區(qū)塊鏈技術(shù)助力檔案信息化檔案化建設(shè)再上新臺(tái)階

文/黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 郭昱 康忠偉

2021年6月，中辦國(guó)辦印發(fā)的《“十四五”全國(guó)檔案事業(yè)發(fā)展規(guī)劃》指出：檔案事業(yè)發(fā)展處于重要戰(zhàn)略機(jī)遇期，同時(shí)也面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。新一代信息技術(shù)廣泛應(yīng)用，檔案工作環(huán)境、對(duì)象、內(nèi)容發(fā)生巨大變化，迫切要求創(chuàng)新檔案工作理念、方法、模式，加快全面數(shù)字轉(zhuǎn)型和智能升級(jí)。提出了“檔案信息化建設(shè)再上新臺(tái)階”及“檔案科技創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)新突破”等發(fā)展目標(biāo)，部署“推進(jìn)檔案信息資源共享平臺(tái)建設(shè)、完善檔案科技創(chuàng)新和應(yīng)用機(jī)制、重點(diǎn)開(kāi)展新一代信息技術(shù)在檔案管理中的應(yīng)用”等工作任務(wù)。檔案管理數(shù)字化、檔案化以及實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)、上云、上鏈?zhǔn)谴蠹夜餐诖哪繕?biāo)。

一、檔案數(shù)字化、檔案化是提高利用率的先決條件

信息共享的網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代，檔案數(shù)字化程度直接影響著檔案數(shù)據(jù)的傳輸效率和工作效率。國(guó)家檔案局印發(fā)的“十三五”規(guī)劃綱要和“十四五”發(fā)展規(guī)劃提出，加快檔案資源數(shù)字轉(zhuǎn)型，加速數(shù)字檔案館（室）建設(shè)，加快推進(jìn)檔案信息化建設(shè)，引領(lǐng)檔案管理現(xiàn)代化，加快推進(jìn)信息技術(shù)與檔案工作深度融合。還提出，加快提升電子檔案管理水平：在有條件的部門(mén)開(kāi)展電子檔案單套制（即電子設(shè)備生成的檔案僅以電子方式保存）、單軌制（即不再生成紙質(zhì)檔案）管理試點(diǎn)。

目前，一些檔案管理部門(mén)雖然引進(jìn)了檔案管理系統(tǒng)，但應(yīng)用程度不高。檔案管理數(shù)字化不是簡(jiǎn)單地將紙質(zhì)材料掃描或?qū)嵨锱恼?，無(wú)序存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)。電子檔案信息必須經(jīng)過(guò)檔案化管理歸檔處理后才能稱(chēng)為電子檔案。否則，只能稱(chēng)其為電子文件。檔案化過(guò)程主要是將每件電子信息封裝成為以卷或件為單位的檔案基本單位，并且每個(gè)卷或件都有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的元數(shù)據(jù)。把應(yīng)用系統(tǒng)的電子信息進(jìn)行憑證化處理后，形成電子檔案，將電子信息從應(yīng)用系統(tǒng)中獨(dú)立出來(lái)，形成與應(yīng)用無(wú)關(guān)的，可追溯的，能夠直接閱讀的帶樣式的文檔、檔案化的電子信息、結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)庫(kù)。經(jīng)過(guò)電子化、檔案化、結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)才有利于檢索、傳輸、分享、快速導(dǎo)入導(dǎo)出和網(wǎng)絡(luò)間可交互驗(yàn)證的信息化數(shù)據(jù)。

二、區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用引發(fā)信息技術(shù)變革

區(qū)塊鏈技術(shù)具備去中心化、不可篡改、防止抵賴(lài)、全程留痕、可以追溯、集體維護(hù)、公開(kāi)透明等應(yīng)用特點(diǎn)。區(qū)塊鏈技術(shù)提供了一種在不可信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行信息與價(jià)值傳遞交換的可信通道，逐漸在各領(lǐng)域展現(xiàn)出豐富的應(yīng)用場(chǎng)景。區(qū)塊鏈技術(shù)將為云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)新的機(jī)遇，有可能引發(fā)新一輪的信息技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)變革。

