基于區塊鏈技術的社會治理大數據云平臺架構研究

朱靜 楊劍鋒

摘 要：隨著區塊鏈技術的快速發展，這一新型技術將成為社會各界熱點研究問題。本文緊跟技術前沿，在貴陽市社會治理大數據云平臺的基礎上，擴展了基于區塊鏈的“社會和云”平臺建設思路，初步探討了如何建立基于區塊鏈的社會治理個人數據服務中心和基于區塊鏈的政府社會治理大數據共享開放平臺。

關鍵詞：區塊鏈 社會治理 社會和云 數據中心

引 言

區塊鏈是隨著比特幣等數字加密貨幣的普及而興起的一種去中心化基礎架構與分布式計算，本質是一個去中心化的分布式數據庫，其本身由一串使用密碼學相關聯所產生的數據塊構成[1]。廣義來講，區塊鏈技術是利用塊鏈式數據結構來驗證與存儲數據、利用分布式節點共識算法來生成和更新數據、利用密碼學的方式保證數據傳輸和訪問的安全、利用由自動化腳本代碼組成的智能合約來編程和操作數據的一種全新的分布式基礎架構與計算范式[2]，核心優勢是去中心化。區塊鏈技術的研究與應用隨著近年來比特幣的快速發展與普及也呈現爆發式增長趨勢，被認為是被認為是繼大型機、個人電腦、互聯網、社交網絡之后計算范式的第五次顛覆式創新， 是人類信用進化史上繼血親信用、貴金屬信用、央行紙幣信用之后的第四個里程碑[3]。區塊鏈技術被譽為“下一代互聯網”并被列入我國的“十三五”規劃中，預示著區塊鏈在我國將會有一個很光明的發展前景。

區塊鏈技術的快速發展引起社會各界如政府部門、金融機構、資本市場等的廣泛關注，目前主要應用于數字貨幣、數據存儲、數據鑒證、金融交易、資產管理和選舉投票等六個場景[4]。2016年1月，英國政府發布區塊鏈專題研究報告，旨在推行區塊鏈技術在政府事務中的應用；中國人民銀行也召開數字貨幣研討會探討區塊鏈技術在貨幣方面的應用；區塊鏈技術在其他領域也得到越來越多的應用[5-9]。日前，各國政府及相關機構致力于區塊鏈的研究中，以加速區塊鏈的發展。

區塊鏈在公共服務領域應用方面，當前比較一致的共識是，主要圍繞四個類型開展：身份驗證、鑒證確權、信息共享以及透明政府。2015年以來，貴陽市以“好用、管用、易用”為原則，按照“信息化、數據化、自流程化、融合化”四部曲，建設社會治理大數據云平臺“社會和云”，構建了社會治理的“城市大腦”[10]。龔可等人結合區塊鏈的技術優勢已達到社會質量公治的目的[11]。張毅等人探討了區塊鏈在政府治理和服務創新方面的應用前景和發展空間，以及在政府傳統職能、管理機制、法規制度等帶來的挑戰[12]。2016年12月31日，貴陽市人民政府新聞辦公室正式發布了《貴陽區塊鏈發展和應用》白皮書，指出要用區塊鏈技術為社會治理現代化提供科技支撐，快一步推進大數據戰略行動，加快打造創新型中心城市。本文擬在社會治理大數據云平臺的基礎上，擴展基于區塊鏈技術的“社會和云”平臺架構建設思路。

一、基于區塊鏈技術的“社會和云”平臺

（一）背景

“社會和云”綜合利用塊數據、云計算、人工智能等手段，以“一平臺四應用”為建設內容，構建社會治理的“城市大腦”。“一平臺”是指“塊數據”平臺，以網格地圖為承載點，建立與社會治安緊密相關的全生命周期、全業務關聯數學模型，構建人口、法人、房屋、事件、設施等多維度數據關聯集，將“條數據”整合成“塊數”。“四應用”指網格管理、社會動員、社區服務以及數讀貴陽四個應用，其中網格管理系統對市民訴求進行統一受理、統一派遣、統一考核，實現精細管理。社會動員系統整合社會組織、愛心企業、專業社工、志愿者等社會力量，通過大數據、云計算，社會組織可以主動發現合適的服務對象，服務對象也可以智能地搜索出相應的公益機構，實現精準匹配。社區服務系統為社會企業發展提供數據支持，集成各類社會化服務，滿足多元化常態化的服務需求，實現精準服務。數讀貴陽系統是“大數據挖掘分析系統”，通過實時化數據統計、模型化挖掘分析、可視化數據展示，為政策的制定和實施，提供決策依據。

