區塊鏈技術在數字檔案館中的應用特點分析

覃海利 楊征 尹海波 陳孝經

（湖南天河國云科技有限公司 湖南長沙 410000）

大數據時代，電子文件的增加使得數字檔案和全文數據庫成為數字檔案館館藏資源的重要增長點。2018年6月，國務院辦公廳印發《進一步深化“互聯網+政務服務”推進政務服務“一網、一門、一次”改革實施方案》，強調要加快構建全國一體化網上政務服務體系，推進跨層級、跨地域、跨系統、跨部門、跨業務的協同管理和服務［1］。與傳統檔案館相比，數字檔案館具有接入形式多、存量數據大、管理難度高、授權程序復雜等問題，讓數字檔案高效流通，是當下發展新型智慧數字檔案館的必經之路。

2020年，國家明確將區塊鏈列為新型基礎設施中的信息基礎設施，其與社會生活融合程度日益緊密。我國目前已擁有近100家數字檔案館、檔案室，通過全國示范測評，數字檔案館、檔案室建設初具規模。利用區塊鏈技術，促進數字檔案館數據匯聚及共享，提供方便、高效的檔案利用功能，使檔案以數字化形式充分融入現代化網絡世界，對于培育新型智慧數字檔案館生態體系、推動數字檔案館轉型升級具有重要的實踐意義。

1 數字檔案館的特點

數字檔案館是政府信息資源的數據中心和數據交換站，它是在現代信息技術普遍應用的基礎上，利用數字手段，以高度有序的綜合檔案信息資源為處理核心，以高速寬帶通信網絡為技術設施的超大規模、分布式數字信息系統。在現代技術迅速發展的今天，打造數字檔案館是政府信息化建設工作的必要發展趨勢。

1.1 多領域的信息采集渠道

數字檔案館擁有豐富的信息資源庫，其內容不僅涵蓋了原本采集的文字檔案資源，隨著現代信息技術的發展，如今檔案館的采集范圍也進一步擴大到各行業的專業數據庫、社會服務信息等，磁盤、光盤等電子存儲文件大量出現，檔案被以語音、視頻、圖形、圖像等更為豐富的形式記錄，形成具有社會綜合性質的信息資源庫，滿足政府、圖書館等組織機構對檔案信息資源的需求。

1.2 海量化的信息存儲空間

數字檔案館保存的各類信息主要是計算機生成的電子文件和經過計算機進行數字化處理的各類檔案信息及其他社會信息，電子文件的存儲介質密度遠大于以往各種人工可識讀信息介質［2］。隨著信息技術的進步，電子文件介質的存儲密度還將繼續增加和擴大，可以滿足海量存儲數據的需求。

1.3 多樣化的訪問與查詢機制

數字檔案館通過信息網絡技術，將分散的檔案信息數據庫以互聯網的形式連接起來，對電子文件資源進行遠程查閱和調用，擺脫時間和空間的限制，滿足跨館查詢的需求。數字檔案館強大的檢索機制及完善的借閱管理和調用控制功能可以根據檢索項對關鍵詞、標題、日期等條件進行篩選、組合，并對查詢結果進行顯示、排序、轉存、打印輸出等技術處理，實現精準查詢與使用。

1.4 有限性的信息傳播形式

數字檔案館具有公信力及權威性的原因之一來自于其對檔案信息的真實性維護。基于其光盤發布和網絡發布這兩種傳播方式，受傳播載體的局限性，前者的受眾只需將檔案信息復制到光盤，執行光盤閱讀程序，即可對檔案進行瀏覽與查閱；后者的傳播范圍更廣，有局域網跟公眾網之別，一些不能公開發布的檔案信息就必須在局域網上發布傳遞，對時效和保密程度進行嚴格限制。

1.5 嚴密的信息安全保護

數字檔案館的安全包括網絡、系統、信息、物理等方面。從系統安全層面上看，數字檔案館分為信息認證和訪問控制，信息認證更多是基于利用者身份進行認證核實；訪問控制更多是基于計算機及檔案信息進行認證，通過授權相關權限，控制用戶可訪問的范圍。從信息安全層面上看，數字檔案館是管理和技術等多個體系的整合，在邊界防衛、入侵監測和安全反應等環節，需要建立多重信息安全保障體系來維護系統安全。

1.6 有序的系統管理

根據檔案性質的不同，一般的數字檔案館以完全公開的檔案信息、需要授權訪問才可查閱的檔案信息及從外界采集的其他數字化信息為主，通過專用的系統軟件，對入館的各類信息按照年份、品類等進行分類排序，鑒定檔案價值，對所記錄的數據進行校驗，生成信息目錄并標記，確保檔案信息能被完整引用和查閱，形成有序的信息數據庫。

