政務(wù)區(qū)塊鏈基礎(chǔ)平臺的設(shè)計與應(yīng)用

熊 良 何黎明 周劍濤 江西省信息中心 南昌市 330036

陳姣姣 江西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 南昌市 330022

0 引言

2016年12月，國務(wù)院印發(fā)《“十三五”國家信息化規(guī)劃的通知》，首次明確區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N戰(zhàn)略性前沿技術(shù)，區(qū)塊鏈平臺逐步納入了數(shù)字政府建設(shè)范疇。2021年3月，《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》［1］提出“推動區(qū)塊鏈技術(shù)創(chuàng)新，以聯(lián)盟鏈為重點發(fā)展區(qū)塊鏈服務(wù)平臺和金融科技、供應(yīng)鏈管理、政務(wù)服務(wù)等領(lǐng)域應(yīng)用方案，完善監(jiān)管機制”。

江西省積極貫徹落實黨中央、國務(wù)院決策部署，2017年江西省人民政府印發(fā)《江西省“十三五”建設(shè)綠色金融體系規(guī)劃》提出鼓勵發(fā)展區(qū)塊鏈等技術(shù)。2022年出臺的《江西省數(shù)字政府建設(shè)三年行動計劃（2022-2024年）》［2］指出要統(tǒng)一“區(qū)塊鏈”服務(wù)支撐，構(gòu)建全省統(tǒng)一的政務(wù)BaaS（區(qū)塊鏈即服務(wù)）平臺，為各部門提供“統(tǒng)管共用”的區(qū)塊鏈政務(wù)應(yīng)用支撐服務(wù)。2023年出臺的《江西省數(shù)字政府建設(shè)總體方案》［3］明確要求完善政務(wù)區(qū)塊鏈基礎(chǔ)平臺，提供數(shù)據(jù)存證、數(shù)據(jù)溯源、多方協(xié)同等服務(wù)，賦能數(shù)字政府應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)。目前，江西省正在逐步構(gòu)建從理論技術(shù)研究、底層平臺研發(fā)，不斷強化區(qū)塊鏈技術(shù)在江西省數(shù)字政府中的建設(shè)及應(yīng)用，積極推進區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展及生態(tài)建設(shè)。

1 背景及意義

1.1 研究背景

當(dāng)前江西省數(shù)字政府建設(shè)取得了顯著成效，但也面臨諸多方面的挑戰(zhàn)：一是政務(wù)服務(wù)中，電子證照、材料數(shù)據(jù)分散，缺乏一致性，權(quán)威性不高，安全管控弱，匯聚共享互認(rèn)比較困難；二是政務(wù)服務(wù)流程復(fù)雜，整合度不高，效率低，不夠公開透明；三是現(xiàn)有技術(shù)手段無法支撐政務(wù)服務(wù)的進一步創(chuàng)新，無法更好地推進深化“放管服”改革。

為較好地解決以上問題，江西省信息中心于2021年開始積極探索區(qū)塊鏈技術(shù)在數(shù)字政府應(yīng)用實踐。2022年1月，啟動全省政務(wù)區(qū)塊鏈基礎(chǔ)平臺技術(shù)規(guī)范編制工作，2022年12月，江西省首個區(qū)塊鏈地方標(biāo)準(zhǔn)《政務(wù)區(qū)塊鏈基礎(chǔ)平臺技術(shù)規(guī)范》［4］正式印發(fā)。本文在充分理解區(qū)塊鏈技術(shù)特性上，利用區(qū)塊鏈共識機制、數(shù)據(jù)不可篡改、公開透明等技術(shù)特點，研究設(shè)計“1+11+N”的全省統(tǒng)一的“贛信鏈”平臺，加速政府內(nèi)部數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)融合，全面保障系統(tǒng)安全，提高政府治理能力和政務(wù)服務(wù)水平，進一步深化“放管服”改革，提升群眾幸福感、獲得感。

1.2 研究意義

（1）平臺的研究和建設(shè)是深入貫徹落實數(shù)字中國建設(shè)的需要

建設(shè)數(shù)字中國是數(shù)字時代推進中國式現(xiàn)代化的重要引擎，是構(gòu)筑國家競爭新優(yōu)勢的有力支撐［1］。區(qū)塊鏈技術(shù)作為當(dāng)今前沿信息技術(shù)的重要領(lǐng)域和激發(fā)經(jīng)濟發(fā)展新動能，作為數(shù)字世界的“新基建”，深入學(xué)習(xí)區(qū)塊鏈技術(shù)培訓(xùn)并加以利用，搶占新一代信息技術(shù)主導(dǎo)權(quán)，為建設(shè)網(wǎng)絡(luò)強國、構(gòu)建數(shù)字中國提供技術(shù)支撐，切實提升國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化水平。