“社會和云”除開發 PC 端以外，還根據領導、職能部門工作人員、網格管理員、樓棟長和市民等不同用戶群體，開發領導易、處置易、樓管易、網格易以及家貴陽眾采客APP，方便相關人員發現問題后隨時上報，如市民可以通過家貴陽眾采客 APP將發現的問題上傳至“社會和云”平臺，工作人員將信息進行核實，并督促相關部門落實，在事件處理完成后由“社會和云”平臺反映給市民，若是案件在規定時間內未能處理，還將發送超期案件提醒給相關部門負責人，并進行督辦。

（二）存在的問題

“社會和云”工程自運行以來，也面臨一些問題：

一是社區的社會和云項目無統一建設標準，同時，在跨社區或與上級平臺進行數據共享的過程中容易出現接口標準不等、數據標準不等的情況，延緩了數據在塊數據平臺上的集聚。

二是各從屬系統之間存在技術壁壘。系統開發公司進行項目開發時所選擇的語言、框架、數據庫也有所不同，這給后期維護和與其它平臺對接造成很大困難，大大增加了系統的維護成本。

三是“社會和云”平臺中的數據時效性、準確性難以保證。數據資源的特殊性在于流動，流動產生價值。平臺的實時性、數據采集渠道的多樣化等種種因素影響“社會和云”平臺的數據時效性和準確性。

四是“社會和云”相關應用的群眾基礎薄弱。數據的生命周期可分為數據采集、數據傳輸、數據存儲、數據使用等四個方面，如果不能解決數據來源的問題，很容易造成數據平臺的“空心化”。讓群眾參與進來，使得數據多樣化，才能最終達到提高社會治理水平的目的。

（三）基于區塊鏈的“社會和云”平臺框架研究

在現有社會治理大數據云平臺的基礎上，建立基于主權區塊鏈的數據平臺，各委辦局社區的數據可以通過該平臺實現無縫連接與通信。每個部門相當于區塊鏈中的一個節點，是多中心化區塊鏈的一種應用。

建立基于主權區塊鏈的“社會和云”監管平臺。建立涵蓋各個委辦局社區節點的“社會和云”區塊鏈，推進各部門重要權力運行數據在區塊鏈上形成不可篡改的加密記錄，建立各委辦局“社會和云”應用的綜合考核和評價系統，讓“社會和云”更牢固、更透明、更具約束力。建立基于主權區塊鏈的網格員、話務員等工作人員遵規守紀誠信系統。在區塊鏈上記錄工作人員遵規守紀、履職效能等重要信息，各部門節點共同驗證和審核，建立一條不可篡改的工作人員“誠信鏈”，各部門根據權限查詢工作人員誠信記錄。在工作人員遵規守紀誠信系統基礎上，建立“社會和云”應用的價值激勵機制，如工作量激勵和“點贊”機制，將工作人員遵規守紀誠信系統作為考核、任用和獎懲的重要依據。對領導干部和紀檢委員“社會和云”應用情況，形成督查積分，并記錄在工作人員遵規守紀誠信系統中。

為了讓廣大群眾參與到社會治理中，建設基于區塊鏈技術的個人數據中心，該數據服務中心在保護個人數據隱私的情況下，建立激勵機制，讓廣大群眾共享個人數據，推動“社會和云”工程的發展。

二、基于區塊鏈的社會治理個人數據服務中心

（一）背景

除了與社會治理相關的政府、事業單位、企業等掌握有大量社會治理數據外，個人所擁有的數據總量也是不可估量的。如果這些個人數據能夠共享出來，供需要的數據使用方研究使用，必將對社會產生深遠影響。但是，建設社會治理個人數據服務中心，面臨的痛點主要有：