（一）區(qū)塊鏈機(jī)器信任特征讓檔案數(shù)據(jù)公信力在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)所及范圍發(fā)揮作用。從前開(kāi)具證明，需要到相關(guān)的組織機(jī)構(gòu)所在檔案管理部門(mén)辦理。這種信用關(guān)系是建立在社會(huì)群體之上，是人為主導(dǎo)，證明是否可以開(kāi)具或者開(kāi)具證明的真實(shí)性都會(huì)受到人為因素的主觀影響，證明的公信力受到出具證明部門(mén)的類(lèi)型、規(guī)模、級(jí)別等因素影響。證明信任在一定區(qū)域內(nèi)會(huì)被承認(rèn)，涉及跨區(qū)域、跨省、跨國(guó)，可信度會(huì)受到影響。而區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)則打破這種限制，數(shù)據(jù)一旦在區(qū)塊鏈上進(jìn)行記錄，這種具有數(shù)據(jù)元不可篡改、數(shù)據(jù)變動(dòng)全程留痕特性的加密數(shù)據(jù)，在任何區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)存在的地方都可以獲得數(shù)據(jù)信任驗(yàn)證。以區(qū)塊鏈技術(shù)加密數(shù)據(jù)代碼為信任基礎(chǔ)出具的證明，是排除人為因素影響的數(shù)據(jù)關(guān)系型的機(jī)器信任。從前信任關(guān)系是建立在鋼筋水泥的大廈之中，信任關(guān)系需要較高的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)來(lái)維護(hù)，導(dǎo)致信任成本大大增加，而區(qū)塊鏈技術(shù)的機(jī)器信任，只需要互聯(lián)網(wǎng)和加密數(shù)據(jù)代碼的支持，最大幅度降低了信任成本。

（二）區(qū)塊鏈的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)讓檔案數(shù)據(jù)在上下游之間實(shí)現(xiàn)價(jià)值傳遞。1.檔案數(shù)據(jù)在高效傳遞的情況下才能真正實(shí)現(xiàn)利用價(jià)值。檔案管理部門(mén)將檔案數(shù)據(jù)電子化、檔案化并記錄在標(biāo)準(zhǔn)格式檔案數(shù)據(jù)庫(kù)中，并不是終點(diǎn)，而是新的起點(diǎn)。檔案數(shù)據(jù)只有在上下游之間按照一定規(guī)則高效傳遞，形成無(wú)縫銜接的數(shù)據(jù)流并加入高效利用的信息數(shù)據(jù)鏈條的情況下，才算實(shí)現(xiàn)其真正價(jià)值。以高等學(xué)校為例：省級(jí)招生辦的新生錄取名冊(cè)檔案數(shù)據(jù)直接可導(dǎo)入高校新生檔案錄入系統(tǒng)；高校畢業(yè)生在校檔案直接可以導(dǎo)入國(guó)家人力資源部門(mén)，用于企事業(yè)單位招聘和個(gè)人社會(huì)就業(yè)信息查詢。2.統(tǒng)一檔案數(shù)據(jù)傳輸格式標(biāo)準(zhǔn)提高數(shù)據(jù)利用效率。隨著檔案系統(tǒng)應(yīng)用主體不斷推動(dòng)，檔案管理信息傳輸技術(shù)不斷提高，檔案行業(yè)需要制訂統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸接口標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范業(yè)務(wù)系統(tǒng)與區(qū)塊鏈系統(tǒng)間的對(duì)象傳輸協(xié)議，使得檔案業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間表現(xiàn)出最好的兼容性。如果上游數(shù)據(jù)符合數(shù)據(jù)格式化要求，那么下游數(shù)據(jù)使用主體就可以將標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)（或經(jīng)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換）直接導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)加以利用，節(jié)省人力物力的同時(shí)，提高工作效率，降低了數(shù)據(jù)出錯(cuò)機(jī)率。3.區(qū)塊鏈智能合約的應(yīng)用能顯著提高檔案管理工作效率。區(qū)塊鏈智能合約有別于現(xiàn)實(shí)法律合同，是通過(guò)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的邏輯判斷，當(dāng)預(yù)先編寫(xiě)的邏輯條款滿足時(shí)，自動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)合約條款，智能合約所執(zhí)行的合約條款又與現(xiàn)實(shí)世界相關(guān)，將虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界連接在一起。智能合約最大的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)滿足條件時(shí)自動(dòng)執(zhí)行，這樣大大降低了執(zhí)行成本。在檔案管理行業(yè)中，查詢、錄入、出證等多個(gè)方面都可以利用區(qū)塊鏈智能合約提高工作效率。區(qū)塊鏈技術(shù)智能合約的進(jìn)一步應(yīng)用，促使可編程經(jīng)濟(jì)得到進(jìn)一步發(fā)展，推動(dòng)社會(huì)從現(xiàn)有的“契約社會(huì)”向前過(guò)渡到智能合約社會(huì)，也就是可編程社會(huì)。