（2）平臺的研究和建設(shè)是支撐我省數(shù)字政府發(fā)展建設(shè)方向的需要

區(qū)塊鏈作為數(shù)字政府重要的新基礎(chǔ)設(shè)施，應(yīng)用場景廣泛［2］。區(qū)塊鏈去中心化為數(shù)據(jù)共享、共治提供了廣泛的信任基礎(chǔ)；區(qū)塊鏈高安全、高可靠性、數(shù)據(jù)不可篡改、不可偽造的特性使得數(shù)據(jù)價值得到保護和認(rèn)證；數(shù)據(jù)確權(quán)、數(shù)據(jù)行為可追溯，保障數(shù)據(jù)提供者權(quán)益，并提供數(shù)據(jù)的不可抵賴性；智能合約技術(shù)可以有效促進行政業(yè)務(wù)流程規(guī)范化、智能化和自動化。

（3）平臺的研究和建設(shè)是進一步提升企業(yè)群眾獲得感的需要

隨著我省“互聯(lián)網(wǎng)+政務(wù)”不斷改革深化，通過運用新理念、新技術(shù)、新平臺，推進行政管理和政務(wù)服務(wù)體制機制的不斷創(chuàng)新，我省政務(wù)服務(wù)的應(yīng)用績效、服務(wù)品質(zhì)與社會影響均取得了顯著成效［3］。下一步將繼續(xù)在群眾、企業(yè)急需的、使用頻率高的服務(wù)場景反復(fù)打磨、精益求精，充分發(fā)揮區(qū)塊鏈技術(shù)核心能力，提升企業(yè)群眾的獲得感和滿意度。

2 “贛信鏈”平臺設(shè)計

2.1 平臺總體架構(gòu)

按照“統(tǒng)一平臺、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一管理”［4-5］的原則，采用“政府建設(shè)、國企支撐、多元參與”的建設(shè)運維模式，由省級統(tǒng)籌，集約化建設(shè)“1個省級平臺+11個市級平臺+N個業(yè)務(wù)聯(lián)盟鏈”的“贛信鏈”平臺，解決全省各級政務(wù)部門業(yè)務(wù)應(yīng)用上鏈需求，如圖1所示。

圖1 “贛信鏈”平臺總體架構(gòu)圖

通過平臺的建設(shè)促進全省各級政務(wù)部門區(qū)塊鏈的應(yīng)用和發(fā)展，實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全共享，加速政務(wù)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)融合，形成了一條全省的“安全可信的信息高速公路”。

（1）省市共建一個可信聯(lián)盟鏈網(wǎng)絡(luò)，打破數(shù)據(jù)壁壘。平臺橫向打通各省直部門政務(wù)業(yè)務(wù)，實現(xiàn)了省內(nèi)各已建異構(gòu)區(qū)塊鏈（如省司法鏈）的業(yè)務(wù)協(xié)同?？v向聯(lián)動省市兩級應(yīng)用支撐，省市之間、不同地市之間均通過跨鏈服務(wù)連接，實現(xiàn)鏈與鏈的互聯(lián)互通。

（2）高度兼容的跨鏈技術(shù)，基于POA、公證人等技術(shù)實現(xiàn)端到端的安全隱私保護，以及支持異構(gòu)多鏈通用的互操作性，有效實現(xiàn)了省內(nèi)各已建異構(gòu)區(qū)塊鏈的業(yè)務(wù)協(xié)同［6］。

（3）平臺采用計算性能高、隱私安全強、網(wǎng)絡(luò)共識快、存儲易擴展的方案構(gòu)建，在區(qū)塊鏈平臺基礎(chǔ)上集合了高性能計算卡、安全密碼卡、智能網(wǎng)卡等技術(shù)打造一體化的數(shù)據(jù)隱私安全保護［7］。

2.2 平臺技術(shù)架構(gòu)

按照分層、解耦、復(fù)用的設(shè)計理念［8］，平臺分為應(yīng)用服務(wù)層、區(qū)塊鏈基礎(chǔ)平臺層和基礎(chǔ)資源層三部分，如圖2所示。

圖2 “贛信鏈”平臺技術(shù)架構(gòu)圖

（1）基礎(chǔ)資源層為區(qū)塊鏈平臺層和應(yīng)用服務(wù)層提供計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)資源支撐，主要為政務(wù)外網(wǎng)和政務(wù)云。