1）個人數據很多都是敏感數據，人們擔心自己的敏感信息泄露，所以不愿意共享個人數據。

2）目前各受信任方處理著個人數據，這些機構是中心化的，因此常常有單點故障。網絡犯罪引起無法想象的巨大數據泄露，常常以單個機構受到攻擊的形式發生。

3）我們目前還沒有有效的方法控制誰如何處理我們的個人數據。事實上，數據項目對個人數據的控制很有限，數據傳輸中項目就無法控制后續如何使用了。

（二）個人數據中心模式研究

基于區塊鏈的個人數據服務中心方案設計原則如下：

一是個人數據服務用戶將通過區塊鏈獲得激勵，激勵是以該用戶可獲得服務增值或者數據增值為前提；

二是個人數據共享是用戶可見、過程可見、數據隔離與授權共享；

三是通過區塊鏈確認個人數據持有權并實現個人數據保護。

個人數據服務中心區塊鏈應用分為用戶層、數據驗證層、數據獲取層和大數據存儲層等四個層次。如下圖1所示：

1.用戶層

用戶可以向個人數據服務中心提交數據，中心生成相關哈希值后，將數據哈希值返回給用戶作為數據提交的憑據，并生成區塊，插入全局區塊鏈網絡中。

通過叫做安全多方計算的密碼技術，數據可以分往不同的服務器因此沒有機器可以提取基本信息，但是節點仍然可以共同計算數據的授權功能。可以建立透明高效的內容評價體系，合理量化價值貢獻并給予獎勵，重新定義社區生態經濟模型。

區塊鏈提供了一種可以在區塊鏈上存儲社會治理數據的架構，這些數據可以被分析但同時有保持私密性。因為個人記錄被編碼到一個數字地址，而不是一個名字。

2.數據驗證層

用戶或第三方可以向數據中心提交數據憑證，以驗證數據的有效性、所有人等信息。

區塊鏈的特點是各個節點獨立驗證的，每個節點就會根據自己的本地數據驗證新數據的合法性。如果一個節點執意要在本地的記錄里面寫入非法數據，其它節點雖然沒辦法阻止，但是這個節點的數據就會和其它誠實節點的不同，因此不會被其它誠實節點認可。如果想在共識過程中試圖摻和非法數據，其它誠實節點不會認可這個數據。

3.大數據獲取層

第三方可通過數據中心獲取感興趣的數據，這可能需要向提供數據的用戶付費，這些信息也將生產區塊并加入到全局區塊鏈網絡中。區塊鏈可以控制數據連接，即一個共享賬單，與控制比特幣和其他加密貨幣的相似。用戶們可以有效加入連鎖加密簽名許可單來讓其他用戶們獲取儲存數據的權利。通過區塊鏈個人數據服務系統，個人數據可以實現塊跨區域的調用、讀取。

可以獲取社會治理和民生數據，挖掘群眾所思所愿，收集好想法好建議，分析與預測社會治理的公共問題。

4.大數據存儲層

在大數據存儲層，用戶在向個人數據中心提交數據時，可以選擇將數據存儲在大數據存儲層中，以便于將這些數據出賣給需要的第三方。數據分往不同的服務器，他們可以在不泄露信息的情況下將功能傳送往其他節點。尤其是，沒有任何團體能夠拿到通往數據整體的能力；也就是說，任何一個團體都只能有著毫無意義的一部分。

現在的云儲存采用的是中心化的方式，區塊鏈通過分布式儲存的方式有望與云儲存形成競爭。分布式儲存的好處是難于摧毀，同時利用了閑置的資源。云儲存未來市場空間巨大，去中心化儲存是利用每個用戶閑置的運算能力幫助儲存，而用戶本身可以通過出讓閑置的運算和儲存能力來獲得收益，因此可以提供廉價的云儲存節點。因為是閑置的所以成本會低于現在市場上云儲存所用的專門服務器成本。會通過加密的方式儲存到本地，非常安全。

三、基于區塊鏈的社會治理數據共享開放平臺

（一）背景

推進政府社會治理數據共享開放，建設塊數據城市，能夠提高政府透明度，增強政府公信力，提升行政效率和服務水平。但政府社會治理數據共享開放尚存在兩個突出問題：

一是對數據共享開放的監管弱。缺乏數據共享開放監管平臺，共享開放出來的數據存在不真實、不可靠和數據在非授信前提下被轉移給第三方等問題，且難以取證和維權；

二是數據關聯風險大。通過數據關聯可能導致大范圍政府敏感信息泄露，易被不法分子利用從事擾亂社會的活動。

政府社會治理數據共享開放區塊鏈應用有助于構建一個合理、合規、合法、公開、公平、公正的數據共享開放平臺，能為政府提供可信、可靠、可執行的數據共享開放監管措施，為擁有、使用、傳播政府社會治理數據保駕護航，助力產業發展、維護社會穩定，進而為國家層面數據資源共享開放試驗積累經驗。組建政府社會治理數據共享開放的專門運營機構，按照數據增值的一定比例收取運營費用。

