區塊鏈技術對現有檔案管理軟件的建設意義

文/黑龍江大學信息管理學院 張笑瑋

本文以南京大學檔案管理系統為例，通過實踐應用建立起檔案管理軟件的科學評價體系。同時準確把握大數據環境下信息資源的主要特征，對現有的檔案管理軟件運行環境和技術手段提出相應的革新建議。

一、大數據環境下的信息資源特征

（一）數據產生的海量化與價值的低密度性。在大數據背景下，信息的產生數量已經由TB級別躍升到了PB級別；同時數據類型繁多，隨著電腦與個人智能終端應用的不斷開發，網絡日志、視頻、圖片、微博等多種類型的數據應運而生。由此而帶來的是信息價值的密度降低，比如說產生的監控系統的視頻，在整整一天的監控時段中，可能有用的數據僅僅只有十幾秒鐘。這些數據體量的特點要求信息管理軟件必須具有高度的處理速度，“1秒定律”生動地描述了這一理念：一般要在秒級時間范圍內給出信息分析處理結果，時間太長，數據價值就會降低或者丟失，這也是傳統數據挖掘技術與新技術背景下的最大區別。

（二）數據存儲的去中心化。以區塊鏈技術為例，該技術使用分布式核算和存儲，同時對集中的硬件或管理組織沒有硬性要求，任何節點的權利和義務均相等。系統中的數據塊由具有整個系統維護功能的節點共同維護，在社會管理實踐中，這種維護功能大多數由第三方中介信息機構提供信任背書來實現，且這種維護的架構理念也是去中心化的。

（三）數據變更的復雜化。以區塊鏈技術為例，信息經過驗證并添加到區塊鏈后，將被分布式永久存儲在各個服務站上。除非可以同時控制系統中超過51%的節點，否則單個節點上的數據庫修改是無效的，因此區塊鏈的數據是穩定的，可靠性極高。存儲信息的不可篡改性有效防范了個人用戶對于檔案信息的變更活動，尤其是偽造和篡改等影響檔案原始記錄性的活動。

（四）變更記錄的可追蹤性。區塊鏈技術的防偽可追溯性主要是依賴時間戳技術的應用。在區塊鏈網絡中，每個參與節點可以使用時間戳記錄對應區塊中的信息交換數據和變更信息的寫入時間。經大多數節點驗證后，當前數據區塊將按時間順序鏈接到區塊的主鏈，同時實現對時間戳記錄信息的永久存儲。應用時間戳后，區域鏈將形成一個完整的、聯結緊密的數據庫，并且數據被篡改或偽造的可能性幾乎下降為零。

（五）信息管理的自主化。當前的網絡環境在傳輸數據尤其是涉及個人、企業專有數據時，傾向于使用基于共識的規范和協議（例如一組開放和透明的算法），這樣整個系統中的所有節點都能在受信任的環境中自由安全地交換數據，從而將“人”的信任變成對“機器”的信任，任何人為干預均無效。這就使得各個數據塊之間的管理與運行實現了高度的自治，其中任何一塊的運行狀態不會影響到與之相關的數據板塊，這對于檔案資源的備份、重大風險或自然災害后的檔案恢復與檔案全局網絡的穩定具有重大意義。

二、南大檔案管理軟件的實踐體驗

（一）實現了多媒體檔案的管理。該軟件系統不僅實現了檔級、案卷級和全宗級的檔案管理，同時也實現了對各種媒體類型檔案的管理。可以通過OCR識別將圖像轉化成數字化成果，同時支持用戶上載各種形式的圖像、音頻、視頻等，還可以進行在線點播，豐富了館藏檔案數據庫的資源類型和利用手段。

（二）提升了管理系統的用戶自定義性。系統管理者可以依據使用該系統的用戶、所數字化的資源儲量、該單位的資金及其實際狀況選擇對應的檔案數據庫，確定服務器、帶寬、終端CPU等多種基礎設備的配置狀況，以實現最佳的管理效能和最有效的利用方式。

（三）三層安全機制建設。三層安全機制分別是md5算法對用戶數據的加密、用戶身份認證以及數據授權。Md5的作用是讓大容量信息在數字簽名簽署私人密碼之前被壓縮成一種保密的格式——就是將一個任意長度的字符串變為128比特的大整數，然后再和保存在文件中的md5值進行比較，進而確定輸入密碼是否正確。并且通過該128比特反推到原始的字符串是很困難的，有效地保護了檔案系統及其文件的安全性。