（2）區(qū)塊鏈平臺層提供基礎(chǔ)技術(shù)服務(wù)和核心能力輸出，涉及合約、共識、集成開發(fā)、隱私保護、密鑰、存儲、跨鏈，以及運維、應(yīng)用開發(fā)、數(shù)據(jù)服務(wù)、隱私計算等多層服務(wù)。平臺打造了全流程安全的區(qū)塊鏈組件，覆蓋區(qū)塊鏈運行全生命周期。

（3）應(yīng)用服務(wù)層是為有業(yè)務(wù)上鏈需求的政務(wù)部門提供應(yīng)用上鏈環(huán)境及接口，包括需新上鏈的政務(wù)區(qū)塊鏈應(yīng)用和需鏈改的傳統(tǒng)政務(wù)應(yīng)用。

3 平臺技術(shù)特性

平臺采用了完全自主可控的體系架構(gòu)，很好地解決了系統(tǒng)規(guī)模、吞吐率、效率、兼容性和安全等多方面的難題［9］，具有良好可擴展性。

（1）自主可控。平臺核心模塊全量代碼自主可控，支持自主開發(fā)配套組件能力，符合國產(chǎn)化軟件審查要求；平臺已獲得國家版權(quán)局授予的軟件著作權(quán)登記證書和中央網(wǎng)信辦的登記備案。

（2） 共識機制。平臺采用了PBFT （Practical Byzantine Fault Tolerance）共識算法［10］，將共識和定序分離，實現(xiàn)了更靈活的區(qū)塊排序和更高共識效率，以滿足全省業(yè)務(wù)上鏈需求。如圖3所示。

圖3 “贛信鏈”平臺共識算法

（3）鏈原生數(shù)據(jù)管理。平臺采用了鏈原生數(shù)據(jù)管理技術(shù)，相較開源鏈的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)（如以太坊MPT+LevelDB），IOPS（Input/Output Operations Per Second）提升了10倍，I/O延遲降低了90%，支持20億賬戶規(guī)模，同時空間占用減少60%，綜合成本降低超過50%。

（4）智能合約。平臺支持了Solidity、C++及Java等五類合約語言，采用了智能合約JIT（Just In Time）即時編譯技術(shù)，相比以太坊性能提升超20倍。

（5）安全性。支持全同態(tài)加密、零知識證明、匿名簽名、環(huán)簽名等密碼學(xué)算法［11］，支持國密SM2、SM3、SM4等國密算法［12-13］，具備靜態(tài)分析、模糊測試、形式化驗證三方面的合約代碼安全審計。

（6）跨鏈技術(shù)。平臺滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 42570-2023，同時參照國際通用跨鏈標(biāo)準(zhǔn)IEEE 3205，實現(xiàn)了毫秒級跨鏈延時，支持大規(guī)模組網(wǎng)，兼容異構(gòu)跨鏈。

（7）高速承載網(wǎng)絡(luò)。依托省電子政務(wù)外網(wǎng)，建立區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，采用高速通信網(wǎng)絡(luò)、智能路由算法和安全中立機制等技術(shù)，有效降低區(qū)塊鏈節(jié)點帶寬，降低網(wǎng)絡(luò)通信時延，提升區(qū)塊鏈吞吐量。如圖4所示。

圖4 “贛信鏈”平臺網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

4 “贛信鏈”平臺應(yīng)用效果

“贛信鏈”平臺為全省各級政務(wù)部門的“區(qū)塊鏈+”應(yīng)用場景提供統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施支撐服務(wù)。江西省政務(wù)服務(wù)管理辦公室、贛州市政務(wù)服務(wù)數(shù)據(jù)管理局、撫州市大數(shù)據(jù)中心等多個部門已通過“贛信鏈”平臺開展了區(qū)塊鏈+應(yīng)用場景創(chuàng)新服務(wù)。

4.1 經(jīng)濟效益

4.1.1 統(tǒng)一架構(gòu)統(tǒng)籌規(guī)劃，降低建設(shè)成本

依照省地方標(biāo)準(zhǔn)《政務(wù)區(qū)塊鏈基礎(chǔ)平臺技術(shù)規(guī)范》，以“1+11+N”模式建設(shè)“贛信鏈”平臺，實現(xiàn)對全省區(qū)塊鏈平臺應(yīng)用進行整體規(guī)劃和協(xié)調(diào)，避免資源浪費和重復(fù)建設(shè)，提高區(qū)塊鏈平臺的效率和質(zhì)量；按每個省直單位單獨建設(shè)區(qū)塊鏈Baas平臺200萬元投資計，“贛信鏈”平臺集約化建成后，全省37個省直單位預(yù)估將節(jié)約近7400 萬元的建設(shè)費用和每年近600萬元的項目運維費用。

