區(qū)塊鏈技術在運動員檔案管理中的應用

鄭真

摘 要：運動員檔案具有行業(yè)特殊性，運動員檔案的管理和利用對于個人、運動項目及體育事業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。隨著科學技術發(fā)展，區(qū)塊鏈技術在檔案管理領域進入加速應用階段，為有效管理檔案提供一條新的技術路徑。設計基于聯(lián)盟鏈的分布式運動員檔案信息管理系統(tǒng)，為檔案管理和檔案信息使用提供新思路和方法。

關鍵詞：區(qū)塊鏈技術；檔案信息；聯(lián)盟鏈；隱私保護

隨著區(qū)塊鏈技術的不斷發(fā)展，其在各行業(yè)領域的應用受到關注，區(qū)塊鏈具有分布式存儲、P2P傳輸、共識機制、時間戳、非對稱加密和智能合約等關鍵技術，關鍵技術的使用讓區(qū)塊鏈具有去中心化、不可篡改、共同維護、可追溯、無信任和公開透明的特點。區(qū)塊鏈技術的特點可以解決檔案管理中遇到的檔案可信性、權責界定、信息安全、信息整合、隱私保護等問題。區(qū)塊鏈的技術特點與電子檔案的“四性”要求相匹配，將區(qū)塊鏈技術應用于運動員檔案管理，設計基于聯(lián)盟鏈的分布式管理系統(tǒng)，解決運動員檔案管理中存在的檔案信息不一致、檔案資料缺失和檔案資料不全面等問題，為運動員檔案信息檢索與查詢、成績統(tǒng)計分析和數(shù)據(jù)挖掘創(chuàng)設條件和奠定數(shù)據(jù)基礎。

一、區(qū)塊鏈技術

1.什么是區(qū)塊鏈

區(qū)塊鏈是一種運行于對等網(wǎng)絡中各節(jié)點遵從特定共識機制的公共賬本技術，具有去中心化、無須信任、防篡改性強等優(yōu)點。狹義上看，區(qū)塊鏈是一個分布式賬本，區(qū)塊鏈中的區(qū)塊以時間順序進行連接，通過加密技術和分布式消息協(xié)議，保證賬本的不可偽造與不可篡改；廣義上看，區(qū)塊鏈是一種分布式架構的數(shù)據(jù)庫，區(qū)塊以鏈式（時間順序）結構進行驗證和存儲，共識算法進行數(shù)據(jù)的生成與更新，加密技術保護數(shù)據(jù)的傳輸與共享，智能合約由自動化腳本組成，自主對數(shù)據(jù)進行編程和操作。

區(qū)塊鏈的結構是由數(shù)據(jù)區(qū)塊按照時間順序進行連接而成，數(shù)據(jù)區(qū)塊是由分布式架構中地位均等的節(jié)點通過共識算法產生與更新，數(shù)據(jù)區(qū)塊包括區(qū)塊頭與區(qū)塊體，區(qū)塊頭用于區(qū)塊間的連接，區(qū)塊體記錄事件更新的數(shù)據(jù)。所有節(jié)點地位均等，不存在中心化節(jié)點，每個節(jié)點參與區(qū)塊數(shù)據(jù)的驗證和區(qū)塊數(shù)據(jù)的傳播，具有去中心化、無須信任、不可篡改和偽造的特點。

區(qū)塊鏈一般分為公有鏈、私有鏈、聯(lián)盟鏈。公有鏈面向社會公開，也被稱為非許可鏈，任何節(jié)點（組織或個人）都可以參與共識，對數(shù)據(jù)具有讀寫權限，數(shù)據(jù)完全共享；私有鏈，也被稱為專有鏈，一般用于單位或組織的內部系統(tǒng)使用，信息不公開，數(shù)據(jù)的讀寫權限、運行規(guī)則由單位或組織內部制定；聯(lián)盟鏈由達成聯(lián)盟的節(jié)點構成，也被稱為許可鏈，由若干組織或個人（聯(lián)盟成員）參與共識，制定聯(lián)盟規(guī)則，區(qū)塊鏈具有權限控制功能，節(jié)點的加入需要經(jīng)過聯(lián)盟成員的同意，被許可的節(jié)點才能進行數(shù)據(jù)的讀寫。