（四）管理環節的全面性。該檔案管理軟件不僅實現了檔案管理流程的大部分功能，如檔案的錄入、全文自動著錄與標引、管理與全文檢索、信息統計、借閱利用等等，同時也支持管理者對各種全宗情況、機構、用戶權限等使用主體進行詳細的管理限制，基本上涵蓋了從檔案利用主體到檔案客體的多維度的管理體系建設，提升了檔案管理的科學性和完整性。

（五）個性化以及通信功能的初步實現。在南大檔案管理軟件中，用戶實現了對檔案模板和存儲數據庫的自定義功能。用戶可以定制或自己制定某檔案模板，比如基建檔案、財會檔案等專業化程度較高的檔案類型，在以后的工作中，可以直接使用此模板進行檔案的錄入與管理，大大減少了冗余的信息建設時間。用戶可以根據自己的需要建立不同類型的檔案數據庫，而且可以控制相應的監控權限，以滿足不同類別檔案管理的需要，同時用戶也可以選擇將數據庫分配到不同的服務器上、配備以不同的存儲設備等，科學調配數據存儲資源基礎設備，實現統籌優化。該系統的各個應用終端之間并不是孤立存在的，通過設立郵件系統可以利用網絡環境與各個領導部門機構進行數據交換與信息交流，及時取得檔案管理的最新進展。

三、新技術背景下檔案管理軟件開發設想

（一）嘗試開發新的應用層級結構。當前傳統管理軟件的結構分為三層，分別是環境層、組件層、組裝層。環境層就是檔案管理軟件運行需要的操作系統環境和數據庫基礎。組件層則包括md5加密算法引擎、通用規則引擎、TCP/IP協議等通用規則引擎。組裝層即應用系統，也就是我們所使用的南京大學檔案管理系統的外設應用與終端系統，隨著當下檔案管理場景的多樣化發展，不同領域之間的相互滲透與交叉管理變得尤為重要，比如“健康醫療檔案”“家庭檔案”等成為近些年來檔案的民生化熱點，實現這一轉變的重要關鍵技術就是區塊鏈技術。區塊鏈技術的分層目前還在變化當中，但是從大的方向把握主要分為兩大層面，即應用層面和基礎層面。基礎層面涵蓋了數據庫、網絡、協議共識方面的內容，即檔案館藏資源庫與不同節點信息信任證書的建立等，而應用層面以去中心化為主題，涵蓋了去中心化環境應用交易和分配體制等技術性內容。去中心化的應用生態方便于檔案管理的跨行業分布，促進檔案多維度轉型和價值發揮。

（二）數據庫的“輕量化”建設。在南大檔案管理應用的環境層中，鑒于當前業界對于檔案存儲主要采用雙套制管理，隨著社會活動形成的檔案數量增多導致以往的數據庫引擎過于龐大，事務處理也過于集中，同時修改數據庫的方式也過于靈活。針對這些問題，區塊鏈技術則通過使用共識機制來分散中心的控制權力。通過建立隸屬于不同檔案館內職能部門、各全宗、各個機構的數據庫與服務器節點，實現去中心化存儲。減輕對總服務器檔案資源管理壓力的同時，每個節點之下對于其所屬檔案資源的相關活動也實現了高度的自治管理，以往的管理信息交換形式轉變為各節點與各節點之間的記錄交易，從整體上提升整個檔案網絡管理體系的效率。此外區塊鏈技術提出了“時間戳”的概念——要求信息變更與交易的記錄內容與時間有序相關，不得變化和修改，這就為數據庫下的數字資源的安全性提供了可追溯的認證機制。相關信息經過驗證并添加到區塊鏈之后將被永久存儲。除非可以同時控制系統中超過51%的節點，否則單個管理節點上的數據庫修改是無效的，這就意味著以個體用戶身份變更檔案資源信息的活動受到了很大程度的限制。區塊鏈技術體系所應用的非對稱性加密技術提供了以公鑰與密鑰私鑰成對出現的加密手段，相關檔案信息的變換與交易需要在所屬節點的授權之下才能訪問，為當前檔案管理軟件的安全性建設提供了新的思路和方向。