4.1.2 賦能地方農(nóng)特產(chǎn)品，提升品牌效益

（1）通過“贛信鏈”實現(xiàn)吉安井岡蜜柚“耕種管收儲運銷”的全鏈路可追溯，讓用戶可安心購買、安心食用，從而提升品牌的知名度和溢價力，蜜柚單價從3.5元/斤提高到6元/斤，為農(nóng)戶提升收入。

（2）結(jié)合區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，將景德鎮(zhèn)陶瓷制作全過程數(shù)據(jù)與非遺傳承人的信息進行上鏈綁定，有效遏制了仿真瓷、洗澡瓷。目前已有2000家商戶加入聯(lián)盟并提供溯源認(rèn)證服務(wù)，極大保護了地方品牌。

4.2 社會效益

4.2.1 賦能政務(wù)和民生，提升企業(yè)群眾辦事體驗

（1）將“贛信鏈”應(yīng)用于多部門業(yè)務(wù)融合，實現(xiàn)婚育戶一鏈辦，將原來需要跑社保、醫(yī)保、公安、衛(wèi)健委4個部門、分5次辦理、填138個信息、傳5個材料優(yōu)化為僅需在線填寫15個信息，極大提升辦事效率和群眾的獲得感。

（2）將“贛信鏈”應(yīng)用于電子證照領(lǐng)域，提供基于APP用證、持證人用證、委托用證業(yè)務(wù)記錄全程留痕、可追溯，截至目前，已上線覆蓋個人和企業(yè)常見的電子證照業(yè)務(wù)，在全省大多數(shù)政務(wù)大廳，推行“贛通碼+電子證照+區(qū)塊鏈”免證辦理新模式。

（3）通過“贛信鏈”賦能可信身份授權(quán)，實現(xiàn)贛服通為線上線下無證辦理等應(yīng)用場景提供身份、業(yè)務(wù)和辦事等可信授權(quán)服務(wù)，將可信身份授權(quán)系統(tǒng)的授權(quán)信息上鏈，授權(quán)信息隨時可查、可追溯。

（4）將“贛信鏈”應(yīng)用于電子印章平臺，實現(xiàn)電子印章使用過程全流程上鏈及驗真時調(diào)用鏈上數(shù)據(jù)核驗，使得印章平臺的數(shù)據(jù)更為有效。

（5）打造政務(wù)特色應(yīng)用，撫州市應(yīng)用“贛信鏈”打造“綠寶”碳普惠公共服務(wù)平臺，市民坐公交、節(jié)水電、參與植樹等20多項低碳行為都折算成“碳幣”，通過“碳幣”兌換當(dāng)?shù)鼐皡^(qū)門票、消費券、購物卡等，截至目前，“綠寶”會員注冊用戶87萬，“碳幣”積蓄量4.8億個，碳普惠聯(lián)盟商家達(dá)600余家。

4.2.2 協(xié)同共享和開放，保障數(shù)據(jù)安全流通使用

通過“贛信鏈”平臺推動政務(wù)數(shù)據(jù)跨地域、跨層級、跨部門、跨系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享，強化政務(wù)數(shù)據(jù)匯聚融合、共享開放和開發(fā)利用，提升政務(wù)服務(wù)水平，支持多元廠商區(qū)塊鏈平臺服務(wù)提供。截至目前，平臺所有操作行為等日志均已上鏈，通過共享跨部門數(shù)據(jù)，為全省各個行業(yè)領(lǐng)域提供應(yīng)用支撐，同時實現(xiàn)省級數(shù)據(jù)回流至全省各個地市，為全省各部門提供數(shù)億次服務(wù)調(diào)用和數(shù)據(jù)支撐。

5 結(jié)束語

本文針對當(dāng)前政務(wù)服務(wù)面臨的具體問題，充分利用區(qū)塊鏈互信共識、公開透明、可溯源的技術(shù)特點，設(shè)計了“1+11+N”的全省統(tǒng)一的“贛信鏈”平臺，橫向打通各省直部門政務(wù)業(yè)務(wù)，實現(xiàn)省直單位之間的業(yè)務(wù)協(xié)同；縱向聯(lián)動省市兩級應(yīng)用支撐，省市之間、不同地市之間均通過跨鏈服務(wù)連接，實現(xiàn)鏈與鏈的互聯(lián)互通，支撐全省政務(wù)數(shù)據(jù)共享交換、電子印章等場景應(yīng)用，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化能力建設(shè)到業(yè)務(wù)應(yīng)用的閉環(huán)，打造“區(qū)塊鏈+數(shù)字政府”的創(chuàng)新模式，發(fā)揮區(qū)塊鏈在我省政務(wù)領(lǐng)域的示范作用，助力我省數(shù)字政府建設(shè)。