2.相關技術

區(qū)塊鏈技術是由分布式存儲、P2P傳輸，使用加密技術（時間戳、非對稱加密）、共識機制和智能合約等融合而成，它是將現(xiàn)有技術進行有效整合，具有數(shù)據(jù)公開、透明、不可篡改、可追溯的特點。其關鍵技術包括：（1）分布式存儲與計算。分布式存儲中的所有節(jié)點地位均等，具有相同的權利與義務，節(jié)點產生的有效數(shù)據(jù)區(qū)塊，按時間順序加入鏈，以分布式廣播的方式傳輸至其他節(jié)點，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)塊由節(jié)點共同進行維護，分布式存儲不會因某一節(jié)點被破壞而導致存儲數(shù)據(jù)的丟失，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性和防風險能力；（2）非對稱加密技術。為滿足區(qū)塊鏈的所有權驗證和安全性需求，將非對稱加密集成到區(qū)塊鏈中。常見的非對稱加密算法包括 RSA、Elgamal、Rabin、D-н、ECc（即橢圓曲線加密算法）等。非對稱加密是在對數(shù)據(jù)進行加密和解密時，使用兩個非對稱的密碼，一個稱為公鑰，一個稱為私鑰，公鑰和私鑰是成對出現(xiàn)的。數(shù)據(jù)被一個密鑰（公鑰或者私鑰）加密后，只有另一個對應的密鑰才能解開，公鑰可以對外向其他人公開，私鑰是保密的，其他人無法通過公鑰推算出對應的私鑰。

共識機制，區(qū)塊鏈具有分布式去中心化的特點，共識機制用于解決區(qū)塊鏈中各節(jié)點協(xié)作一致的問題。區(qū)塊鏈中的共識算法主要有：工作量證明（proof of work， 簡稱PoW）、股權證明（proof of stake， 簡稱PoS）和權威證明（proof of authority簡稱PoA）。共識機制的使用，區(qū)塊鏈中各節(jié)點對記錄的有效性達成共識，使區(qū)塊鏈具有不可篡改性。

智能合約，智能合約指基于預定事件觸發(fā)、不可篡改、自動執(zhí)行的計算機程序，它是事先預定好規(guī)則和條件，以編碼形式寫入?yún)^(qū)塊鏈中，觸發(fā)條件滿足自動執(zhí)行。智能合約體現(xiàn)了區(qū)塊鏈的自治性特點，不依賴于人或組織自動執(zhí)行代碼。區(qū)塊鏈的無信任、不可篡改和不可逆等特性保證合約的正常執(zhí)行，整個執(zhí)行過程透明可追蹤。

二、基于區(qū)塊鏈技術的運動員檔案信息管理系統(tǒng)

1.運動員檔案管理中存在的問題

運動員檔案是對運動員從入隊到退役這一過程的全記錄，包括基本的人員信息、比賽成績、學歷、黨團、獎懲、注冊、交流等，體現(xiàn)運動員在運動隊的訓練、比賽、學習和生活等基本面貌和成才發(fā)展的軌跡，對運動員檔案的統(tǒng)計和分析，可以為管理決策提供科學依據(jù)，有助于運動員和運動項目的科學化管理與高質量發(fā)展，進而帶動整個體育事業(yè)的科學高速發(fā)展。

當前，運動員檔案存在檔案資料不全、檔案信息記載不一致、檔案信息統(tǒng)計分析難、記載內容不全面、記載形式單一等問題。首先，由于檔案資料（信息）由單位的不同部門產生，各部門間因管理角度不同、填寫要求不統(tǒng)一，常出現(xiàn)同一信息條目多次統(tǒng)計和不一致；其次，各部門間檔案資料交接不及時，填寫不標準，常出現(xiàn)檔案缺失及不規(guī)范情況，增加檔案管理工作者的工作難度，降低工作效率。尤其在運動員成績、學歷信息方面，如運動員每年參加各類全國和世界比賽，比賽成績多，比賽成績與很多事項關系密切，查詢、統(tǒng)計、使用頻率高，現(xiàn)行的管理模式無法有效支撐，導致信息反復多次統(tǒng)計、易遺漏和出錯，工作效率低。此外，很多運動員從幾歲就入隊訓練，涉及小學、初中、高中和大學教育，他們大多來自全省各地，涉及的學校多，學籍檔案材料缺失嚴重，常需要在運動員退役時聯(lián)系自己讀過書的學?；蛉瞬沤涣髦行模瑏硌a充學歷方面的檔案材料。

