區塊鏈技術在電子文件管理中的應用特點研究

武瑛 王為久

摘? 要：本文基于國內外典型文檔區塊鏈項目的系統梳理，從業務需求、應用平臺、存儲資源和區塊鏈技術等方面進行比較研究，歸納出區塊鏈在文檔管理中的應用特點及背后原因，并從技術和管理雙重視角對文檔區塊鏈項目的發展進行展望。

關鍵詞：電子文件;區塊鏈;比較研究法;電子文件管理;區塊鏈項目

Abstract： Based on the systematic analysis of the record blockchain projects at home and abroad， this paper carries out a comparative study on the projects and summaries the characteristics and reasons from the views of business requirements， application platform， storage resources and blockchain technology. Finally this paper looks forward to the development of electronic records blockchain project.

Keywords： Electronic documents; Blockchain; Comparative study method; Electronic document management; Blockchain Project

區塊鏈技術在解決多方信任問題中的具有獨特優勢和作用，受到政府、產業界和學術界的廣泛重視。[1][2] [3][4]現有研究認為，區塊鏈去中心化的信任機制和文件真實性任務維護的綁定機制方面具有突破意義，數據一旦上鏈，在多個節點的共同監督維護下，將實現數據資源的長期保存。[5][6]Victoria作為加拿大不列顛哥倫比亞大學區塊鏈研究小組的組長，指出區塊鏈本質上就是一種文件檔案管理技術。[7]

目前落地的文檔管理領域的區塊鏈項目包括三類建設主體，即檔案館、大型企業、公共服務機構。[8]

本研究從檔案館、企事業單位和公共服務機構三類建設主體中選取7個文檔區塊鏈典型項目進行對比研究，歸納建設特點及原因，并對發展方向作出展望。

1 文檔區塊鏈項目概況

1.1 區塊鏈在檔案館的應用

1.1.1 Archangel項目。英國Archangel項目啟動于2018年6月，是全球首個專門針對檔案完整性管理問題所開展的區塊鏈技術及應用研究項目。

該項目由薩里大學聯合英國國家檔案館機構、開放數據研究院等檔案與記憶機構協同開展，其目標是通過分布式賬本技術保障數字檔案長期可用及內容完整。[9]

該項目通過多個檔案機構組建聯盟鏈的方式來實現多方認證，運用非對稱加密算法實現檔案內容的加密，并將加密后的內容存儲在區塊鏈上以實現檔案內容的存證和認證。

除此之外，該項目還探索了工作量證明、權威證明等共識機制以及基于機器學習的哈希算法在檔案區塊鏈中的應用。[10]

目前該項目成果已在由英國、美國、澳大利亞、挪威和愛沙尼亞等5個國家檔案館構建的國際聯盟鏈中得到了應用并取得了不錯的成效。[11]

1.1.2 TrustChain項目。該項目由克羅地亞薩格勒布大學的研究團隊完成。該團隊采用聯盟鏈的基本架構，對文檔的數字簽名和部分元數據進行上鏈保存，以實現數字簽名的永久保存和認證。

TrustChain以區塊鏈上不可更改的方式保存了數字簽名有效性信息，既克服了長期保存過程中簽名失效、簽名更新的弊端，也彌補了僅以元數據來記錄數字簽名而不對簽名進行驗證所帶來的不足。

1.1.3 Smart Records項目。Smart Records（智能文件）項目源自美國特拉華州政府啟動的“區塊鏈先導計劃”。該項目由州公共檔案館牽頭實施，其目的是為了更好地識別、收集和保存具有長久歷史和證據價值的公共文件。[12]

該項目分為兩個階段實施，第一階段是“智能文件”項目，旨在實現文件的存檔記錄成。第二階段是“智能UCC文件”項目（Smart Uniform Commercial Code Records），旨在利用區塊鏈取代紙質文件，加快UCC文件的搜索速度，以減少錯誤和欺詐的發生，削減風險控制成本。此外，該項目還通過智能合約實現了對文件歸檔和銷毀的自動觸發，實現了電子文檔的自動化管理。

1.2 區塊鏈在企事業單位文檔管理領域的應用

1.2.1 中國石化“電子文件歸檔與電子檔案管理”試點項目。中國石化的文檔區塊鏈項目啟動于2018年初，在2019年正式落地應用。該項目的目標是運用區塊鏈技術來解決真實性保障問題和信任問題。[13]