2 區塊鏈技術的特點

區塊鏈是去中心化的分布式賬本技術，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、利用密碼學的方式來保證數據傳輸和訪問的安全、利用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。

2.1 去中心化

利用鏈式結構保障數據安全，采取分布式核算和存儲的方式，不存在第三方管理機構或中心化管制，任意節點之間的權利和義務都是均等的，且任一節點的損壞或者失去都不會影響整個系統的運作，塑造穩定的區塊鏈運行系統［3］。

2.2 信息可追溯

區塊鏈利用帶有時間戳的鏈式區塊結構存儲數據，從而為數據增加了時間維度，具有可驗證性和可追溯性。同時，由于區塊是由整個系統中所有具有維護功能的節點來共同維護的，因此，當數據出現錯誤或者擾動時，系統能通過時間戳對數據進行溯源，提升數據的可驗證性。

2.3 數據共享

鑒于區塊鏈是一個分布式平等部署的網絡［4］，且由各節點共同維護、共同參與，因此，任何數據變化都能通過共識機制在區塊鏈網絡中實現同步共享，解決數據共享難、管理難問題。

2.4 數據加密

區塊鏈利用非對稱密碼學原理對數據進行加密，可以在驗證數據真實性的同時，防止數據泄露，防止他人倒推數據源，為區塊鏈數據不可偽造、不可篡改、可公開驗證和隱私保護提供了基礎保障，各區塊節點的身份信息在無需公開或驗證的前提下實現數據匿名傳遞。

3 區塊鏈應用于數字檔案館的特點

與傳統檔案館相比，數字檔案館的信息資源庫種類豐富、形式復雜、規模浩瀚，對電子檔案的真實性和安全性提出了新要求。結合區塊鏈特點，將區塊鏈技術應用于數字檔案館具有一定可行性。

3.1 打造可信操作環境

安全、可靠、可控地實現數字檔案共享是數字檔案館核心功能需求。數據共享分為涉密檔案、隱私檔案、政務檔案、公開檔案等多個級別，不同級別具有不同的共享安全需求。利用區塊鏈非對稱加密技術，可對數字身份、用戶體系、權限控制、授權機制，以及對全部檔案管理及利用流程日志進行記錄，對涉密文件進行加密及對部分可使用身份授權，確保涉密文件數據安全。同時，對數字檔案采用分級、分類的加密存儲設計和多重備份模式，加強數據存儲安全。通過對數據安全的多方位保護及保障，確保檔案在安全可控環境下運行，為數字檔案互聯互通營造一個可信的操作環境。

3.2 改變傳統采集及檢索模式，降本增效

通過人工智能及算法模型等技術，以區塊鏈多中心治理機制，采用實時采集工作檔案及簡便易操作的授權及查詢模式，降低數據檢索及查詢難度。政府單位、企業、個人可通過局域網（檔案館）、政務網絡、互聯網專用平臺、數據接口及開放平臺的方式進行數據查詢，減少對實物資料的歸檔查閱，實現數據可信、可控，降低數據互通壁壘，簡化檔案管理流程及查閱流程，提高數字檔案館運行效率。

3.3 打造開放系統實現融合應用

基于大數據及區塊鏈技術組件開放式系統架構，建立基于數據確權及授權基礎的大數據共享服務平臺，將數字檔案館系統融入具體的業務系統，降低數據匯聚難度，提高匯聚效率，實現與各單位業務系統的實時對接。另外，接通政府單位、企業、政務網絡、互聯網專用平臺、數據接口等，逐步建立完整、完善的數字檔案共享生態體系，提升公共檔案服務能力，實現檔案信息資源的社會共享，形成融合式發展。

4 區塊鏈技術特點在數字檔案館中的應用實踐

4.1 英國Archangel數字檔案館項目

2017年6月30日，英國薩里大學（University of Surrey）聯合英國國家檔案館（The National Archives）、開放數據研究所（Open Data Institute）等機構，開展名為ARCHANGEL的研究［5］，利用區塊鏈技術，解決當時數字檔案長期性與完整性管理問題。

4.1.1 多方“參與記賬”管理提效

鑒于ARCHANGEL數字檔案館的檔案管理者及參與機構大多都跨學科、跨國家、跨地區，因此，ARCHANGEL 項目在實踐之初采用區塊鏈去中心化和智能合約技術來實現“許可記賬”，只有被許可的參與者才能在賬本上存儲新內容，更新數據庫，每個參與者地位平等，實現數字檔案館的共同管理。被許可的參與者通過數字指紋、時間戳、數字簽名等來驗證身份，追溯數字檔案的管理流程及經手人員，實現信任體系的相互制約和協同。