三、區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)對(duì)檔案管理難題

區(qū)塊鏈技術(shù)是已有的計(jì)算密碼學(xué)、分布式存儲(chǔ)及網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)的組合。區(qū)塊鏈?zhǔn)屈c(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、共識(shí)機(jī)制、分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、時(shí)間戳、梅克爾樹(shù)結(jié)構(gòu)、散列函數(shù)、非對(duì)稱(chēng)加密和智能合約等計(jì)算機(jī)技術(shù)的新型應(yīng)用模式。特別是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)分布式技術(shù)(P2P)、非對(duì)稱(chēng)加密技術(shù)、哈希算法、共識(shí)機(jī)制被稱(chēng)為區(qū)塊鏈技術(shù)的四大核心技術(shù)。

（一）去中心化的分布式對(duì)等網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)?！叭ブ行幕笔侵妇W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的歸屬關(guān)系。系統(tǒng)歸屬于整個(gè)社區(qū)和所有參與者，則是去中心化的；系統(tǒng)歸于公司和個(gè)人，則是中心化的。而分布式網(wǎng)絡(luò)是指網(wǎng)絡(luò)部署分布結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，是物理性的。區(qū)塊鏈通過(guò)分布式存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)現(xiàn)各通信節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)的完整存儲(chǔ)，各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)彼此相同、實(shí)時(shí)更新，免去數(shù)據(jù)備份工作，降低資料遺失的風(fēng)險(xiǎn)，系統(tǒng)也不會(huì)因?yàn)閱吸c(diǎn)崩潰而引發(fā)數(shù)據(jù)災(zāi)難風(fēng)險(xiǎn)。區(qū)塊鏈系統(tǒng)也可以有效防范黑客、病毒等攻擊。某節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)設(shè)備性能或工作需要，申請(qǐng)為輕節(jié)點(diǎn)（比如手機(jī)用戶），不存儲(chǔ)完整數(shù)據(jù)，只保留自身相關(guān)數(shù)據(jù)。

（二）采用共識(shí)機(jī)制來(lái)對(duì)新生數(shù)據(jù)區(qū)塊達(dá)成共識(shí)。區(qū)塊鏈的所有節(jié)點(diǎn)運(yùn)行于去中心化的對(duì)等網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，那么如何在沒(méi)有中心化權(quán)威機(jī)構(gòu)管理的情況下，讓區(qū)塊鏈系統(tǒng)不斷運(yùn)行下去？共識(shí)機(jī)制是一種區(qū)塊鏈治理體系，是通過(guò)結(jié)合經(jīng)濟(jì)學(xué)、博弈論等多學(xué)科設(shè)計(jì)出來(lái)的一套保證區(qū)塊鏈中各節(jié)點(diǎn)都能積極維護(hù)區(qū)塊鏈系統(tǒng)的方法，逐漸發(fā)展成為一種維護(hù)分布式賬本多中心化的重要機(jī)制，是保持區(qū)塊鏈安全穩(wěn)定運(yùn)行的核心。共識(shí)機(jī)制主要遵循“少數(shù)服從多數(shù)”和“人人平等”兩個(gè)哲學(xué)原則，通過(guò)一定規(guī)則，約束去中心化網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)分散的節(jié)點(diǎn)，維護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)作順序與公平性，使每一個(gè)互不相干的節(jié)點(diǎn)能夠驗(yàn)證、確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)，進(jìn)而產(chǎn)生信任，達(dá)成區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)共識(shí)。使系統(tǒng)中各個(gè)參與者快速將系統(tǒng)中記錄的數(shù)據(jù)達(dá)成一致。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)遭受攻擊時(shí)，只要被同時(shí)控制（或有害）的節(jié)點(diǎn)達(dá)不到一定的數(shù)量（與所選用的共識(shí)機(jī)制相關(guān)，例如POW、POS不超過(guò)50%，PBFT不超過(guò)1/3），那么對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就無(wú)法形成實(shí)質(zhì)性危害。