（二）共享開放平臺模式研究

設立基于主權區塊鏈的政府社會治理數據共享開放網絡模型，根據數據載體、數據受體、數據擁有者三方的敏感程度，構建政府各職能部門的聯盟鏈、政府面向民眾的公有鏈和公安政法等涉密體系的私有鏈，形成政府社會治理數據共享開放的區塊鏈“繩網”結構，打造可信的政府社會治理數據共享開放平臺，保障政府各職能部門之間的數據共享開放安全，解決大數據關聯風險。

1.身份公信力系統

建立身份公信力系統，對數據的共享、開放、獲取與使用的主體及其行為進行權威記錄和公信力評價。

以構造初期的聯盟鏈為基礎打通各主體內部壁壘，通過區塊鏈技術手段為傳統公證行業進行技術背書與增信。

開拓市場推廣渠道，通過區塊鏈公證產品打破原有壁壘，為最終實現互聯網公證做嘗試。

區塊鏈存證技術發展成熟完備，為國家公信力雙重增信。通過后期對大數據的分析和采用，挖掘公證數據價值。

2.公信力支撐系統

建立聯盟業務公信力支撐系統，并與身份公信力系統組成大數據應用安全機制。數據安全服務網關主要體現在以下幾方面：

1） 跨域安全通道：面對信息安全威脅，社會治理信息建設和規劃中，按照涉密、等保要求建立了不同安全區域，數據安全服務網關架構分成三個獨立計算單元，主計算單元（Master）、安全隔離單元、從計算單位（Slave），Master連接高安全域，Slave連接第安全域，Master，Slave單元間通過安全隔離單元和單向、專用通信技術實現數據的安全轉發。

2） 動態可信組網技術：通過專有的注冊、認證、鏈接、注銷、監控、共享聯動等機制，組建對等式可信共享開放網絡，在最大程度的保障分布式共享網絡內部的設備安全、可靠的同時，實現了共享開放網絡內部穩定、有序的數據共享。

3） 智能脫敏技術：在確保數據業務有效性的基礎上，實現海量數據脫敏本技術，兼容“就地脫敏”與“ON-FIY 脫敏”兩種脫敏架構，滿足系統內、跨系統的數據庫、文件數據、視頻數據、圖像數據等結構化、非結構化數據的脫敏需求。

4） 基于區塊鏈的資源目錄安全分發技術：基于去中心化的區塊鏈技術，實現分布式可信網絡中節點間目錄的安全分發，即將總的目錄看作一個賬本，多個節點共同去維護這個總目錄，將對目錄的每一次操作記錄到區塊中。

5） 面向多源異構數據的ETL動態創建技術：將ETL過程中的E/T/L拆分成E/T和L兩個過程，解決多種數據整合業務需求，同時實現了各類ETL過程的動態創建，避免了ETL過程的重復構建。

6） 基于容器的遠程化智能管控技術：該技術實現了分布式可信網絡環境下的共享開放設備的一體化、標準化的智能管控。其主要創新點在于可遠程對所有設備動態下達控制指令，使運維人員可隨時對分布式網絡環境中各個共享開放設備的運行狀態了如指掌；同時，通過對容器鏡像版本的智能分發、智能升級、藍綠部署和灰度測試，彌補了傳統運維模式下軟件升級質量和速度無法保證的缺陷，實現了規模化應用一鍵部署。

3.應用成果監管平臺

形成數據共享開放的應用成果監管平臺，構建由數據的使用者、數據價值輸出、數據價值分配共同帶動的基礎產業轉型態勢系統。

結 論

隨著區塊鏈技術的快速發展，這一新型技術將成為社會各界熱點研究問題。本文緊跟技術前沿，結合貴陽市推出的社會治理大數據云平臺“社會和云”推進發展大數據戰略，擴展了基于區塊鏈的“社會和云”平臺建設思路。在云平臺的基礎上，從社會治理中存在的問題出發，首先探討了如何建立基于區塊鏈的社會治理個人數據服務中心，進一步研究討論了基于區塊鏈的政府社會治理大數據共享開放平臺的建設。研究表明，區塊鏈技術的運用有望能夠解決社會治理個人數據服務中心所面臨的痛點和政府社會治理數據共享開放中尚存在的兩個突出問題。但這一架構建設在具體實施中會遇到問題和挑戰，需要隨著區塊鏈技術的發展而不斷完善，本文希望可以對未來區塊鏈技術在貴陽市“社會和云”平臺建設的研究中提供有效啟發。

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通訊作者：楊劍鋒（1986-），男，漢族，湖南張家界人，博士，貴州理工學院大數據學院教師，研究方向：數據分析，可靠性管理。

基金項目：貴州省科學技術基金計劃（黔科合LH字[2016]7108）