該項目較為詳細地分析了文檔管理過程中需要上鏈的環節以及上鏈的具體內容和字段，同時，實現了基于云平臺實現電子檔案的存證驗證和通過BaaS的方式對外提供服務。

1.2.2 深圳先進院基于區塊鏈技術的數據安通寶系統。數據安通寶系統源自中國科學院深圳先進技術研究院的“基于區塊鏈的可信安全數字檔案系統構建研究”項目。該系統通過構造基于區塊鏈的分布式、去中心化的數字檔案系統，提供不可篡改且能在任何時間點恢復的數據庫服務以有效應對突發應急事件。

該系統的核心要點在于通過共識算法來保證數據存儲安全。一方面，對數字檔案數據庫的操作以交易的方式達成共識，分別儲存在區塊鏈節點和本地數據庫上，實現了數據的同步存儲和數據庫的多節點備份;另一方面，通過執行區塊鏈共識數據操作，可以將數字檔案數據庫恢復到任何時間點。這一方案解決了數字檔案易被篡改、確權驗證復雜的難題，保障了檔案數據的真實性和不可篡改性。

1.3 區塊鏈在公共服務領域的應用

1.3.1 臺中市小學畢業證書的區塊鏈證書認證平臺。我國臺灣地區臺中市政府與“國網中心”共同運用區塊鏈技術，利用QR Code（內含用戶個人識別號碼）設計開發了用于驗證小學畢業證書的區塊鏈證書檢驗平臺，以保障證書的真實性。

該項目基于以太坊公有鏈開發，由市立中學、市立小學、國網中心多方參與構建。項目參照美國麻省理工學院推出的Blockcerts數字證書應用，讓畢業生直接通過手機APP領取畢業證書，同時應用QR Code和加密傳輸機制建立具有隱私性的證書驗證平臺，共同保障證書的隱私性和真實性。

1.3.2 北京互聯網法院“天平鏈”。為了保障電子合同、電子發票、電子文章、電子郵件等以文檔形式出現的電子證據的真實性，解決由于電子記錄易篡改，易變性等導致的存證難、取證難問題，北京互聯網法院聯合北京市高院、司法鑒定中心、公證處等司法機構，以及行業組織、大型央企、大型金融機構、大型互聯網平臺等20家單位作為節點共同組建了“天平鏈”。[14]

天平鏈通過區塊鏈的分布式存儲以及不可增加、刪除、修改的特性，為電子文件的憑證性價值提供了保障。

同時，天平鏈選擇將電子文檔的哈希值而非全部內容上鏈存證，保障了數據的真實性、完整性和電子證據的隱私性，也能為法律行業的證據文檔管理提供參考。

2 文檔區塊鏈項目的比較分析

本文選擇業務需求、應用平臺、存儲資源以及區塊鏈技術四個視角對上述文檔區塊鏈項目進行比較。

第一，業務需求視角關注區塊鏈在文檔管理領域所應對的需求問題，主要考察點聚焦是否滿足在電子文件管理的真實性、完整性、安全性和可用性四個方面。

第二，應用平臺視角關注區塊鏈系統所交互的系統平臺類型，按照電子文件全生命周期管理的觀點，可以將與電子文件相關的系統劃分為業務系統（BS）、電子文件管理系統（ERMS）和數字資源長期保存系統（TDR）三類，以此明確區塊鏈的應用場景。

第三，存儲資源視角關注于上鏈存儲的數據對象，Victoria將區塊鏈存儲的數據對象分為三種類型——哈希（簽名）上鏈、內容上鏈和資產上鏈，[15]通過分析數據對象來明確上鏈內容。

第四，區塊鏈技術視角關注區塊鏈系統的技術設計細節，本文依據區塊鏈參考架構，主要分析區塊結構、區塊鏈鏈型、共識機制、智能合約以及底層架構的設計和選擇問題。

2.1 業務需求：區塊鏈應用著重實現真實性認證和完整性保障。前端業務領域主要通過區塊鏈解決真實性問題，中后端電子文件管理和長期保存領域則主要通過區塊鏈技術為電子文件提供真實性、安全性和完整性保障。

另外，目前區塊鏈主要應用在前端業務系統和后端長期保存系統，在歸檔環節及在電子文件管理領域的應用相對較少，未來有待進一步探索和應用。

2.2 存儲資源：鏈上“哈希值+關鍵元數據”，鏈下完整數據。目前，文檔區塊鏈項目多采用了鏈上存儲哈希值和關鍵元數據，鏈下存儲完整數據的存儲方式。一是因為區塊鏈技術在文檔管理中的定位是增強真實性和完整性保障，而并非“數據備份”，哈希上鏈足夠滿足功能要求;二是這種方式既能夠節省區塊鏈的計算資源，又能確保數據在多節點間同步共識的效率;三是哈希運算的方式能夠保障數據的安全性，保護數據隱私。因此“鏈上哈希，鏈下內容”仍將是現階段文檔區塊鏈存儲架構的主流設計方案。

