基于區(qū)塊鏈的電子檔案信息安全防護研究

文/太原市熱力集團有限責任公司 郝睿

作為一種多技術(shù)結(jié)合的數(shù)據(jù)庫技術(shù)方法，區(qū)塊鏈技術(shù)采用分布式存儲方式，在密碼學算法、共識機制、點對點傳輸?shù)刃畔⒒夹g(shù)支持下，區(qū)塊鏈技術(shù)可實現(xiàn)一種無需信任、去中心化的分布式數(shù)據(jù)賬本，具備高可靠性、可追溯、防篡改、去中心化等特征。為保證區(qū)塊鏈技術(shù)服務于電子檔案信息安全防護，本文圍繞該課題開展具體研究。

一、區(qū)塊鏈在電子檔案信息安全防護中的優(yōu)勢

（一）提升容災和恢復能力。隨著大數(shù)據(jù)時代的來臨，無法滿足海量數(shù)據(jù)檢索和存儲需要的傳統(tǒng)存儲模式將不斷被淘汰，應用區(qū)塊鏈技術(shù)的分布式存儲系統(tǒng)建設不斷推進。保存在中心節(jié)點的傳統(tǒng)分布式系統(tǒng)元數(shù)據(jù)很容易受到攻擊或故障威脅。作為檔案信息安全的基礎(chǔ)，元數(shù)據(jù)安全帶來的影響極為深遠，直接關(guān)系著檔案信息的完整性、真實性、長期可讀性。對于區(qū)塊鏈技術(shù)來說，數(shù)據(jù)量少但價值高的元數(shù)據(jù)與其有限的存儲較為契合，因此可以在分布式存儲系統(tǒng)中引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)，在區(qū)塊中保存檔案元數(shù)據(jù)并鏈接成鏈。基于各分布節(jié)點冗余區(qū)塊鏈存儲，共同維護、相互驗證的各節(jié)點即可有效保障元數(shù)據(jù)的可用性和可靠性。如出現(xiàn)存在問題的中心節(jié)點，區(qū)塊鏈技術(shù)即可用于元數(shù)據(jù)恢復，電子檔案信息的安全、穩(wěn)定存儲可由此實現(xiàn)，檔案信息資源的利用基礎(chǔ)也能夠有效夯實。

（二）有效保護邊緣設備。在區(qū)塊鏈技術(shù)的應用中，各分布式節(jié)點可在共識機制支持下達成共識，整個網(wǎng)絡系統(tǒng)在認可鏈上的操作及內(nèi)容后，才能夠最終被區(qū)塊鏈承認，否則將受到網(wǎng)絡總體力量抵抗。在大數(shù)據(jù)時代，為存儲和檢索海量檔案數(shù)據(jù)，分布式檔案系統(tǒng)的受關(guān)注程度不斷提升，但受限于成本等因素制約，安全防護薄弱的邊緣設備將因此出現(xiàn)，單點突破問題也可能隨之發(fā)生。如區(qū)塊鏈技術(shù)能夠引入分布式系統(tǒng)，邊緣設備保護可基于共識安全機制實現(xiàn)，安全防護薄弱節(jié)點的攻擊代價可由此大幅提升，惡意攻擊、操作的幾率可有效降低，電子檔案信息安全防護可獲得有力保障。

（三）信息多重加密保護。對于采用公鑰加密、哈希算法、數(shù)字簽名等多種密碼學技術(shù)的區(qū)塊鏈技術(shù)來說，其能夠服務于電子檔案信息的多重加密保護。電子檔案管理中的哈希算法應用可滿足數(shù)據(jù)的可驗證和不被篡改的安全需求。在哈希算法應用中，不同的哈希值可通過輸入任意長度的消息獲得，由于每一區(qū)塊均會負責前一區(qū)塊的哈希值存儲，哈希值可實現(xiàn)鏈上數(shù)據(jù)的相互驗證，實現(xiàn)篡改行為的根本抑制。數(shù)字簽名和公鑰密碼技術(shù)可用于電子檔案傳輸過程的身份驗證和加解密，檔案信息來源的可靠性可由此得到保障。

（四）遏制契約中的越權(quán)行為。區(qū)塊鏈技術(shù)在智能合約中屬于其核心技術(shù)，用戶可通過該技術(shù)對所需業(yè)務邏輯的計算機程序進行定義。智能合約在區(qū)塊鏈技術(shù)支持下能夠獲得可信執(zhí)行環(huán)境，且這一過程無需獲得中心機構(gòu)支持，計算機可在觸發(fā)條件達到后基于預設規(guī)則自動執(zhí)行，公開透明的執(zhí)行過程與合約內(nèi)容無法進行單方面更改，具備更高的安全可靠性。在用戶、檔案機構(gòu)間，智能合約可用于某些具體業(yè)務，任何一方均不會影響合約執(zhí)行過程，客觀準確執(zhí)行的合約可有效遏制越權(quán)行為，業(yè)務流轉(zhuǎn)中檔案數(shù)據(jù)的安全風險也能夠隨之降低。