（三）檔案數(shù)據(jù)通過(guò)散列（哈希）函數(shù)值首尾相接形成鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中通過(guò)對(duì)某一時(shí)間段內(nèi)發(fā)生的檔案數(shù)據(jù)，按相應(yīng)共識(shí)機(jī)制對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行打包形成新的數(shù)據(jù)區(qū)塊，每一區(qū)塊內(nèi)容通過(guò)逐級(jí)哈希運(yùn)算形成哈希值存儲(chǔ)在區(qū)塊當(dāng)中，使區(qū)塊數(shù)據(jù)與哈希值產(chǎn)生映射關(guān)系。哈希函數(shù)是一種數(shù)字摘要技術(shù)，把消息或數(shù)據(jù)壓縮成摘要，使得數(shù)據(jù)量變小，將信息數(shù)據(jù)的內(nèi)容固定下來(lái)。哈希值通常用一個(gè)隨機(jī)字母和數(shù)字組成的字符串來(lái)代表，例如：SHA256進(jìn)行哈?！爸讣y”運(yùn)算，產(chǎn)生256位的數(shù)二進(jìn)制哈希值，通常用一個(gè)長(zhǎng)度為64位的十六進(jìn)制字符串來(lái)表示，Hash算法很難找到逆向規(guī)律。一個(gè)區(qū)塊內(nèi)存儲(chǔ)本區(qū)塊和上一區(qū)塊哈希值（父哈希），使檔案數(shù)據(jù)通過(guò)具有密碼學(xué)特征的散列（哈希）函數(shù)值首尾相接形成鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。如果區(qū)塊鏈檔案數(shù)據(jù)被篡改將無(wú)法完成Hash值驗(yàn)證，在此機(jī)制下，事務(wù)請(qǐng)求是不可偽造和防篡改的，保證了檔案數(shù)據(jù)安全。使用Hash算法可以提高存儲(chǔ)空間的利用率，可以提高數(shù)據(jù)的查詢效率，也可以做數(shù)字簽名來(lái)保障數(shù)據(jù)傳遞的安全性。

（四）采用密碼學(xué)的方法來(lái)完成檔案數(shù)據(jù)的加密和用戶身份認(rèn)證。一般檔案管理系統(tǒng)能夠采用數(shù)字證書(shū)、電子印章及數(shù)據(jù)加密技術(shù)實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)數(shù)據(jù)訪問(wèn)的身份控制，這樣的管理模式離不開(kāi)第三方機(jī)構(gòu)認(rèn)證和中心化的賬戶密碼信息管理。而區(qū)塊鏈采用非對(duì)稱(chēng)加密技術(shù)的公私鑰來(lái)完成數(shù)據(jù)的加密和解密過(guò)程。每個(gè)用戶都有一對(duì)鑰匙，如果用公開(kāi)密鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，只有用對(duì)應(yīng)的私有密鑰才能解密；如果用私有密鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，那么只有用對(duì)應(yīng)的公開(kāi)密鑰才能解密。數(shù)字簽名技術(shù)是非對(duì)稱(chēng)加密技術(shù)與數(shù)字摘要技術(shù)的結(jié)合，一般包括數(shù)字簽名和簽名驗(yàn)簽兩個(gè)具體操作。數(shù)字簽名功能組件被接收者用以確認(rèn)數(shù)據(jù)單元的完整性以及不可偽造性，即：確定消息確實(shí)是由簽發(fā)方簽署的。向區(qū)塊鏈寫(xiě)入數(shù)據(jù)的事務(wù)請(qǐng)求需附有發(fā)起方私鑰簽名，該簽名隨事務(wù)請(qǐng)求在網(wǎng)絡(luò)參與節(jié)點(diǎn)間廣播并進(jìn)行驗(yàn)證，完成數(shù)據(jù)加密和身份認(rèn)證。