4.1.2 靈活架構驗證檔案完整性

ARCHANGEL項目基于區塊鏈的哈希算法構建了一種可驗證檔案完整性的架構，從數字檔案初始移入檔案館開始，在區塊鏈上保存電子檔案文件的哈希值及檢索必要的檔案屬性元數據，一旦需要對電子檔案進行驗證時，僅需對現有文件計算哈希值并與區塊鏈中對應值進行對比，如有差異，則表示保存文件被篡改。

值得一提的是，ARCHANGEL項目還開發了一種針對視頻檔案的專用哈希算法，即使視頻的檔案格式發生改變，但只要內容不變，則運算后的哈希值也保持不變。

4.2 湖南省長沙市長沙縣智慧數字檔案館

長沙縣智慧數字檔案館是在數字檔案館的基礎上，利用區塊鏈技術，加強權限控制及身份驗證，升級數字檔案安全防護，發揮數字檔案更大價值。

4.2.1 實現檔案資源智能化管理

長沙縣智慧數字檔案館通過打造數字檔案資源管理平臺，對所接收的各類數字檔案信息進行整理、比對、分類、著錄、掛接、鑒定、檢索、統計等操作，對重復數據進行識別及過濾，對館藏數字檔案及實體檔案進行數據分析、匯總等智慧化管理，使無序信息有序化，對數字檔案數據、元數據及索引數據（目錄）建立自動生成及關聯功能，實現一定程度的智能化自動或檔案管理功能，滿足基于身份驗證、權限控制的數字檔案管理需求。

在實現對檔案信息資源有效管理的同時，長沙縣智慧數字檔案館面向不同用戶群體提供檔案信息的共享利用，建立全市檔案信息資源總庫，庫中數據通過鑒定后，可根據不同的性質面向不同群體的用戶提供檔案利用服務。例如，發布到電子閱覽室系統中，面向到館查檔的用戶提供查詢利用；發布到黨政機關利用服務平臺中，面向市直立檔單位用戶提供檔案查詢服務；發布到互聯網信息門戶，面向社會公眾提供檔案信息服務等。

4.2.2 多重加密保障數據安全

利用區塊鏈技術的可追溯、不可篡改和分布式存儲特征，長沙縣數字檔案館將系統操作日志保存在區塊鏈上，在工作時間之外，如有系統啟動辦理查詢業務，則會將操作人員、操作時間、操作結果等業務信息上鏈存證，同時通知相關管理人員，能有效避免數字檔案查詢權限的濫用，防止檔案文件泄密。

針對數字檔案海量數據所帶來的隱私保護及數據安全問題，長沙縣數字檔案館打造大數據安全保障服務系統，在區塊鏈分布式節點網絡的基礎上，通過數據分級分類加密存儲［6］、數字身份關聯綁定、分級數據授權訪問、隱私數據分離等技術，結合常規互聯網網絡安全、數據安全及控制安全的技術所形成的綜合安全保障服務體系，實現大數據匯聚、確權、授權、應用、分析、監管等全生命周期的監管及預警，確保數據隱私及數據安全，能夠在統一安全策略下防護系統免受來自國家級別的、敵對組織的惡意攻擊，避免受嚴重的自然災難及其他相當危害程度的威脅所造成的資源損害，及時發現安全漏洞和安全事件，并在系統遭到損害后迅速恢復所有功能。

4.2.3 水印追溯便于定責維權

在長沙縣數字檔案館的自助和人工查詢界面中，所查詢的數字檔案將會添加區塊鏈認證編碼，并以數字水印的形式顯示在查詢界面或者打印出來的紙質文件中。Web 端顯示檔案時，統一調用帶有保護功能的檔案顯示引擎，它具有不可復制、數字水印、不可下載等保護功能，防止大部分情況下用戶未經授權的數據下載及泄露情況，可確保數據未經授權的下載及外泄。如果出現檔案的非法泄露，如被旁觀的人非法拍攝和傳播等，可通過區塊鏈認證編碼對非法傳播的源頭進行追溯，為檔案泄露的追責和維權提供有力的證據。

目前，長沙縣智慧數字檔案館已完成20多萬卷館藏和37萬件檔案的區塊鏈上鏈認證［7-8］，并成功被中國工程院《中國區塊鏈發展戰略研究》項目的“發現100個中國區塊鏈創新應用”欄目收錄，為區塊鏈賦能其他檔案館應用和其他行業區塊鏈落地有非常好的借鑒意義。

5 結語

隨著國家和社會信息化進程的加快，檔案信息化建設是檔案事業適應社會信息化發展的必然趨勢，是創新檔案服務機制、全面提高檔案工作為社會服務能力的必要手段。利用區塊鏈技術，打造新型數字檔案館，將為檔案館海量數據管理與服務帶來深刻改變，進一步發揮其知識管理、知識開發和知識服務的核心載體功能，為國家信息化建設提供重要知識支撐。