二、區(qū)塊鏈在電子檔案信息安全防護中應用路徑

（一）明確電子檔案信息安全防護的目標和方向。為保證電子檔案信息安全防護能夠科學應用區(qū)塊鏈技術(shù)，必須結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)中心，對現(xiàn)階段電子檔案信息管理、利用、數(shù)據(jù)準確率等需要進行分析，并實現(xiàn)對相關(guān)安全問題的準確把握。在細化分析的過程中，即可明確電子檔案信息安全防護方向，確定“短、中、長”期目標，以此科學細化目標，區(qū)塊鏈技術(shù)即可更好地服務于安全建設工作的高效開展。對于實際工作中出現(xiàn)的信息安全問題，必須針對性應用區(qū)塊鏈技術(shù)，以此強化電子檔案信息安全防護。

（二）建立健全檔案安全建設制度。為更好開展電子檔案信息的安全檢查和監(jiān)督工作，必須基于區(qū)塊鏈技術(shù)制定檔案安全建設制度。科學制度直接關(guān)系著電子檔案信息安全防護水平，以此充分結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)的特征、內(nèi)涵、優(yōu)勢作用等基礎(chǔ)，即可通過檢查、監(jiān)督、評價、改進等方面的制度為電子檔案管理的區(qū)塊鏈技術(shù)應用提供保障，個人隱私、信息安全等方面的問題均可順利解決。檢查和監(jiān)督工作必須在制度落實過程中重點開展，以此對區(qū)塊鏈技術(shù)的各環(huán)節(jié)應用開展系統(tǒng)化、立體化、全方位監(jiān)督，電子檔案安全建設過程中區(qū)塊鏈技術(shù)的應用情況可得到全過程監(jiān)控，技術(shù)應用中存在的問題可由此明確和有效處理，電子檔案信息安全防護可進一步強化。

（三）打造電子檔案安全建設系統(tǒng)。基于電子檔案信息安全防護需要，在應用區(qū)塊鏈技術(shù)的過程中，應同時應用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計算機技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、安全入侵檢測技術(shù)、防火墻技術(shù)，通過技術(shù)間的優(yōu)勢互補實現(xiàn)電子檔案安全建設系統(tǒng)的搭載，該系統(tǒng)需要以隱私保護、信息安全等問題作為出發(fā)點，設置數(shù)據(jù)庫、功能模塊、資源共享平臺，實現(xiàn)電子檔案安全建設成效提升。系統(tǒng)建設過程需要深化電子檔案信息安全風險的診斷、評估、預測、預警、防控、處理，結(jié)合數(shù)據(jù)庫的更新實現(xiàn)對電子檔案中關(guān)鍵性數(shù)據(jù)的動態(tài)、實時挖掘，在實時反饋、動態(tài)跟蹤下，電子檔案的安全建設質(zhì)量可在區(qū)塊鏈技術(shù)高效利用過程中提升，輔以針對性的信息過濾、訪問權(quán)限設置，電子檔案信息的安全性可進一步提升。在具體實踐中，可依托數(shù)據(jù)層、合約層、共識層、應用層、網(wǎng)絡層針對性開展電子檔案信息安全防護框架的建設，以此對電子檔案信息的全過程安全防護提供支持。數(shù)據(jù)層主要具備數(shù)據(jù)讀取與安全性保證、檔案數(shù)據(jù)存儲兩方面功能，具體功能實現(xiàn)需應用鏈式結(jié)構(gòu)和基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)據(jù)區(qū)塊，并通過哈希函數(shù)、數(shù)字簽名等密碼學技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取和安全性保證。網(wǎng)絡層負責各個網(wǎng)絡節(jié)點的信息交互和連接建立，涉及數(shù)據(jù)驗證、數(shù)據(jù)傳播、P2P組網(wǎng)等技術(shù)。共識層負責各類共識機制算法在檔案網(wǎng)絡節(jié)點中的封裝，去中心化的決策權(quán)能夠與舊檔案數(shù)據(jù)快速達成共識，誰來記錄數(shù)據(jù)交互由共識機制算法負責確定，系統(tǒng)的安全性和可靠性可由此更好得到保障，股份授權(quán)證明機制、權(quán)益證明機制、工作量證明機制等共識算法則屬于其中代表。合約層能夠?qū)崿F(xiàn)可編程特性實現(xiàn)，基于圖靈完備的算法、腳本、智能合約，電子檔案體系的整體安全可信性即可更好得到保障。應用層負責系統(tǒng)利用功能封裝，對于需要讀取電子檔案數(shù)據(jù)的各節(jié)點，系統(tǒng)即可由此基于數(shù)據(jù)安全、操作權(quán)限、用戶身份等方面予以保護。

