊(cè)、身份信息存儲(chǔ)、身份信息更新或撤銷等;權(quán)限管理則是對(duì)許可鏈中用戶訪問控制權(quán)限的管理，阻止非法用戶對(duì)系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)、服務(wù)、空間等高價(jià)值資源的訪問和使用，保證許可鏈系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全和檔案業(yè)務(wù)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.3.2 研究可靠的共識(shí)機(jī)制和智能合約。通過共識(shí)機(jī)制，可以保證許可鏈網(wǎng)絡(luò)能夠在決策權(quán)高度分散的多中心化分布式系統(tǒng)中讓各節(jié)點(diǎn)高效地針對(duì)區(qū)塊數(shù)據(jù)的有效性達(dá)成共識(shí)，完成新區(qū)塊的確認(rèn)與記賬。而智能合約是許可鏈上自動(dòng)執(zhí)行的合約代碼，對(duì)于電子檔案管理系統(tǒng)，檔案管理規(guī)則被轉(zhuǎn)換為智能合約并部署在許可鏈之后，常規(guī)電子檔案管理?xiàng)l款可自動(dòng)履行，且執(zhí)行過程可完整記錄在鏈，執(zhí)行狀態(tài)分權(quán)限隨時(shí)可查看，從而保證了檔案管理各部門之間既權(quán)責(zé)分明又相對(duì)公平公正公開的合約執(zhí)行環(huán)境。

2.3.3 確定可行的數(shù)據(jù)安全共享模式。由于許可鏈仍然是共享賬本，因此檔案數(shù)據(jù)不建議直接存儲(chǔ)在許可鏈上，而是建議通過智能合約將其錨定為許可鏈上的數(shù)字資產(chǎn)。要實(shí)現(xiàn)基于許可鏈的電子檔案管理系統(tǒng)應(yīng)用，需研究具體的數(shù)據(jù)共享操作模式。例如，為確保當(dāng)電子檔案管理系統(tǒng)以數(shù)據(jù)文件方式提供應(yīng)用時(shí)數(shù)據(jù)安全共享，可將檔案業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的共享數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，然后寫入文件系統(tǒng)中形成共享數(shù)據(jù)文件，再將該共享文件的完整哈希值作為數(shù)字資產(chǎn)的元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在許可鏈上。這種模式既保證了數(shù)據(jù)安全共享，又提高了許可鏈運(yùn)行效率。

3 未來前景與挑戰(zhàn)

3.1 許可鏈技術(shù)應(yīng)用在檔案系統(tǒng)的前景。（1）進(jìn)一步促進(jìn)檔案系統(tǒng)的優(yōu)化升級(jí)。許可鏈在檔案管理中的應(yīng)用可結(jié)合大數(shù)據(jù)作為切入點(diǎn)，解決開放數(shù)據(jù)帶來的信息安全問題，消除大眾對(duì)隱私和檔案數(shù)據(jù)泄露的擔(dān)憂。在改進(jìn)檔案部門管理能力的同時(shí)，保障隱私不被盜用、合法權(quán)益受到保護(hù)，確保檔案數(shù)據(jù)擁有高度的安全性和可靠性，并能夠基于共識(shí)算法構(gòu)建一個(gè)純粹的、跨界的、與“利益無關(guān)”的信任網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的驗(yàn)證機(jī)制，打造一條牢不可破的“信任鏈”，確保系統(tǒng)對(duì)任何用戶可信，為檔案系統(tǒng)營造一個(gè)高度安全、深度信任的數(shù)據(jù)流通環(huán)境。

（2）提升服務(wù)效率、降低運(yùn)營成本。檔案部門通過部署許可鏈，確保分布式賬本與檔案業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)同步。整個(gè)系統(tǒng)，只有數(shù)據(jù)的哈希值存儲(chǔ)在許可鏈中，不需要同步所有原始數(shù)據(jù)，因此僅需要以非常小的數(shù)據(jù)交換實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，減少工作量，確保檔案數(shù)據(jù)不用冗余復(fù)制到數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)中，保護(hù)部門的數(shù)據(jù)隱私，因此許可鏈的應(yīng)用推廣將更有利于提升檔案服務(wù)效率并降低運(yùn)維成本。據(jù)埃森哲2017年發(fā)布的報(bào)告統(tǒng)計(jì)，區(qū)塊鏈的應(yīng)用將為政府等部門降低30%到50%的成本，并在運(yùn)營上節(jié)約50%的成本，這其中當(dāng)然包括許可鏈應(yīng)用的貢獻(xiàn)。[8]

（3）進(jìn)一步促進(jìn)檔案工作轉(zhuǎn)型。檔案部門力圖做到政務(wù)公開，也為利用者提供更便利的檔案服務(wù)環(huán)境，但從技術(shù)上無法避免內(nèi)部管理權(quán)限泄露或被擅自使用的問題，導(dǎo)致違規(guī)更改數(shù)據(jù)記錄，從而產(chǎn)生信任隱患。使用許可鏈同步記錄數(shù)據(jù)及多方哈希值，可以查看到不可篡改、發(fā)生時(shí)間明確的數(shù)據(jù)記錄。通過該記錄，內(nèi)部審核人員可實(shí)現(xiàn)全程監(jiān)管。同時(shí)，公眾可通過可信節(jié)點(diǎn)對(duì)許可鏈上的數(shù)據(jù)進(jìn)行真實(shí)性驗(yàn)證，從而促使檔案服務(wù)透明可信。許可鏈的應(yīng)用可有效提高檔案部門的公信力，使檔案部門更好地實(shí)現(xiàn)服務(wù)型檔案工作定位。

3.2 許可鏈應(yīng)用于檔案部門的挑戰(zhàn)。雖然優(yōu)勢很多，但許可鏈的應(yīng)用仍不可避免還是會(huì)有很多挑戰(zhàn)和一些亟待解決的問題。如隨著檔案業(yè)務(wù)體量的變大，涉及的部門及領(lǐng)域會(huì)越來越多，如何保證檔案業(yè)務(wù)在大數(shù)據(jù)情況下正常運(yùn)行，確保全國大量跨部門使用檔案數(shù)據(jù)按需共享并相互保密，以及確保所有的數(shù)據(jù)真實(shí)有效并受到相關(guān)部門的監(jiān)管，將會(huì)是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

另外，新技術(shù)的應(yīng)用可能還會(huì)存在一些技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的風(fēng)險(xiǎn)，相關(guān)部門需積極引導(dǎo)，通過各種方式統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，確保許可鏈應(yīng)用部門能夠獲得資金和技術(shù)支持，并充分調(diào)動(dòng)試點(diǎn)單位應(yīng)用許可鏈技術(shù)的積極性，逐步推動(dòng)許可鏈技術(shù)不斷成熟發(fā)展。在完成一些典型項(xiàng)目的開發(fā)應(yīng)用后，進(jìn)一步加強(qiáng)檔案系統(tǒng)對(duì)許可鏈技術(shù)及其應(yīng)用趨勢更深層次的探索。

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