（三）用戶信任機制的構建。針對電子檔案利用的高頻性特點，現行的電子檔案管理需要構建一個基于用戶的信用驗證機制來評判用戶是否對檔案有利用資格。檔案管理軟件信用體系的構建關系到電子檔案后期價值的開發與延伸，當某個用戶需要利用某個檔案館的電子檔案時，該館室節點可以通過用戶的信任證書來決定是否授予其利用權限、對其開放檔案的程度多少等等。此外，以機構為單位形成的信任證書也會參與到館際活動中，為館際聯合提供信息認證和過程反饋。區塊鏈在智能合約中的應用同樣適用于檔案應用信用體系的構建。通過在同一級別各節點、不同級別節點之間傳遞信任智能合約簇，建立連接不同數據域的證書頒發與撤銷機制，并依據信任列表向跨域、跨級別、跨節點用戶提供證書狀態信息（證書有效/撤銷/失效/過時），從而為更廣范圍的用戶利用和檔案交換、機構認證提供支持。

（四）多生態領域的聯結。信息社會背景下的檔案管理活動不單局限于檔案這一專門行業之內，“健康檔案”“家庭檔案”等大眾化的檔案類型的出現意味著檔案的存儲、收集等環節需要打破以往的行政與事業機構限制，把目光轉向更廣泛的社會公眾視野。此外檔案價值發揮也需要構建新的生態體系。2019年12月26日，最高人民法院發布了新修正的《最高人民法院關于民事訴訟證據的若干規定》，該規定自2020年5月1日起實行，其中細化了電子數據的種類，涵蓋了包括網頁、博客、微博等網絡平臺發布的信息；手機短信、電子郵件、即時通信群組等網絡應用服務的通信信息；用戶注冊信息、身份認證信息、電子交易記錄、通信記錄、登錄日志等信息，這就意味著這些新類型的電子檔案均可以作為正式發揮法律效力的證據。這些新挑戰的出現，使得檔案管理軟件的設計與開發面臨了一個新的難題——不同系統之間的交換，尤其是跨領域、跨行業之間的系統交換。目前每一個獨立的生活領域或系統之間都有自己獨特的權限與安全認證體系，所以在系統內部容易建立起信任，但是在跨系統之間性能卻難以實現。在過去，兩個系統之間若要實現信息與數據的交易變更需要通過SDK，即引入一個集中式的過渡系統，讓這個系統在兩個交換數據的主體之間進行調用數字化資源的活動。但這種傳統方式不僅造成了非常高的信用與資金管理成本，同時這一中間系統的變更，如受攻擊、版本升級等情況出現時，原先的接口會發生相應的變化，從而影響信息交換的效果。基于區塊鏈技術架構的區塊鏈機器人為解決這一問題提供了一種思路。首先，在不同平臺產生檔案數字資源需要交換的時候，系統會將數據轉換成相應的電子認證憑證，通過區塊鏈總網絡體系的節點設置和交換服務，將其切割為細小的相互關聯的信息認證區塊，并且每一個區塊都通過Hash進行加密。然后在每一個系統設立專門的區塊鏈機器人，用于專門負責接收加密后的電子認證憑證。需要交換的數據可以通過P2P協議直接進行跨系統之間的檔案信息傳輸，同時保證原始數據不變。在這個過程中，我們通過區塊鏈的云服務體系，實現了對不同系統之間檔案信息的轉化認證和尋址服務，建立了一個價值互聯網，每一個系統或組織之間由區塊鏈機器人實現了互相的協同和交流。

四、結語

總的來說，區塊鏈技術的出現給檔案管理軟件設計與開發帶來了新的思路和方向。通過利用區塊鏈技術中的分布式存儲、點對點通訊、非對稱加密、時間戳等手段，可以將過去集中式的存儲利用檔案數字化資源的管理活動，利用區塊鏈技術來構建新一代的檔案全程管理互聯網，從而實現檔案數字化資源在各個節點（本地服務器）、檔案其他服務在云端，每一個檔案管理單位或利用個體按照需要自定義自己的管理系統，提升檔案管理軟件的普適性和推廣程度。