四、區(qū)塊鏈技術(shù)在檔案管理行業(yè)應(yīng)用情況

區(qū)塊鏈具有不可篡改和不可偽造、數(shù)據(jù)變動(dòng)全程留痕的技術(shù)特點(diǎn)。從廣義上講，區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)本身已經(jīng)具有電子數(shù)據(jù)檔案的部分特征。再加上區(qū)塊鏈在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方面所展現(xiàn)出來(lái)的機(jī)器信任、價(jià)值傳遞、智能合約等功能，區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用已擴(kuò)展到物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、供應(yīng)鏈管理、數(shù)字資產(chǎn)交易、司法存證、電子發(fā)票等多個(gè)領(lǐng)域。

2018年8月，全國(guó)范圍內(nèi)首個(gè)“區(qū)塊鏈+發(fā)票”生態(tài)體系應(yīng)用——區(qū)塊鏈電子發(fā)票在深圳亮相；2018年海南省?？谑猩暇€運(yùn)行全國(guó)首個(gè)區(qū)塊鏈電子繳存證明平臺(tái)；2019年3月29日，將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用到信用檔案管理一體化公共平臺(tái)“誠(chéng)信檔案——全國(guó)社會(huì)一體化公共平臺(tái)”UfileChain正式發(fā)布，Ufile Chain框架結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了“區(qū)塊鏈+信用檔案”的高效結(jié)合；2020年6月，北京技術(shù)創(chuàng)新示范區(qū)利用區(qū)塊鏈技術(shù)完成了“中小微企業(yè)檔案管理云平臺(tái)”項(xiàng)目，成為國(guó)內(nèi)首個(gè)區(qū)塊鏈電子檔案平臺(tái)；2021年3月，由深圳市稅務(wù)局和騰訊主導(dǎo)推進(jìn)的《基于區(qū)塊鏈技術(shù)的電子發(fā)票應(yīng)用推薦規(guī)程》成為全球首個(gè)基于區(qū)塊鏈的電子發(fā)票應(yīng)用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

五、檔案區(qū)塊鏈管理系統(tǒng)功能架構(gòu)設(shè)想

檔案區(qū)塊鏈管理系統(tǒng)，根據(jù)主流區(qū)塊鏈系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，基礎(chǔ)層提供了區(qū)塊鏈系統(tǒng)運(yùn)行的軟硬件、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境（見(jiàn)圖1）。

圖1 檔案區(qū)塊鏈管理系統(tǒng)功能架構(gòu)圖

數(shù)據(jù)層的主要作用確定區(qū)塊鏈技術(shù)的物理形式。應(yīng)用層提供安全代碼執(zhí)行環(huán)境、共識(shí)機(jī)制、區(qū)塊鏈的安全驗(yàn)證工作、賬本記錄及點(diǎn)對(duì)點(diǎn)安全通信機(jī)制等；業(yè)務(wù)層封裝了檔案管理相關(guān)業(yè)務(wù)應(yīng)用組件在內(nèi)的區(qū)塊鏈的各種應(yīng)用場(chǎng)景和案例；用戶層提供用戶應(yīng)用和運(yùn)維應(yīng)用，也為跨層功能提供應(yīng)用；外部交互層為鏈外數(shù)據(jù)或跨鏈、側(cè)鏈數(shù)據(jù)提供通信通道。API（應(yīng)用編程接口）是用戶層及外部交互層提供訪問(wèn)和節(jié)點(diǎn)管理的接口。