2.3 技術選型：依需求而定，以聯盟鏈為主。聯盟鏈是由多個中心控制，由多個權威機構共同分布式記賬，共識過程和驗證交易過程需要受聯盟權威節點控制的區塊鏈平臺類型。

相較于公有鏈的完全去中心化和完全開放的許可機制，聯盟鏈需要對加入節點進行審核和許可以確保系統的穩定性。因為文檔管理工作涉及多權威認證主體，且對安全性和保密性要求較高，因此多采用聯盟鏈的方式進行組織。大型企業，如中國石化因其子公司眾多且文檔主要在內部流轉，為了實現更快的交易速度、更好的隱私保護和更低的交易成本，采用了私有鏈的方式進行組織。

2.4 底層架構：以太坊和HyperLedger居多。以太坊和IBM的HyperLedger均是出現較早、較為成熟的企業級區塊鏈應用架構。開發者可以依托其開源平臺，快捷方便地開發出適用于自身業務的高性能區塊鏈系統，因此受到很多區塊鏈項目的青睞。

目前，阿里、騰訊、華為、百度等公司也在開發區塊鏈服務平臺，這為國內文檔區塊鏈項目建設提供了更多的選擇。

2.5 底層編碼：共識機制與智能合約定制化程度高。在共識機制方面。目前在區塊鏈系統中應用的共識機制包括POW（工作量證明法）、POS（權益證明法）、DPOS（股權代理人共識）、PEFT（實用拜占庭容錯協議）等多種，在選用時僅需要依據業務需求確定即可。

在智能合約方面。因為不同系統的業務需求和功能邏輯不一致，因此作為底層自動執行業務邏輯的智能合約也存在較大差異，定制化程度較高。

目前智能合約還不具備圖靈完備性，后續智能合約代碼還需要進一步貼合業務需求加以設計。

3 文檔區塊鏈項目的應用展望

3.1 構建覆蓋文檔全生命周期的區塊鏈系統。在“BS+ERMS+TDR”三段式的文檔生命周期系統鏈條中，區塊鏈在ERMS領域的應用探索還相對較少，尤其是在歸檔環節，應采用什么樣的數據結構、應如何實現跨系統的對接、應如何發揮智能合約自動化的作用等問題還有待進一步探索和回答。

3.2 形成規范統一的文檔區塊結構設計。在由數字化向數據化轉型的過程中，文檔將更多地以“數據態”的形式呈現。[16]數據化背景下未來的文檔區塊鏈將作為基礎服務，以BaaS（Blockchain as a Service，區塊鏈即服務）的方式服務于各業務系統。在對組織外提供服務時，文檔區塊鏈也會產生與多個區塊鏈系統進行跨鏈對接的需求，這就需要在底層規定統一的文檔區塊結構。

目前各類區塊鏈系統以分散建設為主，區塊結構缺乏統一標準，區塊鏈系統也會時常面臨成員變更、系統升級、數據更新等風險，系統對接成為難點。因此，需要加強文檔區塊結構的標準研究。

3.3 探索靈活高效的跨鏈融合技術。目前文檔區塊鏈系統多面向單一業務、服務于單一主體，未能充分體現區塊鏈的分布式與多方參與的優勢。隨著區塊鏈技術的深入應用，未來的文檔區塊鏈系統必然會與更多系統發生交互以及區塊鏈之間的數據交換，比如國家電網公司就會向其所參與“天平鏈”中提供交易證據的驗證服務。

鑒于當前跨鏈技術還不成熟，各區塊鏈之間還是價值孤島，不同類型的區塊鏈系統由于編程語言、數據字典、智能合約等不一致，實現數據價值互通仍然較為困難。因此，未來需要進一步探索跨鏈融合的技術，實現跨鏈業務和數據交互的靈活與高效。

3.4 打造完備高效的文檔區塊鏈治理體系。區塊鏈僅為信任提供了技術保障，而完整的信任體系有賴于技術與管理的雙重支持。為了形成健全完善的電子文件信任保障機制，需要打造包含技術與管理的文檔區塊鏈治理體系。在技術方面應依據實際文檔管理需求來提升區塊鏈與文檔管理的匹配程度。管理方面需要從電子文件的“四性”，即真實性、完整性、安全性和可用性出發，提取關鍵的監管要素，構建科學合理的管理體系。

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（作者單位：武瑛，國網江蘇省電力有限公司無錫供電分公司;王為久，北京大學光華管理學院，中國人民大學電子文件管理研究中心? 來稿日期：2020-11-10）