利用區(qū)塊鏈技術建立運動員檔案管理系統(tǒng)，可以解決上述在運動員檔案管理工作中遇到的問題。（1）區(qū)塊鏈技術的應用有效滿足了電子檔案的真實性、完整性、可用性和安全性的四性要求。（2）區(qū)塊鏈的鏈式結構，每個節(jié)點地位對等，各節(jié)點存儲鏈中的全部信息可以解決檔案信息不全問題，由于區(qū)塊鏈按時間順序鏈接，使得操作具有可追溯性，可以進行跟蹤和核查；（3）區(qū)塊鏈的共識機制和加密技術，區(qū)塊的加入需要各個節(jié)點的同意，非對稱密鑰的使用，可以解決信息記載不一致和安全性的問題；（4）智能合約機制，區(qū)塊鏈實現(xiàn)自治，操作過程透明、可追蹤，提高了安全性；（5）檔案信息數(shù)字化、數(shù)據(jù)化和系統(tǒng)化，形成電子檔案，更有利于對檔案的查詢、統(tǒng)計和分析，便于與其他管理系統(tǒng)的對接與信息交流，視頻、音頻等內容容易加入，使得檔案內容更全面、豐富，記載形式多樣化，實現(xiàn)檔案信息化建設，促進檔案服務模式的更新與發(fā)展。

2.基于聯(lián)盟鏈的分布式管理系統(tǒng)

（1）以部門為單位建立節(jié)點。根據(jù)檔案信息的來源即產生的部門，分為人事部門、訓練競賽部門、青少年體育部門、科研醫(yī)務部門、黨團組織部門、教育教學部門，一個部門為一節(jié)點，部門節(jié)點是檔案信息的產生者，也是保障信息真實性和完整性的第一責任人。各部門節(jié)點共同參與區(qū)塊鏈的建立、存儲和維護，每一部門節(jié)點存儲全部信息，可以有效降低任一部門節(jié)點受到破壞造成的損失。部門節(jié)點間通過共同機制對區(qū)塊信息進行驗證，驗證真實有效加入?yún)^(qū)塊鏈，保證了信息的一致性，部門節(jié)點共同運作運動員檔案信息的管理。

（2）建立聯(lián)盟鏈。部門節(jié)點組成聯(lián)盟鏈，只有經(jīng)過認證、授權的節(jié)點才能成為部門節(jié)點，部門節(jié)點可以進行區(qū)塊鏈的創(chuàng)建、存儲和維護操作，未授權節(jié)點（即非部門節(jié)點）只可進行查詢操作，不能參與創(chuàng)建、存儲和維護。部門節(jié)點共同參與、協(xié)同管理，保證檔案信息的真實性、可靠性和完整性；非部門節(jié)點只可進行查詢和檢索的讀取操作，保障檔案信息的安全性和可用性，為將來與其他系統(tǒng)，如學校、黨團、競賽系統(tǒng)的對接建立數(shù)據(jù)和技術基礎，更好地實現(xiàn)信息的互聯(lián)與共享，使系統(tǒng)具有可擴展性。

系統(tǒng)基于聯(lián)盟鏈按功能不同建立檔案信息區(qū)塊鏈和權限操作區(qū)塊鏈。二者的不同點在于：信息區(qū)塊鏈的區(qū)塊體封裝元數(shù)據(jù)和檔案信息，權限操作區(qū)塊鏈的區(qū)塊體封裝用戶的權限、角色分配和操作信息。利用智能合約，核驗身份和權限，觸發(fā)事件，實現(xiàn)二者的互聯(lián)。建立權限操作區(qū)塊鏈，一方面，可以提高系統(tǒng)安全性，另一方面，對系統(tǒng)的操作有記錄和追蹤，有利于進行統(tǒng)計分析和系統(tǒng)優(yōu)化。檔案信息區(qū)塊鏈按運動員身份分為集訓運動員區(qū)塊鏈、試訓運動員區(qū)塊鏈、正式運動員區(qū)塊鏈和退役運動員區(qū)塊鏈。利用智能合約，設計觸發(fā)條件，讀取和加入數(shù)據(jù)區(qū)塊時操作相應區(qū)塊鏈，提高系統(tǒng)運行效率。

（3）區(qū)塊結構。數(shù)據(jù)區(qū)塊結構包括區(qū)塊頭和區(qū)塊體，區(qū)塊頭封裝了區(qū)塊版本號（Version）、前一區(qū)塊地址（Prev - block）、目標哈希值（Bits）、隨機數(shù)（Nonce）、 Merkle 根（Merkle - root）以及時間戳（Timestamp）等，區(qū)塊體封裝了元數(shù)據(jù)和檔案信息或用戶權限、角色和操作信息。

（4）共識機制與智能合約。數(shù)據(jù)區(qū)塊按時間戳順序鏈接，基于P2P網(wǎng)絡進行傳輸，利用權威證明（PoA）算法實現(xiàn)共識機制，PoA是一種由指定的權威節(jié)點產生區(qū)塊的共識機制，所有的權威節(jié)點地位相同，可以通過投票的方式踢出或加入權威節(jié)點。智能合約是存儲于區(qū)塊鏈上的一段程序代碼及數(shù)據(jù)，它是可以自動執(zhí)行的特殊程序，按照檔案管理查閱流程設計規(guī)則，審查用戶權限，根據(jù)讀取要求和權限觸發(fā)程序執(zhí)行，程序的執(zhí)行不依賴于人或組織，使數(shù)據(jù)透明化和不可篡改。