（四）優(yōu)化電子檔案存儲與權(quán)限設置。電子檔案涉及信息較為多樣化，且對保密性、安全性的要求較高，為適應大數(shù)據(jù)時代各類信息的爆發(fā)式增長趨勢，在基于云計算、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等深化發(fā)展探索中，必須關(guān)注涉及范圍不斷擴大的各類型電子檔案平臺，并重點關(guān)注隨之出現(xiàn)的多樣化安全問題，區(qū)塊鏈技術(shù)需要結(jié)合電子檔案管理現(xiàn)狀做到科學應用，智能手機、筆記本電腦等智能終端所具備的打破時空限制功能也需要充分利用，以此更為方便地進行信息數(shù)據(jù)的上傳、下載等操作，信息數(shù)據(jù)的智能化、動態(tài)化采集也不容忽視，電子檔案數(shù)據(jù)存儲環(huán)節(jié)可由此不斷優(yōu)化完善，電子檔案信息能夠依托分布式數(shù)據(jù)庫高效、實時存儲，這一過程需關(guān)注區(qū)塊鏈訪問權(quán)限的科學設置，在私鑰和公鑰完成的基礎(chǔ)上，用戶方可對區(qū)塊鏈中的電子檔案信息數(shù)據(jù)進行訪問。私鑰指的是個人設置的訪問權(quán)，公鑰是對不同部門和單位設置的訪問權(quán)，以此系統(tǒng)全面了解區(qū)塊鏈中存儲的各方面數(shù)據(jù)，通過科學設置區(qū)塊鏈權(quán)限并優(yōu)化數(shù)據(jù)存儲路徑，電子檔案信息安全防護即可更好得到保障。

（五）電子檔案去中心化與隱私保護。電子檔案信息數(shù)據(jù)可依托區(qū)塊鏈技術(shù)進行采集、處理、整理、存儲、應用等環(huán)節(jié)的優(yōu)化，通過在區(qū)塊鏈中及時存儲電子檔案信息，公開的密鑰可選擇QR二維碼，相關(guān)人員可基于二維碼進行身份識別，在輸入相關(guān)信息后即可進行電子檔案信息查詢，相關(guān)信息可由此獲取，而結(jié)合去中心化的基礎(chǔ)，即可保證電子檔案信息安全。對于電子檔案涉及的個人隱私，隱私保護問題也需要在電子檔案信息安全防護中解決，因此區(qū)塊鏈技術(shù)需關(guān)注個人隱私保護。通過綜合應用多簽名技術(shù)、數(shù)據(jù)加密技術(shù)、區(qū)塊鏈技術(shù)，即可及時授權(quán)定義區(qū)塊鏈中存儲的各類檔案信息數(shù)據(jù)，授權(quán)權(quán)限的規(guī)范化設置可由此實現(xiàn)，管理人員需按照具體規(guī)定和規(guī)范化操作訪問區(qū)塊鏈中的檔案信息數(shù)據(jù)。此外，還需要關(guān)注區(qū)塊鏈實際情況，在隱私保護實踐中，做好多私鑰、單私鑰的科學設置，復雜時空下的多人授權(quán)、單人授權(quán)也不容忽視，同時在電子檔案的存儲、傳輸、驗證、利用等環(huán)節(jié)引入加密技術(shù)，通過對電子檔案信息數(shù)據(jù)來源的高效把控，傳輸過程中感染病毒、黑客攻擊帶來的影響即可降到最低，信息數(shù)據(jù)丟失、篡改、攔截等問題可由此規(guī)避，電子檔案信息數(shù)據(jù)安全系數(shù)提升、優(yōu)質(zhì)檔案服務提供、電子檔案的高效利用均可更好得到保障。

三、結(jié)語

本文涉及的明確電子檔案信息安全防護的目標和方向、建立健全檔案安全建設制度、打造電子檔案安全建設系統(tǒng)、優(yōu)化電子檔案存儲與權(quán)限設置、電子檔案去中心化與隱私保護等內(nèi)容，則提供了可行性較高的區(qū)塊鏈技術(shù)應用路徑。為更好地服務于電子檔案信息安全防護，密碼學技術(shù)失效、用戶密鑰管理不善、共識風險、應用環(huán)境不理想等挑戰(zhàn)的針對性應對需要得到重視。