（5）個人隱私保護。嚴格按照法律法規(guī)和相關政策保護個人隱私，采用“人工+機器”模式保護個人隱私。第一，人員培訓。增強個人隱私保護意識，學習法律法規(guī)和相關政策，在思想和行動上保護涉及個人隱私的信息。第二，加密技術。從系統(tǒng)技術角度，對隱私信息進行加密。第三，權限和角色管理。根據(jù)運動員檔案信息的涉密和使用情況進行分類管理，對于基本信息、注冊信息、運動員等級、運動員比賽成績、黨團信息、學歷教育信息、輸送信息、參保信息和比賽訓練視頻等各部門關聯(lián)度高的信息，系統(tǒng)利用共識機制進行操作，對于涉及隱私或訓練機密的內容，如合同、體檢表，以及訓練、比賽的具體數(shù)據(jù)、科研醫(yī)務的監(jiān)測指標等信息，僅有信息數(shù)據(jù)產生部門有權限操作，其他部門只起到存儲備份的作用。

國內外有多個檔案管理部門將區(qū)塊鏈應用在文件歸檔、移交接收、交換共享、保存維護等業(yè)務場景中，區(qū)塊鏈技術在解決長期保存、降低管理成本、促進協(xié)同管理、促進共享利用等方面有其應用價值?；诼?lián)盟鏈的運動員檔案信息管理系統(tǒng)，聯(lián)盟鏈的技術特點實現(xiàn)電子檔案的“四性”要求。首先，分布式存儲結構提高系統(tǒng)的防風險能力，部門節(jié)點的協(xié)同操作、共識機制，保證信息的真實性、不可篡改性和一致性；其次，非對稱加密技術的采用，保證了信息的安全性；再次，智能合約、權限角色核驗和操作記錄，讓系統(tǒng)具有可追蹤性，有利于系統(tǒng)的查詢檢索和自查。引入時間戳，系統(tǒng)在時間維度建立數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)查詢與大數(shù)據(jù)分析建立關鍵字；最后，系統(tǒng)具有可擴展性，運動項目之間、單位與主管部門、與學校、與其他地市的體育部門均可以建立加入節(jié)點，進行系統(tǒng)的擴展和信息的共享。此外，系統(tǒng)的建立也對進行大數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘、個人發(fā)展規(guī)劃與項目發(fā)展建模，創(chuàng)造了數(shù)據(jù)基礎和開發(fā)條件。

三、存在的問題及未來研究方向

區(qū)塊鏈技術應用于運動員檔案管理，創(chuàng)新了檔案管理模式。為運動員檔案管理信息化建設和增強運動員檔案管理水平與能力提供了技術支撐，有效提升了運動員檔案管理效率、運動員檔案規(guī)范化水平以及運動員檔案安全風險防控能力，充分發(fā)揮了檔案“存憑留史”的作用。對于區(qū)塊鏈技術在運動員檔案管理中的應用仍需加強理論和實踐研究，從技術、人員、經(jīng)費等方面提供有力支持。（1）系統(tǒng)的開發(fā)與實踐。本文設計系統(tǒng)的架構與模式，具體代碼實現(xiàn)和系統(tǒng)的真正使用，中間還有很多工作要做。（2）當前運動員檔案資料包括紙質檔案材料和電子檔案材料，嘗試研究通過某種方式方法將紙質檔案信息和電子檔案信息，轉化為更適于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息形式。（3）紙質檔案輸出。目前，運動員退役后檔案的轉移仍是以紙質形式進行，亟須研究由系統(tǒng)編碼方式轉換為檔案編碼形式，輸出運動員紙質檔案，以適應現(xiàn)行的紙質檔案轉接制度。（4）區(qū)塊鏈技術涉及數(shù)學、密碼學、網(wǎng)絡通信和計算機編程等多學科，對相關技術人員要求較高。需要專業(yè)技術人員掌握多項交叉學科的專業(yè)知識，同時，更要熟悉檔案業(yè)務，懂得應用場景的具體業(yè)務邏輯。目前，這方面的人才儲備不足。（5）系統(tǒng)的建設會涉及計算、存儲、網(wǎng)絡等基礎設施的搭建和軟件系統(tǒng)的建設，在建設初期，需要較大的資金投入。

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（作者單位：山東省游泳運動管理中心）